河南2023年高考化学模拟题汇编-18化学实验基础
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一、单选题
1.(2023·河南郑州·统考二模)传统文化蕴含了丰富的化学知识。下列说法错误的是
A.“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,该过程涉及到了溶解和过滤
B.“清乾隆各种釉彩大瓶”称为瓷母,瓷母的主要成分是二氧化硅
C.“梨花淡白柳深青,柳絮飞时花满城”中柳絮的主要成分是纤维素
D.西汉刘安所著《淮南万毕术》中记有“曾青得铁,则化为铜”,该过程发生了置换反应
2.(2023·河南·统考模拟预测)W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素,只有两种金属元素,三种非金属元素的原子序数之和为15,两种金属元素的原子序数之和比三种非金属元素的原子序数之和大10。ZaMb(YW)c(XY3)d·xW2Y常用作塑料阻燃剂,为确定其组成,进行如下实验:
I.准确称取3.390g样品与足量稀盐酸充分反应,生成标准状况下气体0. 560 L。
II.另取一定量样品在空气中加热,样品的固体残留率( )随温度的变化如图所示(样品在270℃时已完全失去结晶水,600℃以上残留的固体为金属氧化物的混合物)。下列说法正确的是
A.W、X、Y的单质均存在同素异形体
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:X
D.600℃以上残留的固体为Z2Y2和M2Y3
3.(2023·河南新乡·统考二模)某同学按图示装置进行实验,大头针固定固体,塑料瓶盛放液体试剂。实验时先打开止水夹,手指压紧小孔并挤压塑料瓶,使液体试剂沿玻璃管上升至完全充满,排尽玻璃管中空气,立即关闭止水夹,一会儿后,手指堵住小孔,打开止水夹。下列所加液体试剂、对应现象及结论均正确的是
选项
固体
液体试剂
现象
结论
A
钠块
水
钠块熔化成小球并浮在水面上;打开止水夹,点燃气体,火焰呈淡蓝色
钠块与水反应产生氢气
B
铝条
NaOH溶液
先有沉淀生成,后沉淀溶解;打开止水夹,点燃气体,火焰呈淡蓝色
铝条与氢氧化钠溶液反应产生氢气
C
铜丝
稀HNO3
产生红棕色气体,溶液呈蓝色
铜丝与稀硝酸反应产生NO2
D
铁丝
食盐水
打开止水夹,并松开小孔片刻,关闭止水夹,发现塑料瓶中液面下降
铁丝发生了吸氧腐蚀
A.A B.B C.C D.D
4.(2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测)某溶液中可能含有H+、NH、Mg2+、Fe3+、Al3+、、等离子。当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时,发现生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液的体积变化如图所示,下列说法正确的是
A.d点溶液中含有的溶质只有Na2SO4和
B.原溶液中含有的Fe3+和Al3+的物质的量之比为1:1
C.ab段发生的离子反应为:Al3++3OH-=Al(OH)3↓,Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
D.原溶液中含有的阳离子必定有H+、、Al3+,且Mg2+和Fe3+至少存在一种
5.(2023·河南开封·统考二模)图示为证明过氧化钠可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂的实验装置图,其中a装置是实验室制备二氧化碳的装置,c中盛放的是过氧化钠。下列说法正确的是
A.a中可以用Na2CO3和稀盐酸来制备CO2
B.b装置中是饱和Na2CO3溶液,作用是除去a中产生的HCl
C.c中只发生2Na2O2 +2CO2=2Na2CO3+O2
D.f中收集的气体是纯净的O2
6.(2023·河南开封·统考二模)我国传统文化蕴含着丰富的化学知识。下列说法正确的是
A.“凡酸坏之酒,皆可蒸烧”,该过程利用了物质的溶解性不同
B.“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,青蒿素的提取过程涉及化学变化
C.“风干日曝咸味加,始灌潮波塯成卤”,该过程涉及的操作方法是蒸发结晶
D.“凡石灰,经火焚炼为用 ……火力用后,烧酥石性,置于风中,久自吹成粉”中的“粉”为CaO
7.(2023·河南·统考一模)根据实验目的,下列实验操作及现象、实验结论都正确的是
选项
实验目的
实验操作及现象
实验结论
A
检验硫酸厂周边空气是否含有SO2
用注射器多次抽取空气,慢慢注入盛有酸性KMnO4稀溶液的同一试管中,溶液不变色
空气中不含SO2
B
证明CH3COOH是弱电解质
用pH计分别测量醋酸溶液和盐酸的pH,醋酸溶液的pH大
CH3COOH是弱电解质
C
探究淀粉的水解程度
向淀粉水解液中加入NaOH溶液调节溶液至碱性,并分成两份,向第一份中加入银氨溶液并水浴加热出现银镜;向第二份中滴加少量碘水,溶液变蓝色
淀粉部分水解
D
探究卤素单质Cl2、Br2和I2的氧化性强弱
向NaBr溶液中通入过量氯气,溶液变橙色,再滴加淀粉KI溶液,溶液变蓝色
氧化性:Cl2>Br2>I2
A.A B.B C.C D.D
8.(2023·河南濮阳·统考一模)利用如图所示装置进行下列实验(部分夹持和尾气处理装置省略),相应实验现象描述正确的是
选项
Ⅰ处试剂
Ⅱ处用品
Ⅱ处实验现象
A
NH4Cl
湿润的蓝色石蕊试纸
Ⅰ处产生白烟,Ⅱ处蓝色石蕊试纸变红
B
Cu2( OH)2CO3
过氧化钠粉末
Ⅰ处由绿色变黑色,Ⅱ处由淡黄色变白色
C
KClO3
湿润的淀粉试纸
Ⅰ处无明显现象,Ⅱ处淀粉试纸变蓝
D
氧化铁和碳粉的混合物
氧化铜粉末
Ⅰ处由黑色变银白色,Ⅱ处由黑色变红色
A.A B.B C.C D.D
9.(2023·河南濮阳·统考一模)有一包固体粉末,由NaOH、Na2SO3、MgCl2、CaCO3、Ba( NO3)2、FeSO4中的几种组成,取少量样品进行如下实验:
①将样品加入水中,得到白色不溶物a和无色溶液
②向①中加入足量稀盐酸,产生气体,仍存在不溶物
该固体粉末一定含有的是
A.CaCO3、Ba( NO3)2 B.CaCO3、Na2SO3
C.Na2SO3、Ba( NO3)2 D.CaCO3、Na2SO3、Ba( NO3)2
10.(2023·河南焦作·统考二模)下列实验操作、现象均正确且能得出相应结论的是
实验操作
实验现象
结论
A
将Fe3O4粉末溶于盐酸,再向其中加入少量酸性KMnO4溶液
KMnO4溶液褪色
Fe3O4中含有Fe(II)
B
向淀粉溶液中加入稀硫酸,水浴加热后,再加入少量新制氢氧化铜,加热
产生砖红色沉淀
淀粉的水解产物中有葡萄糖
C
NaHCO3溶液与NaAlO2溶液混合
产生白色沉淀
结合H+的能力:<
D
向10mL0.1mol·L-1AgNO3溶液中先加入5mL0.1mol·L-1KCl溶液,再加入5mL1mol·L-1KI溶液
先出现白色沉淀,后出现黄色沉淀
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
A.A B.B C.C D.D
11.(2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是
选项
实验操作
实验现象
结论
A
向装有铁粉的三颈烧瓶中滴加苯和液溴的混合物,将产生的气体直接通入溶液
有浅黄色沉淀生成
可证明苯和液溴一定发生了取代反应
B
溴乙烷与KOH溶液混合加热后,再滴加溶液
无浅黄色沉淀
溴乙烷未水解
C
将乙醇和浓硫酸共热至后,将生成的气体通入酸性溶液中
溶液褪色
不能证明乙烯能使溶液褪色
D
在试管中加入的溶液,再加入溶液,最后加入滴某有机物,混合加热
无砖红色沉淀
该有机物不含醛基
A.A B.B C.C D.D
12.(2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测)下列对古文献记载内容或诗句谚语理解错误的是()
A.《本草纲目》“烧酒”条目下写道:“自元时始创其法,用浓酒和糟人甑,蒸令气…其清如水,味极浓烈,盖酒露也”。这里所用的“法”是指蒸馏
B.“水滴石穿、绳锯木断”不包含化学变化
C.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”,该过程发生了置换反应
D.“忽闻海上有仙山,山在虚无缥缈间”的海市蜃楼是一种自然现象,与胶体知识有关
13.(2023·河南·统考二模)某学习小组拟探究CO2和锌粒反应是否生成CO,已知CO能与银氨溶液反应产生黑色固体。实验装置如图所示:下列叙述正确的是
A.装置e 的作用是防倒吸
B.根据图a的现象判断活塞K一定处于关闭状态
C.实验结束时,先关闭活塞K,再熄灭酒精灯
D.b、c、f 中的试剂依次为饱和碳酸钠溶液、浓硫酸、银氨溶液
14.(2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测)下列实验中,所采取的分离方法与对应原理都正确的是( )
选项
目的
分离方法
原理
A.
分离溶于水中的碘
乙醇萃取
碘在乙醇中的溶解度较大
B.
分离乙酸乙酯和乙醇
分液
乙酸乙酯和乙醇的密度不同
C.
除去KNO3固体中混杂的NaCl
重结晶
NaCl在水中的溶解度很大
D.
除去丁醇中的乙醚
蒸馏
丁醇与乙醚的沸点相差较大
A.A B.B C.C D.D
15.(2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测)下列实验能达到目的的是
A.实验室制取氨气
B.为确认CuSO4生成,向①中加水,观察颜色
C.制备纯净的Fe(OH)2
D.除去Cl2中含有的少量HCl气体
A.A B.B C.C D.D
16.(2023·河南郑州·统考一模)下列实验中,所采取的实验方法与对应原理都正确的是
选项
实验目的
实验方法
实验原理
A
分离乙酸乙酯和乙醇
用分液漏斗分液
乙酸乙酯和乙醇的密度不同
B
除去中少量的
用饱和溶液洗气
能与反应生成
C
检验溶液中的
滴加稀盐酸,产生无色无味且能使澄清石灰水变浑浊气体
D
得到纯净的
将混有HCl的通过饱和食盐水
HCl极易溶于水
A.A B.B C.C D.D
二、实验题
17.(2023·河南郑州·统考二模)阿司匹林(乙酰水杨酸)是世界上应用最广泛的解热、镇痛药。乙酰水杨酸在128°C~135°C受热易分解。以水杨酸与醋酸酐[(CH3CO)2O]为主要原料合成阿司匹林,反应原理如下:
制备流程、实验装置及有关数据如下:
物质
相对分子质量
熔点或沸点(°C)
水
水杨酸
138
158(熔点)
微溶
醋酸酐
102
139. 4(沸点)
反应
乙酰水杨酸
180
135(熔点)
微溶
(1)装置中仪器b的名称是___________。合成阿司匹林时,最合适的加热方法是___________ 。
(2)本实验中副产物的结构简式为___________(只写一种)。
(3)装置中仪器a起到冷凝回流的作用,目的是___________。
(4)将粗产品转至250 mL圆底烧瓶中,安装好回流装置,向烧瓶内加入100 mL乙酸乙酯和2粒沸石,加热回流、溶解。趁热过滤,冷却至室温,抽滤,用少许乙酸乙酯洗涤,干燥后得乙酰水杨酸1.8g。
①烧瓶内加入乙酸乙酯的作用是___________,加热回流时间不宜过长,原因是___________。
②“趁热过滤”的原因是___________。
③乙酰水杨酸的产率为___________。
18.(2023·河南·统考一模)酚酞(H2A)难溶于水,易溶于酒精,是一种有机弱酸,是常用的酸碱指示剂和分析试剂。实验室制备酚酞可采用如下步骤(装置如图所示,部分仪器略去):
I.将邻苯二甲酸酐(C8H4O3)与苯酚(C6H5OH)在b中混合,在剧烈搅拌下,缓慢滴加约2mL浓硫酸,加热至150℃进行反应,待b内固体反应物全部熔融为澄清的液态混合物后,停止加热。
II.装置冷却后,量取40mL稀硫酸,在搅拌下加入b中,从溶液中析出粗品酚酞后,抽滤混合物。
III.将粗品酚酞置于烧杯中,加适量水溶解,在不断搅拌下滴加饱和碳酸钠溶液。
IV.继续加入足量碳酸钠溶液,并加入适量水,搅拌。
V.抽滤烧杯中的混合物,洗涤滤渣,合并洗涤液,得到酚酞盐(A2-)溶液。
VI.将溶液转移至大烧杯中,在搅拌下滴加浓盐酸,直到红色褪去,出现白色浑浊,抽滤,滤渣为不溶的杂质。
VII.将滤液转移至大烧杯中,在搅拌下继续滴加浓盐酸,最终析出白色晶体,抽滤、洗涤得纯净的酚酞。
请回答下列问题:
(1)装置图中,仪器a、b的名称分别是_______、_______。
(2)水槽c中盛放的物质是_______(填字母)。
A.水 B.植物油 C.无水乙醇
(3)步骤I中反应时间不宜过长,原因是_______。
(4)步骤III中使用的饱和碳酸钠溶液不能换成饱和碳酸氢钠溶液,原因是_______。
(5)步骤IV的作用是_______。
(6)步骤V中的洗涤剂应选用_______。
(7)步骤VII中滴加浓盐酸直到_______,最终析出白色晶体。
19.(2023·河南·统考模拟预测)乙酸乙酯是极好的工业溶剂,现用如图所示装置进行制备。
步骤如下:向三颈烧瓶中加入23 mL 95%的乙醇(含CH3CH2OH 0.37 mol),再加入1 g FeCl3·6H2O,向滴液漏斗中加入14.5 mL冰醋酸(含CH3COOH 0.25 mol);按如图所示连接好装置,开始加热,缓缓滴入冰醋酸。
已知:I.由羧酸和醇反应生成酯的机理如下:
(成质子化)
(脱质子化)
II.乙醇可与CaCl2结合形成CaCl2·6C2H5OH难溶物。
(1)实验中乙醇要过量的目的是___________。
