高三化学每天练习20分钟—S、Te、Cl等非金属及其化合物的制备流程与实验探究
展开(1)制备。实验室可利用SO2和Cl2按下列装置制取少量SO2Cl2(丙中放有樟脑液,起催化作用)。已知SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g) ΔH<0
①可以用浓盐酸和酸性高锰酸钾制取氯气,该反应的化学方程式为______________________
______________________________________________________________________________,
溶液A为____________________。
②上图实框中仪器己的名称为____________________________________________________;
反应装置图的虚框中未画出的仪器是________________(填“己”或“庚”)。
③如果将丙装置放入冰水中,会更有利于二氯化砜的生成,其原因是_____________________
______________________________________________________________________________。
④下列有关说法错误的是________(填字母)。
a.乙、戊装置相同,在实验中的作用也完全相同
b.甲、丁装置为洗气装置,可用于气体的除杂和干燥
c.组装仪器后首先要进行的操作是检查装置的气密性
d.为提高反应物的利用率,可控制甲、丁装置中产生气泡的速率相等
(2)提纯。将收集到的产物进行减压蒸馏,减压蒸馏的目的是__________________________
______________________________________________________________________________。
(3)测定。取1.00 g蒸馏后的液体,小心地完全溶于水,向所得的溶液中加入足量氯化钡溶液,测得生成沉淀的质量为1.60 g,则所得蒸馏成分中二氯化砜的质量百分含量为________%(精确到0.01)。
(4)贮存。二氯化砜应储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。但久置后微显黄色,其原因是
______________________________________________________________________________。
2.碲单质和化合物在化工生产等方面具有广泛应用。工业上常用铜阳极泥(主要成分是Cu2Te,含Ag、Au等杂质)为原料提取碲并回收金属,其工艺流程如下:
已知:TeO2微溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱。在元素周期表中碲与硫同主族,碲原子比硫原子多2个电子层。
(1)在元素周期表中,碲位于______________________________________________________。
(2)Cu2Te中碲元素的化合价为________。
(3)“加压酸浸1”过程中控制溶液的pH为5左右,将碲转化成TeO2,其中“加压”的目的是________________,写出“加压酸浸1”过程中发生反应的化学方程式:_______________
______________________________________________________________________________。
(4)“还原”反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为________。
(5)工业上另一种提取碲的方法是将铜阳极泥在空气中焙烧,使碲转化成TeO2,再碱浸进一步将TeO2转化成Na2TeO3,以石墨为电极电解Na2TeO3溶液获得Te。电解过程中阴极附近电解质溶液的pH将______________(填“增大”“减小”或“不变”);阳极产物主要是O2,有少量Na2TeO4,写出阳极上生成Na2TeO4的电极反应式:______________________________
______________________________________________________________________________。
(6)以滤液为原料回收铜有如下方案:
方案1:向一定量滤液中加入适量的氢氧化钠溶液,调节溶液pH,使其充分反应,过滤、洗涤、灼烧、还原得铜单质。
方案2:请你参照上述工艺流程,利用置换反应原理设计流程:__________________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
3.(2019·银川高三教学质量检测)亚硝酰氯(NOCl)是一种红褐色液体或黄色气体,其熔点为-64.5 ℃,沸点为-5.5 ℃,遇水易水解。它是有机合成中的重要试剂,可由NO与Cl2在常温常压下合成。
(1)实验室制备原料气NO和Cl2的装置如图所示。
实验室制Cl2时,装置A中烧瓶内发生反应的化学方程式为_____________________________
______________________________________________________________________________。
装置B中盛放的试剂为________,其作用为________________________________________。
(2)将上述收集到的Cl2充入D的集气瓶中,按图示装置制备亚硝酰氯。
①NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构,则NOCl的电子式为______________________
______________________________________________________________________________。
②装置D中发生反应的化学方程式为_______________________________________________
______________________________________________________________________________。
③如果不用装置E会引起什么后果?_______________________________________________
______________________________________________________________________________。
④某同学认为装置F不能有效吸收尾气中的某种气体,该气体为________,为了充分吸收尾气,可将尾气与____同时通入氢氧化钠溶液中。
(3)工业上可用间接电化学法除去NO,其原理如图所示,吸收塔中发生的反应为NO+S2Oeq \\al(2-,4)+H2O―→N2+HSOeq \\al(-,3)。
①吸收塔内发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
②阴极的电极反应式为__________________________________________________________。
4.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是一种食品添加剂。实验室制备焦亚硫酸钠的步骤和装置图如下:
①在饱和Na2CO3溶液中通入SO2至pH为4.1,生成NaHSO3溶液;
②加碳酸钠粉末调至pH为7~8;
③再通SO2至pH为4.1;
④从过饱和溶液中析出Na2S2O5晶体。
回答下列问题:
(1)按气体从左至右,装置接口的连接顺序为a→________________。
(2)A装置制备SO2,此反应中硫酸体现的性质是______________________________________
(填字母)。收集SO2的方法是______________________________________________________。
