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2022-2023学年河南省许昌市高级中学高三上半年第一次模拟考试化学试题含解析
展开河南省许昌市高级中学2022-2023学年高三上半年
第一次模拟考试化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.《中国诗词大会》以“赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”,不仅弘扬了中国传统文化,还蕴含着许多化学知识。下列诗词分析不正确的是
A.“嫘祖栽桑蚕吐丝,抽丝织作绣神奇”中的“丝”不耐酸碱
B.“煮豆燃豆荚,豆在釜中泣”中的能量变化主要是化学能转化为热能
C.“墨滴无声入水惊,如烟袅袅幻形生”中的“墨滴”具有胶体的性质
D.“独忆飞絮鹅毛下,非复青丝马尾垂”中的飞絮、鹅毛主要成分都是蛋白质
【答案】D
【详解】A.“丝”的主要成分是蛋白质,含有氨基、羧基,因此能够与酸、碱发生反应导致不耐酸碱,A正确;
B.“煮豆燃豆荚,豆在釜中泣”中的能量变化主要是豆的秸秆燃烧时将化学能转化为热能,B正确;
C.“墨滴”是碳元素的单质分散在水中形成的胶体,因而具有胶体的性质,C正确;
D.飞絮的主要成分是纤维素,鹅毛的主要成分是蛋白质,D错误;
故合理选项是D。
2.NA 代表阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A.14.0 g Fe发生吸氧腐蚀生成Fe2O3•xH2O,电极反应转移的电子数为0.5 NA
B.常温常压下,2.0gD2O中含有的质子数和中子数均为NA个
C.1 mol Fe完全溶于一定浓度的硝酸,电子转移数可能是2 NA
D.在1L 0.1 mol/L的Na2CO3溶液中,阴离子总数小于0.1 NA
【答案】D
【详解】A.Fe发生吸氧腐蚀,负极反应式是,则14.0 g Fe(物质的量为0.25mol)发生吸氧腐蚀生成Fe2O3•xH2O,电极反应转移的电子数为0.5 NA,故A正确;
B.常温常压下,2.0gD2O中含有的质子是,含中子为,含有的质子数和中子数均为NA个,故B正确;
C.1 mol Fe完全溶于一定浓度的硝酸,若氧化产物只有硝酸亚铁,电子转移数是2 NA,故C正确;
D.碳酸钠溶液中存在平衡,1个阴离子反应生成2个阴离子,所以在1L 0.1 mol/L的Na2CO3溶液中,阴离子总数大于0.1 NA,故D错误;
故答案为D。
3.分类是化学学习和研究的常用手段.下列分类结论说法正确个数为( )
①氨水、氢氧化铝、冰醋酸、氟化氢都是弱电解质
②HClO、浓硫酸、HNO3均具有强氧化性,都是氧化性酸
③HI、CH3COOH、胆矾、氯气都是电解质
④NaF、MgO、AlCl3均由活泼金属和活泼非金属化合而成,都是离子化合物
⑤漂粉精、福尔马林、水玻璃、水银都是混合物
⑥青铜、硬铝、不锈钢和目前流通的硬币都是合金
⑦C60、C70、金刚石、石墨都是碳的同素异形体.
