2022-2023学年江苏省南京市雨花台中学高二上学期10月月考化学试题含解析
展开江苏省南京市雨花台中学2022-2023学年高二上学期10月月考化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、多选题
1.水是最常见的溶剂。下列说法正确的是
A.水的电离方程式为H2OH+ + OH—
B.升高温度,水的离子积常数增大
C.常温下,由水电离出c(H+)=1×10-12mol/L的溶液呈碱性
D.水是非极性溶剂
【答案】AB
【详解】A.水是弱电解质,水的电离方程式为H2OH+ + OH-,故A正确;
B.水电离吸热,升高温度,电离平衡正向移动,水的离子积常数增大,故B正确;
C.酸、碱抑制水电离,常温下,由水电离出c(H+)=1×10-12mol/L,说明水电离受到抑制,溶液呈碱性或酸性,故C错误;
D.水分子是极性分子,水是极性溶剂,故D错误;
选AB。
2.一种制取晶体硅的反应为:SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g) =236.1 kJ·mol-1。下列说法正确的是
A.该反应在任何条件下均能自发进行
B.其他条件不变,增大压强,平衡常数K减小
C.E(Si-H)+3E(Si-Cl)+E(H-H)-E(Si-Si)-3E(H-C)=236.1 kJ·mol-1(其中E表示键能)
D.总体积一定,当反应体系内混合气体的密度不再发生变化时反应到达平衡
【答案】CD
【详解】A.该反应为气体系数和增大的反应,所以ΔS>0,已知ΔH>0,若反应能自发进行需要ΔG = ΔH - T·ΔS<0,则该反应应该在高温下能够进行,所以A项错误;
B.平衡常数K只与温度有关,与压强无关,温度不变,K不变,B项错误;
C.反应焓变△H=反应物键能总和-生成物键能总和,E(Si-H)+3E(Si-Cl)+E(H-H)-E(Si-Si)-3E(H-C)=236.1 kJ·mol-11,C项正确;
D.ρ=,总体积一定,但生成物中硅为固体,所以m发生变化,密度不变说明达到平衡状态,所以D项正确;
答案选CD。
二、单选题
3.工业上利用制备无水。下列说法正确的是
A.为非极性分子
B.中既含离子键又含共价键
C.的电子式为
D.基态O原子的价电子排布式为
【答案】D
【详解】A.利用ABn型分子极性的判断方法可知,中心硫原子化合价的绝对值不等于最外层电子数,为极性分子,A错误;
B.中Mg2+分别于两个Cl-形成离子键,两个Cl-之间无化学键,则中只含离子键,B错误;
C.为共价化合物,其电子式为,C错误;
D.O为8号元素,基态O原子的价电子排布式为,D正确;
故选D。
4.下列有关氮及其化合物的性质和用途具有对应关系的是
A.氮气难溶于水,可用于合成氨 B.硝酸见光易分解,可用于制氮肥
C.二氧化氮密度比空气大,可用于制硝酸 D.液氨汽化时吸收大量的热,可用作制冷剂
【答案】D
【详解】A.氮气与氢气反应生成氨气,可用于合成氨原料,与氮气的物理性质无关,选项A错误;
B.N为植物生长的营养元素,则硝酸可用于制氮肥,与硝酸见光易分解的性质无关,见光易分解是硝酸的不稳定性,选项B错误;
C.二氧化氮能与水反应生成硝酸,因此可用于制硝酸,与其密度比空气大无关,选项C错误;
D.液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂,性质与用途对应,选项D正确;
答案选D。
5.二氧化硫是一种重要的化工原料,主要用于生产三氧化硫、硫酸、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等,也可用作熏蒸剂、防腐剂、消毒剂、还原剂等。下列有关二氧化硫的说法正确的是
A.SO2与SO3分子中硫原子的杂化方式相同
B.SO2的水溶液能导电,SO2是电解质
C.将过量的SO2通入紫色石蕊溶液中,溶液变成无色
D.向滴有酚酞的NaOH溶液中通入SO2后溶液褪色体现了二氧化硫的漂白性
【答案】A
【详解】A.SO2分子中硫原子价层电子对个数=2+=3,孤电子对数为1,采取sp2杂化,SO3分子中硫原子价层电子对个数=3+=3且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断S原子杂化类型为sp2,故A正确;