(2)实验中三颈烧瓶适合的容积为___________(填字母)。
A.50mL B.100 mL C.250 mL D.500 mL
(3)实验温度为80℃时产率最高,此时需要观察温度计___________ ( 填“a”或“b”)的读数,另一只温度计在___________操作中使用。
(4)选用FeCl3·6H2O作为催化剂,可不加入碎瓷片,原因是___________。根据羧酸和醇生成酯的反应机理推测,下列物质中可用作制备乙酸乙酯催化剂的是___________(填字母)。
A.NaOH B.BaCl2 C.FeSO4 D.HIO4 (固体)
(5)对得到的粗产品提纯:
①向粗产品中加入碳酸钠粉末,至无___________气体逸出。
②向其中加入饱和氯化钙溶液,以除去___________
③向所得有机层中加入无水硫酸钠,以除去___________,过滤后再蒸馏,收集77℃左右的馏分。
20.(2023·河南新乡·统考二模)苯甲酸可用于医药、染料载体、增塑剂、果汁饮料的保香剂和食品防腐剂等的生产。某化学兴趣小组欲在实验室制备苯甲酸、回收二氧化锰并测定其纯度,进行如下实验:
苯甲酸实验室制备原理为:
实验装置如图所示。
已知:甲苯的密度是0. 872g·L-1;苯甲酸微溶于冷水,溶于热水。
实验步骤:
I.在50mL三颈烧瓶中加入1.5mL甲苯、20mL水和5.0g高锰酸钾,油浴加热至反应结束。
II.将反应液趁热减压过滤,得到滤渣1,滤液呈紫色,加入少量亚硫酸钠使紫色褪去,进行二次减压过滤,得到滤渣2;将滤液放入冰水浴中,然后加酸酸化,有晶体析出,减压过滤,洗涤、干燥,得到苯甲酸晶体。
III.回收二氧化锰:将滤渣2和滤纸一并转移到坩埚中,加热灼烧,所得固体与干燥后的滤渣1合并,称重得2.5 g固体。
IV.二氧化锰纯度的测定:称取0.5g回收的二氧化锰,放于烧杯中,再加入25 mL 0. 3 mol·L-1草酸钠溶液及50 mL12 mol·L-1硫酸,加热至二氧化碳不再产生,稀释至250 mL,加热至近沸。趁热以浓度为0.05mol·L-1的高锰酸钾标准液滴定过量的草酸钠,消耗高锰酸钾的体积为16.0mL。
已知:MnO2 + +4H+=Mn2+ +2CO2↑+2H2O
2+5+16H+=2Mn2+ + 10CO2↑+8H2O
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为_______ , 该装置的作用是_______。
(2)步骤I中,判断反应结束的现象是_______。
(3)步骤II中加酸酸化,加的酸可以是_______(填序号)。
①稀硫酸 ②盐酸
滤液放入冰水浴的原因是_______。
(4)滤渣2的主要成分为MnO(OH)2,请写出生成MnO(OH)2的离子方程式:_______。
(5)用高锰酸钾标准液滴定时,滴定终点的现象是_______,二氧化锰的纯度为_______%。
21.(2023·河南·校联考一模)某学习小组在实验室中利用下图装置(部分装置略去)测定某铁硫化物(FexSy)的组成,并探究反应结束后装置D所得溶液中含硫化合物的组成。
实验步骤:
步骤一:如图依次连接装置,检查装置气密性,装入试剂;
步骤二:打开分液漏斗活塞与旋塞,并点燃酒精喷灯:
步骤三:足够长时间后,装置D中产生气泡速率变快时,停止加热,继续向装置A中的烧瓶滴水一段时间;
步骤四:实验结束后,将装置D中所得溶液加水配制成100mL溶液。
请回答下列问题:
(1)盛水仪器的名称为___________,C中使用酒精喷灯而不使用酒精灯的原因是___________。
(2)检查装置A气密性的方法是___________。
(3)装置A中反应的离子方程式为___________。
(4)装置D的作用是___________,检验反应后 D装置溶液中含硫阴离子的方法是___________。
(5)取25. 00 mL步骤四中所配溶液,加入足量的H2O2,再加入足量经稀盐酸酸化的BaCl2溶液,将所得沉淀过滤、洗涤、干燥,称其质量为23.3g,则FexSy与O2反应的化学方程式为___________。
22.(2023·河南开封·统考二模)某小组根据硫元素的化合价,预测SO2既有还原性又有氧化性,并设计实验进行探究。
I.探究SO2的还原性:向试管中通入足量SO2 (尾气处理装置已略) ,记录如下。
装置
编号
试剂
实验现象
a
碘水
溶液的棕黄色褪去
b
Fe2(SO4)3溶液
(1)a中反应的离子方程式为_________________________________________。
(2)b中的实验现象为______________________。将b所得溶液分成三份,进行如下实验。
实验①向第一份溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀。
实验②向第二份溶液中加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。
实验③向第三份溶液中先加入稀盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,产生白色沉淀。
上述实验不能证明SO2与Fe3+发生了氧化还原反应的是 _____________,原因是______________。
II.探究SO2的氧化性:向试管中通入足量SO2 (尾气处理装置已略) ,记录如下。
装置
编号
试剂
实验现象
c
3mol·L-1稀硫酸
始终无明显变化
d
3 mol·L-1稀盐酸
铜片表面变黑,溶液变为棕色
已知:i.水合Cu+既易被氧化也易被还原,因此水溶液中无法生成水合Cu+。
ii.CuCl为白色固体,难溶于水,可溶于c(Cl-)较大的溶液生成[CuCl3]2-。
(3)证明d所得棕色溶液含有[CuCl3]2- :用滴管吸取少量棕色溶液,滴入蒸馏水中,出现白色沉淀。用平衡移动原理解释产生该现象的原因是___________________。
(4)与c对比,d能发生反应的原因是_______________________。
(5)由实验II可推知,该条件下SO2、CuCl、Cu2+的氧化性由强到弱的顺序为__________。
23.(2023·河南·统考三模)三氯化氧磷(POCl₃)是一种重要的化工原料,常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。研究小组在实验室模拟反应CPCl3+SO2+Cl2POCl3+SOCl2,制备POCl3并测定产品的含量。
资料卡片:
物质
熔点/℃
沸点/℃
有关性质
PCl₃
-93.6
76.1
遇水剧烈水解,易与O₂反应
POCl₃
1.25
105.8
遇水剧烈水解,能溶于PCl₃
SOCl₂
-105
78.8
遇水剧烈水解,受热易分解
(1)甲装置中盛放的试剂为___________,洗气瓶甲、丁的作用是净化原料气体和___________,实验室制备SO₂的化学方程式为___________。
(2)反应装置图中装置丙、戊间方框内未画出的仪器应选择___________(填“球形冷凝管”或“直形冷凝管”),如果没有装置戊,可能发生的反应是___________(写一个即可)。
(3)该实验需控制反应温度60-65℃,则温度不宜过高和过低的原因是___________,该实验应采用的加热方式为___________。
(4)测定提纯后产品中POCl₃的含量:准确称取1.700g样品在水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100mL溶液,取10.00mL于锥形瓶中,加入0.2000mol·L⁻¹的AgNO₃溶液20.00mL(发生的反应为Ag⁺+Cl⁻=AgCl↓),再加少许硝基苯,用力振荡,使沉淀被有机物覆盖。加入指示剂,用0.1000mol·L⁻¹KSCN标准溶液滴定过量的AgNO₃至终点(Ag⁺+SCN⁻=AgSCN↓),做平行实验,平均消耗KSCN标准溶液10.00mL。
①滴定选用的指示剂是___________(填标号)。
a.酚酞 b.淀粉 c.NH₄Fe(SO4)2 d.甲基橙
②产品中POCl₃的质量分数为___________%(保留三位有效数字)。
③已知:Ksp(AgCl)=3.2×10⁻10,Ksp(AgSCN)=2×10⁻¹²,若无硝基苯覆盖沉淀表面,测定产品中POCl₃的质量分数将___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
24.(2023·河南濮阳·统考一模)碳酸乙烯酯( EC)是一种性能优良的溶剂和精细化工中间体,是有机化工潜在的基础原料。EC的熔点为36℃,沸点为243℃,相对密度为1.4259g·cm-3。某课外小组拟用下图装置在100 ~120℃下以NY -2作催化剂,环氧乙烷( EO)和CO2为原料合成EC。
其反应原理为主反应:
副反应:
回答下列问题:
(1)用固体NY-2配制500g 4.8%的NY-2水溶液未用到下列仪器中的___________(填仪器名称)。
(2)控制装置D中反应温度的方法是___________(填“水浴加热”或“油浴加热”)。
(3)用装置A制备CO2时,应先打开K1和K2,然后___________。
(4)将装置C中的EO导入三颈烧瓶中的操作是___________,继续通入 CO2,用搅拌器搅拌,使反应物充分混合。
(5)CO2在水中的溶解度较小,但随着反应进行,从三颈烧瓶中逸出的CO2减少,其可能原因是___________。
(6)温度超过120℃后, EO的转化率增大,而EC的产率却减小,其可能原因是___________。
(7)计算结果表明,EO的转化率为91.5% ,EC的选择性为82% (EC的选择性=生成EC的物质的量/转化的EO的物质的量) ,若实验加入22 g EO,则得到___________g EC(结果保留两位有效数字)。
25.(2023·河南·统考二模)己二酸[HOOC(CH2)4COOH]是一种十分重要的二元羧酸,主要用在合成尼龙-66、PBAT可降解塑料等生产领域。某实验室采用在碱性条件下,用高锰酸钾氧化环己醇制备己二酸,反应原理为:
已知:环己醇相对分子质量为100,熔点为24℃,沸点为161 ℃,密度为0.95 g/mL;己二酸相对分子质量为146,微溶于水,且温度越低溶解度越小。
实验步骤如下:
i.向三颈瓶中加入3. 5 g碳酸钠和50 mL温水,在搅拌下加入10 g高锰酸钾。
ii.待高锰酸钾溶解后,用滴管慢慢加入2.6 mL环己醇,维持反应温度在43〜47℃之间。
iii.环己醇滴加完毕,待反应完成,使二氧化锰沉淀凝结,然后加适量固体亚硫酸氢钠除去过量的高锰酸钾。
iv.趁热抽滤,滤渣用热水洗涤三次,合并滤液与洗涤液,用浓盐酸调pH至1〜2。
v.将滤液加热浓缩至20 mL左右,冷却,结晶,抽滤,洗涤,干燥,称重(得到产品1.5 g),计算产率。
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称为_______,使用时要从_______(填“上口 ”或“下口 ”)通入冷水。
(2)本实验中高锰酸钾也可用浓硝酸代替,但用浓硝酸代替的缺点是_______ 。
(3)改进后的装置中,滴液漏斗b细支管的作用是_______。
使用改进后的装置,考查了步骤ii中滴加速度分别为6、18、25 s •滴-1共3种情况下的反应状况、滤渣和滤液及产品性状。见下表所示。
滴加时间 /min
滴加速度 /(s •滴-1)
反应过程监控
滤渣
滤液
产品性状
20
6
7 min,T=100℃,发生冲料;20 min滴加完,反应完成
黑色,偏褐色,量大
澄清透明, 偏黄绿色
量少,乳白 色,稍黄
60
18
Tmax =74℃环己醇滴加完T =44℃ ,60 min反应完成
黑色固体
无色,澄清, 透明
无色晶体
90
25
13min,温度没有变化;23min,T=40°C;Tmax=53℃;环己醇滴加完,T=41℃反应不完全,水浴加热20min,反应完成
黑色固体
无色,澄清, 透明
无色片状晶体,晶型很漂亮
(4)步骤iii中除去多余高锰酸钾的原因是_______。
(5)步骤v由为了除去可能的杂质和减少产品损失,可用_______洗涤晶体。
(6)本实验中己二酸的产率为_______% (保留两位有效数字)。
26.(2023·河南焦作·统考二模)CeO2是一种稀土氧化物,在催化剂、电化学、光学等方面都有重要应用。CeO2是淡黄色固体粉末,难溶于水,熔点为2600℃。请回答下列问题:
(一)制备CeO2
I.取一定量化学计量比的Ce(NO3)3·6H2O和NaOH分别溶解在5mL和35mL的去离子水中,分别磁力搅拌30min后,再将两种液体混合,继续磁力搅拌30min,形成白色絮状沉淀[Ce(OH)3]。将混合溶液加热(并通入O2),在一定温度下反应一段时间。通过离心方法将Ce(OH)4沉淀分离出来。
II.用水和无水乙醇分别洗涤Ce(OH)4沉淀3次。
III.将洗涤后的样品转入干燥炉中,在60°C下干燥24h,得到淡黄色粉末CeO2。
(1)盛放NaOH溶液的仪器名称为_______,无水乙醇的作用是_______。
(2)写出由Ce(OH)3和O2反应制备Ce(OH)4的化学方程式:_______。
(二)某样品中CeO2[M(CeO2)=172.1]纯度的测定
称取mg样品置于锥形瓶中,加入50mL水及20mL浓硫酸,分批加入H2O2溶液,每次5mL,摇匀,低温加热,直至样品完全溶解。加热除尽锥形瓶中的H2O2,冷却后稀释至250mL,加入5mL10g·L-1AgNO3溶液催化,再加入过量的过硫酸铵[(NH4)2S2O8]溶液,低温加热,将Ce3+氧化成Ce4+,当锥形瓶中无气泡冒出,再煮沸2min。待冷却后,加入5滴邻二氮菲-亚铁指示液,用(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗cmol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液VmL。已知邻二氮菲与Fe2+可形成红色配合物,这种离子可示表为[Fe(phen)3]2+。