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
【答案】B
【分析】①水溶液中部分电离的电解质为弱电解质;②氧化性的酸是含氧酸中中心元素表现出来的强氧化性,会表现出较强的氧化性;③水溶液中或熔融状态下导电的化合物为电解质;④AlCl3是共价化合物;⑤混合物是由不同物质组成的,结合物质的组成判断;⑥不同金属、金属和非金属融合在一起形成具有金属特性的混合物为合金;⑦由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体,互为同素异形体的物质要符合以下两个条件:同种元素形成,不同单质。
【详解】①氨水是一水合氨的水溶液不是电解质、氢氧化铝、冰醋酸、氟化氢都是弱电解质,故①错误;②HClO、H2SO4(浓)、HNO3中Cl元素的化合价是+1价,S、N均处于元素的最高价,都具有强氧化性,都是氧化性酸,故②正确;③HI、CH3COOH、胆矾都是电解质,氯气是单质不是电解质、也不是非电解质,故③错误;④AlCl3是共价化合物,不属于离子化合物,故④错误;⑤漂白粉是氯化钙和次氯酸钙的混合物、水玻璃是硅酸钠的水溶液,福尔马林是甲醛的水溶液,都是混合物,水银是金属单质属于纯净物,故⑤错误;⑥青铜是铜的合金,硬铝是铝的合金,不锈钢是铁的合金,目前流通的硬币也是合金,故⑥正确;⑦C60、C70、金刚石、石墨均为碳元素的不同单质,互为同素异形体,故⑦正确;答案选B。
【点睛】本题考查了化学基本概念的理解和应用,熟悉混合物、化合物、单质、化合物、电解质、非电解质等概念的分析即可判断,掌握物质的组成是解题关键。
4.下列关于分散系的说法正确的是
A.分散系的稳定性比较:溶液>浊液>胶体
B.由于胶体带有正电荷或负电荷,在电场中将定向移动
C.向沸水中滴加饱和氯化铁溶液可制得氢氧化铁胶体和盐酸,过滤可将两者分离
D.按照分散质或分散剂的状态(气态、液态、固态),它们之间有9种组合方式
【答案】D
【详解】A.溶液均一稳定,胶体具有介稳定性,浊液不能稳定存在,所以分散系的稳定性比较:溶液>胶体>浊液,故A错误;
B.胶体粒子带有正电荷或负电荷,胶体本身不带电,故B错误;
C.胶体和溶液都能通过滤纸,不能用过滤的方法分离,故C错误;
D.根据排列可知组合成的分散系分别有(前是分散质,后者是分散剂):气-气、气-液、气-固、液-液、液-固、固-固、液-气、固-液、固-气共九种,D正确;
故选D。
5.制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的实验中,需对过滤出产品的母液(pH<1)进行处理。室温下,分别取母液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是
A.通入过量Cl2:Fe2+、H+、、Cl–、
B.加入少量NaClO溶液:、Fe2+、H+、、ClO–
C.加入过量NaOH溶液:Na+、Fe2+、、、OH–
D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液:Na+、、Cl–、ClO–、OH–
【答案】D
【详解】A.过量氯气可氧化Fe2+,则不能大量存在Fe2+,故A错误;
B.Fe2+在酸性条件下能被ClO-氧化,不能大量共存,故B错误;
C.Fe2+、NH4+分别与OH-反应,不能大量共存,故C错误;
D.该组离子彼此之间不反应,可大量共存,故D正确;
故答案为D。
6.某溶液中含有Al3+、Fe2+、Cu2+、Ag+等离子,为了逐一将其沉淀并过滤,可采取:①通入H2S;②通入CO2,③加HCl溶液,④加NaOH溶液这4个步骤,若试剂均过量,其正确的操作顺序是
A.③①④② B.①③④② C.④②①③ D.④②③①
【答案】A
【详解】由离子的性质可知,向溶液中加入盐酸,只有银离子能与盐酸反应生成氯化银沉淀,过滤得到除去银离子的溶液;向除去银离子的溶液中通入硫化氢气体,只有铜离子能与硫化氢气体反应生成硫化铜沉淀,过滤得到除去铜离子的溶液;向除去铜离子后的溶液中加入过量氢氧化钠溶液,亚铁离子与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁沉淀,铝离子与过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,过滤得到偏铝酸钠溶液;向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体,偏铝酸钠溶液与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,则加入试剂使溶液中离子逐一的顺序为③①④②,故选A。