B.二氧化硫的水溶液导电,是由于二氧化硫与水反应生成的亚硫酸发生电离,不是二氧化硫本身电离,所以二氧化硫是非电解质,故B错误;
C.SO2能与水反应生成亚硫酸,亚硫酸能使紫色石蕊溶液中溶液变成红色,但SO2不能漂白指示剂,所以溶液一直保持红色,故C错误;
D.滴有酚酞的NaOH溶液中通入SO2气体后溶液褪色,发生复分解反应生成亚硫酸钠和水,体现酸性氧化物的性质,不是漂白性原因,故D错误;
故选:A。
6.二氧化硫的催化氧化是工业制硫酸的关键一步:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);ΔH=-196.6kJ·mol-1,反应过程中的能量变化如图所示。下列有关二氧化硫催化氧化反应的说法正确的是
A.图中A表示2mol SO2(g)的能量,C表示2mol SO3(g)的能量
B.充入过量O2、增大压强或降低温度,都能提高SO2的平衡转化率
C.使用催化剂能改变Ea的大小,从而改变该反应的反应热
D.反应2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)的活化能为196.6kJ·mol-1
【答案】B
【详解】A.由2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-1,该反应是放热反应,图中A表示反应物的总能量,即表示2molSO2(g)和1mol O2(g)的能量,A错误;
B.充入过量O2、增大压强或降低温度,都能使平衡正向移动,都能提高SO2的平衡转化率,B正确;
C.催化剂可影响反应途径从而改变Ea的大小,但始末状态不改变,则反应热不变,C错误;
D.由∆H=正反应的活化能-逆反应的活化能= -196.6kJ·mol-1,则活化能不是196.6kJ·mol-1,D错误;
故选:B。
7.下列选项中所示的物质间转化均能在指定条件下实现的是
A.Al2O3Al(OH)3NH4AlO2
B.FeFeCl3FeCl2
C.Ca(ClO)2(aq)HClO(aq)Cl2
D.稀HNO3NO2NO
【答案】B
【详解】A.Al2O3难溶于水,不能与水反应产生Al(OH)3,且Al(OH)3是两性氧化物,不能与弱碱一水合氨反应产生NH4AlO2,因此不能实现指定条件下的物质之间的转化关系,A不符合题意;
B.Fe与Cl2在点燃时反应产生FeCl3,FeCl3具有强氧化性,能够与Cu反应产生FeCl2、CuCl2,因此能够实现物质之间的转化关系,B符合题意;
C.HClO不稳定,光照发生分解反应产生HCl、O2,不是产生Cl2,因此不能实现在指定条件下物质的转化,C不符合题意;
D.稀HNO3与Cu反应产生NO2,而不是NO,因此不能在指定条件下实现物质的转化,D不符合题意;
故合理选项是B。
8.下列指定反应的离子方程式正确的是
A.电解饱和食盐水,2Cl-+2H+Cl2↑+H2↑
B.若温度偏高,Cl2和NaOH溶液反应可生成NaClO3:Cl2+2OH-=ClO+Cl-+H2O
C.NaClO溶液与空气中CO2反应可生成NaHCO3:ClO-+CO2+H2O=HClO+HCO
D.向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水:Ca2++HCO+OH-=CaCO3↓+H2O
【答案】C
【详解】A.电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,故A错误;
B.温度偏高,Cl2和NaOH溶液反应可生成NaClO3的离子方程式为3Cl2+6OH-=ClO+5Cl-+3H2O,故B错误;
C.NaClO溶液与空气中CO2反应可生成NaHCO3,离子方程式为ClO-+CO2+H2O=HClO+HCO,故C正确;
D.向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水,阳离子NH、阴离子HCO都会与Ca(OH)2发生反应,要以不足量的NH4HCO3为标准分析,相应的离子方程式为:NH+Ca2++HCO+2OH-=CaCO3↓+H2O+NH3·H2O,故D错误;