(3)实验中分批加入H2O2溶液时,采取低温加热的原因是_______。
(4)加热煮沸过程中,(NH4)2S2O8在溶液中反应生成NH4HSO4和O2,反应的化学方程式为_______;若滴定时锥形瓶中过量的(NH4)2S2O8未除尽,则测得的CeO2纯度_______(填“偏高”、“偏低”或“无影响”);判断滴定终点的方法是_______。
(5)样品中CeO2的质量分数w=_______(用含有c、V、m的代数式表示)。
(6)CeO2是汽车尾气净化催化剂的关键成分,它能在还原气氛中供氧,在氧化气氛中耗氧。在尾气消除过程中发生着CeO2CeO2(1-x)+xO2↑(0≤x≤0.25)的循环。请写出CeO2消除CO尾气的化学方程式:_______。
27.(2023·河南郑州·统考一模)是一种安全稳定、高效低毒的广谱型消毒剂,它易溶于水、难溶于有机溶剂,高浓度的气体易爆炸。与纯净的反应可制得和NaCl。实验室用制备和收集一定量的的装置如下图(夹持装置略),其中装置F为的收集装置。
(1)装置A中使用X滴加浓盐酸的优点是_______。
(2)装置D中玻璃仪器的名称为_______。
(3)请写出圆底烧瓶中发生反应的离子方程式_______。
(4)装置E中所盛试剂是,其作用为_______。
(5)葡萄糖、氯酸钾和适量的溶液反应可以得到,反应中生成的起稀释的作用,大大提高了生产、储存和运输的安全性,其化学方程式为_______。
28.(2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测)二氯化二硫(S2Cl2)是一种重要的化工原料,常用作橡胶硫化剂,改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质。查阅资料可知S2Cl2具有下列性质:
物理性质
毒性
色态
挥发性
熔点
沸点
剧毒
金黄色液体
易挥发
-76℃
138℃
化学性质
①300℃以上完全分解;
②S2Cl2+Cl22SCl2;
③遇高热或与明火接触,有引起燃烧的危险;
④受热或遇水分解放热,放出腐蚀性烟气;
(1)制取少量S2Cl2
实验室可利用硫与少量氯气在110~140℃反应制得S2Cl2粗品。
①仪器m的名称为___,装置F中试剂的作用是___。
②装置连接顺序:A→___→E→D。
③实验前打开K1,通入一段时间的氮气排尽装置内空气。实验结束停止加热后,再通入一段时间的氮气,其目的是___。
④为了提高S2Cl2的纯度,实验的关键是控制好温度和___。
(2)①S2Cl2遇水强烈反应产生烟雾,其产物中有一种气体X能使品红溶液褪色,加热后又恢复原状,且反应过程中只有一种元素化合价发生变化,写出该反应的化学方程式___。
②甲同学为了验证两种气体产物,将水解生成的气体依次通过硝酸银与稀硝酸的混合溶液、品红溶液、NaOH 溶液,该方案___(填“可行”或“不可行”),原因是___。
(3)某同学为了测定S2Cl2与水反应后生成的气体X在混合气体中的体积分数,设计了如下实验方案:
①W溶液可以是___(填标号)。
a.H2O2溶液 b.KMnO4溶液(硫酸酸化) c.氯水
②该混合气体中气体X的体积分数为____(用含V、m的式子表示)。
三、工业流程题
29.(2023·河南郑州·统考二模)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工行业,以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,生产CuCl的工艺流程如下:
已知:CuCl难溶于醇和水,在氯离子浓度较大的体系中生成,在潮湿空气中易水解氧化。回答下列问题:
(1)“酸溶”时温度应控制在60~70°C ,原因是___________。
(2)写出“还原”步骤中主要反应的离子方程式___________。“还原”步骤中亚硫酸铵适当过量的可能原因是___________(答出2条)。随着NH4Cl用量增加,CuCl沉降率先增大后减小,减小的原因可能是___________。(用化学方程式表示)
(3)“洗涤”步骤中包括用pH=2的酸洗、水洗、醇洗,酸洗采用的酸是___________。选择醇洗的原因是___________。
(4)“浓缩分离”得到副产品M的主要成分是___________。
(5)称取烘干制得的氯化亚铜5 g,将其置于FeCl3溶液中溶解后,加入适量稀硫酸,用0.2 mol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点( 被还原为Cr3+),消耗K2Cr2O7溶液25 mL。则样品中CuCl的质量分数为___________ 。
30.(2023·河南·统考模拟预测)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂,由富钒废渣(含V2O3、Na2O·Al2O3·4SiO2、FeO)制备V2O5的一种流程如下:
已知:①部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示。
物质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
开始沉淀pH
7.0
1.9
3.2
沉淀完全pH
9.0
3.2
4.7
②NH4VO3可溶于热水,不溶于乙醇;
③部分含钒物质在水溶液中的主要存在形式:
pH
<1
1~4
4~6
6~8.5
8.5~13
>13
主要存在形式
V2O5
多矾酸根
多矾酸根
备注
多矾酸盐在水中溶解度较小
回答下列问题:
(1)“酸浸”时含V物质中V的化合价为___________。
(2)“转化II”需要调整的pH范围为___________, “转化III”中含V物质发生反应的离子方程式为___________。
(3)铝元素在“___________”(填操作单元名称)过程中被除去;“滤渣2”的主要成分为___________。
(4)“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等,洗涤时最好选用的试剂为___________(填字母)。
A.冷水 B.热水 C.乙醇 D.NaOH溶液
“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3),若“沉钒”前溶液中c( )=0.2 mol· L-1,不考虑溶液体积变化,为使钒元素的沉降率达到98%,至少应调节c( )为___________mol·L-1.[已知:Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3]
(5)全钒氧化还原液流电池是一种新型绿色的二次电池,其工作原理如图所示。
①充电时,X电极反应式为___________。
②充电时,每转移1 mol电子,左池溶液中n(H+)的变化量为___________mol。
31.(2023·河南·统考三模)某工厂利用如下流程处理废旧电池正极材料(主要成分为LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiFePO₄等),制备三元锂电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。
回答下列问题:
(1)为提高原料利用率,在“酸浸”步骤可采取的措施有___________(至少写两条)。
(2)“酸浸”中H₂O₂既表现还原性,又表现氧化性,则酸浸后的滤液中含有的金属阳离子有Ni²⁺、Mn²⁺、Co²⁺和___________,“酸浸”中LiCoO₂发生反应的离子方程式为___________。
(3)“酸浸”中控制溶液的温度未发生较大变化,但双氧水消耗量仍超过理论用量,其可能原因是___________。
(4)“调pH”的目的是___________,部分离子浓度及对应氢氧化物的Ksp,如下表,则“调pH”时pH不应超过___________。
离子
浓度(mol·L⁻¹)
氢氧化物Ksp
Ni²⁺
1.00
1.00×10-15.2
Co²⁺
1.00
1.00×10-14.2
Mn²⁺
1.40
1.00×10-12.7
(5)若“调pH”过程中,Ni²⁺、Mn²⁺、Co²⁺浓度不变,则“调浓度”过程需要向溶液中添加的X为___________(填标号)。
a.NiSO₄ b.CoSO₄ c.MnSO₄ d.H₂SO₄
(6)Ni1/3Mn1/3Co1/3(OH)2与Li₂CO₃焙烧生成LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的反应中,另一种反应物是___________。
32.(2023·河南开封·统考二模)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备。铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:
回答下列问题。
(1)将铬铁矿粉碎有利于加快熔融、氧化的速率,其原理是______________________________。
步骤①的主要反应为FeO·Cr2O3 + Na2CO3 +NaNO3Na2CrO4+ Fe2O3 + CO2+NaNO2(未配平) ,氧化产物为_________________,配平后FeO· Cr2O3与NaNO3的化学计量数之比为______________。
(2)下列说法正确的是 。
A.步骤①可以用陶瓷容器做反应器
B.步骤②低温可提高浸取率
C.步骤③所得滤渣2的主要成分是Al(OH)3
D.步骤④的目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7
(3)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到 (填标号),得到的K2Cr2O7固体产品最多。
A.20°C B.40°C C.60°C D.80°C
(4)某工厂用m1 kg铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7,最终得到m2 kg K2Cr2O7产率为_______________(用含m1、m2的代数式表示)。
(5)某小组用分光光度法测定产品纯度(K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比),其中某同学测得的质量分数明显偏低,分析原因,发现配制K2Cr2O7待测溶液时少加了一种试剂。该试剂是________,添加该试剂的作用是_______________________________。
33.(2023·河南濮阳·统考一模)稀有金属元素铼(Re)和锰同族,铼和钛是航天不可缺少的材料。某烟道灰的主要成分为Re2O7、TiO2、SiO2、CuO、 Fe2O3,从中提取铼粉和钛的流程如图所示:
已知:铼的最高价氧化物为酸性氧化物,能与水反应生成对应的酸。在碱性溶液中, 被Zn还原为+4价的铼。ZnO为两性氧化物,溶于碱生成。
回答下列问题:
(1)晶体主要成分的化学式中含有7个结晶水,其化学式是___________。
(2)“碱浸”过程发生反应的离子方程式是___________。
(3)“氧化溶解”过程中Re(OH)4转化为 ,该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为___________。
(4)“酸溶”过程得到的钛在溶液中以TiO2+形式存在,其“水解”反应的离子方程式为___________。
(5)“转化”过程中加入Fe的作用是___________。
(6)“冶钛”过程中将TiO2先转化为TiCl4再用Mg进行还原,写出高温条件下用Mg还原TiCl4的化学方程式:___________。
34.(2023·河南·统考二模)二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物,可以用于光催化降解有机污染物,利用氟碳铈矿(主要成分为CeCO3F,含Fe2O3、FeO等杂质)制CeO2的工艺流程如下:
已知:①滤渣I主要成分是难溶于水的Ce(BF4)3;
②常温下,Ka1(H2CO3) =4.3×10-7,Ka2(H2CO3) =5.6×10-11, Ksp[Ce2(CO3)3]=1.0×1.0-28;
③Ce3 +在空气中易被氧化为Ce4+。
回答下列问题:
(1)CeCO3中Ce元素的化合价为_______。
(2)焙烧氟碳铈矿时,提高焙烧效率的措施有_______(写出两种);实验室进行焙烧操作时一般在_______中进行。
(3)CeCO3F在焙烧时发生反应的化学方程式为_______。
(4)上述流程中所加的盐酸要适当过量,其目的是_______;操作中可用硫酸和H2O2替换盐酸,其优点是_______。
(5)写出从滤液II中沉淀铈的离子方程式_______。Ce3+恰好沉淀完全[c(Ce3+)为1.0×10-5mol/L]时溶液的pH为5,则溶液中c()=_______mol/L(保留两位有效数字)。
35.(2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测)铜冶炼阳极泥中含有多种稀有元素和贵重金属,对某厂阳极泥(含有CuS、、和少量金属单质Ag)进行综合处理和利用的工艺流程如下:
已知:“焙烧”所得烧渣主要成分为CuO、Ag、,气体的主要成分为和。