7.某酸性溶液中含有、、、,向其中逐渐加入稀NaOH溶液,下列图象能正确表示生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系的是()
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】某酸性溶液中含有、、、,向其中逐渐加入稀NaOH溶液,开始反应为:,随氢氧化钠溶液加入,反应生成沉淀的反应为:,,铵根离子结合氢氧根离子生成一水合氨,沉淀物质的量不变,随后加入氢氧化钠氢氧化铝溶解,最后沉淀物质的量不变;
故答案选C。
【点睛】有多种阳离子可以和OH-反应时,反应的顺序是由易到难,氢离子与氢氧根的反应优先于其它反应,然后发生生成沉淀、一水合氨、沉淀消失等反应。
8.倒置的坩埚盖子上放入硫粉,在硫粉中央放一小块钠,按图示搭建装置,用胶头滴管向金属钠滴加一滴水,立即倒扣上大烧杯,发现坩埚盖子内火星四溅,烧杯内出现大量白烟,下列说法错误的是( )
A.水是钠与硫反应的催化剂 B.酚酞的水溶液变红色
C.钠与硫的反应是放热反应 D.滤纸逐渐变黑
【答案】A
【详解】A.钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,反应放热,放出的热量引发钠与硫的反应,所以水不是催化剂,故A错误;
B.硫化钠为强碱弱酸盐,溶于水后,发生水解使溶液显碱性,所以酚酞的水溶液变红色,故B正确;
C.钠与硫反应引发后,不需要加热,就能继续反应说明其为放热反应,故C正确;
D.硫化钠与硫酸铜反应生成硫化铜黑色固体,故D正确;
故选:A。
9.用下列装置进行相应实验,不能达到实验目的的是
检验石蜡油分解产生了不饱和烃
分离葡萄糖与氯化钠的混合液
制取干燥的氨气
验证镁片与稀盐酸反应放热
A
B
C
D
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.烯烃能发生加成反应而使溴的四氯化碳溶液褪色,根据溴的四氯化碳溶液是否褪色确定是否产生烯烃,故A能达到实验目的;
B.葡萄糖和NaCl都能够透过半透膜,不能用半透膜分离葡萄糖与氯化钠的混合液,故B不能达到实验目的;
C.实验室制备氨气是利用氯化铵和氢氧化钙固体加热生成氯化钙、氨气和水,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O,用碱石灰干燥氨气,并用向下排空气法收集,故C能达到实验目的;
D.氢氧化钙的溶解度随着温度的升高而减小,若镁片与稀盐酸反应放热,则饱和石灰水中有氢氧化钙固体析出,根据饱和石灰水中是否有固体析出,验证镁片与稀盐酸反应放热,故D能达到实验目的;
故选B。
10.如图为制取 NaHCO3的实验装置,下列说法正确的是
A.a 装置中稀盐酸可用稀硫酸代替
B.b 装置中的溶液最好是饱和食盐水,为了吸收 CO2 中 HCl 的作用
C.制取 NaHCO3的离子反应方程式为 CO2+H2O+Na+=NaHCO3↓
D.装置 c 中含氨的饱和食盐水提高了CO2吸收效率
【答案】D
【详解】A.稀硫酸与CaCO3反应生成微溶的CaSO4,阻止反应的进一步进行,A 错误;
B.为了除去CO2中的HCl气体,装置 b 中应盛装饱和NaHCO3溶液,B 错误;
D.制取NaHCO3的离子反应方程式为CO2+H2O+Na++NH3=NaHCO3↓+,C错误;
D.装置 c 中,含氨的饱和食盐水呈碱性,有利于CO2气体的吸收,所以能提高 CO2的吸收效率,D 正确;
故选D。
11.实验是化学研究的基础。下列关于各实验装置的叙述正确的是
A.装置③可用于收集H2、CO2、Cl2、NH3等气体
B.装置②可用于吸收NH3或HCl气体,并防止倒吸
C.装置①常用于分离互不相溶的液体混合物
D.装置④可用于干燥、收集氯化氢,并吸收多余的氯化氢
【答案】A
【详解】A.装置③从长导管进气可用于收集CO2、Cl2等气体,从短管进气可以收集H2、NH3,故A正确;
B.NH3、HCl易溶于水,用装置②吸收NH3或HCl气体,易引起倒吸,故B错误;
C.装置①是蒸馏,常用于分离沸点不同的互溶液体混合物,故C错误;
D.氯化氢的密度大于空气,用向上排空气法收集氯化氢,所以装置④不能收集氯化氢,故D错误;
选A。
12.室温下,通过下列实验探究NaHCO3溶液的性质。