故选C。
9.实验室利用度弃旧电池的铜帽(主要成分为锌铜合金)回收Cu并制备ZnCl2的部分实验过程如图所示。下列说法正确的是
A.“溶解"时Cu发生反应的离子方程式为Cu+H2O2+2HCl=Cu2++2H2O+2Cl—
B.因为升高温度可以加快反应速率,所以“溶解”时适宜使用高温
C.将ZnCl2溶液加热蒸干即可获得无水ZnCl2
D.“调节pH=2”后,溶液中大量存在的离子有Cu2+、Zn2+、H+、Na+、Cl—
【答案】D
【分析】废弃旧电池的铜帽(主要成分为锌铜合金)回收Cu并制备ZnCl2的部分实验过程中,先加入双氧水、稀盐酸,Zn转化为ZnCl2,Cu转化为CuCl2,所得溶液中存在大量Zn2+、Cu2+、Cl-、H+,向溶液中加入适量NaOH溶液调节pH=2,此时溶液中含有大量Zn2+、Cu2+、Na+、Cl-、H+,再加入锌粉将Cu2+置换为Cu,过滤得到Cu,所得滤液中主要成分为NaCl、ZnCl2,经过一系列操作后得到无水ZnCl2。
【详解】A.HCl为易溶强酸,离子方程式中应拆分,因此“溶解”时Cu发生反应的离子方程式为Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O,故A错误;
B.升高温度能够加快化学反应速率,但双氧水受热易分解、盐酸受热易挥发,因此溶解过程中需在适宜的温度下进行反应,故B错误;
C.ZnCl2为强酸弱碱盐,加热能够促进Zn2+水解,因此需要在HCl的气氛中进行加热蒸干方可得到无水ZnCl2,故C错误;
D.由上述分析可知,“调节pH=2”后,溶液中大量存在的离子有Cu2+、Zn2+、H+、Na+、Cl-,故D正确;
综上所述,说法正确的是D项,故答案为D。
10.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W原子核外只有1个电子,基态X原子2p能级上未成对电子数是同周期中最多的,基态Y原子的2p轨道上成对电子数与未成对电子数相等,Z与X同主族。下列说法正确的是
A.原子半径:r(Z)>r(Y)>r(X)>r(W) B.第一电离能:I1(Y)>I1(X)>I1(Z)
C.X2W4能与水分子间形成氢键 D.WXY3既含有离子键又含有共价键
【答案】C
【分析】W原子核外只有1个电子,W为H;基态X原子2p能级上未成对电子数是同周期中最多的,X为N;基态Y原子的2p轨道上成对电子数与未成对电子数相等,Y为O;Z与X同主族,Z为P。
【详解】A. 同周期从左往右原子半径依次减小,同主族从上往下原子半径逐渐增大,原子半径:r(P)>r(N)>r(O)>r(H),A错误;
B.同周期从左往右电离能呈增大趋势,但N的2p能级半满结构,第一电离能N>O,B错误;
C.X2W4是N2H4,能与水分子间形成氢键,C正确;
D.WXY3是HNO3,只含有共价键 ,D错误;
故选C。
11.盐酸羟胺(NH3OHCl)是一种常见的还原剂和显像剂,其化学性质类似NH4Cl。工业上主要采用图1所示的方法制备。其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积变化,下列说法正确的是
A.电池工作时,Pt电极是正极
B.图2中,A为H+和e-,B为NH3OH+
C.电池工作时,每消耗2.24LNO(标准状况下),左室溶液质量增加3.3g
D.电池工作一段时间后,正、负极区溶液的pH均下降
【答案】C
【分析】由图可知,Pt电极上H2→,失去电子发生氧化反应,做负极,电极反应式:H2-2e-=2;含铁的催化电极为正极,其电极反应为:NO+3e-+4H++Cl-=NH3OHCl;
【详解】A.Fe电极NO→NH3OHCl,N元素化合价降低,做正极,Pt电极H2→,H元素化合价升高,做负极,故A错误;
B.根据题意可知,NH2OH具有类似NH3的弱碱性,可以和盐酸反应生成盐酸羟胺,所以缺少的一步为反应为:NH2OH+H+=NH3OH+,图2中,A为H+,B为,故B错误;