回答下列问题:
(1)“焙烧”前将阳极泥研磨成粉末,其目的为_______。
(2)气体在水中进行“转化”的化学方程式为_______。
(3)“沉碲”时温度不能过高或过低的原因为_______。
(4)“酸溶”的目的为_______;“沉银”反应的平衡常数为_______。[已知、]
(5)“一系列操作”中,选用乙醇代替水“洗涤”胆矾的优点为_______。
(6)实验测得25.0g 受热分解过程中的热重曲线如图所示。
①172℃时,剩余固体的化学式为_______。
②由胆矾分解制备CuO时,控制的合适温度范围为_______。
36.(2023·河南焦作·统考二模)锌是一种应用广泛的金属,目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌,以某硫化锌精矿(主要成分是ZnS,还含有少量FeS等其他成分)为原料冶炼锌的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)“焙烧”过程在氧气气氛的沸腾炉中进行,“焙砂”中铁元素主要以Fe3O4形式存在,写出“焙烧”过程中FeS主要发生反应的化学方程式:_______;“含尘烟气”中的SO2可用氨水吸收,经循环利用后制取硫酸,用氨水吸收SO2至溶液的pH=5时,所得溶液中的=_______。[已知:Ka1(H2SO3)=l。4×10-2;Ka2(H2SO3)=6.0×10-8]
(2)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉,所得“滤渣”的成分为_______(填化学式),分离“滤液”'“滤渣”的操作名称为_______。
(3)在该流程中可循环使用的物质是Zn和_______(填化学式)。
(4)改进的锌冶炼工艺,采用了“氧压酸(稀硫酸)浸”的全湿法流程,既省略了易导致空气污染的焙烧过程,又可获得一种有工业价值的非金属单质。
①下列设想的加快浸取反应速率的措施中不合理的是_______(填标号)。
A.将稀硫酸更换为98%的浓硫酸
B.将硫化锌精矿粉碎
C.适当升高温度
②硫化锌精矿的主要成分ZnS遇到硫酸铜溶液可慢慢地转化为铜蓝(CuS):ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq),该反应的平衡常数K=_______。[已知:Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(CuS)=6.4×10-36]
(5)金属锌化学性质活泼,可用于多种化学电源的电极材料。一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料,以吸收了ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质,电池总反应为MnO2+Zn+(1+)H2O+ZnSO4MnOOH+[ZnSO4·3Zn(OH)2·xH2O]。放电时正极的电极反应式为_______。
37.(2023·河南·校联考一模)近期科学家首次发现像大脑样的学习材料—— VO2,某小组以接触法制硫酸的废催化剂(主要成分是V2O5,含少量Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质)为原料制备VO2的流程如下:
已知:①NH4VO3难溶于水,(VO2)2SO4易溶于水;
② +2H+ + H2O;
③几种金属离子以氢氧化物沉淀时的pH如下表。
金属氢氧化物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
2.7
4.0
4.6
完全沉淀的pH
3.7
5.2
6.0
请回答下列问题:
(1)“碱浸”中提高反应速率的可行措施有___________(答两条)。
(2)“煅烧1”发生主要反应的化学方程式为___________。
(3)理论上,为实现Cu2+完全沉淀,应调节pH=6.0,工业生产中,常调节pH=8.0,其目的是___________(用化学用语和必要的文字说明)。
(4)滤渣2的主要成分是Cu(OH)2和___________(填化学式)。“煅烧2”需要在流动空气中煅烧的原因可能是___________。
(5)将2.075g VO2产品溶于强碱溶液,加热煮沸,调节pH为8.5,将溶液稀释至250.00mL溶液。取25.00mL稀释后的溶液于锥形瓶中,加入硫酸酸化的KI溶液(过量) ,溶液中的还原产物为V3+,滴加指示剂,用0. 10 mol∙L−1Na2S2O3溶液滴定,重复三次,测得数据如下表所示:
序号
起始读数
终点读数
①
0.10
20.55
②
0. 02
20.12
③
0.03
19. 93
该产品的纯度为___________%。若滴定过程中,振荡时间太长,则测得的结果___________ (填“偏高”“偏 低”或“无影响”)。(已知:2Na2S2O3 +I2 =Na2S4O6 + 2NaI)
38.(2023·河南郑州·统考一模)一种利用废脱硝催化剂(含、、等成分)提取钛、钒的工艺流程如下图所示。
已知:①钛酸钠难溶于水;
②溶液的酸性较强时,价钒主要以的形式存在;
③溶液中某离子浓度,认为该离子沉淀完全。
回答下列问题:
(1)上述流程中,发生的氧化还原反应有_______个。
(2)“高温碱浸”中生成钛酸钠的离子方程式是_______。
(3)将氢氧化钙加入钨酸钠溶液中可得到钨酸钙,已知,,当溶液中沉淀完全时,溶液中最大值为_______。
(4)“沉钒”过程中,一般要加入过量,其原因是_______。
(5)沉钒过程中,沉钒率随溶液pH的变化如图所示。沉钒率随溶液pH的增加先升高后降低的原因可能是_______。
(6)取固体加热时,固体减少的质量随温度的变化曲线如图所示。加热到200℃时,产生气体的分子式为_______。
四、原理综合题
39.(2023·河南郑州·统考一模)金属锌具有储量丰富、电池理论容量高、氧化还原电位低、对环境友好等诸多优势;锌的化合物在防腐、电镀、医学、纺织等领域有诸多应用。
(1)一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示。放电结束后对左侧电极片进行紫外测试,可观测到在765nm处有一个较强的吸收峰,在615nm处有一个肩峰,与标准图像吻合。(注:可溶于水,强碱性环境下最终转化为)。
①该电池中b膜为_______离子交换膜。(填“阴”或“阳”)
②该电池正极的电极反应式为_______;当电路中转移1mol电子时,电极质量减少_______g。
(2)的浓溶液可形成配合酸,因此浓溶液常用作除锈剂。的溶液的酸性就相当千的酸。根据以上信息,请写出的浓溶液除铁锈的化学方程式_______。
(3)已知难溶于水,在强碱溶液中发生反应,下图是二价锌在水溶液中的存在形式与pH的关系,其中c为或浓度的值。
①_______。
②向的溶液中加入等体积的HCl后,体系中的Zn元素主要以_______(写微粒符号)形式存在。
参考答案:
1.B
【详解】A.“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”为青蒿的萃取过程,涉及到了溶解和过滤,故A正确;
B.陶瓷的主要成分为二氧化硅和硅酸盐,故B错误;
C.柳絮的主要成分是纤维素,它占干燥柳絮重量的94%左右,其余成分为纤维素伴生物,故C正确;
D.将铁加入胆帆溶液(古人称为胆水)中,使胆矾中的铜离子被铁置换而产生单质铜,是化学反应中的置换反应;故D正确;
故答案选B。
2.C
【分析】由样品在270℃时已完全失去结晶水可知,化合物中含有H元素、O元素;三种非金属元素的原子序数之和为15,则化合物中含有C元素;两种金属元素的原子序数之和比三种非金属元素的原子序数之和大10,则化合物中含有Mg元素、Al元素,W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素,则W为H元素、X为C元素、Y为O元素、Z为Mg元素、M为Al元素;600℃以上残留的固体为金属氧化物的混合物,则残留的固体为氧化铝和氧化镁的混合物,由题意可知,3.390g样品与足量稀盐酸充分反应生成标准状况下0. 560 L二氧化碳,则化合物中碳酸根离子的物质的量为=0.025mol,样品在270℃—600℃间受热失去水的质量为3.390g×(74.35%—37.02%)—0.025mol×44g/mol≈0.135g,则化合物中氢氧根离子的物质的量为×2=0.015mol,金属元素的质量为3.390g—3.390g×(100%—74.35%)—0.015mol×17g/mol—0.025mol×44g/mol=0.735g,设镁元素的物质的量为amol、铝的物质的量为bmol,由质量可得:24a+27b=0.735g,由电荷守恒可得:2a+3b=0.015+0.025×2,解得a=0.025、b=0.005,则a:b:c:d=5:1:3:5。
【详解】A.氢元素的单质为氢气,不存在同素异形体,故A错误;
B.碳元素的最高价氧化物对应水化物碳酸为弱酸,铝元素最高价氧化物对应水化物氢氧化铝为两性氢氧化物,则碳酸的酸性强于氢氧化铝,故B错误;
C.由分析可知,a:b:c:d=5:1:3:5,故C正确;
D.由分析可知,600℃以上残留的固体为MgO和Al2O3的混合物,故D错误;
故选C。
3.A
【详解】A.若固体是钠块,液体试剂为水,钠块熔化成小球并浮在水面上,说明钠熔点低,且产生了气体,打开止水夹,点燃气体,火焰呈淡蓝色,说明产生了氢气,可以证明钠块与水反应产生氢气,选项A正确;
B.若固体是铝条,液体试剂为氢氧化钠溶液,铝单质与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,不会产生沉淀,选项B错误;
C.若固体是铜丝,液体试剂为稀硝酸,铜单质与稀硝酸反应生成一氧化氮, 选项C错误;
D.若固体是铁丝,液体试剂为食盐水,食盐水呈中性,铁丝发生了吸氧腐蚀,打开止水夹,并松开小孔片刻,关闭止水夹,发现玻璃管中液面.上升,但由于塑料瓶直径较大,较难观察其液面变化,选项D错误;
答案选A。
4.D
【分析】根据图中信息得到oa是氢离子或碳酸氢根和氢氧根反应,cd段是氢氧化铝和氢氧根反应,说明没有碳酸氢根,一定含有氢离子,再根据电荷守恒,则一定含有硫酸根,bc段是铵根和氢氧根反应,ab段一定有铝离子和氢氧根反应,可能至少有镁离子或铁离子中一种离子与氢氧根反应。
【详解】A.根据前面分析溶液中硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸根,bc段生成一水合氨,d点氢氧化铝刚好变为偏铝酸根,因此d点溶液中含有的溶质有Na2SO4、和NH3∙H2O,故A错误;
B.原溶液中无法确定是否含有的Fe3+,故B错误;
C.原溶液中无法确定是否含有的Mg2+,故C错误;
D.根据前面分析原溶液中含有的阳离子必定有H+、、Al3+,且Mg2+和Fe3+至少存在一种,故D正确。
综上所述,答案为D。
5.A
【分析】该实验的目的是证明过氧化钠可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂,a装置是实验室用盐酸和碳酸钙制备CO2的装置,由于盐酸具有挥发性,制得的二氧化碳中含有HCl,通过装置b中的溶液目的是除去HCl,通入装有过氧化钠的装置c中的二氧化碳气体未干燥,含有少量水蒸气,则装置c中发生的反应有2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,实验过程中二氧化碳不能完全反应,装置d中应盛装氢氧化钠来吸收未反应的二氧化碳,避免干扰e中收集的气体的验证试验,用带火星的木条可检验e中试管内收集的气体,若木条复燃,证明收集到的是氧气,则可以证明过氧化钠可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂。
【详解】A.碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳、氯化钠和水,则a装置可以用碳酸钠和稀盐酸制备CO2,选项A正确;
B.由于a中的盐酸易挥发,制得的二氧化碳中含有HCl,则b装置中应盛放饱和NaHCO3溶液,其作用是除去a中产生的HCl,不能盛放碳酸钠,因为碳酸钠也会与二氧化碳反应,选项B错误;
C.从装置b中出来的气体为干燥,二氧化碳中混有水蒸气,c中不仅仅发生反应2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,还有反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,选项C错误;
D.根据分析,f中用排水法收集的气体是湿润的O2,不纯,选项D错误;
答案选A。
6.C
【详解】A.“凡酸坏之酒,皆可蒸烧”,蒸烧的实验方法是利用物质的沸点不同,控制温度使乙酸与乙醇分离,选项A错误;
B.“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,句中体现的对青蒿素的提取,没有生成新物质,属于物理变化,选项B错误;
C.“风干日曝咸味加,始灌潮波增成卤”指将水蒸发得到盐,该过程涉及的操作方法是蒸发结晶,选项C正确;
D.碳酸钙煅烧生成氧化钙,氧化钙久置生成氢氧化钙,氢氧化钙吸收二氧化碳生成碳酸钙,所以凡石灰经火焚,火力到后,烧酥石性,置于风中久自吹化成粉”中的“粉”为 碳酸钙,选项D错误;
答案选C。
7.A
【详解】A.具有还原性的二氧化硫能与酸性高锰酸钾溶液反应使溶液褪色,溶液不变色说明空气中不含有二氧化硫,故A正确;
B.没有明确醋酸和盐酸的浓度是否相同,则醋酸溶液的pH大不能证明醋酸是弱电解质,故B错误;
