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2024届人教版高考化学一轮复习专题六非金属及其化合物十年高考题作业含答案
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这是一份2024届人教版高考化学一轮复习专题六非金属及其化合物十年高考题作业含答案，共61页。试卷主要包含了下列说法不正确的是等内容，欢迎下载使用。
专题六 非金属及其化合物
考点一 无机非金属材料
1.(2022广东,3,2分)广东一直是我国对外交流的重要窗口,馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是( )
文物
选项
A.南宋鎏金饰品
B.蒜头纹银盒
文物
选项
C.广彩瓷咖啡杯
D.铜镀金钟座
答案 C A项,鎏金工艺是在器物表面镀上一层金,器物本身的材质并不固定,错误;B项,蒜头纹银盒的材质是金属银,错误;C项,陶瓷属于硅酸盐制品,正确;D项,铜镀金钟座的成分是金属,错误。
2.(2022广东,12,4分)陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
用焦炭和石英砂制取粗硅
SiO2可制作光导纤维
B
利用海水制取溴和镁单质
Br-可被氧化,Mg2+可被还原
C
石油裂解气能使溴的CCl4溶液褪色
石油裂解可得到乙烯等不饱和烃
D
FeCl3水解可生成Fe(OH)3胶体
FeCl3可用作净水剂
答案 A Br-~Br2,Br-被氧化,Mg2+~Mg,Mg2+被还原;乙烯等不饱和烃可与Br2发生加成反应,使溴的CCl4溶液褪色;Fe(OH)3胶体可吸附水中杂质,使其沉降,达到净水目的,故B、C、D三项中陈述Ⅰ和Ⅱ均正确,且具有因果关系,只有A项符合题意。
关联知识 工业制粗硅反应原理:2C+SiO2 Si+2CO↑。
3.(2022河北,1,3分)定窑是宋代五大名窑之一,其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是 ( )
A.传统陶瓷是典型的绝缘材料
B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO
C.陶瓷烧制的过程为物理变化
D.白瓷的白色是因铁含量较高
答案 A 传统陶瓷为绝缘体;陶瓷主要成分为硅酸盐;陶瓷烧制的过程中发生化学变化;Fe2+、Fe3+均会呈现一定的颜色,白瓷呈白色则铁含量较低,故选A。
4.(2022江苏,7,3分)我国古代就掌握了青铜(铜—锡合金)的冶炼、加工技术,制造出许多精美的青铜器;Pb、PbO2是铅蓄电池的电极材料,不同铅化合物一般具有不同颜色,历史上曾广泛用作颜料。下列物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.石墨能导电,可用作润滑剂
B.单晶硅熔点高,可用作半导体材料
C.青铜比纯铜熔点低、硬度大,古代用青铜铸剑
D.含铅化合物颜色丰富,可用作电极材料
答案 C 石墨是过渡型晶体,内部层与层之间易发生相对滑动,质软,可用作润滑剂;单晶硅作半导体材料与其导电性有关,与熔点高无关;青铜是铜合金,比纯铜熔点低、硬度大,古代常用来铸剑;含铅化合物可用作电极材料是由于其具有导电性,与颜色丰富无关;故选C。
5.(2022浙江6月选考,8,2分)下列说法不正确的是( )
A.晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,常用于制造光导纤维
B.高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远,可用于道路照明
C.氧化铝熔点高,常用于制造耐高温材料
D.用石灰石—石膏法对燃煤烟气进行脱硫,同时可得到石膏
答案 A SiO2用于制造光导纤维,晶体硅常用于制造芯片、太阳能电池板等,A项错误;烟气中的SO2与石灰石(CaCO3)浆液、O2发生反应生成硫酸钙,D项正确。
6.(2020课标Ⅱ,9,6分)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响,其原理如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.海水酸化能引起HCO3-浓度增大、CO32-浓度减小
B.海水酸化能促进CaCO3的溶解,导致珊瑚礁减少
C.CO2能引起海水酸化,其原理为HCO3-H++CO32-
D.使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
答案 C 海水酸化会引起H+浓度增大,H+与CO32-结合生成HCO3-,故HCO3-浓度增大、CO32-浓度减小;海水酸化会使CO32-浓度减小,平衡CaCO3Ca2++CO32-朝着CaCO3溶解的方向移动,导致珊瑚礁减少;CO2引起海水酸化的原理是CO2+H2OH2CO3H++HCO3-;使用太阳能、氢能等新能源可减少二氧化碳的排放,可改善珊瑚的生存环境。故选C。
7.(2020山东,4,2分)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是( )
A.键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,因此C2H6稳定性大于Si2H6
B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体,因此具有很高的硬度
C.SiH4中Si的化合价为+4,CH4中C的化合价为-4,因此SiH4还原性小于CH4
D.Si原子间难形成双键而C原子间可以,是因为Si的原子半径大于C,难形成p-pπ键
答案 C A项,分子内的键能越大,键长越短,分子越稳定,正确;B项,SiC共价晶体内只存在强度很大的C—Si共价键,并且原子之间形成稳定的空间立体网状结构,故硬度很高,正确;C项,非金属性C>Si,则键能C—H>Si—H,键长Si—H>C—H,稳定性CH4>SiH4,气态氢化物稳定性越强,其还原性越弱,故还原性SiH4>CH4,错误;D项,Si原子半径较大,p轨道电子云肩并肩重叠程度小,很难形成p-pπ键,正确。
8.(2020浙江7月选考,24,2分)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正确的是( )
A.可发生反应:Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O
B.具有吸水性,需要密封保存
C.能与SO2反应生成新盐
D.与足量盐酸作用,所得固体产物主要为SiO2
答案 D A项,Ca3SiO5可表示为CaSiO3·2CaO,NH4Cl水解使溶液显酸性,故可发生反应Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O,正确。B项,水泥具有吸水性,需密封保存,正确。C项,SO2+H2OH2SO3,H2SO3的酸性比H2SiO3强,故Ca3SiO5能与SO2反应生成新盐,正确。D项,根据强酸制取弱酸的原理,所得固体产物主要是H2SiO3,错误。
9.(2019浙江4月选考,8,2分)下列说法不正确的是( )
A.液氯可以储存在钢瓶中
B.天然气的主要成分是甲烷的水合物
C.天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
D.硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