实验
实验操作和现象
1
用pH试纸测得0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH约为8
2
向0.1mol·L-1NaHCO3溶液中加入过量0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液,产生白色沉淀
3
向0.1mol·L-1NaHCO3溶液中加入等体积0.1mol·L-1NaOH溶液
4
向浓NaHCO3溶液中加入浓Al2(SO4)3溶液,有气体和沉淀生成
下列说法不正确的是A.实验1的溶液中存在c(H2CO3)>c(CO)
B.实验2所得上层清液中存在c(Ba2+)·c(CO)=Ksp(BaCO3)
C.实验3反应后的溶液中存在c(OH—)=c(H+)+c(HCO)+c(H2CO3)
D.实验4中生成的气体是CO2
【答案】C
【详解】A.用pH试纸测得0.1mol/L碳酸氢钠溶液的pH约为8说明碳酸氢根离子在溶液中的水解程度大于电离程度,则溶液中碳酸的浓度大于碳酸根离子,故A正确;
B.0.1mol/L碳酸氢钠溶液碳与过量0.1mol/L氢氧化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀、氢氧化钠和水,则实验2所得上层清液中存在着碳酸钡的溶解平衡,碳酸钡的溶度积Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)·c(CO),故B正确;
C.0.1mol/L碳酸氢钠溶液与等体积0.1mol/L氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水,碳酸钠溶液中存在质子守恒关系c(OH—)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3),故C错误;
D.浓碳酸氢钠溶液与浓硫酸铝溶液发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体,故D正确;
故选C。
13.固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想,其中不成立的是( )
A.Mg(NO2)2、O2 B.MgO、NO2、O2
C.Mg3N2、O2 D.MgO、NO2、N2
【答案】D
【详解】A.硝酸镁中氮元素的化合价为+5价,氧元素的化合价为-2价,Mg(NO2)2中氮元素的化合价为+3价,O2中氧元素的化合价为0价,氮元素化合价降低,氧元素化合价升高,符合氧化还原反应电子守恒,故A成立;
B.硝酸镁中氮元素的化合价+5,氧元素的化合价-2,二氧化氮中氮元素化合价+4,氧气中氧元素化合价为0,氮元素化合价降低,氧元素化合价升高,符号氧化还原反应的本质,故B成立;
C.硝酸镁中氮元素的化合价+5,氧元素的化合价-2,Mg3N2中氮元素的化合价为-3价,O2中氧元素的化合价为0价,氮元素化合价降低,氧元素化合价升高,符合氧化还原反应的本质,故C成立;
D.反应物硝酸镁,产物氧化镁,二氧化氮和氮气,氮元素的化合价+5变成+4价和0价,只有氮元素化合价降低,没有元素化合价升高,不满足氧化还原反应的特征,故D不成立;
故选D。
【点睛】理解氧化还原反应的本质特征是解题的关键。氧化还原反应中一定存在元素化合价的升高和降低。
14.下列关系图中,A是一种正盐,B是气态氢化物,C是单质,F是强酸。A确定时,当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他反应产物及反应所需条件均已略去)。当X是强碱时,过量的B跟反应除生成C外,另一产物是盐酸盐。下列说法中不正确的是
A.当X是强酸时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F可能是
B.当X是强碱时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F是
C.B和的反应是氧化还原反应
D.A可能为亚硫酸铵
【答案】D
【分析】X无论是强酸还是强碱,都能与正盐A反应生成气体氢化物,则A是(NH4)2S,当X是强酸时,B、C、D、E、F分别是H2S、S、SO2、SO3、H2SO4;当X是强碱时,B、C、D、E、F分别是NH3、N2、NO、NO2、HNO3,据此分析解题。