C.碘水会与氢氧化钠溶液反应,则向碱性淀粉水解液中加入碘水,溶液不会变蓝色,故C错误;
D.向溴化钠溶液中通入过量氯气后,再滴加淀粉碘化钾溶液,过量氯气会优先与碘化钾溶液反应使溶液变蓝色,无法比较溴和碘的氧化性强弱,故D错误;
故选A。
8.B
【详解】A.氯化铵受热分解为氨气和HCl,遇冷重新生成氯化铵,因此Ⅱ处蓝色石蕊试纸不会变红,故A不符合题意;
B.Cu2(OH)2CO3受热分解为CuO、CO2、H2O,Cu2(OH)2CO3为绿色,CuO为黑色,因此Ⅰ处固体颜色由绿色变为黑色,二氧化碳、水能分别与Na2O2反应生成碳酸钠和NaOH,因此Ⅱ处固体颜色由淡黄色变为白色,故B符合题意;
C.氯酸钾在二氧化锰作催化剂下加热得到KCl和氧气,题中所给药品没有给出MnO2,Ⅰ、Ⅱ处均无明显现象,故C不符合题意;
D.氧化铁与碳粉在加热条件下发生2Fe2O3+3C4Fe+3CO2或Fe2O3+3C2Fe+3CO,CO2不与CuO反应,CO与CuO加热条件下才反应,因此Ⅱ处无明显现象,故 D不符合题意;
答案为B。
9.C
【详解】根据题干实验信息可知,有一包固体粉末,由NaOH、Na2SO3、MgCl2、CaCO3、Ba( NO3)2、FeSO4中的几种组成,①将样品加入水中,得到白色不溶物a和无色溶液,说明无FeSO4,白色沉淀可能是Mg(OH)2、CaCO3、BaSO3等其中之一或者几种,②向①中加入足量稀盐酸,产生气体,仍存在不溶物, BaSO3在酸性条件下被氧化为BaSO4同时产生NO气体,且BaSO3还能与HCl反应放出气体SO2,故原固体中一定含有Ba(NO3)2和Na2SO3,可能含有NaOH、MgCl2、CaCO3等,一定不含FeSO4,故答案为:C。
10.C
【详解】A.溶液中的氯离子也能与酸性高锰酸钾溶液反应使溶液褪色,所以溶液褪色不能说明四氧化三铁中含有Fe(II),故A错误;
B.葡萄糖在酸性溶液中不能与新制氢氧化铜共热反应生成砖红色沉淀,故B错误;
C.碳酸氢钠溶液与偏铝酸钠溶液混合产生白色沉淀说明碳酸氢钠溶液与偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠,由强酸制弱酸的原理可知,偏铝酸根离子结合氢离子的能力强于碳酸根离子,故C正确;
D.向过量的硝酸银溶液中先加入少量氯化钾溶液,再加入碘化钾溶液时,溶液中只存在沉淀的生成,没发生沉淀的转化,所以无法比较氯化银和碘化银的溶度积大小,故D错误;
故选C。
11.C
【详解】A.挥发的溴及生成的HBr均与硝酸银反应,由操作和现象不能证明发生取代反应,故A错误;
B.KOH与硝酸银反应,应在酸性溶液中检验溴离子证明溴乙烷水解,故B错误;
C.挥发的醇及生成的乙烯均使酸性高锰酸褪色,由操作和现象不能证明乙烯能使KMnO4溶液褪色,故C正确;
D.NaOH不足,应在碱性溶液中检验-CHO,应使NaOH过量,故D错误;
故选:C。
12.B
【详解】A、“自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上……其清如水,味极浓烈,盖酒露也。”这里所用的“法”是指我国古代制烧洒的方法——蒸馏法,加热使酒精气化再冷凝收集得到烧酒,选项A正确;
B、绳锯木断,只是物质的形状发生了改变,没有新物质生成,属于物理变化,水滴石穿,是指滴水产生的力在不断的作用在石头上,时间长了和碳酸钙、二氧化碳反应生成溶于水的碳酸氢钙,使石头上出现了小孔,有新物质生成,属于化学变化,选项B错误;
C、“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”,涉及铁与硫酸铜生成铜的反应,为置换反应,选项C正确;
D、空气与水蒸气形成气溶胶,海市蜃楼是光线在延直线方向密度不同的气层中,经过折射造成的结果,选项D正确;
答案选B。
13.B
【分析】装置a为二氧化碳的制备装置,装置b中盛有饱和碳酸氢钠溶液,用于除去二氧化碳中混有的氯化氢气体,装置c中盛有浓硫酸,用于干燥二氧化碳,装置d为CO2和锌粒共热反应装置,装置e为利用二氧化碳的密度大于空气,用于分离二氧化碳和一氧化碳,装置f中盛有银氨溶液,用于验证CO2和锌粒反应是否生成CO。
【详解】A项、装置e为利用二氧化碳的密度大于空气,用于分离二氧化碳和一氧化碳,故A错误;
B项、由图可知,在二氧化碳产生的气压作用下,装置a中碳酸钙和盐酸处于分离状态,说明活塞K一定处于关闭状态,故B正确;
C项、为防止产生倒吸,实验结束时,应先熄灭酒精灯,继续通入二氧化碳,再关闭活塞K,故C错误;
D项、装置b、c、f中的试剂依次为饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸和银氨溶液,故D错误;
故选B。
【点睛】装置a中碳酸钙和盐酸处于分离状态是判断活塞K一定处于关闭状态的依据,也是解答易错点。
14.D
【详解】A、乙醇与水互溶,不能萃取水中的碘,A错误;
B、乙醇和乙酸乙酯互溶,不能直接分液,B错误;
C、氯化钠的溶解度受温度影响小,C错误;
D、丁醇与乙醇的沸点相差较大。蒸馏即可实现分离,D正确,
答案选D。
15.D
【详解】A、氯化铵分解后,在试管口又化合生成氯化铵,则图中装置不能制备氨气,故A错误;B、①中生成硫酸铜溶液,不需要加水,故B错误;C、胶头滴管应伸到液面下,且生成的氢氧化亚铁易被氧化,没有隔绝空气,故C错误;D、用饱和食盐水除去Cl2中含有的少量HCl气体,故D正确。故选D。
16.B
【详解】A.乙酸乙酯和乙醇互溶,不能采取分液的方法分离,A错误;
B.能与反应生成,故用饱和溶液可除去中少量的,B正确;
C.加入足量盐酸,将生成的无色无味气体通入澄清石灰水,若澄清石灰水变浑浊,不能说明溶液中一定含有,也有可能含有,C错误;
D.将Cl2与HCl的混合气体通过饱和食盐水,可以除去HCl,但是Cl2中还会混有水,得不到纯净的Cl2,D错误;
故选B。
17.(1) 三颈烧瓶(三口烧瓶) 水浴加热
(2)或其它符合题意产物
(3)提高原料的利用率
(4) 做溶剂 避免乙酰水杨酸分解 防止乙酰水杨酸冷却结晶 86.25%
【详解】(1)如图所示,装置中仪器b的名称是三颈烧瓶(三口烧瓶);合成阿司匹林时,温度为85℃~90℃,最合适的加热方法是水浴加热;故答案为三颈烧瓶(三口烧瓶);水浴。
(2)阿司匹林由水杨酸和乙酸酐合成,可能的副产物为;故答案为或其它符合题意产物。
(3)装置中仪器a为冷凝管,起到冷凝回流的作用,目的是提高原料的利用率;故答案为提高原料的利用率。
(4)①反应时入乙酸乙酯为溶剂;为了避免乙酰水杨酸分解,加热回流时间不宜过长;故答案为做溶剂;避免乙酰水杨酸分解。
②为了防止乙酰水杨酸冷却结晶,需要“趁热过滤”;故答案为防止乙酰水杨酸冷却结晶。
③加入水杨酸质量为1.6g,乙酸酐质量为2.4g;,所以水杨酸物质的量少,应依次为标准计算;所以乙酰水杨酸的理论产量为;所以产率为;故答案为86.25%。
18.(1) 球形冷凝管 三颈烧瓶
(2)B
(3)苯酚易被氧化,浓硫酸将有机物氧化
(4)碳酸氢钠碱性弱,不能将酚酞转化成易溶于水的盐
(5)使酚酞全部转化为可溶性盐溶解在水中
(6)饱和碳酸钠溶液
(7)没有气泡产生
【分析】由题意可知,该实验的实验目的是制备并提纯得到常用的酸碱指示剂和分析试剂纯净的酚酞。
【详解】(1)由实验装置图可知,仪器a、b分别为球形冷凝管、三颈烧瓶,故答案为:球形冷凝管;三颈烧瓶;
(2)由邻苯二甲酸酐在浓硫酸作用下与苯酚反应制备酚酞的反应温度为150℃,该反应的加热方式为油浴加热,则水槽c中盛放的物质是植物油,故选B;
(3)苯酚具有强还原性,而浓硫酸具有氧化性,若步骤I中反应时间过长,浓硫酸会将苯酚氧化,不利于苯酚的制备,所以步骤I中反应时间不宜过长,故答案为:苯酚易被氧化,浓硫酸将有机物氧化;
(4)由题意可知,步骤III中使用的饱和碳酸钠溶液的目的是将苯酚将酚酞转化成易溶于水的盐,若换成饱和碳酸氢钠溶液,碳酸氢钠溶液的碱性较弱,不能将将酚酞转化成易溶于水的盐,所以步骤III中使用的饱和碳酸钠溶液不能换成饱和碳酸氢钠溶液,故答案为:碳酸氢钠碱性弱,不能将酚酞转化成易溶于水的盐;
(5)由题意可知,步骤IV的作用是加入过量碳酸钠溶液使酚酞全部转化为可溶性盐溶解在水中,故答案为:使酚酞全部转化为可溶性盐溶解在水中;
(6)由步骤V抽滤、洗涤后合并洗涤液可知,洗涤液为饱和碳酸钠溶液,目的是将滤渣中为溶解的酚酞转化成易溶于水的盐,故答案为:饱和碳酸钠溶液;
(7)由题意可知,步骤VII中滴加浓盐酸的目的是将可溶的酚酞盐转化为不溶于水的酚酞,中和过量的碳酸钠溶液使溶液呈酸性,降低酚酞的溶解度,便于酚酞析出,所以正确的操作为滴加浓盐酸直到没有气泡产生,最终析出白色晶体,故答案为:没有气泡产生。
19.(1)提高乙酸的利用率,增大产率
(2)B
(3) b 蒸馏
(4) 催化剂使得反应在温度较低条件下进行 CD
(5) 二氧化碳 C2H5OH 水
【分析】向三颈烧瓶中加入23 mL 95%的乙醇、1 g FeCl3·6H2O、14.5 mL冰醋酸,在较低温度下加热反应生成乙酸乙酯,向反应后的溶液中加入碳酸钠固体除掉乙酸,加入CaCl2除掉乙醇,再加入无水硫酸钠吸收水分。
【详解】(1)乙酸和乙醇反应是可逆反应,为了提高乙酸的利用率,一般加入乙醇过量,因此实验中乙醇要过量的目的是提高乙酸的利用率,增大产率;故答案为:提高乙酸的利用率,增大产率。
(2)实验中药品是23 mL 95%的乙醇、1 g FeCl3·6H2O、14.5 mL冰醋酸,总的药品体积不超过40mL,烧瓶中纵液体体积不能小于三分之一,不能大于三分之二,因此三颈烧瓶适合的容积为100mL;故答案为:B。
(3)实验温度为80℃时产率最高,此时是测溶液的温度,因此需要观察温度计b的读数,后面需要将乙酸乙酯蒸馏出来,因此另一只温度计在蒸馏操作中使用;故答案为:b;蒸馏。
(4)选用FeCl3·6H2O作为催化剂,使得在温度较低条件下反应,因此可不加入碎瓷片;根据羧酸和醇生成酯的反应机理推测,
A.NaOH会使生成的酯发生水解,故不能作催化剂,故A不符合题意;
B.BaCl2是中性溶液,在反应中无法提供氢离子,故B不符合题意;
C.FeSO4中亚铁离子水解显酸性,能提供氢离子,故C符合题意;
D.HIO4 (固体)电解出氢离子显酸性,能提供氢离子,故D符合题意;
综上所述,答案为:催化剂使得反应在温度较低条件下进行;CD。
(5)①向粗产品中加入碳酸钠粉末,碳酸钠和乙酸反应生成醋酸钠、二氧化碳和水,因此反应至无二氧化碳气体逸出;故答案为:二氧化碳。
②根据乙醇可与CaCl2结合形成CaCl2·6C2H5OH难溶物,向其中加入饱和氯化钙溶液,以除去C2H5OH;故答案为:C2H5OH。
③向所得有机层中加入无水硫酸钠,以除去水,过滤后再蒸馏,收集77℃左右的馏分;故答案为:水。
20.(1) 球形冷凝管 冷凝回流,增大反应物的利用率
(2)三颈烧瓶中无油状物
(3) ①② 降低苯甲酸的溶解度,使苯甲酸充分析出,提高产率
(4)2+3+3H2O=2MnO(OH)2 ↓+3+2OH-
(5) 当滴加最后一滴高锰酸钾标准液时,溶液变为浅紫色,且半分钟内不褪色 95. 7
【分析】甲苯被酸性高锰酸钾氧化为苯甲酸盐,苯甲酸盐与酸反应得到苯甲酸。图示装置中球形冷凝管的目的是使甲苯冷凝回流,增大反应物的利用率,苯甲酸在三颈烧瓶中生成,由于苯甲酸的溶解度较低,冰水浴有利于其析出。
【详解】(1)仪器A的名称为球形冷凝管,该装置的作用是:冷凝回流,增大反应物的利用率;
(2)甲苯密度比水小且难溶于水,为油状物,步骤I中,甲苯完全反应,可以判断反应结束,故判断反应结束的现象是三颈烧瓶中无油状物;
(3)根据制备原理,苯甲酸盐与酸反应可得到苯甲酸晶体,盐酸和硫酸均可,故选①②;苯甲酸微溶于冷水,溶于热水,冷水浴的目的是降低苯甲酸的溶解度,使苯甲酸充分析出,提高产率;
(4)滤渣2的主要成分为MnO(OH)2,根据得失电子守恒,生成MnO(OH)2的离子方程式为:2+3+3H2O=2MnO(OH)2 ↓+3+2OH-;
(5)草酸根能被酸高锰酸钾氧化,用高锰酸钾标准液滴定时,滴定终点的现象是:当滴加最后一滴高锰酸钾标准液时,溶液变为浅紫色,且半分钟内不褪色;草酸根一部分与二氧化锰反应,过量的草酸根与高锰酸根反应,故二氧化锰消耗的草酸根的物质的量为:,二氧化锰的纯度为:。
21.(1) 分液漏斗 FexSy与O2的反应需要较高的温度,酒精灯提供的温度达不到要求
(2)用夹子夹住橡皮管a,打开分液漏斗瓶塞,再打开活塞,向分液漏斗中加水,若一段时间后水不能顺利滴下则装置A气密性良好
(3)2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑
(4) 吸收SO2气体,防止污染环境 取反应后D装置中溶液少许于试管中,向其中滴加BaCl2溶液,溶液中出现白色沉淀,再滴加稀盐酸,若沉淀消失且有气泡产生,则溶液中只含 ,若沉淀不减少且无气泡产生,则溶液中只含 ,若沉淀减少且有气泡产生,则溶液中含有和
(5)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
【分析】由实验装置图可知,装置A中水与过氧化钠反应制备氧气,装置中盛有的浓硫酸用于干燥氧气,装置C中铁硫化物与氧气在高温条件下反应生成氧化铁和二氧化硫,装置D中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收二氧化硫,防止污染环境,并探究反应结束后装置D所得溶液中含硫化合物的组成。
【详解】(1)由实验装置图可知,装置A中盛水的仪器为分液漏斗;FexSy 与O2的反应需要较高的温度,酒精灯提供的温度达不到要求,故C中使用酒精喷灯而不使用酒精灯;
(2)由实验装置图可知,打开分液漏斗瓶塞后装置A为恒压装置,可用液压法检查装置气密性,具体操作为用夹子夹住橡皮管a,打开分液漏斗瓶塞,再打开活塞,向分液漏斗中加水,若一段时间后水不能顺利滴下,则装置A气密性良好;