答案 B 天然气的主要成分是甲烷。
解题思路 本题各选项间无关联,四个选项分别涉及四个专题,应逐项分析,迁移相关知识作出正误判断。
10.(2019浙江4月选考,20,2分)在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。下列解析不正确的是 ( )
A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积
B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少
C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)
D.海水呈弱碱性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中CO32-浓度增大
答案 D 石灰岩的形成是CaCO3的沉积结果,海水中溶解有一定量的CO2,CaCO3、CO2与H2O之间存在下列平衡:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq),海水中CO2的溶解度随温度的升高而减小,随压强的增大而增大,在浅海地区水温较高,同时海水底层压力较小,因而溶解的CO2的浓度较小,上述平衡向生成CaCO3的方向移动,因而在浅海地区有厚层的石灰石沉积,深海地区情况恰好相反,故深海地区沉积的CaCO3很少。海水呈弱碱性,pH一般为7.8~8.4,导致海水中的CO2主要以HCO3-形式存在,大气中CO2浓度增加,平衡CO2(aq)+H2O(l)H2CO3H++HCO3-右移使海水中HCO3-浓度增大,考虑到CO32-+CO2+H2O2HCO3-,CO32-浓度会减小。综上所述可推知A、B、C正确,D错误。
创新点 命题素材创新及解题方法创新。本题以自然界浅海和深海地区石灰石沉积厚度的不同为命题素材,考查学生应用平衡移动原理分析解决实际问题的能力。
11.(2018课标Ⅱ,7,6分)化学与生活密切相关。下列说法错误的是( )
A.碳酸钠可用于去除餐具的油污
B.漂白粉可用于生活用水的消毒
C.氢氧化铝可用于中和过多胃酸
D.碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查
答案 D 本题考查Na2CO3、Ca(ClO)2、Al(OH)3、BaCO3的化学性质。碳酸钠溶液显碱性,油污属于酯类,油污可在热的碳酸钠溶液中水解而被除去,A正确;漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,Ca(ClO)2有强氧化性,可杀菌消毒,B正确;胃酸指盐酸,Al(OH)3可与盐酸反应,C正确;BaCO3可与胃酸反应生成Ba2+,Ba2+有毒,D错误。
关联知识 胃肠X射线造影检查服用的是BaSO4,BaSO4不与盐酸反应。
12.(2018江苏单科,1,2分)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是( )
A.光合作用 B.自然降雨
C.化石燃料的燃烧 D.碳酸盐的沉积
答案 C 本题考查CO2排放对环境影响的相关知识。A项,光合作用会吸收CO2放出O2;B项,自然降雨对大气中的CO2含量影响不大;D项,碳酸盐的沉积对大气中的CO2含量影响不大。
知识拓展 植物的光合作用吸收CO2,植物的呼吸作用会释放CO2。
13.(2016海南单科,4,2分)下列叙述错误的是( )
A.氦气可用于填充飞艇
B.氯化铁可用于硬水的软化
C.石英砂可用于生产单晶硅
D.聚四氟乙烯可用于厨具表面涂层
答案 B A项,氦气性质稳定密度小,可用于填充飞艇,正确;B项,硬水的软化需去除水中的Ca2+、Mg2+,氯化铁可去除水中的悬浮物,用于水的净化,错误;C项,石英砂主要成分为SiO2,高温下可被碳单质还原为粗硅,经提纯获得单晶硅,正确;D项,聚四氟乙烯属于耐酸、碱的高分子材料,几乎不溶于任何有机溶剂,常用作不粘锅的涂层材料,正确。
14.(2014课标Ⅱ,7,6分)下列过程没有发生化学反应的是( )
A.用活性炭去除冰箱中的异味
B.用热碱水清除炊具上残留的油污
C.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果
D.用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装
答案 A A项,用活性炭去除冰箱中的异味利用了吸附原理,没有发生化学反应;B项,热碱水使得油脂发生水解反应而变得易清除;C项,KMnO4能吸收成熟水果释放的乙烯,从而起到保鲜水果的目的;D项,硅胶起干燥作用,而铁粉是脱氧剂,会与O2发生化学反应。
物质组别
甲
乙
丙
AAlHClNaOH
BNH3O2HNO3
CSiO2NaOHHF
DSO2Ca(OH)2NaHCO3
15.(2014江苏单科,8,2分)下列各组物质中,不满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反应的是( )
答案 B B项中O2与HNO3不能发生反应。
16.(2013北京理综,8,6分)下列解释事实的方程式不准确的是( )
A.用浓盐酸检验氨:NH3+HClNH4Cl
B.碳酸钠溶液显碱性:CO32-+H2OHCO3-+OH-
C.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e-Fe3+
D.长期盛放石灰水的试剂瓶内壁出现白色固体:Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
答案 C 浓盐酸具有挥发性,HCl与NH3易反应生成NH4Cl而产生白烟,A项正确;Na2CO3是强碱弱酸盐,碳酸为二元弱酸,Na2CO3水解分步进行且以第一步水解为主,B项正确;钢铁在发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时,负极发生的反应都是Fe-2e-Fe2+,C项错误;石灰水在存放过程中易与空气中的CO2反应生成CaCO3,D项正确。
17.(2013江苏单科,4,2分)下列有关物质性质的应用正确的是( )
A.液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂
B.二氧化硅不与强酸反应,可用石英器皿盛放氢氟酸
C.生石灰能与水反应,可用来干燥氯气
D.氯化铝是一种电解质,可用于电解法制铝
答案 A SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,B项错误;Cl2能与Ca(OH)2反应,C项错误;AlCl3是共价化合物,熔融的AlCl3不导电,若电解AlCl3溶液,在阴极是H+放电,而Al3+不放电,故电解AlCl3溶液得不到Al,D项错误;A项正确。
评析 本题主要考查物质的性质、电解原理等知识。掌握某些物质的特殊性质,如SiO2与HF能反应,AlCl3是共价化合物,熔融的AlCl3不导电等是解题的关键。本题难度中等。
18.(2013福建理综,6,6分)化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法正确的是( )
A.石英只能用于生产光导纤维
B.从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现
C.为了增加食物的营养成分,可以大量使用食品添加剂
D.“地沟油”禁止食用,但可以用来制肥皂