C.含铁的催化电极为正极,其电极反应为:NO+3e-+4H++Cl-=NH3OHCl,4个氢离子中有1个是左侧溶液中HCl提供的,3个是右侧溶液迁移过来的;标况下消耗2.24LNO的物质的量,则左室增加的质量为0.1molNO和0.3molH+的质量,即增加质量为3.3g,故C正确;
D.负极电极反应式:H2-2e-=2,H+浓度增大pH值减小,正极电极反应为:NO+3e-+4H++Cl-=NH3OHCl,正极区H+浓度减小,pH增大,故D错误;
故选C。
12.在催化剂及酸性介质条件下,H2和O2直接合成过氧化氢的反应机理如下图所示。下列说法正确的是
A.反应H2(g)+O2(g)=H2O2(aq)的ΔS>0
B.整个催化反应过程中涉及共价键的断裂与形成
C.O2在催化剂表面得到电子被氧化,发生氧化反应
D.酸电离出的H+在反应过程中也起到催化作用
【答案】B
【详解】A.反应过程中气体的总物质的量减少,所以熵减小,则△S<0,A错误;
B.反应的总方程式为H2(g)+O2(g)=H2O2(aq),H2、O2、H2O2均存在共价键,反应中反应物的共价键断裂、生成物中形成共价键,所以整个催化反应过程中涉及共价键的断裂与形成,B正确;
C.O2中O为0价,H2O2中O为-1价,O元素的化合价由0→-1,化合价降低,O2在催化剂表面得到电子被还原,发生还原反应,C错误;
D.H+是中间产物,不是催化剂,而酸电离出的H+在反应过程中没有起到催化作用,D错误;
答案选B。
13.为探究某些硫的含氧酸盐的部分性质,进行如下实验,并记录实验现象。①测量0.01 mol/LNaHSO3溶液的pH,pH约为5;②向0.01 mol/LNaHSO3溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液的紫红色褪去;③向0.1 mol/LNa2S2O3溶液中滴加稀盐酸,产生无色有刺激性气味的气体,且出现淡黄色沉淀,经测定溶液中无;④在Ag+催化条件下,向0.1 mol/LNa2S2O8无色溶液中滴加MnSO4溶液,溶液中出现紫红色。由上述实验现象能得出的结论是
A.实验①说明:
B.实验②中发生反应:
C.实验③中的淡黄色沉淀为S,无色有刺激性气味的气体为H2S
D.实验④说明:该条件下,的氧化性强于
【答案】A
【详解】A.实验①说明NaHSO3溶液显酸性,的电离程度大于的水解程度,Ka2 (H2SO3)>Kh(),而Kh()=,即Ka2 (H2SO3)>,所以Ka1(H2SO3)·Ka2 (H2SO3)>Kw,A正确;
B.向0.1 mol/L NaHSO3溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液,二者发生氧化还原反应,KMnO4溶液的紫红色褪去,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得发生反应的离子方程式为:,B错误;
C.实验③Na2S2O3中S元素化合价为+2价,Na2S2O3遇盐酸发生歧化反应生成淡黄色沉淀S和无色有刺激性气味的气体SO2,不会生成H2S气体,C错误;
D.实验④溶液中出现紫红色,说明作氧化剂,生成的氧化产物为,氧化剂的氧化性大于氧化产物,则微粒的氧化性:<,D错误;
故合理选项是A。
14.CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术,该过程主要发生下列反应:
反应①:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5kJ•mol-1
反应②:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ•mol-1
在0.5MPa条件下,将n(CO2)∶n(H2)为1∶3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器,实验测得CO2的转化率、CH3OH的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。下列有关说法正确的是
A.图中曲线②表示CH3OH的选择性随温度的变化
B.一定温度下,增大起始n(CO2)∶n(H2)的比值,可提高H2的平衡转化率
C.升高温度时,CO的选择性降低