(3)装置A中发生的反应为水与过氧化钠反应生成氢氧化钠和氧气,反应的离子方程式为2Na2O2+2H2O=4Na+ +4OH-+O2↑;
(4)由分析可知,装置D中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收二氧化硫,防止污染环境;二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠,亚硫酸钠具有还原性,可能被空气中氧气氧化为硫酸钠,所以反应后D装置溶液中含硫阴离子可能为亚硫酸根离子、硫酸根离子,检验阴离子的方法为取反应后D装置中溶液少许于试管中,向其中滴加BaCl2溶液,溶液中出现白色沉淀,再滴加稀盐酸,若沉淀消失且有气泡产生,则溶液中只含,若沉淀不减少且无气泡产生,则溶液中只含,若沉淀减少且有气泡产生,则溶液中含有和;
(5)由硫元素守恒可知,FexSy中,n(S)=×4=0.4mol,m(S)=0.4mol×32g/mol=12.8g,则铁原子的物质的量为=0.2mol,则铁硫化物的化学式为FeS2,由分析可知,铁硫化物与氧气在高温条件下反应生成氧化铁和二氧化硫,反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。
22.(1)SO2+I2+2H2O=4H++2I- +
(2) 溶液变为浅绿色 实验③ 原溶液中含有
(3)棕色溶液滴入蒸馏水后离子浓度减小,使CuCl(s)+ 2C1- (aq)[CuCl3]2- (aq) Q>K,反应逆向移动,析出CuCl 沉淀
(4)C1-与Cu+结合成[CuCl3]2- ,其氧化性弱于SO2,使Cu能够被SO2氧化
(5)Cu2+> SO2>CuCl
【详解】(1)a中溶液的棕黄色褪去,发生的反应为:SO2+I2+2H2O=4H++2I- +
(2)b中硫酸铁溶液为棕黄色,通入二氧化硫后被还原,溶液变成浅绿色;若发生氧化还原反应,则生成Fe2+,能证明有Fe2+的存在,前两个实验结果能证明,第三组只能证明有硫酸根的存在,硫酸铁溶液中阴离子存在硫酸根,无法证明硫酸根为氧化产物,所以答案为实验③;原因为:原溶液中含有
(3)溶液中存在反应:CuCl(s)+ 2C1- (aq)[CuCl3]2- (aq),滴入蒸馏水后离子浓度减小,使得Q>K,反应逆向移动,析出CuCl 沉淀
(4)c和d的区别在于阴离子,硫酸根无明显现象,氯离子产出明显现象,所以从氯离子角度分析,C1-与Cu+结合成[CuCl3]2- ,其氧化性弱于SO2,使Cu能够被SO2氧化;
(5)氧化还原反应的规律为氧化性强的得到氧化性弱的,即氧化剂氧化性强于氧化产物,在硫酸的作用下,c中二氧化硫不能将Cu2+还原为Cu+或Cu,在盐酸中氯离子与Cu+结合成,其氧化性强于Cu,能够被二氧化硫氧化,故答案为:Cu2+> SO2>CuCl。
23.(1) 饱和食盐水 通过观察产生气泡的速率来控制气体的流速 Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O
(2) 球形冷凝管 POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl、SOCl2+H2O=2HCl+SO2等
(3) 温度低,反应速率慢;温度高,反应物大量挥发,利用率低 水浴加热
(4) c 90.3 偏小
【分析】生成氯气通过甲装置除去挥发的氯化氢气体,通过装置乙干燥后进入丙装置,二氧化硫通过丁装置净化后进入丙装置,Cl2、CPCl3、SO2反应生成三氯化氧磷,尾气使用碱石灰吸收防止污染。
【详解】(1)实验室制取的氯气含有挥发的氯化氢,甲装置盛放饱和食盐水可以除去氯化氢气体,且可以通过观察产生气泡的速率来控制气体的流速;实验室制备SO₂的反应为亚硫酸钠和浓硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫、水,化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O;
(2)反应装置图中装置丙、戊间方框内未画出的仪器应选择球形冷凝管,作用是冷凝回流丙中物质;如果没有装置戊,POCl3、SOCl2均会遇水剧烈水解,故可能发生的反应是POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl、SOCl2+H2O=2HCl+SO2等;
(3)温度低,反应速率慢,温度高,反应物的沸点低会大量挥发,利用率低,故该实验需控制反应温度60-65℃,温度不宜过高和过低;该实验应采用的加热方式为水浴加热;
(4)①KSCN标准溶液会与铁离子生成红色溶液,故滴定选用的指示剂是c.NH₄Fe(SO4)2;
②根据题意可知,与氯离子反应的硝酸银为0.2000mol·L-¹×20.00×10-3L-0.1000mol·L-¹×10.00×10-3L=3.0×10-3mol,根据氯元素守恒可知,产品中POCl₃的质量分数为。
③已知:Ksp(AgCl)=3.2×10⁻10,Ksp(AgSCN)=2×10⁻¹²,AgCl溶解度大于AgSCN,若无硝基苯覆盖沉淀表面,则导致氯化银部分溶解银离子会和KSCN反应,导致KSCN标准溶液用量增加,使得测定产品中POCl₃的质量分数将偏小。
24.(1)容量瓶
(2)油浴加热
(3)打开分液漏斗的活塞,加入稀盐酸直至浸没大理石,关闭活塞(合理即可)
(4)打开K3并关闭K2
(5)生成的EC对CO2有溶解作用(合理即可)
(6)温度超过120℃后副反应加快,导致EC的选择性降低(合理即可)
(7)33
【分析】利用稀盐酸与大理石反应制备二氧化碳,通过饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢,拟用下图装置在100 ~120℃下以NY -2作催化剂,环氧乙烷( EO)和CO2为原料合成EC;
【详解】(1)用固体NY-2配制500g 4.8%的NY-2水溶液需要用到托盘天平、烧杯、量筒、滴定管;不需要用到容量瓶;答案为容量瓶;
(2)拟用下图装置在100 ~120℃下以NY -2作催化剂,环氧乙烷( EO)和CO2为原料合成EC,故控制装置D中反应温度的方法是油浴加热;
(3)用装置A制备CO2时,应先打开K1和K2,然后打开分液漏斗的活塞,加入稀盐酸直至浸没大理石,关闭活塞;
(4)将装置C中的EO导入三颈烧瓶中的操作是打开K3并关闭K2,继续通入 CO2,用搅拌器搅拌,使反应物充分混合;
(5)CO2在水中的溶解度较小,但随着反应进行,生成的EC对CO2有溶解作用,故从三颈烧瓶中逸出的CO2减少;
(6)温度超过120℃后, EO的转化率增大,而EC的产率却减小,其可能原因是温度超过120℃后副反应加快,导致EC的选择性降低;
(7)若实验加入22 g EO,转化的EO的物质的量为,设得到x g EC,则有=82%,解得x=33g。
25.(1) 球形冷凝管 下口
(2)硝酸和C6H11OH反应过程中会产生NO2,污染空气
(3)平衡气压,使环己醇能够顺利流下
(4)避免在酸化处理时,高锰酸钾和浓盐酸反应生成有毒的氯气
(5)冷水
(6)42
【分析】由题意可知,三颈烧瓶中3. 5 g碳酸钠和50 mL温水,在搅拌下加入10 g高锰酸钾,搅拌使其溶解,缓慢滴加2.6mL环己醇,控制滴速,使反应温度维持在43〜47℃,反应完全后加入适量亚硫酸氢钠固体除去多余高锰酸钾,趁热过滤得到MnO2沉淀和含有己二酸钾的滤液,用热水洗涤MnO2沉淀,将洗涤液合并入滤液,趁热小心加入浓盐酸,,使溶液呈强酸性(调节pH=1~2),冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥,得己二酸白色晶体,据此分析解答。
【详解】(1)仪器a的名称为球形冷凝管,使用时要从下口通入冷水。
(2)本实验中高锰酸钾也可用浓硝酸代替,但用浓硝酸代替的缺点是浓硝酸和C6H11OH反应过程中会产生NO2,污染空气;
(3)改进后的装置中,滴液漏斗b细支管的作用是平衡气压,使环己醇能够顺利流下;
(4)该实验酸化过程中使用浓盐酸,除去多余的高锰酸钾的原因是:避免在酸化处理时,高锰酸钾和浓盐酸反应生成有毒的氯气;
(5)己二酸相对分子质量为146,微溶于水,且温度越低溶解度越小,故步骤v中洗涤己二酸晶体时应用冷水洗涤,减小己二酸的溶解度,提高产率;
(6)实验过程中加入2.6 mL环己醇,环己醇相对分子质量为100,密度为0.95 g/mL,则n(环己醇)= =0.0247mol,由方程式可知,理论上能够生成0.0247mol己二酸,则本实验中己二酸的产率为 =42%。
26.(1) 恒压漏斗 除去沉淀表面多余的水分,使沉淀快速干燥
(2)4Ce(OH)3+ O2 +2H2O= 4Ce(OH)4
(3)温度低,反应速率慢,温度高,H2O2会分解
(4) 2(NH4)2S2O8 +2H2O 4NH4HSO4+O2↑ 偏高 滴加最后一滴(或半滴)(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液时,溶液颜色变为红色,且半分钟内不褪色
(5)
(6)2xCO+CeO2 =CeO2(1- x)+2xCO2
【详解】(1)由仪器构造可知该仪器为恒压漏斗;乙醇与水混溶且乙醇易挥发,用乙醇可以除去沉淀表面多余的水分,使沉淀快速干燥,故答案为:恒压漏斗;除去沉淀表面多余的水分,使沉淀快速干燥;
(2)Ce(OH)3与O2反应生成4Ce(OH)4,反应方程式为:4Ce(OH)3+ O2 +2H2O= 4Ce(OH)4,故答案为:4Ce(OH)3+ O2 +2H2O= 4Ce(OH)4;
(3)温度过低时反应速率太慢,温度过高时H2O2不稳定受热易分解,都不利于反应进行,因此采用低温加热,故答案为:温度低,反应速率慢,温度高,H2O2会分解;
(4)加热煮沸过程中,(NH4)2S2O8在溶液中反应生成NH4HSO4和O2,反应方程式为:2(NH4)2S2O8 +2H2O 4NH4HSO4+O2↑,若滴定时锥形瓶中过量的(NH4)2S2O8未除尽,则(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液用量偏高,则还原Ce4+的用量偏高,最终测得的CeO2纯度偏高;判断滴定终点的方法是滴加最后一滴(或半滴)(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液时,溶液颜色变为红色,且半分钟内不褪色,故答案为:2(NH4)2S2O8 +2H2O 4NH4HSO4+O2↑;偏高;滴加最后一滴(或半滴)(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液时,溶液颜色变为红色,且半分钟内不褪色;
(5)根据得失电子守恒知:,故样品中的质量分数=,故答案为:;
(6)能在还原气氛中供氧,CO为还原气体,结合氧生成二氧化碳,根据信息知,化学方程式为:2xCO+CeO2 =CeO2(1- x)+2xCO2,故答案为:2xCO+CeO2 =CeO2(1- x)+2xCO2;
27.(1)在封闭体系中可顺利滴加液体,减少盐酸的挥发
(2)(球形)干燥管
(3)2MnO+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2+8H2O
(4)用于除去ClO2中的未反应的Cl2
(5)C6H12O6+24KClO3+12H2SO4=12K2SO4+6CO2↑+24ClO2↑+18H2O
【分析】装置A中高锰酸钾和二氧化锰常温下制备氯气,装置B中盛放饱和食盐水用于除去氯气中的氯化氢,装置C中盛放浓硫酸用于干燥氯气,装置D中干燥纯净的氯气和NaClO2反应,装置E中液体用于除去ClO2中的未反应的Cl2,ClO2易溶于水、密度比空气大,装置F可用向上排空气法收集ClO2。最后选用碱液处理尾气,防止污染空气。
【详解】(1)用分液漏斗滴加浓盐酸时,需要打开分液漏斗上方的玻璃塞,恒压漏斗侧边的玻璃管有平衡压的作用(即在封闭体系中可顺利滴加液体),采用恒压漏斗滴加浓盐酸时不需要打开恒压漏斗上方的玻璃塞,减少HCl的挥发,故答案为:在封闭体系中可顺利滴加液体,减少盐酸的挥发;
(2)装置D中玻璃仪器为(球形)干燥管;
(3)A中烧瓶内高锰酸钾与浓盐酸在常温下发生反应生成氧化锰、氯化钾、氯气和水,根据氧化还原反应的规律可知离子方程式为2MnO+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2+8H2O;
(4)E中所盛试剂是用于除去ClO2中的未反应的Cl2;
(5)葡萄糖、氯酸钾和适量的溶液反应可以得到,反应的化学方程式为C6H12O6+24KClO3+12H2SO4=12K2SO4+6CO2↑+24ClO2↑+18H2O。
28. 三颈烧瓶 除去Cl2中混有的HCl杂质 FCB 将装置内的氯气排入D内吸收以免污染空气,并将B中残留的S2Cl2排入E中收集 滴入浓盐酸的速率(或B中通入氯气的量) 2S2Cl2+2H2O=SO2↑+3S↓+4HCl↑ 不可行 二氧化硫被硝酸氧化成硫酸根,既难于检验二氧化硫又干扰氯化氢检验 ac ×100%
【分析】(1)实验室可利用硫与少量氯气在110~140℃反应制得S2Cl2粗品,氯气过量则会生成SCl2,利用装置A制备氯气,氯气中含氯化氢气体和水蒸气,通过装置F除去氯化氢,通过装置C除去水蒸气,通过装置B和硫磺反应在110~140℃反应制得S2Cl2粗品,通过装置E冷凝得到二氯化二硫(S2Cl2),连接装置D是防止空气中水蒸气进入;
①仪器m的作用和形状分析仪器名称为三颈烧瓶;
②利用装置A制备氯气,氯气中含氯化氢气体和水蒸气,通过装置F除去氯化氢,通过装置C除去水蒸气,通过装置B和硫磺反应在110~140℃反应制得S2Cl2粗品,通过装置E冷凝得到二氯化二硫(S2Cl2),连接装置D是防止空气中水蒸气进入,结合上述分析连接装置;