答案 D A项,生产光导纤维是石英的用途之一,并非唯一用途;B项,海水晒盐制取粗盐为物理变化;C项,食品添加剂不能过量使用,必须符合国家标准。
19.(2013江苏单科,6,2分,★★)甲、乙、丙、丁四种物质中,甲、乙、丙均含有相同的某种元素,它们之间具有如下转化关系:甲乙丙。下列有关物质的推断不正确的是( )
A.若甲为焦炭,则丁可能是O2
B.若甲为SO2,则丁可能是氨水
C.若甲为Fe,则丁可能是盐酸
D.若甲为NaOH溶液,则丁可能是CO2
答案 C A项,CCOCO2,A项正确;B项,SO2NH4HSO3(NH4)2SO3,B项正确;C项,FeFeCl2,但FeCl2与HCl不反应,C项错误;D项,NaOHNa2CO3NaHCO3,D项正确。
解题技巧 此题看起来不易,但采用代入法将各选项中内容逐项代入判断,即可找出答案。
思路点拨 本题需选择“不正确的”答案,且解题过程所需时间较长,容易遗忘“不正确的”这一要点。建议解题时将“不正确”“错误的”“不符合”等这类特殊关键词圈出来,以防止遗忘。
20.(2012全国,12,6分)在常压和500℃条件下,等物质的量的Ag2O、Fe(OH)3、NH4HCO3、NaHCO3完全分解,所得气体体积依次为V1、V2、V3、V4。体积大小顺序正确的是( )
A.V3>V2>V4>V1 B.V3>V4>V2>V1
C.V3>V2>V1>V4 D.V2>V3>V1>V4
答案 A 在常压和500℃条件下,2Ag2O4Ag+O2↑,2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O↑,2NH4HCO32NH3↑+2CO2↑+2H2O↑,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑,由上面的分解反应可知,V3>V2>V4>V1,A项正确。
21.(2011全国,11,6分)将足量CO2通入下列各溶液中,所含离子还能大量共存的是( )
A.K+、SiO32-、Cl-、NO3-
B.H+、NH4+、Al3+、SO42-
C.Na+、S2-、OH-、SO42-
D.Na+、C6H5O-、CH3COO-、HCO3-
答案 B A项,CO2溶于水生成H2CO3,H2CO3与SiO32-反应生成H2SiO3,使SiO32-不能大量存在;C项,CO2溶于水生成H2CO3,H2CO3与OH-、S2-反应,使OH-、S2-不能大量存在;D项,CO2溶于水生成H2CO3,H2CO3与C6H5O-反应生成C6H5OH,使C6H5O-不能大量存在。
22.(2014课标Ⅱ,27,15分)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题:
(1)铅是碳的同族元素,比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第 周期、第 族;PbO2的酸性比CO2的酸性 (填“强”或“弱”)。
(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为 。
(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为 ;PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ,阴极上观察到的现象是 ;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为 ,这样做的主要缺点是 。
(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即样品起始质量-a点固体质量样品起始质量×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO,列式计算x值和m∶n值 。
答案 (1)六 ⅣA 弱(每空1分,共3分)
(2)PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O(2分)
(3)PbO+ClO-PbO2+Cl- Pb2++2H2O-2e-PbO2+4H+
石墨上包上铜镀层 Pb2++2e-Pb 不能有效利用Pb2+(1分,2分,1分,1分,1分,共6分)
(4)根据PbO2PbOx+2-x2O2↑,有2-x2×32=239×4.0%,
x=2-239×4.0%16=1.4(2分)
根据mPbO2·nPbO,2m+nm+n=1.4,mn=0.40.6=23(2分)
解析 (1)铅元素位于元素周期表的第六周期第ⅣA族。
(2)PbO2具有强氧化性,能将浓盐酸氧化产生Cl2,反应的化学方程式为PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)ClO-具有强氧化性,能将PbO氧化为PbO2,反应的离子方程式为PbO+ClO-PbO2+Cl-。用电解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液的方法制取PbO2时,Pb2+转化为PbO2,失电子,在阳极反应,结合溶液呈酸性可知阳极反应式为Pb2++2H2O-2e-PbO2+4H+;同时阴极Cu2+放电,Cu2++2e-Cu,石墨电极上包裹上一层红色的铜;若不加入Cu(NO3)2,则阴极上Pb2+放电,Pb2++2e-Pb,此时溶液中的Pb2+不能完全转化为PbO2,原子利用率降低。
(4)由题意可写出PbO2受热分解的化学方程式:
PbO2PbOx+2-x2O2↑或(m+n)PbO2mPbO2·nPbO+n2O2↑,由于失重部分就是生成的O2,则有:
2-x2×32239×100%=4.0%或n2×32(m+n)×239×100%=4.0%,解得x=1.4;m∶n=2∶3。
23.(2012全国,28,15分)现拟用下图所示装置(尾气处理部分略)来制取一氧化碳,并用以测定某铜粉样品(混有CuO粉末)中金属铜的含量。
(1)制备一氧化碳的化学方程式是 ;
(2)实验中,观察到反应管中发生的现象是 ,尾气的主要成分是 ;
(3)反应完成后,正确的操作顺序为 (填字母);
a.关闭漏斗开关; b.熄灭酒精灯1; c.熄灭酒精灯2
(4)若实验中称取铜粉样品5.0g,充分反应后,反应管中剩余固体的质量为4.8g,则原样品中单质铜的质量分数为 ;
(5)从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂,设计一个测定样品中金属铜质量分数的方案:
①设计方案的主要步骤是(不必描述操作过程的细节) ;
②写出有关反应的化学方程式 。
答案 (15分)(1)HCOOHCO↑+H2O(2分)
(2)样品粉末逐渐变为红色 CO、CO2(1分,2分,共3分)
(3)cab(1分)
(4)80%(2分)
(5)①将浓硫酸稀释;称取一定量的样品;样品与过量稀硫酸充分反应;过滤、洗涤;干燥、称重、计算(5分)
②CuO+H2SO4CuSO4+H2O(2分)
解析 (1)甲酸在浓硫酸、加热条件下,分子内脱水生成CO和H2O,反应的化学方程式为HCOOHCO↑+H2O。
(2)实验中,铜粉样品中的CuO被CO还原为Cu,故铜粉样品逐渐变为红色。尾气中主要含有CO2和未反应的CO。
(3)反应完成后,首先熄灭酒精灯2,继续通入CO至样品冷却至室温,以防止Cu被空气中的O2氧化,然后再关闭漏斗开关,最后熄灭酒精灯1。
(4)CuO ~ Cu Δm
80 64 16
m(CuO) 5.0g-4.8g=0.2g
m(CuO)=0.2 g×8016=1.0g
则原样品中单质铜的质量分数为5.0 g-1.0 g5.0 g×100%=80%。