【详解】A.X无论是强酸还是强碱,都能与正盐A反应生成气体氢化物,则A是(NH4)2S,当X是强酸时,气体氢化物B为H2S,则C、D、E、F分别是S、SO2、SO3、H2SO4,A正确;
B.当X是强碱时,气体氢化物为NH3,则C、D、E、F分别是N2、NO、NO2、HNO3,B正确;
C.B为H2S或NH3,H2S与Cl2反应生成S和HCl,过量的NH3与过Cl2反应生成N2和NH4Cl,均属于氧化还原反应,C正确;
D.亚硫酸铵与酸反应生成SO2,SO2不属于气态氢化物,不符合题意,D错误;
故答案为:D。
15.磷化氢(PH3)是一种在空气中能自燃的剧毒气体,具有还原性,可作为电子工业原料。PH3的一种工业制法流程如下:
下列说法错误的是
A.H3PO2为一元弱酸
B.该过程最好在无氧条件下进行
C.不考虑损失,1 mol P4参与反应,可产生2.5 mol PH3
D.反应1中氧化产物和还原产物的物质的量之比为1︰3
【答案】D
【详解】A.过量的NaOH反应只生成NaH2PO2,说明H3PO2只电离出一个氢离子,为一元弱酸,A正确;
B.P4、PH3在有氧条件下易自燃,则反应过程需保持无氧条件,B正确;
C.反应1的化学方程式P4+3NaOH+3H2O=3NaH2PO2+PH3↑,1P4~1PH3,反应3的化学方程式为2H2PO2=H3PO4+PH3,1P4~3NaH2PO2~1.5 PH3,可知1 mol P4参与反应,可产生2.5 mol PH3,C正确;
D.反应1的化学方程式P4+3NaOH+3H2O=3NaH2PO2+PH3↑,氧化产物是NaH2PO2,还原产物是PH3,物质的量之比为3︰1,D错误;
故选:D。
16.氧化铜和氧化亚铁的混合物a g,加入2 mol·L-1的硫酸溶液50 mL,恰好完全溶解,若将a g的该混合物在过量的CO气流中加热充分反应,冷却后剩余固体的质量为
A.1.6a g B.(a-1.6) g
C.(a-3.2) g D.无法计算
【答案】B
【详解】由反应CuO~H2SO4,FeO~H2SO4,可知硫酸的物质的量与金属氧化物中O元素的物质的量相等,
n(H2SO4)=0.05L×2mol/L=0.1mol,
所以金属氧化物中O的质量为0.1mol×16g/mol=1.6g,
若将ag原混合物在足量CO中加热,使其充分反应,冷却后剩余固体为金属单质,
则质量为氧化物的质量减去氧的质量,为ag-1.6g,
故答案为B。
二、工业流程题
17.某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属、、及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下所示工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体:
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
开始沉淀时()的
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时()的
8.8
4.7
3.2
9.0
回答下列问题:
(1)“碱浸”中的两个作用分别是_______。为回收金属,用稀硫酸将“滤液①”调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式:_______。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是_______。
(3)“转化”中可替代的物质是_______。若工艺流程改为先“调”后“转化”,即
“滤液③”中可能含有的杂质离子为_______。
(4)利用上述表格数据,计算的_______(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中浓度为,则“调”应控制的范围是_______。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用氧化,可沉淀出用作镍镉电池正极材料的。写出该反应的离子方程式:_______。
【答案】(1) 除去油脂、溶解铝及其氧化物 或
(2)、、
(3) 或空气
(4) 或 3.2~6.2
(5)