③实验前打开K1,通入一段时间的氮气排尽装置内空气,是排净装置内空气,实验结束停止加热后,再通入一段时间的氮气,是把生成的S2Cl2排入E中收集;
④氯气过量则会生成SCl2,温度过高分解,实验的关键是控制好温度和滴入浓盐酸的速率或B中通入氯气的量;
(2) ①S2Cl2遇水强烈反应产生烟雾,其产物中有一种气体X能使品红溶液褪色,加热后又恢复原状,该气体X为SO2,且反应过程中只有一种元素化合价发生变化,即反应中只有硫元素化合价发生变化,产生烟雾,雾应为反应产生的氯化氢气体在空气中与水蒸气结合形成的液滴,根据得失电子守恒,书写化学方程式;
②甲同学为了验证两种气体产物,二氧化硫被硝酸氧化成硫酸根,与银离子结合形成硫酸银,既难于检验二氧化硫又干扰氯化氢检验,该方案不可行;
(3) S2Cl2遇水会生成SO2、HCl两种气体,某同学设计了如下实验方案来测定该混合气体中SO2的体积分数,混合气体通过溶液W溶液吸收二氧化硫气体得到溶液中加入过量氢氧化钡溶液反应得到硫酸钡沉淀,过滤洗涤干燥称量得到硫酸钡沉淀质量mg,元素守恒计算二氧化硫体积分数。
【详解】(1)实验室可利用硫与少量氯气在110~140℃反应制得S2Cl2粗品,氯气过量则会生成SCl2,利用装置A制备氯气,氯气中含氯化氢气体和水蒸气,通过装置F除去氯化氢,通过装置C除去水蒸气,通过装置B和硫磺反应在110~140℃反应制得S2Cl2粗品,通过装置E冷凝得到二氯化二硫(S2Cl2),连接装置D是防止空气中水蒸气进入
①仪器m 的名称为三颈烧瓶,装置F中试剂的作用是:除去Cl2中混有的HCl杂质,
故答案为三颈烧瓶;除去Cl2中混有的HCl杂质;
②利用装置A制备氯气,氯气中含氯化氢气体和水蒸气,通过装置F除去氯化氢,通过装置C除去水蒸气,通过装置B和硫磺反应在110~140℃反应制得S2Cl2粗品,通过装置E冷凝得到二氯化二硫(S2Cl2),连接装置D是防止空气中水蒸气进入,依据上述分析可知装置连接顺序为:A→F→C→B→E→D,
故答案为FCB;
③实验前打开K1,通入一段时间的氮气排尽装置内空气。实验结束停止加热后,再通入一段时间的氮气,其目的是:将装置内的氯气排入D内吸收以免污染空气,并将B中残留的S2Cl2排入E中收集,
故答案为将装置内的氯气排入D内吸收以免污染空气,并将B中残留的S2Cl2排入E中收集;
④反应生成S2Cl2的氯气过量则会生成SCl2,温度过高S2Cl2会分解,为了提高S2Cl2的纯度,实验的关键是控制好温度和滴入浓盐酸的速率或B中通入氯气的量,
故答案为滴入浓盐酸的速率或B中通入氯气的量;
(2)①S2Cl2遇水强烈反应产生烟雾,其产物中有一种气体X能使品红溶液褪色,加热后又恢复原状,该气体X为SO2,且反应过程中只有一种元素化合价发生变化,即反应中只有硫元素化合价发生变化,产生烟雾,雾应为反应产生的氯化氢气体在空气中与水蒸气结合形成的液滴,根据得失电子守恒,该反应的化学方程式2S2Cl2+2H2O=SO2↑+3S↓+4HCl↑,
故答案为2S2Cl2+2H2O=SO2↑+3S↓+4HCl↑;
②甲同学为了验证两种气体产物,二氧化硫被硝酸氧化成硫酸根,与银离子结合形成硫酸银,既难于检验二氧化硫又干扰氯化氢检验,该方案不可行,
答案为:不可行;二氧化硫被硝酸氧化成硫酸根,既难于检验二氧化硫又干扰氯化氢检验;
(3) S2Cl2遇水会生成SO2、HCl两种气体,某同学设计了如下实验方案来测定该混合气体中SO2的体积分数,混合气体通过溶液W溶液吸收二氧化硫气体得到溶液中加入加入过量氢氧化钡溶液反应得到硫酸钡沉淀,过滤洗涤干燥称量得到硫酸钡沉淀质量mg,元素守恒计算二氧化硫体积分数,
①W溶液是吸收氧化二氧化硫的溶液,可以是a;H2O2溶液,c.氯水,但不能是b;KMnO4溶液(硫酸酸化),因为高锰酸钾溶液能氧化氯化氢生成氯气,应选ac,
故答案为ac;
②过程分析可知生成沉淀为硫酸钡沉淀,硫元素守恒得到二氧化硫物质的量n(SO2)=n(BaSO4)==mol,该混合气体中二氧化硫的体积分数为气体物质的量分数,二氧化硫体积分数=×100%=×100%,
故答案为×100%。
29.(1)温度过低,酸溶速度慢,温度过高铵盐分解
(2) 2Cu2+ + +2Cl-+H2O = 2CuCl↓ ++2H+ 使Cu2+全部被还原、提高Cu2+的还原速率、防止生成Cu+的被空气氧化等 CuCl+NH4Cl=NH4CuCl2
(3) 硫酸 加快CuCl表面水分的蒸发,防止CuCl水解氧化
(4)硫酸铵或(NH4)2SO4
(5)59.7%
【分析】酸性条件下硝酸根离子具有氧化性,可氧化海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)生成硫酸铜,过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl,发生,得到的CuCl经硫酸酸洗,水洗后再用乙醇洗涤,可快速除去固体表面的水分,防止水解、氧化,以此来解答;
【详解】(1)酸溶”时,温度过低,酸溶速度慢,温度过高铵盐分解,温度应控制在60~70°C ;
(2)根据分析,;为了使Cu2+全部被还原、提高Cu2+的还原速率、防止生成Cu+的被空气氧化,则“还原”步骤中亚硫酸铵适当过量;随着NH4Cl用量增加,发生反应CuCl+NH4Cl=NH4CuCl2;
(3)得到的CuCl经硫酸酸洗,水洗后再用乙醇洗涤,使用乙醇的目的为加快CuCl表面水分的蒸发,防止CuCl水解氧化;
(4)还原中还可以发生生成硫酸铵;
(5)氯化亚铜与FeCl3反应,,加入K2Cr2O7溶液发生反应
,设CuCl的物质的量为n,反应的关系为,样品中CuCl的质量分数=。
30.(1)+5
(2) pH>13 VO+2CO2+H2O=VO+2HCO
(3) 转化Ⅲ Fe(OH)3
(4) C 0.4
(5) VO2+—e—+H2O=VO+2H+ 1
【分析】由题给流程可知,废渣与碳酸钠在空气中焙烧得到含有五氧化二钒、氧化铁、偏铝酸钠和硅酸钠的焙烧渣,向焙烧渣中加入盐酸调节溶液pH小于1,五氧化二钒转化为离子、氧化铁转化为铁离子、偏铝酸钠转化为铝离子、硅酸钠转化为硅酸沉淀,过滤得到含有硅酸的滤渣1和含有离子、铁离子、铝离子的滤液;向滤液中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH为3,将离子转化为五氧化二钒、铁离子部分转化为氢氧化铁沉淀,过滤得到含有铝离子、少量铁离子的滤液和含有氢氧化铁和五氧化二钒的滤渣;向滤渣中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH大于13,将五氧化二钒转化为离子,铝离子转化为偏铝酸根离子,过滤得到含有氢氧化铁的滤渣2和含有离子、偏铝酸根离子的滤液;向滤液中通入足量的二氧化碳将溶液中离子转化为离子,偏铝酸根离子转化为氢氧化铝,向溶液中加入氯化铵,将溶液中离子转化为钒酸铵沉淀,过滤、洗涤、干燥得到含有碳酸氢钠、氯化钠的母液和钒酸铵;钒酸铵煅烧分解生成五氧化二钒。
【详解】(1)由分析可知,“酸浸”时含钒元素物质为离子,由化合价代数和为0可知,离子中钒元素的化合价为+5价,故答案为:+5;
(2)由分析可知,转化II加入氢氧化钠溶液调节溶液pH大于13的目的是将五氧化二钒转化为离子,转化III中含钒元素物质发生的反应为足量的二氧化碳与溶液中离子反应生成离子和碳酸氢根离子,反应的离子方程式为VO+2CO2+H2O=VO+2HCO,故答案为:VO+2CO2+H2O=VO+2HCO;
(3)由题意可知,铝元素在转化Ⅲ步骤转化为氢氧化铝被除去;滤渣2的主要成分为氢氧化铁,故答案为:转化Ⅲ;Fe(OH)3;
(4)由钒酸铵可溶于热水,不溶于乙醇可知,一系列操作中洗涤步骤最好选用的试剂为乙醇;由钒酸铵的溶度积可知,当钒元素的沉降率达到98%时,溶液中铵根离子浓度为=0.4mol/L,故选C,故答案为:0.4;C;
(5)由图可知,充电时,X电极为电解池的阳极,水分子作用下VO2+离子在阳极失去电子发生氧化反应生成VO和氢离子,电极反应式为VO2+—e—+H2O=VO+2H+,Y电极为阴极,V3+离子得到电子发生还原反应生成V2+离子,电极反应式为V3++ e—=V2+,氢离子由左池经质子交换膜进入右池;
①由分析可知,充电时,X电极为电解池的阳极,水分子作用下VO2+离子在阳极失去电子发生氧化反应生成VO和氢离子,电极反应式为VO2+—e—+H2O=VO+2H+,故答案为:VO2+—e—+H2O=VO+2H+;
②由分析可知,充电时,每转移1 mol电子,左池溶液中生成2mol氢离子,其中1mol氢离子由左池经质子交换膜进入右池使溶液呈电中性,故答案为:1。
31.(1)粉碎、搅拌、适当增加H2SO4的浓度、适当升高温度(注意两点即可)
(2) Li+、Fe3+ 2LiCoO2+H2O2+6H+=2Co2++2Li++O2↑+4H2O
(3)Mn2+或Fe3+催化H2O2分解
(4) Fe3+完全沉淀,其它离子不沉底(除去溶液中的Fe3+) 6.4
(5)ab
(6)O2
【分析】用废旧电池正极材料(主要成分为LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4)制备三元锂电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2,正极材料在稀硫酸和双氧水作用下发生氧化还原反应,溶液中生成Ni2+、Mn2+、Co2+、Li+,又含有部分Fe3+,所以加入氢氧化钠生成氢氧化铁沉淀,结合问题分析知物质X需要保持镍离子和钴离子浓度保持不变,后加入氢氧化钠共沉淀,后又加入碳酸钠使锂离子生成碳酸锂沉淀,然后共同生成三元锂电池正极材料,据此分析答题。
【详解】(1)在“酸浸”步骤中采用粉碎、搅拌、适当增加H2SO4的浓度、适当升高温度等措施均可提高原料利用率,故答案为:粉碎、搅拌、适当增加H2SO4的浓度、适当升高温度(注意两点即可);
(2)LiCoO2中钴元素为正三价,作氧化剂,和双氧水(作还原剂)发生氧化还原反应,离子方程式为2LiCoO2+H2O2+6H+=2Co2++2Li++O2↑+4H2O;又双氧水与部分LiFePO4反应,把二价亚铁氧化为三价铁离子,所以则酸浸后的滤液中含有的金属阳离子有Ni²⁺、Mn²⁺、Co²⁺和Li+、Fe3+,故答案为:Li+、Fe3+;2LiCoO2+H2O2+6H+=2Co2++2Li++O2↑+4H2O;
(3)“酸浸”中双氧水消耗量较大程度地超过理论用量,其可能原因是双氧水易分解,Mn2+或Fe3+的催化作用下,H2O2发生分解,故答案为: Mn2+或Fe3+催化H2O2分解;
(4)由分析和已知得,沉淀主要成分为Fe(OH)3,即调节溶液pH的目的为Fe3+完全沉淀,其它离子不沉底(除去溶液中的Fe3+),镍离子、钴离子和锰离子等浓度时,镍离子生成氢氧化物所需氢氧根浓度最小,即1×c2(OH-)=1×10-15.2,则c(OH-)=10-7.6mol/L,所以c(H+)=10-6.4mol/L,即pH=6.4,所以不应超过6.4,故答案为:Fe3+完全沉淀,其它离子不沉底(除去溶液中的Fe3+);6.4。
(5)调节pH除铁元素再加入物质X后,要使Ni2+、Mn2+、Co2+变为沉淀,即需使三种离子的浓度之比为1:1:1,而表中数据中c(Co2+)=c(Ni2+)=1.0mol/L,c(Mn2+)=1.4mol/L,故需加入Ni2+和Co2+,故答案为:ab;
(6)Ni1/3Mn1/3Co1/3(OH)2与Li₂CO₃焙烧生成LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的反应中,根据氧化还原反应配平可得该反应方程式为:O2+4 Ni1/3Mn1/3Co1/3(OH)2+ 2Li₂CO₃4 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2+2CO2↑+4H2O,故另一种反应物是O2,故答案为:O2;
32.(1) 增大反应物的接触面积 2:7 Na2CrO4和Fe2O3
(2)CD
(3)A
(4)
(5) 稀硫酸 抑制 转化为
【分析】铬铁矿加入碳酸钠、硝酸钠熔融氧化后得到熔块,水浸、过滤得到滤渣1主要成分为SiO2等,滤液1调节pH=7,过滤得到滤渣2为Al(OH)3,滤液2再调节pH,得到的滤液3加入氯化钾,通过一系列操作后得到重铬酸钾;
【详解】(1)将铬铁矿粉碎有利于加快熔融、氧化的速率,其原理是增大反应物的接触面积;步骤①的主要反应为FeO·Cr2O3 + Na2CO3 +NaNO3Na2CrO4+ Fe2O3 + CO2+NaNO2,反应中Cr元素和Fe元素化合价均升高被氧化,生成Na2CrO4和Fe2O3,氧化产物为Na2CrO4和Fe2O3,Cr元素由+3价升高为+6价,Fe元素由+2价升高为+3价,N元素由+5价降为+3价,结合氧化还原反应原理配平得反应2FeO·Cr2O3 + 4Na2CO3 +7NaNO34Na2CrO4+ Fe2O3 + 4CO2+7NaNO2,故配平后FeO· Cr2O3与NaNO3的化学计量数之比为2:7;
(2)A. 步骤①高温条件下陶瓷中的二氧化硅能与碳酸钠反应,故不可以用陶瓷容器做反应器,选项A错误;
B. 步骤②低温时反应速率降低,浸取率降低,选项B错误;
C. 根据分析可知,步骤③所得滤渣2的主要成分是Al(OH)3,选项C正确;
D. 步骤④调节pH,使平衡逆向移动,目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7,选项D正确;
答案选CD;
(3)由溶解度曲线图结合选项可知,20 ℃时K2Cr2O7溶解度最小,而Na2Cr2O7、KCl、NaCl此时溶解度均大于K2Cr2O7,三者均存在于溶液当中,故冷却到20 ℃时得到的K2Cr2O7;答案选A;