(5)①利用CuO能溶于稀H2SO4而Cu不溶于稀H2SO4,可以设计实验测得样品中金属铜的质量,从而计算出样品中金属铜的质量分数。
②CuO与稀H2SO4反应的化学方程式为CuO+H2SO4CuSO4+H2O。
24.(2012重庆,26,15分)金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛。
(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物,其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是 ,Q是 ,R的电子式为 。
(2)一定条件下,Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后,回收其中的CCl4的实验操作名称为 ,除去粗产品中少量钠的试剂为 。
(3)碳还原SiO2制SiC,其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0gSiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应,收集到0.1mol氢气,过滤得SiC固体11.4g,滤液稀释到1L。生成氢气的离子方程式为 ,硅酸盐的物质的量浓度为 。
(4)下列叙述正确的有 (填序号)。
①Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应
②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同
③Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱
④钠、锂分别在空气中燃烧,生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1∶2
答案 (15分)(1)第二周期第ⅣA族 氧(或O)
··O······C····O····
(2)过滤 水(或乙醇)
(3)Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2↑ 0.17mol·L-1
(4)③④
解析 (1)由题意可知Q为O(氧),形成的化合物R为CO2,其电子式为··O······C····O····。(2)因为CCl4为液体,C和Na都为固体,所以用过滤法分离;除去C(金刚石)中的Na可以用水或乙醇。(3)混合物中的Si可以与NaOH溶液反应生成氢气,离子方程式为Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2↑。由于杂质SiO2也能与NaOH反应生成Na2SiO3,所以可先求混合物中SiO2的质量,再求硅酸盐的物质的量浓度。
Si ~ 2H2
28g 2mol
1.4g 0.1mol
m(SiO2)=20.0g-11.4g-1.4g=7.2g
n(SiO2)=0.12mol
所以n(Na2SiO3)=n(Si)+n(SiO2)=1.4 g28 g·mol-1+0.12mol=0.17mol
c(Na2SiO3)=0.17mol1 L=0.17mol·L-1。
(4)①中Cl2与H2O的反应不是置换反应;②中水晶熔化克服的是共价键,干冰熔化克服的是分子间作用力,两者不同;③④说法正确。
考点二 卤族元素海水资源的开发利用
1.(2022广东,8,2分)实验室用 MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是 ( )
答案 D Cl2通过饱和食盐水除去混有的HCl,再通过浓硫酸除去混有的水蒸气,导管“长进短出”,A项正确;Cl2密度比空气大,应用向上排空气法收集,导管“长进短出”,B项正确;干燥的红布条不褪色,湿润的红布条褪色,证明Cl2没有漂白性,Cl2与水反应生成的某种产物有漂白性,C项正确;多余的Cl2应用氢氧化钠溶液吸收,D项错误。
易错警示 氯气没有漂白性,氯水中起漂白作用的是次氯酸。
2.(2022河北,8,3分)LiBr溶液可作为替代氟利昂的绿色制冷剂。合成LiBr工艺流程如下:
下列说法错误的是( )
A.还原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液直接返回还原工序
B.除杂工序中产生的滤渣可用煤油进行组分分离
C.中和工序中的化学反应为Li2CO3+2HBr CO2↑+2LiBr+H2O
D.参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1
答案 A Br2与NaOH溶液反应可生成NaBr,如果吸收液直接返回还原工序,Na+在后续工序无法除去,会导致LiBr纯度降低,A不正确;滤渣中含有S和BaSO4,S溶于煤油,BaSO4不溶于煤油,B正确;“还原”“除杂”“中和”依次发生反应:Br2+BaS BaBr2+S↓、BaBr2+H2SO4 BaSO4↓+2HBr、2HBr+Li2CO3 2LiBr+H2O+CO2↑,C、D正确。
3.(2022全国甲,7,6分)化学与生活密切相关。下列叙述正确的是( )
A.漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效果
B.温室气体是形成酸雨的主要物质
C.棉花、麻和蚕丝均为碳水化合物
D.干冰可用在舞台上制造“云雾”
答案 D 漂白粉的有效成分是次氯酸钙,次氯酸钙与盐酸发生反应生成氯气,降低消毒效果,A项错误;温室气体主要为CO2,形成酸雨的主要物质是SO2和氮氧化物,B项错误;蚕丝是蛋白质,不属于碳水化合物,C项错误;干冰升华吸热可使周围的水蒸气凝结成“云雾”,D项正确。
知识拓展 “春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”,易误把蚕丝当成纤维素,蜡当成烃类物质,其实蚕丝属于蛋白质,这里的蜡的主要成分属于脂类物质。
4.(2022浙江1月选考,22,2分)下列推测不合理的是( )
A.相同条件下,Br2与PBr3反应比Cl2与PCl3反应难
B.OPBrCl2与足量H2O作用生成2种酸
C.相同条件下,与水反应由快到慢的顺序:OPBr3、OPCl3、OPF3
D.PBr3与足量C2H5OH作用可得到P(OC2H5)3
答案 B A项,氧化性:Br2
5.(2022浙江6月选考,19,2分)关于反应Cl2(g)+H2O(l)HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq) ΔH<0,达到平衡后,下列说法不正确的是( )
A.升高温度,氯水中的c(HClO)减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体,上述平衡正向移动,c(HClO)增大
C.取氯水稀释,c(Cl-)/c(HClO)增大
D.取两份氯水,分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液,若前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色,可以证明上述反应存在限度
答案 D 该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,HClO浓度减小,A正确;CH3COO-结合H+,平衡正向移动,HClO浓度增大,B正确;氯水中c(Cl-)=c(ClO-)+c(HClO),c(Cl-)c(HClO)=c(ClO-)+c(HClO)c(HClO)=c(ClO-)c(HClO)+1,Ka(HClO)=c(H+)·c(ClO-)c(HClO),加水稀释,Ka(HClO)不变,c(H+)减小,故c(ClO-)c(HClO)增大,c(Cl-)c(HClO)增大,C正确;氯水中的HClO、ClO-均可使淀粉KI溶液变蓝,故溶液变蓝色并不能证明氯水中有Cl2存在,D不正确。