a.强氧化性 b.吸水性
c.脱水性 d.强酸性
(3)写出制备Na2S2O5的总化学方程式:______________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)Na2S2O5水溶液呈酸性,其原因是________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(5)步骤①中,测定溶液pH=4.1选用的是________(填字母)。
a.广范pH试纸 b.pH计 c.精密pH试纸
pH>4.1时,则产品中会有副产物,其化学式是_______________________________________。
(6)①饱和溶液中析出焦亚硫酸钠晶体,分离出产品的方法是__________、洗涤和干燥。
②已知:Na2S2O5+2HCl===2NaCl+2SO2↑+H2O。检验焦亚硫酸钠产品中是否含有Na2SO4的操作是_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
5.(2019·温州中学质检)高氯酸可用于生产高氯酸盐、人造金刚石提纯、电影胶片制造、医药工业等方面。工业上用以下工艺流程生产高氯酸,同时得到副产物亚氯酸钠(NaClO2)粗品。
已知:①NaHSO4的溶解度随温度的升高而增大,适当条件下可结晶析出。
②高氯酸是迄今为止已知酸中的最强酸,沸点为90 ℃。
③NaClO2固体受热易分解。
请回答下列问题:
(1)反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为___________________________________________,
冷却过滤的目的是______________________________________________________________,
能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是________________________________________________。
(2)反应器Ⅱ中通入SO2的目的是___________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)从反应器Ⅱ中获得NaClO2粗品的实验操作依次是________(填字母,下同),进一步提纯的操作为______。
a.过滤 b.重结晶 c.蒸馏 d.蒸发浓缩 e.蒸干灼烧 f.冷却结晶 g.萃取分液
(4)现提供0.1 ml·L-1的NaHSO4溶液,请设计实验方案判断HSOeq \\al(-,4)在溶液中是否完全电离:_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案精析
1.(1)①16HCl(浓)+2KMnO4===5Cl2↑+2MnCl2+2KCl+8H2O 饱和氯化钠溶液 ②球形冷凝管 己 ③该反应是放热反应,降低温度能使平衡向右移动,有利于二氯化砜的生成 ④a
(2)降低二氯化砜的沸点,减少二氯化砜的分解
(3)92.70
(4)二氯化砜自身分解生成的氯气溶于二氯化砜中
解析 (3)沉淀是硫酸钡,二氯化砜的质量百分含量为1.60×eq \f(135,233)×100%≈92.70%。
2.(1)第五周期ⅥA族
(2)-2
(3)增大O2浓度,提高浸出率 Cu2Te+2O2+2H2SO4===2CuSO4+TeO2+2H2O
(4)2∶1
(5)增大 TeOeq \\al(2-,3)-2e-+2OH-===TeOeq \\al(2-,4)+H2O
(6)
解析 (4)SO2还原TeCl4,氧化产物为H2SO4,还原产物为Te,副产物有HCl,化学方程式为TeCl4+2SO2+4H2O===Te↓+2H2SO4+4HCl。Te是还原产物,H2SO4是氧化产物,氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1。(5)依题意,焙烧、碱浸过程发生的化学反应依次为Cu2Te+2O2eq \(=====,\s\up7(焙烧))2CuO+TeO2、2NaOH+TeO2===Na2TeO3+H2O。用石墨为电极,电解Na2TeO3溶液时,溶液中的离子有Na+、H+、TeOeq \\al(2-,3)、OH-。阴极得电子能力:TeOeq \\al(2-,3)>H+>
Na+,阴极的电极反应式为TeOeq \\al(2-,3)+4e-+3H2O===Te↓+6OH-,阴极附近电解质溶液的pH增大。阳极的电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑,亚碲酸根离子也可能发生氧化反应,其电极反应式为TeOeq \\al(2-,3)-2e-+2OH-===TeOeq \\al(2-,4)+H2O。
3.(1)MnO2+4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O
饱和食盐水 除去Cl2中的HCl气体
(2)①
②2NO+Cl2eq \(=====,\s\up7(-10 ℃))2NOCl ③装置F中的水蒸气进入装置D中,导致产品水解 ④NO O2
(3)①1∶1 ②2HSOeq \\al(-,3)+2H++2e-===S2Oeq \\al(2-,4)+2H2O
解析 (1)实验室利用MnO2和浓盐酸反应制取氯气,化学方程式为MnO2+4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O。由于浓盐酸易挥发,制得的氯气中含有杂质HCl,故装置B中盛放的试剂为饱和食盐水,其作用为除去HCl。(2)①NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构,则NOCl的结构式为O===N—Cl,电子式为。②装置D中NO和Cl2反应生成NOCl,化学方程式为2NO+Cl2eq \(=====,\s\up7(-10 ℃))2NOCl。③根据提供的信息,NOCl遇水易水解,如果不用装置E,装置F中的水蒸气会进入装置D中,导致产品水解。④NO与NaOH溶液不反应,要充分吸收NO,可以将NO和O2同时通入NaOH溶液中。(3)①由NOeq \(――→,\s\up7(得2e-))eq \f(1,2)N2、S2Oeq \\al(2-,4)eq \(――→,\s\up7(失2×e-))2HSOeq \\al(-,3),可知NO、S2Oeq \\al(2-,4)的物质的量之比为1∶1。②由题图知,阴极上HSOeq \\al(-,3)发生还原反应,生成S2Oeq \\al(2-,4),电极反应式为2HSOeq \\al(-,3)+2H++2e-===S2Oeq \\al(2-,4)+2H2O。
4.(1)c→d→e→f→b
(2)d 向上排空气法
(3)Na2CO3+2SO2===Na2S2O5+CO2
(4)Na2S2O5与H2O反应生成NaHSO3,HSOeq \\al(-,3)的电离程度大于其水解程度
(5)bc Na2SO3
(6)①过滤 ②取少量产品于试管中,加适量蒸馏水溶解,滴加足量盐酸和氯化钡溶液
5.(1)3NaClO3+3H2SO4(浓)===HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O 降低NaHSO4的溶解度并分离出NaHSO4晶体 高氯酸的沸点比较低,与溶剂H2O的沸点相差10 ℃,容易从溶液中逸出
(2)SO2作为还原剂把ClO2还原为NaClO2
(3)dfa b
(4)用精密pH试纸或pH计测定0.1 ml·L-1的NaHSO4溶液的pH,如果pH=1,则HSOeq \\al(-,4)在溶液中完全电离;如果pH>1,则HSOeq \\al(-,4)在溶液中不完全电离
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