【分析】由工艺流程分析可得,向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸,可除去油脂,并发生反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O将Al及其氧化物溶解,得到的滤液①含有NaAlO2,滤饼①为Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性杂质,加稀H2SO4酸浸后得到含有Ni2+、Fe2+、Fe3+的滤液②,Fe2+经H2O2氧化为Fe3+后,加入NaOH调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,再控制pH浓缩结晶得到硫酸镍的晶体,据此分析解题。
【详解】(1)根据分析可知,向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸,可除去油脂,并将Al及其氧化物溶解,滤液①中含有NaAlO2(或Na[Al(OH)4]),加入稀硫酸可发生反应AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓或[Al(OH)4]-+H+=Al(OH)3↓+H2O;故答案为:除去油脂、溶解铝及其氧化物;AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓或[Al(OH)4]-+H+=Al(OH)3↓+H2O
(2)加入稀硫酸酸浸,Ni、Fe及其氧化物溶解,所以“滤液②”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、Fe3+,故答案为:Ni2+、Fe2+、Fe3+;
(3)“转化”中H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,不能引入杂质,可用O2或空气替代;若将工艺流程改为先“调pH”后“转化”,会使调pH过滤后的溶液中含有Fe2+、则滤液③中可能含有转化生成的Fe3+;故答案为:O2或空气;Fe3+;
(4)由上述表格可知,Ni2+完全沉淀时的pH=8.7,此时c(Ni2+)=1.0×10-5mol•L-1,c(H+)=1.0×10-8.7mol•L-1,则c(OH-)===1×10-5.3mol/L,则Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)c2(OH-)=1.0×10-5mol•L-1×1×10-5.3mol/L×1×10-5.3mol/L=1×10-15.6(mol•L-1)3.如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0mol•L-1,为避免镍离子沉淀,Ksp=c(Ni2+)c2(OH-),c2(OH-)==1×10-15.6(mol•L-1)2,此时c(OH-)=1×10-7.8mol•L-1,则c(H+)=1.0×10-6.2mol•L-1,即pH=6.2;Fe3+完全沉淀的pH为3.2,因此“调节pH”应控制的pH范围是3.2~6.2;故答案为:c(Ni2+)c2(OH-)=1.0×10-5mol•L-1×1×10-5.3mol/L×1×10-5.3mol/L=1×10-15.6(mol•L-1)3;3.2~6.2;
(5)由题干信息,硫酸镍在强碱中被NaClO氧化得到NiOOH沉淀,即反应中Ni2+被氧化为NiOOH沉淀,ClOˉ被还原为Clˉ,则根据氧化还原得失电子守恒可得离子方程式为2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O;故答案为:2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O
三、实验题
18.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)可作为制备电池正极材料磷酸铁锂的原料。以FeSO4溶液制备电池级草酸亚铁晶体的实验流程如下:
(1)“沉淀”步骤得到的混合体系不宜在空气中久置,其原因是_______。
(2)“转化”在如图所示的装置中进行。导管A的作用是_______。
(3)检验“洗涤”完全的实验操作是_______。
(4)测定草酸亚铁样品纯度的方法如下:准确称取0.250 0 g样品,加入适量水、浓H2SO4、磷酸,用0.045 00 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定至终点(草酸亚铁转化为Fe3+和CO2),消耗KMnO4标准溶液18.00 mL。计算样品中FeC2O4·2H2O的纯度为_______(保留三位有效数字)。