6.(2019课标Ⅲ,7,6分)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是( )
A.高纯硅可用于制作光感电池
B.铝合金大量用于高铁建设
C.活性炭具有除异味和杀菌作用
D.碘酒可用于皮肤外用消毒
答案 C 本题涉及常见元素在生活中的应用,考查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力,认识化学知识对满足人民日益增长的生活需要具有重要作用,体现了科学态度与社会责任的学科核心素养。
高纯硅是良好的半导体材料,A项正确;铝合金强度高、塑性好、耐腐蚀,B项正确;活性炭具有吸附作用,不能杀菌,C项错误;碘的酒精溶液可以杀菌消毒,D项正确。
解题关键 熟悉元素化合物知识在日常生活中的应用。
7.(2018海南单科,5,2分)化学与生产生活密切相关,下列说法错误的是( )
A.Na2O2可与CO2反应放出氧气,可用于制作呼吸面具
B.SiO2具有导电性,可用于制作光导纤维和光电池
C.聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀,可用作化工反应器的内壁涂层
D.氯水具有较强的氧化性,可用于漂白纸张、织物等
答案 B A项,Na2O2和CO2发生反应:2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,反应放出O2,Na2O2可用作呼吸面具,正确;B项,SiO2不具有导电性,Si为半导体,具有导电性,SiO2用于制光导纤维,而Si用于制光电池,错误;C项,聚四氟乙烯称为“塑料王”,具有抗腐蚀性,正确;D项,氯水中含有HClO,具有漂白性,正确。
8.(2017天津理综,1,6分)下列有关水处理方法不正确的是( )
A.用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸
B.用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
C.用氯气处理水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子
D.用烧碱处理含高浓度NH4+的废水并回收利用氨
答案 C 用氯气无法处理水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子,一般采用沉淀法处理。
9.(2015课标Ⅱ,12,6分)海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误··的是( )
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收
答案 C 工业上常采用Ca(OH)2作为沉淀剂,C项错误。
10.(2015北京理综,11,6分)某消毒液的主要成分为NaClO,还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中,不合理···的是(已知:饱和NaClO溶液的pH约为11)( )
A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
B.该消毒液的pH约为12:ClO-+H2OHClO+OH-
C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒Cl2:2H++Cl-+ClO-Cl2↑+H2O
D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-HClO+CH3COO-
答案 B A项,用NaOH溶液吸收Cl2可以制备NaClO,即Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O;B项,饱和NaClO溶液的pH约为11是因为ClO-水解,该消毒液的pH约为12是因为消毒液中含有NaOH;C项,消毒液中的ClO-和洁厕灵中的Cl-在酸性条件下发生氧化还原反应产生Cl2;D项,白醋中的CH3COOH可以和NaClO发生复分解反应生成HClO,从而增强消毒液的漂白作用。
11.(2014江苏单科,5,2分)下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氯气
B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
答案 C MnO2和浓盐酸反应制取Cl2需要加热,A项错误;除Cl2中的HCl应用饱和食盐水,B项错误;将MnCl2溶液蒸干无法得到MnCl2·4H2O,D项错误。
12.(2014江苏单科,13,4分)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
答案 C 氯水中含有“三分四离”[Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-(少)],含Cl2,溶液呈浅黄绿色,A项正确;含Cl-,加入AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀,B项正确;能与NaHCO3反应生成CO2,说明有H+,C项正确;氯水中Cl2可以将Fe2+氧化为Fe3+,D项错误。
13.(2014浙江理综,12,6分)氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且HClO的杀菌能力比ClO-强。25℃时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g)Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2OHClO+H++Cl- K2=10-3.4
HClOH++ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示。下列表述正确的是( )
A.Cl2(g)+H2O2H++ClO-+Cl- K=10-10.9
B.在氯处理水体系中,c(HClO)+c(ClO-)=c(H+)-c(OH-)
C.用氯处理饮用水时,pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差
D.氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好
答案 C A项,在Cl2(g)+H2O2H++ClO-+Cl-反应中,K=c2(H+)·c(ClO-)·c(Cl-)c[Cl2(g)]=K1·K2·Ka,因Ka未知,故K也无法求出,A错误。B项,由电荷守恒知,c(H+)=c(ClO-)+c(Cl-)+c(OH-),c(Cl-)≠c(HClO),B错误。C项,由题意知,HClO杀菌能力比ClO-强,pH=7.5时,HClO的浓度较pH=6.5时大,C正确。D项,夏季温度高,Cl2溶解度降低,且HClO易分解,所以夏季杀菌效果比冬季差,D错误。
14.(2013浙江理综,8,6分)下列说法正确的是( )
A.实验室从海带提取单质碘的方法是:取样→灼烧→溶解→过滤→萃取