D.一定温度下,选用高效催化剂可提高CH3OH的平衡产率
【答案】B
【详解】A.反应①为放热反应,升高温度后平衡逆向移动,CH3OH的选择性降低;反应②为吸热反应,平衡正向移动生成CO,CH3OH的选择性也降低,所以升高温度之后,CH3OH的总的选择性降低,曲线①表示CH3OH的选择性随温度的变化,A错误;
B.一定温度下,增大n(CO2)∶n(H2)的比值,平衡正向移动,氢气的转化率提高,B正确;
C.升高温度,反应反应②为吸热反应,平衡正向移动生成CO,CO的选择性升高,C错误;
D.选用催化剂只能改变反应堆速率,不能改变转化率,D错误;
故选B。
三、原理综合题
15.铁氨化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy,的制备需铁、氨气丙酮和乙醇参与。
(1)Fe3+基态核外电子排布式为_______。
(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是_______,三种元素电负性由小到大的顺序为_______,1mol丙酮分子中含有σ键的数目为_______。
(3)N、P、S三种元素的第一电离能由小到大的顺序为_______。
(4)乙醇(CH3CH2OH)的沸点高于丙酮,这是因为_______。
(5)磷酸根离子的空间构型为_______。
【答案】(1)或
(2) 、
(3)S (4)乙醇分子间存在氢键
(5)正四面体
【解析】(1)
的原子序数为26,基态核外电子数为23,且3d电子为半满稳定结构,可知基态核外电子排布式为或 ;
(2)
中单键均为键,双键中含1个键,甲基上C形成4个键,中C形成3个键,均没有孤对电子,则羰基上C为杂化,甲基上C为杂化;非金属性越强,电负性越大,则C、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为;1mol丙酮共有键,数目为个;
(3)
同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,VA族能级半充满,结构稳定,所以第一电离能S (4)
乙醇的沸点高于丙酮,这是因为乙醇分子间存在氢键,不仅要破坏分子间作用力,还要破坏氢键,导致沸点高;
(5)
磷酸根离子的价层电子对数为:,无孤电子对,VSEPR模型为正四面体,磷酸根离子的空间构型为正四面体。
16.以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原科生产硫酸,应资源化综合利用产出的炉渣(主要含Fe2O3)和尾气,减轻对环境的污染。
(1)锻烧黄铁矿的化学方程式为_______。
(2)将尾气净化所得SO2,边搅拌边通入NaOH溶液中制备NaHSO3溶液。溶液中H2SO3、HSO、SO随pH的分布如图所示,要到较为纯净的得NaHSO3溶液,应采取的实验操作为_______。
(3)工业上也用天然碱生产小苏打的母液(主要溶质为Na2CO3)吸收烟气中SO2,相关反应热化学方程式:2Na2CO3(aq)+ SO2(g)+H2O(l) = Na2SO3(aq)+2NaHCO3(aq) ΔH=akJ/ mol;
2NaHCO3(aq) + SO2(g) = Na2SO3(aq)+2CO2(g)+H2O(l) ΔH=bkJ/ mol;
Na2SO3(ag)+ SO2(g)+H2O(l) =2NaHSO3(aq) ΔH=ckJ/ mol,
反应Na2CO3(aq)+ SO2(g) = Na2SO3(aq)+CO2(g)的 ΔH=_______kJ/mol。
(4)加热NaHSO3溶液可以制备焦亚硫酸钠(Na2S2O5),写出化学反应方程式_______
(5)炉渣中的Fe2O3可制备还原铁粉,还原铁粉的纯度可通过下列方法测定:称取0.2800g样品,溶于过量稀硫酸,平行三次用标准K2Cr2O7溶液滴定所得溶液中的Fe2+,平均消耗0.030 00 mol/L的 K2Cr2O7溶液25.10mL(测定过程中杂质不参与反应)。
①写出滴定反应的离子方程式_______。
②计算还原铁粉的纯度(写出计算过程)______
【答案】(1)