【答案】(1)Fe(OH)2在空气中易被O2氧化为Fe(OH)3,导致草酸亚铁产率降低,所以混合体系不宜在空气中久置
(2)平衡压强,使H2C2O4溶液顺利滴入三颈烧瓶中
(3)取最后一次洗涤滤液少许于试管中,先滴加盐酸酸化,再滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则已洗涤完全
(4)97.2%
【分析】FeSO4溶液中加入氨水生成氢氧化亚铁沉淀,向混合体系中加入草酸,氢氧化亚铁沉淀转化为草酸亚铁晶体,过滤、洗涤、烘干得FeC2O4·2H2O,以此解题。
【详解】(1)“沉淀”步骤中FeSO4溶液中加入氨水生成氢氧化亚铁沉淀,Fe(OH)2在空气中易被O2氧化为Fe(OH)3,导致草酸亚铁产率降低,所以混合体系不宜在空气中久置;
(2)根据图示,盛装草酸的仪器是恒压分液漏斗,导管A的作用是平衡压强,使H2C2O4溶液顺利滴入三颈烧瓶中;
(3)草酸亚铁晶体表面可能有硫酸根离子,通过检验洗涤液中是否含有硫酸根离子判断“洗涤”是否完全,检验“洗涤”完全的实验操作是:取最后一次洗涤滤液少许于试管中,先滴加盐酸酸化,再滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则已洗涤完全;
(4)草酸亚铁被酸性高锰酸钾氧化为Fe3+和CO2,根据得失电子守恒,得关系式5FeC2O4 2H2O 3KMnO4反应消耗0.04500molLKMnO4标准溶液18.00mL,则草酸亚铁的物质的量为,样品中FeC2O4·2H2O的纯度为;
19.某化学兴趣小组在实验室中用苯甲醛制备苯甲醇和苯甲酸。有关物质的性质如表所示:
苯甲醛
微溶于水,易溶于有机溶剂;易被空气氧化;与饱和NaHSO3溶液反应产生沉淀
苯甲醇
沸点为205.3 ℃;微溶于水,易溶于醇、醚等
苯甲酸
熔点为121.7 ℃,沸点为249 ℃;微溶于水
乙醚
沸点为34.8 ℃;难溶于水;易燃烧,当空气中含量为1.83%~48.0%时易发生爆炸
已知:2HCHO+KOH=CH3OH+HCOOK
回答下列问题:
(1)向图1所示装置(夹持及加热装置已略去)中加入少量NaOH和水,搅拌溶解,稍冷,加入新蒸过的苯甲醛,开启搅拌器,加热回流。
①长久放置的苯甲醛中易含有_______(写结构简式)杂质。
②写出三颈烧瓶内发生反应的化学方程式_______。
(2)停止加热,从球形冷凝管上口缓缓加入冷水,摇动,冷却后将液体倒入分液漏斗,用乙醚萃取三次,水层保留待用。合并三次萃取液,依次用饱和NaHSO3溶液、Na2CO3溶液、水洗涤。用饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤的目的是_______,而用碳酸钠溶液洗涤可除去醚层中极少量的苯甲酸。
(3)将洗涤后的醚层倒入干燥的锥形瓶内,加入无水MgSO4后再加上瓶塞,静置一段时间后,将锥形瓶中溶液转入图2所示蒸馏装置中,缓缓加热,蒸馏除去乙醚。当温度升到140 ℃时改用空气冷凝管,收集198 ℃~206 ℃的馏分。
①锥形瓶上加塞子的目的是_______;无水硫酸镁的作用是_______。
②蒸馏除去乙醚的过程中宜采用的加热方式为_______;收集的198 ℃~206 ℃的馏分为_______(写名称)。
(4)将萃取后的水层慢慢地加入到盛有盐酸的烧杯中,同时用玻璃棒搅拌,析出白色固体。冷却、过滤,得到粗苯甲酸产品,然后提纯得到较纯净的产品。将苯甲酸粗产品提纯所用的实验方法为_______。
(5)图1和图2装置中都用了冷凝管,下列说法正确的是_______(填选项序号)。
a.两种冷凝管冷凝效果相同,本实验中可以互换使用
b.直形冷凝管一般在用蒸馏法分离物质时使用
c.两种冷凝管的冷凝水进出方向都为“高(处)进低(处)出”
d.球形冷凝管能冷凝回流反应物而减少其蒸发流失,使反应更彻底
【答案】(1) 2+NaOH+
(2)除去未反应的苯甲醛
(3) 防止乙醚挥发到空气中引起爆炸 除去醚层中的水 水浴加热 苯甲醇
(4)重结晶
(5)bd
【详解】(1)①长久放置的苯甲醛会被空气氧化为苯甲酸;
②结合已知信息,可写出三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为:2+NaOH+;
(2)根据题表中信息知苯甲醛与饱和NaHSO3溶液反应产生沉淀,则可知用饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤的目的是除去未反应的苯甲醛。