B.用乙醇和浓H2SO4制备乙烯时,可用水浴加热控制反应的温度
C.氯离子存在时,铝表面的氧化膜易被破坏,因此含盐腌制品不宜直接存放在铝制容器中
D.将(NH4)2SO4、CuSO4溶液分别加入蛋白质溶液,都出现沉淀,表明二者均可使蛋白质变性
答案 C A中在过滤后少了向滤液中加入氧化剂将I-氧化为I2的步骤;用乙醇和浓硫酸制备乙烯时,应控制反应温度为170℃,水浴加热最高温度为100℃,B错误;加入(NH4)2SO4,蛋白质溶液中出现沉淀,属蛋白质的盐析,不是变性,D错误。
15.(2012北京理综,6,6分)下列用品的有效成分及用途对应错误的是 ( )
A
B
C
D
用品
有效
成分
NaCl
Na2CO3
Al(OH)3
Ca(ClO)2
用途
做调味品
做发酵粉
做抗酸药
做消毒剂
答案 B 小苏打的有效成分为NaHCO3,故B项错误。
16.(2012山东理综,8,4分)下列与含氯化合物有关的说法正确的是( )
A.HClO是弱酸,所以NaClO是弱电解质
B.向沸水中逐滴加入少量饱和FeCl3溶液,可制得Fe(OH)3胶体
C.HCl溶液和NaCl溶液均通过离子导电,所以HCl和NaCl均是离子化合物
D.电解NaCl溶液得到22.4LH2(标准状况),理论上需要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案 B A项,NaClO为强电解质;C项,HCl为共价化合物;D项,电解NaCl溶液得到22.4LH2(标准状况),理论上需转移2NA个电子。
17.(2018浙江4月选考,27,6分)某同学用含结晶水的正盐X(四种短周期元素组成的纯净物)进行了如下实验:
实验中观测到:混合气甲呈无色并被蒸馏水全部吸收;固体乙为纯净物;在步骤③中,取110溶液丙,恰好中和需消耗0.00200molNaOH;另取一定量溶液丙,加入少量K2FeO4固体,产生黄绿色气体。
请回答:
(1)X的化学式是 ,步骤①的化学方程式是 。
(2)溶液丙与K2FeO4固体反应的化学方程式是 。
答案 (1)MgCl2·6H2O(2分) MgCl2·6H2OMgO+2HCl↑+5H2O↑(2分)
(2)2K2FeO4+16HCl4KCl+2FeCl3+3Cl2↑+8H2O(2分)
解析 (1)因X中含结晶水,故X灼烧时所得的混合气甲中一定含水蒸气,甲能被蒸馏水全部吸收得到溶液丙,溶液丙和NaOH溶液反应后加入酸化的AgNO3溶液有白色沉淀生成,故甲中的另一气体是HCl,且n(HCl)=10×0.00200mol=0.0200mol,可推知X中含有Cl、H、O元素。X是含结晶水的正盐,由以上推断知阴离子是Cl-。在短周期元素范围内考虑,阳离子可能为NH4+、Na+、Mg2+、Al3+,NH4Cl灼烧会完全分解,无固体残余,可以排除,NaCl灼烧无法产生HCl(不水解),也排除;而MgCl2、AlCl3的晶体灼烧后分别得到MgO和Al2O3,根据0.40g固体乙计算可知阳离子为Mg2+,乙应为MgO,且n(MgO)=0.40 g40 g/mol=0.0100mol,n(H2O)=2.03 g-0.40 g-0.020 0mol×36.5 g/mol18 g/mol=0.0500mol,n(MgO)∶n(HCl)∶n(H2O)=1∶2∶5,故可推知X为MgCl2·6H2O,步骤①的化学方程式是MgCl2·6H2OMgO+2HCl↑+5H2O↑。(2)溶液丙为盐酸,依题意K2FeO4与盐酸反应有Cl2生成,HCl中氯元素化合价由-1价升高到0价,K2FeO4中铁元素化合价应由+6价降低到+3价,由得失电子守恒和质量守恒可写出K2FeO4与盐酸反应的化学方程式。
解题点睛 此题的难点有二,一是X化学式的确定,关键是在短周期元素范围内考虑,乙应为MgO;二是K2FeO4与盐酸反应的化学方程式的书写,关键是先确定氧化产物为Cl2,还原产物为FeCl3,再由得失电子守恒和质量守恒写出该反应的化学方程式。
18.(2015重庆理综,9,15分)ClO2与Cl2的氧化性相近,在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。
(1)仪器D的名称是 。安装F中导管时,应选用图2中的 。
(2)打开B的活塞,A中发生反应:2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,滴加稀盐酸的速度宜 (填“快”或“慢”)。
(3)关闭B的活塞,ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是 。
(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为 。在ClO2释放实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是 。
(5)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ,加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示。若将其用于水果保鲜,你认为效果较好的稳定剂是 ,原因是 。
图3
答案 (1)锥形瓶 b
(2)慢
(3)吸收Cl2
(4)4H++5ClO2-Cl-+4ClO2↑+2H2O 验证是否有ClO2生成
(5)稳定剂Ⅱ 稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度
解析 (1)装置F为洗气装置,应长进短出,选b。(2)滴加稀盐酸较慢时,产生的ClO2较慢,有足够的时间被稳定剂充分吸收。(3)NaClO3和稀盐酸反应产生的气体有ClO2和Cl2,ClO2在D中被吸收,而F中淀粉KI溶液的颜色又不变,则C的作用必为吸收Cl2。(4)由题干可知ClO2和Cl2氧化性相近,则ClO2可氧化I-,使淀粉KI溶液变蓝,故装置F的作用是验证是否有ClO2生成。
19.(2014江苏单科,19,15分)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
Na2SO3溶液↓ Cl2↓
含碘废液还原操作X氧化富集 …I2
↓CCl4
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为 ;该操作将I2还原为I-的目的是 。
(2)操作X的名称为 。
(3)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40℃左右反应(实验装置如下图所示)。
实验控制在较低温度下进行的原因是 ;锥形瓶里盛放的溶液为 。
(4)已知:5SO32-+2IO3-+2H+I2+5SO42-+H2O
某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO3-中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO3-的实验方案:取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在; 。
实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。
答案 (15分)(1)SO32-+I2+H2O2I-+SO42-+2H+
使CCl4中的碘进入水层
(2)分液
(3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化) NaOH溶液