(2)测量溶液的pH值,若pH值约为4时停止通入二氧化硫
(3)
(4)
(5) K2Cr2O7的物质的量为0.030 00 mol/L×0.02510L=0.000753mol,则样品中含有铁的物质的量为:0.000753mol×6=0.004518mol,还原铁粉的纯度为:
【解析】(1)
锻烧黄铁矿时硫化亚铁与氧气反应生成氧化铁和二氧化硫,化学方程式为:;
(2)
由图可知,当pH值为4时,含硫微粒的存在形式为HSO,故操作为:测量溶液的pH值,若pH值约为4时停止通入二氧化硫;
(3)
①2Na2CO3(aq)+ SO2(g)+H2O(l) = Na2SO3(aq)+2NaHCO3(aq) ΔH=akJ/ mol;
②2NaHCO3(aq) + SO2(g) = Na2SO3(aq)+2CO2(g)+H2O(l) ΔH=bkJ/ mol;
③Na2SO3(ag)+ SO2(g)+H2O(l) =2NaHSO3(aq) ΔH=ckJ/ mol,
根据盖斯定律(①+②)×可得:Na2CO3(aq)+ SO2(g) = Na2SO3(aq)+CO2(g) ΔH=kJ/mol;
(4)
NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水可以制得Na2S2O5,该反应中元素化合价未发生变化,由原子守恒可知反应方程式为:;
(5)
①K2Cr2O7溶液滴定Fe2+,Cr2O被还原为Cr3+,Fe2+被氧化为Fe3+,离子反应方程式为:;
②滴定过程中得关系式为:,滴定过程中消耗的K2Cr2O7的物质的量为0.030 00 mol/L×0.02510L=0.000753mol,则样品中含有铁的物质的量为:0.000753mol×6=0.004518mol,还原铁粉的纯度为:。
四、填空题
17.以软锰矿粉(含MnO2及少量Fe、Al、Si、Ca、Mg等的氧化物)为原料制备电池级MnO2。
(1)浸取。将一定量软锰矿粉与Na2SO3、H2SO4溶液中的一种配成悬浊液,加入到三颈瓶中(如图)。70℃下通过满液漏斗缓慢滴加另一种溶液,充分反应,过滤。滴液漏斗中的溶液是_______;MnO2转化为Mn2+的离子方程式为_______。
(2)除杂。向已经除去Fe、Al、Si的MnSO4溶液(pH约为5)中加入NH4F溶液,溶液中Ca2+、Mg2+形成氟化物沉淀。若沉淀后上层清夜中c(F-)=0.05mol/L,则=_____[Ksp(MgF2)=5×10-11,Ksp(CaF2)=5×10-9]
(3)制备MnCO3.在搅拌下向100mL1mol/LMnSO4溶液中缓慢滴加1mol/LNH4HCO3溶液,过滤、洗涤、干燥,得到MnCO3固体。需加入NH4HCO3溶液的体积约为_______。
(4)制备MnO2,MnCO3经热解、酸浸等步骤可制备MnO2。MnCO3在空气气流中热解得到三种价态锰的氧化物,锰元素所占比例(×100%)随热解温度变化的曲线如图所示。
已知:MnO2与酸反应生成Mn2+;Mn2O3氧化性强于Cl2,加热条件下Mn2O3在酸性溶液中转化为MnO2和Mn2+。
为获得较高产率的MnO2,请补充实验方案:取一定量MnCO3置于热解装置中,通空气气流,加热到_______。将固体冷却后研成粉末,边搅摔边加入一定量_______,_______,充分反应后过滤,洗涤,_______。固体干燥,得到MnO2(可选用的试剂:1mol/LH2SO4溶液、2mol/LHCl溶液、0.1mo/LBaCl2溶液、0.1mol/LAgNO3溶液)。
【答案】(1) H2SO4溶液 MnO2+SO+2H+=Mn2++SO+H2O
(2)100
(3)200mL
(4) 450°C 1mol·L-1H2SO4溶液 加热 直到取最后一次洗涤滤液加盐酸酸化的0.1mol·L-1BaCl2溶液不变浑浊
【解析】(1)
若三颈瓶中先加入硫酸溶液,向其中滴加Na2SO3溶液则易生成SO2导致Na2SO3的利用率减小,故滴液漏斗中的溶液是H2SO4溶液;MnO2被亚硫酸根还原为Mn2+的离子方程式为:MnO2+SO+2H+=Mn2++SO+H2O;
(2)
;
(3)