(4)样品中Cr2O3的质量为m1×40%kg,则生成K2Cr2O7的理论质量为m1×40%kg×,则所得产品的产率为=;
(5)根据题意,K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比例,在K2Cr2O7溶液中存在平衡,即有部分会转化为,从而使测得的质量分数明显偏低,为抑制转化为,可加入与不反应的酸,如硫酸,答案为稀硫酸;抑制 转化为。
33.(1)FeSO4 ·7H2O
(2)Re2O7+2OH-=2 +H2O 、SiO2 +2OH- = +H2O
(3)4:3
(4)TiO2+ +2H2O H2TiO3↓+2H+
(5)除去酸溶后溶液中的Cu2+ ;使Fe3+转化为Fe2+ (合理即可)
(6)TiCl4+2MgTi +2MgCl2
【分析】碱浸时,TiO2、CuO、Fe2O3不溶,酸浸时候,含有Cu2+、Fe3+以TiO2+,再加入铁粉后,会将Cu2+还原为Cu,Fe3+还原为Fe2+,从而得到,氧化溶解时,Re(OH)4被O2氧化为,以此分析;
【详解】(1)根据分析,晶体主要成分为;
故答案为:;
(2)由Re原子守恒,则系数为2,再由电荷守恒,则OH-系数为2,SiO2也可以与碱反应;
故答案为:;
(3)氧化溶解时,Re(OH)4被O2氧化为,根据得失电子守恒,则4个Re(OH)4与3个O2反应,故两者物质的量之比为4:3;
故答案为:4:3;
(4)根据题意,TiO2+ 水解得到的钛酸反应,;
故答案为:;
(5)根据分析,“转化”过程中加入Fe的作用是除去酸溶后溶液中的Cu2+ ;使Fe3+转化为Fe2+;
故答案为:除去酸溶后溶液中的Cu2+ ;使Fe3+转化为Fe2+;
(6)“冶钛”过程中将TiO2先转化为TiCl4再用Mg进行还原,则发生反应;
故答案为:。
34.(1)+2
(2) 矿石粉碎、增大气流速度、提高焙烧温度等 坩埚
(3)4CeCO3F+O23CeO2+ CeF4+ 4CO2
(4) 避免Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀 避免产生污染性气体Cl2
(5) 2Ce3++6HCO= Ce2(CO3)3↓+3H2O+3CO2↑ 0.18
【分析】氟碳铈矿(主要成分为CeCO3F,含Fe2O3、FeO等杂质)经过焙烧后转化为CeO2、Fe2O3、CeF4,再加入稀盐酸和H3BO3,Fe2O3转化为FeCl3存在于滤液中,CeO2转化为CeCl3存在于滤液中,CeF4转化为沉淀Ce(BF4)3存在于滤渣中,Ce(BF4)3中加入KCl溶液,得到KBF4沉淀;调节滤液的pH使FeCl3转化为Fe(OH)3沉淀除去,滤液中的CeCl3和碳酸氢铵混合发生反应生成沉淀Ce2(CO3)3,煅烧沉淀得到CeO2,以此解答。
【详解】(1)CeCO3中Ce元素的化合价为+2价;
(2)“焙烧”过程中可以加快反应速率,提高焙烧效率的方法是:矿石粉碎、增大气流速度、提高焙烧温度等;实验室进行焙烧操作时一般在坩埚中进行;
(3)CeCO3F在焙烧时和氧气反应生成CeO2、CeF4和CO2,Ce元素由+3价上升到+4价,O元素由0价下降到-2价,根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为:4CeCO3F+O23CeO2+ CeF4+ 4CO2;
(4)上述流程中所加的盐酸要适当过量,目的是避免Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀;上述流程中盐酸可用硫酸和H2O2替换,避免产生污染性气体Cl2;
(5)“沉铈”过程中发生的反应是离子和碳酸氢根离子发生双水解反应生成Ce(OH)3和CO2,反应的离子方程式为:2Ce3++6HCO= Ce2(CO3)3↓+3H2O+3CO2↑;已知常温下Ka1(H2CO3) =4.3×10-7,Ka2(H2CO3) =5.6×10-11, Ksp[Ce2(CO3)3]= =1.0×1.0-28,,Ka2= ,。
35.(1)增大反应物的接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(2)
(3)温度过高盐酸挥发,降低原料的利用率或产品产率;温度过低,反应速率过慢
(4) 将CuO、Ag转化为硫酸盐 5.5×1014
(5)减少溶解损失,乙醇挥发带走水分,有利于干燥
(6) 700~810℃
【分析】阳极泥中含有CuS、、和少量金属单质Ag,首先通过焙烧将S、Se转化为SO2、SeO2气体除去,两种气体在水中发生反应生成Se;焙烧过程中Cu变为CuO,Te变为TeO2,经碱浸除去Te,剩余CuO与Ag,经硫酸与氧气酸化后变为铜离子和硫酸银,再加氯化钠利用沉淀转化分离出Ag,最后得到胆矾。据此解答该题。
【详解】(1)将阳极泥研磨成粉末可以增大接触面积,提高反应速率,使空气与其充分接触,尽可能的除尽S和Se。
(2)和气体在水中反应生成Se,做氧化剂,Se化合价降低,根据氧化还原反应规律可知做还原剂,S化合价升高,反应的化学方程式为。
(3)用盐酸“沉碲”时,温度过高盐酸挥发,降低原料的利用率或产品产率;温度过低,反应速率过慢。
(4)铜银渣中含有CuO、Ag,用溶液、进行“酸溶”时可将二者转化为硫酸盐;“沉银”反应为,反应的平衡常数。
(5)硫酸铜不溶于乙醇,用乙醇代替水洗涤可以减少溶解损失,同时乙醇挥发可以带走水分,有利于干燥。
(6)25.0g 的物质的量为,若结晶水全部失去,剩余固体为0.1molCuSO4,质量为16.0g。由图知时,剩余固体质量为17.8g>16.0g,则该温度下剩余固体为的结晶水合物,由关系式~,列式得250×17.8g=(160+18x)×25.0g,解得,则剩余固体的化学式为;
由Cu元素守恒知,25.0g 能制得8.0gCuO,由图知控制的合适温度范围为700~810℃。
36.(1) 3FeS+5O2 Fe3O4 +3SO2 6× 10-3
(2) Zn、Fe 过滤
(3)H2SO4
(4) A 2.5×1011
(5)MnO2 +e- + H2O=MnOOH+OH-
【分析】硫化锌精矿的焙烧可生成ZnO、氧化铁等,含尘烟气含有含硫氧化物,可用于制备硫酸,浸出液加入硫酸可生成硫酸锌、硫酸铁,加入过量锌充分反应,可置换出铁,滤液中主要含有硫酸锌,经电解可得到锌和硫酸,电解液中含有硫酸,可循环利用。
【详解】(1)已知“焙砂”中铁元素主要以Fe3O4形式存在,说明 “焙烧”过程FeS中Fe被氧化,S被还原,所以主要发生反应的化学方程式为3FeS+5O2 Fe3O4 +3SO2;SO2可用氨水吸收,经循环利用后制取硫酸,用氨水吸收SO2至溶液的pH=5时,,已知Ka2(H2SO3)=6.0×10-8,所以,所以=6× 10-3;故答案为3FeS+5O2 Fe3O4 +3SO2;6× 10-3。
(2)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉,过量锌充分反应,可置换出铁,所得“滤渣”的成分为Zn、Fe;过滤可分离“滤液”'“滤渣”;故答案为Zn、Fe;过滤。
(3)由流程图可知,H2SO4和Zn可重复使用;故答案为H2SO4。
(4)①A.将稀硫酸更换为98%的浓硫酸,将发生氧化还原反应,产生二氧化硫,故A符合题意;
B.将硫化锌精矿粉碎,增大接触面积,有利于快浸取反应速率,故B符合题意;
C.适当升高温度,有利于快浸取反应速率,故C符合题意;
故答案选A。
②反应ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)的平衡常数,已知:,;所以,故答案为2.5×1011。
(5)电池总反应为MnO2+Zn+(1+)H2O+ZnSO4MnOOH+[ZnSO4·3Zn(OH)2·xH2O],放电时正极发生还原反应,所以电极方程式为MnO2 +e- + H2O=MnOOH+OH-;故答案为MnO2 +e- + H2O=MnOOH+OH-。
37.(1)粉碎废料、适当加热、适当增大NaOH溶液浓度、搅拌等(任答两条即可)
(2)V2O5 + Na2CO32NaVO3+CO2↑
(3)+2H+十H2O,碱性条件促进平衡向左移动,生成更多的
(4) Fe(OH)3 及时带走 NH3,避免NH3还原V2O5
(5) 80 偏高
【分析】废催化剂(主要成分是V2O5,含少量Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质)加入氢氧化钠溶液,氧化铝溶解,过滤后,向滤渣中加入纯碱,V2O5和纯碱在高温下反应生成二氧化碳和NaVO3,再加入硫酸生成(VO2)2SO4和硫酸铜、硫酸铁,调节溶液pH值沉淀铁离子和铜离子,将转化为,过滤后,向滤液中加入硫酸铵得到NH4VO3沉淀,过滤,煅烧滤渣得到氨气和V2O5,V2O5和活性炭在高温下反应得到VO2。
【详解】(1)“碱浸”中提高反应速率的可行措施主要从温度、浓度、接触面积等方面分析,有粉碎废料、适当加热、适当增大NaOH溶液浓度、搅拌等(任答两条即可);故答案为:粉碎废料、适当加热、适当增大NaOH溶液浓度、搅拌等(任答两条即可)。
(2)“煅烧1”主要是V2O5 和Na2CO3在高温下反应生成NaVO3和CO2气体;主要反应的化学方程式为V2O5 + Na2CO32NaVO3+CO2↑;故答案为V2O5 + Na2CO32NaVO3+CO2↑。
(3)理论上,为实现Cu2+完全沉淀,应调节pH=6.0,工业生产中,根据已知信息+2H+十H2O,为尽量的生成更多的NaVO3,因此要使平衡不断正向移动,则需要多加入碱溶液,常调节pH=8.0,其目的是+2H+十H2O,碱性条件促进平衡向左移动,生成更多的;故答案为:+2H+十H2O,碱性条件促进平衡向左移动,生成更多的。
(4)根据Cu(OH)2、Fe(OH)3沉淀完全的pH值得到滤渣2的主要成分是Cu(OH)2和Fe(OH)3。“煅烧2”过程中生成氨气和V2O5,为了避免氨气还原V2O5,应及时的将氨气带出即需要在流动空气中煅烧的原因可能是及时带走 NH3,避免NH3还原V2O5;故答案为:Fe(OH)3;及时带走 NH3,避免NH3还原V2O5。
(5)根据题意得到关系式2VO2~I2~2Na2S2O3,三次消耗Na2S2O3溶液的体积分别为20.45mL、20.10mL、19.90mL,则第一次是错误数据,取另外两次平均数据为20.00mL,则该产品的纯度为。若滴定过程中,振荡时间太长,Na2S2O3被氧化,因此消耗的Na2S2O3溶液偏多,计算出的结果偏高;故答案为:80;偏高。
38.(1)3
(2)TiO2+2OH-=TiO+H2O
(3)0.2
(4)增大浓度,使逆向移动,利于尽可能析出完全
(5)pH过低,VO化为VO的程度较大;pH过高,化为NH3·H2O的程度较大;两因素均使沉钒率降低
(6)NH3
【分析】废催化剂在碱性条件下和氢氧化钠反应,生成钛酸钠,酸浸后生成钛酸,经过焙烧生成二氧化钛,再和氯气反应生成四氯化钛,随后在惰性气体中被镁还原为单质钛,以此解题。
【详解】(1)上述反应中二氧化钛和氯气反应生成四氯化钛的反应,四氯化钛和镁的反应,五氧化二钒生成单质钒的反应,一共3个氧化还原反应;
(2)“高温碱浸”时二氧化钛和氢氧化钠反应生成钛酸钠,离子方程式为:TiO2+2OH-=TiO+H2O;
(3)当溶液中WO恰好沉淀完全,其离子浓度等于10-5mol/L,根据Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)×c(WO)=1×10-10,则溶液中c(Ca2+)=1×10-5mol/L,再根据Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+)×c2(OH-)=4×10-7,可知c(OH-)=0.2mol/L;
(4)“沉钒”的目的是将完全转化为沉淀析出,加入过量的目的是利用同离子效应,促进尽可能析出完全,故答案为:增大浓度,使逆向移动,利于尽可能析出完全;
(5)由已知②知在水溶液中存在:VO+2H+⇌VO+H2O, pH过低,该平衡正向移动,VO化为VO的程度较大;pH过高,转化为NH3·H2O的程度较大;两因素均使沉钒率降低,故答案为:pH过低,VO化为VO的程度较大;pH过高,化为NH3·H2O的程度较大;两因素均使沉钒率降低;
(6)煅烧时,固体质量随温度变化的曲线如图所示。加热到100~200℃时,质量减少3.4g,偏钒酸铵NH4VO3物质的量==0.2mol,发生反应NH4VO3NH3↑+HVO3,生成气体为氨气0.2mol.
39.(1) 阴 91
(2)6+=2Fe3+(n+3)H2O
(3)
【详解】(1)①电池中,Zn电极为负极,V2O5电极为正极,结合正极、负极电解质溶液及题干所给信息,可得两极电极反应式如下:正极:,负极:,由图可知,电池放电过程,浓硫酸钾变为稀硫酸钾溶液,根据离子移动规则可知,钾离子通过a膜移向正极,硫酸根通过b膜移向负极,则b膜为阴离子交换膜;
②由第一问可知,正极反应为:;根据电极反应式可知,当转移1mol电子时,V2O5溶解0.5mol,则;
(2)由信息可知,为酸,则的浓溶液除铁锈的化学方程式为:6+=2Fe3+(n+3)H2O;
(3)由所给平衡可知pH越大,四羟基合锌离子浓度越大,故曲线①代表Zn2+,②代表:
①由可知,当pH=6时,c(OH-)=10-8mol/L ,c(Zn2+)=0.1mol/L,则;
②向时对应-lgc=1,此时pH>14,c(OH-)>1mol/L,加入等体积的HCl后,c(OH-)>0.3mol/L>0.1mol/L,c(H+)<10-13mol/L,此时pH>13,结合图像可知此时Zn元素主要以形式存在。
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