(4)从水层取少量溶液,加入1~2mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-。另从水层取少量溶液,加入1~2mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有IO3-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有IO3-
解析 (1)SO32-有还原性,碘单质有氧化性,故二者能发生氧化还原反应:SO32-+I2+H2O2I-+SO42-+2H+。碘单质易溶于CCl4,结合前后操作分析,此步操作的目的只能是使CCl4中的I2进入水层,以便后续过程更好地富集I2。
(2)CCl4与水不互溶,分离两种互不相溶的液体用分液法。
(3)此步反应原理为Cl2+2I-2Cl-+I2,控制反应在较低温度下进行的原因一般从反应物或生成物易挥发(溶解度减小)或有其他副反应发生的角度考虑;锥形瓶里液体的作用应为吸收尾气,能与Cl2、I2蒸气反应且为实验室常见药品,应选NaOH溶液[工业上吸收尾气中的Cl2优先选用Ca(OH)2悬浊液]。
(4)检验I-的原理是加入氧化剂将I-氧化为I2,利用I2遇淀粉变蓝的原理加以检验;检验IO3-的原理由题中信息可以得到,SO32-能将IO3-还原成I2,再依前述方法检验即可。注意叙述精确:“取少量溶液”“加入1~2mL……溶液”“酸化”“若……则……”。
评析 此题考查学生对氧族、卤族元素化合物知识的掌握情况,侧重考查I2的检验及实验基本操作,难度适中。
20.(2013海南单科,14,9分)溴及其化合物广泛应用于医药、农药、纤维、塑料阻燃剂等,回答下列问题:
(1)海水提溴过程中,向浓缩的海水中通入 ,将其中的Br-氧化,再用空气吹出溴;然后用碳酸钠溶液吸收溴,溴歧化为Br-和BrO3-,其离子方程式为 。
(2)溴与氯能以共价键结合形成BrCl。BrCl分子中, 显正电性。BrCl与水发生反应的化学方程式为 。
(3)CuBr2分解的热化学方程式为:2CuBr2(s)2CuBr(s)+Br2(g) ΔH=+105.4kJ·mol-1
在密闭容器中将过量CuBr2于487K下加热分解,平衡时p(Br2)为4.66×103Pa。
①如反应体系的体积不变,提高反应温度,则p(Br2)将会 (填“增大”“不变”或“减小”)。
②如反应温度不变,将反应体系的体积增加一倍,则p(Br2)的变化范围为 。
答案 (1)Cl2 3Br2+6CO32-+3H2O5Br-+BrO3-+6HCO3-(1分,2分,共3分)
(2)Br BrCl+H2OHCl+HBrO(1分,2分,共3分)
(3)①增大(1分) ②2.33×103Pa
21.(2013广东理综,33,17分)化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。
(1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。
①下列收集Cl2的正确装置是 。
②将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 。
③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl4于试管中, 。
(2)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。
限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图(见右图),并作相应标注。
要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极 。
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 ,其原因是 。
(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选 作阳极。
答案 (1)①C ②Cl2、HClO、ClO- ③滴加NaBr溶液,振荡后静置,下层溶液呈红棕(棕黄)色
(2)①
②有红色固体析出,负极被腐蚀
③甲 电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应,导致部分化学能转化为热能;电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应,化学能在转化为电能时损耗较小
(3)锌片
解析 (1)①Cl2密度比空气大,收集时采取向上排空气法,又因为Cl2有毒,所以在收集装置后要有尾气处理装置(盛有NaOH溶液的烧杯)。
③比较Cl2和Br2的氧化性强弱,可以通过非金属单质间的置换反应来进行。
(2) ③以Zn和Cu作电极为例分析,如果不用盐桥则除了电化学反应外还发生Zn和Cu2+的置换反应,反应放热,会使部分化学能以热能形式散失,使其不能完全转化为电能,而盐桥的使用,可以避免Zn和Cu2+的接触,从而避免能量损失,提供稳定电流。
(3) 根据牺牲阳极的阴极保护法,可知被保护的金属作阴极,即可选择Zn作阳极。
22.(2013福建理综,24,14分)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。
(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。某次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的 (填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO42-,其原因是 [已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]。
②该法工艺原理示意图如下。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有 (填化学式),发生器中生成ClO2的化学方程式为 。
(2)纤维素还原法制ClO2是一种新方法,其原理是:纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。完成反应的化学方程式:
+24NaClO3+12H2SO4ClO2↑+CO2↑+18H2O+
(3)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl-。处理含CN-相同量的电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的 倍。
答案 (1)①BaCl2 BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,当溶液中存在大量CO32-时,BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)(或其他合理答案)
②H2、Cl2 2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
(2)1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO424ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4
(3)2.5
解析 (1)①除去粗盐水中的SO42-应加入Ba2+,为了不引入新杂质,应加入BaCl2。