该反应的化学方程式2NH4HCO3+MnSO4=MnCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑,由方程式可知NH4HCO3与MnSO4的物质的量之比为2∶1,需加入NH4HCO3溶液的体积约为200mL;
(4)
根据图像在450°C左右MnO2占比最高,所以加热到450°C最佳,MnO与酸反应生成Mn2+,故用酸除MnO,Mn2O3氧化性强于Cl2,用盐酸会发生氧化还原生产氯气。因此,该实验方案可补充为:加热到450℃充分反应一段时间后,将固体冷却后研成粉末,向其中边搅拌边加入一定量1mol·L-1稀H2SO4,加热,充分反应后过滤,洗涤,直到取最后一次洗涤滤液加盐酸酸化的0.1mol·L-1BaCl2溶液不变浑浊。
18.脱除烟气中的氮氧化物(主要是指NO和NO2)可以净化空气改善环境,是环境保护的主要课题。
(1)次氯酸盐氧化法。次氯酸盐脱除NO的主要过程如下:
i.NO+HClO=NO2+HCl
ii.NO+NO2+H2O2HNO2
iii.HClO+HNO2=HNO3+HCl
①下列叙述正确的是_______(填序号)。
A.烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率
B.NO2单独存在时不能被脱除
C.脱除过程中,次氯酸盐溶液的pH下降
②研究不同温度下Ca(ClO)2溶液对NO脱除率的影响,结果如题图1所示。脱除过程中往往有Cl2产生,原因是_______(用离子方程式表示);60~80℃NO脱除率下降的原因是_______。
(2)脱氮菌净化法。利用脱氮菌可净化低浓度NO烟气,当烟气在塔内停留时间均为90s的情况下,测得不同条件下NO的脱氮率如图2、图3所示。
①由图2知,当废气中的NO含量增加时,提高脱氮效率宜选用的方法是_______。
②图3中,循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率,其原因可能是_______。
(3)利用电化学装置可消除氮氧化物污染,变废为宝。下图为电解NO制备NH4NO3的装置,该装置中阳极的电极反应式为_______。
【答案】(1) AC ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O HClO受热易分解为HCl和O2,溶液中HClO的浓度减小,氧化NO的能力下降
(2) 好氧硝化法 Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用
(3)NO+2H2O-3e-=NO+4H+
【解析】(1)
①A.烟气中少量的O2能与NO反应生成NO2,还能氧化HNO2,故烟气中少量的O2能提高NO的脱除率,A正确;
B.NO2和H2O反应生成NO和HNO3,NO和NO2可以发生反应ii,故NO2单独存在时能被脱除,B错误;
C.脱除过程中生成HNO3和HCl,溶液中H+的浓度逐渐增大,溶液的pH下降,C正确;
故选AC;
②脱除过程中,ClO-被还原为Cl-,溶液酸性逐渐增强,ClO-会和Cl-反应产生Cl2,该反应的离子方程式为ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O;HClO受热易分解为HCl和O2,溶液中HClO的浓度减小,氧化NO的能力下降。
(2)
NO和NO2以物质的量之比1:1与CO(NH2)2反应生成的无毒气体为N2、CO2,该反应的化学方程式为NO+NO2+CO(NH2)2=N2+CO2+H2O。
①如图2所示,当废气中NO的含量较高时,好氧硝化法的脱氮率较高,故当废气中的NO含量增加时,提高脱氮效率宜选用的方法是好氧硝化法;
②图3中,循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率,其原因可能是Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用。
(3)
如图所示,NO在阳极上放电产生NO,电极反应式为NO+2H2O-3e-=NO+4H+。
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