(3)①乙醚易挥发,锥形瓶上加塞子的目的是防止乙醚挥发到空气中引起爆炸。无水硫酸镁的作用是除去醚层中的水。
②乙醚沸点较低,用水浴加热可平缓蒸出乙醚。198 ℃~206 ℃接近苯甲醇的沸点,所以198 ℃~206 ℃的馏分为苯甲醇。
(4)将苯甲酸粗产品提纯所用的方法是重结晶。
(5)a项,两种冷凝管冷凝效果不相同,球形冷凝管的冷凝效果更好,错误。b项,直形冷凝管一般在用蒸馏法分离物质时使用,正确。c项,两种冷凝管的冷凝水进出方向应均为“高(处)出低(处)进”,这样冷凝效果才好,错误。d项,球形冷凝管能冷凝回流反应物而减少其蒸发流失,使反应更彻底,正确。故选:bd。
20.FTO导电玻璃为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃,广泛用于液晶显示屏、薄膜太阳能电池基底等方面,SnCl4可用于制作FTO导电玻璃。实验室可用熔融的锡与Cl2反应制备SnCl4,此反应放热,生成的SnCl4易水解生成SnO2·xH2O。回答下列问题:
有关物理性质如下表:
物质
颜色、状态
熔点/℃
沸点/℃
Sn
银白色固体
231.9
2 260
SnCl4
无色液体
-33
114
SnCl2
无色晶体
246
652
(1)II装置中发生反应的离子方程式为_______。
(2)将上述装置用玻璃管连接,组装成一套制备SnCl4的实验装置(每个装置最多使用一次),正确的顺序是(填各接口字母序号):B_______N,A_______。
(3)检查装置气密性并装好药品后,应先打开II中的分液漏斗活塞,待出现______现象后,再点燃I处的酒精灯。
(4)VI 装置的作用是_______。若没有VI装置,可能发生的化学反应方程式为_______。
(5)实验制得30g溶有氯气的SnCl4,其中氯气质量分数为13.0%,则需向I中通入氯气的物质的量为_______mol(保留2位小数)。提纯该SnCl4的方法是_______。
a.用NaOH溶液洗涤再蒸馏 b.升华 c.重结晶 d.蒸馏 e.过滤
【答案】(1)
(2) HIEF CDJK(JK可互换)
(3)Ⅰ中蒸馏烧瓶中充满黄绿色气体
(4) 吸收多余的氯气,并防止水蒸气进入锥形瓶,避免制取的SnCl4水解 SnCl4+H2O=SnO2·xH2O +4HCl
(5) 0.25 d
【分析】实验室可用熔融的锡与Cl2反应制备SnCl4,此反应放热,生成的SnCl4易水解生成SnO2·xH2O。采用II装置制备Cl2,Cl2中混有挥发出来的HCl和H2O,通过V除去HCl,通过IV浓硫酸干燥氯气,将干燥的氯气通入I与Sn反应制备SnCl4,SnCl4蒸汽通过III中直形冷凝管在D中收集,在D处连接碱石灰干燥管,即可以防止空气中的水蒸气进入D装置使SnCl4水解,又可以吸收氯气尾气;
【详解】(1)在Ⅱ装置中KMnO4与浓盐酸反应产生KCl、MnCl2、Cl2、H2O,根据电子守恒、原子守恒,结合物质的拆分原则,可知发生该反应的离子方程式为:;
(2)在装置II中制取Cl2,Cl2中含有杂质HCl及水蒸气,先通过装置V的饱和食盐水除去杂质HCl,然后通过装置IV的浓硫酸干燥除去水蒸气,导气管都是长进短出,然后将Cl2由N通入到装置I中制取SnCl4,产生的SnCl4并装置III冷凝收集在在D中,为防止生成的SnCl4水解,同时吸收多余的Cl2,再使气体由D经装置VI的J进入,由K排出,故按接口的先后顺序为:BHIEFNACDJK;
(3)检查装置气密性并装好药品后,为防止Sn与装置中的空气发生反应,应先打开Ⅱ中的分液漏斗活塞,待装置Ⅰ中蒸馏烧瓶中充满黄绿色气体后,再点燃Ⅰ处的酒精灯,故答案为:Ⅰ中蒸馏烧瓶中充满黄绿色气体;
(4)Ⅵ装置的作用是吸收多余的氯气,并防止水蒸气进入锥形瓶,避免制取的SnCl4水解;若没有装置VI,SnCl4水解产生SnO2·xH2O和HCl,反应的化学方程式为:SnCl4+H2O=SnO2·xH2O +4HCl;
(5)实验制得30g溶有氯气的SnCl4,其中氯气质量分数为13.0%,含有氯气的质量为,物质的量为,制备SnCl4需要的氯气的物质的量为,则需向I中通入氯气的物质的量为0.2mol+0.05mol=0.25mol,根据表格中数据可知SnCl4的沸点为114℃,提纯该SnCl4的可以用蒸馏的方法,故答案为d;
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