②电解槽中产生了H2,与补充的Cl2及二氧化氯发生器中产生的Cl2在合成塔中反应生成HCl。二氧化氯发生器中NaClO3作氧化剂被还原为ClO2,HCl作还原剂被氧化为Cl2。
(2)纤维素水解的最终产物为葡萄糖,依据得失电子守恒、原子守恒配平方程式。
(3)Cl+4O2~Cl-1-~5e- Cl02~2Cl-1-~2e-
由处理含CN-相同量的电镀废水转移的电子的物质的量相等可得5×n(ClO2)=2×n(Cl2),n(Cl2)n(ClO2)=52=2.5。
考点三 硫及其化合物
1.(2022广东,5,2分)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是( )
A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性
B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物
C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
答案 B A项,Cu与浓硫酸反应,除了体现H2SO4的酸性外,还体现其强氧化性,错误;B项,a处变红是因为SO2与水反应生成亚硫酸,说明SO2是酸性氧化物,正确;C项,b处褪色说明SO2具有漂白性,c处褪色说明SO2具有还原性,错误;D项,反应所生成的水变成水蒸气挥发或被浓硫酸吸收,所以生成无水CuSO4,并不能说明反应中无水生成,错误。
2.(2022江苏,4,3分)实验室制取少量SO2水溶液并探究其酸性,下列实验装置和操作不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取SO2气体 B.用装置乙制取SO2水溶液
C.用装置丙吸收尾气中的SO2 D.用干燥pH试纸检验SO2水溶液的酸性
答案 C NaHSO3与H2SO4反应生成Na2SO4、SO2和H2O,A正确;SO2溶于水得到SO2水溶液,B正确;SO2在饱和NaHSO3溶液中溶解度较小,故尾气中的SO2应用NaOH溶液或Na2SO3溶液吸收,C错误;用玻璃棒蘸取SO2水溶液滴在干燥pH试纸上可检验SO2水溶液的酸性,若pH试纸润湿会影响检验的结果,D正确。
3.(2019浙江4月选考,11,2分)针对下列实验现象表述不正确的是( )
A.用同一针筒先后抽取80mL氯气、20mL水,振荡,气体完全溶解,溶液变为黄绿色
B.在表面皿中加入少量胆矾,再加入3mL浓硫酸,搅拌,固体由蓝色变白色
C.向二氧化硫水溶液中滴加氯化钡溶液,再滴加双氧水,产生白色沉淀
D.将点燃后的镁条伸入充满二氧化碳的集气瓶,镁条剧烈燃烧,有白色、黑色固体生成
答案 A 80mL氯气不可能完全溶于20mL水中,A错误;胆矾中加入浓硫酸,由于浓硫酸的强烈吸水性,蓝色的CuSO4·5H2O会转化为白色的无水CuSO4,B正确;二氧化硫水溶液中滴加氯化钡溶液,再滴加双氧水,会发生反应:SO2+H2O2H2SO4,H2SO4+BaCl2BaSO4↓+2HCl,最终生成BaSO4白色沉淀,C正确;镁条在CO2中能继续燃烧生成白色的MgO和黑色的C,D正确。
易错警示 Cl2虽然能溶于水但溶解度不大(常温下1体积水约能溶解2体积Cl2),且Cl2与水的反应为可逆反应,因此Cl2不可能完全溶解。
4.(2018海南单科,3,2分)用浓硫酸配制稀硫酸时,不必要的个人安全防护用品是( )
A.实验服 B.橡胶手套 C.护目镜 D.防毒面罩
答案 D 试题考查了实验安全防护知识,体现了科学态度与社会责任的学科核心素养。浓硫酸没有挥发性,稀释时无有毒气体产生,无需佩戴防毒面罩,D符合题意。
5.(2018浙江4月选考,9,2分)下列反应中能产生二氧化硫的是 ( )
A.氧化铜和稀硫酸反应 B.亚硫酸钠和氧气反应
C.三氧化硫和水反应 D.铜和热的浓硫酸反应
答案 D 氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,故A不符合题意;亚硫酸钠和氧气反应生成硫酸钠,故B不符合题意;三氧化硫和水反应生成硫酸,故C不符合题意;铜和热的浓硫酸反应生成二氧化硫、硫酸铜和水,故D符合题意。
6.(2017江苏单科,4,2分)下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是( )
答案 B 本题考查化学实验基础知识。A项,制取SO2应用Cu和浓H2SO4反应,错误;B项,SO2能使品红溶液褪色,可用品红溶液验证SO2的漂白性,正确;C项,收集SO2应用向上排空气法,错误;D项,尾气处理时,应用NaOH溶液吸收,导管不能伸入液面以下,否则易引起倒吸,错误。
7.(2017北京理综,10,6分)根据SO2通入不同溶液中的实验现象,所得结论不正确的是( )
溶液
现象
结论
A
含HCl、BaCl2的FeCl3溶液
产生白色沉淀
SO2有还原性
B
H2S溶液
产生黄色沉淀
SO2有氧化性
C
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
SO2有漂白性
D
Na2SiO3溶液
产生胶状沉淀
酸性:H2SO3>
H2SiO3
答案 C SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,与KMnO4发生了氧化还原反应。
易混易错 A项有一定的干扰性,有些考生会误认为白色沉淀为BaSO3而错选A。
8.(2013广东理综,11,4分)下列措施不合理的是( )
A.用SO2漂白纸浆和草帽辫
B.用硫酸清洗锅炉中的水垢
C.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅
D.用Na2S作沉淀剂,除去废水中的Cu2+和Hg2+
答案 B SO2有漂白性,能漂白纸浆等物质,A项正确;水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,CaCO3+H2SO4CaSO4+CO2↑+H2O,CaSO4是一种微溶物质,会覆盖在水垢的表面阻碍反应进一步进行,B项错误;2C+SiO2Si+2CO↑是工业上制粗硅的主要反应,C项正确;S2-能与Cu2+、Hg2+反应生成沉淀,D项正确。
9.(2013海南单科,2,2分,★☆☆)下列化合物的俗称与化学式不对应···的是( )
A.绿矾——FeSO4·7H2O B.芒硝——Na2SO4·10H2O
C.明矾——Al2(SO4)3·12H2O D.胆矾——CuSO4·5H2O
答案 C 明矾的化学式应为KAl(SO4)2·12H2O,故C项不对应。
10.(2013四川理综,1,6分)化学与生活密切相关,下列说法不正确的是( )
A.二氧化硫可广泛用于食品的增白
B.葡萄糖可用于补钙药物的合成
C.聚乙烯塑料制品可用于食品的包装
D.次氯酸钠溶液可用于环境的消毒杀菌
答案 A A项,SO2具有漂白性,但有毒,不能用于食品的增白;B项,葡萄糖可用于合成葡萄糖酸钙等补钙药物;C项,聚乙烯塑料制品只含C、H元素,无毒,可用于食品包装;D项,NaClO溶液中的ClO-水解生成的HClO具有强氧化性,可用于消毒杀菌。
11.(2013上海单科,7,3分)将X气体通入BaCl2溶液,未见沉淀生成,然后通入Y气体,有沉淀生成,X、Y不可能是 ( )
选项
X
Y
A
SO2
H2S
B
Cl2
CO2
C
NH3
CO2
D
SO2
Cl2
答案 B A项,SO2通入BaCl2溶液中不反应,再通H2S时,2H2S+SO23S↓+2H2O,故A可能;B项,始终无明显现象,故B不可能;C项,通NH3无沉淀,再通CO2时,2NH3+H2O+CO2+BaCl2BaCO3↓+2NH4Cl,故C可能;D项,通SO2,无沉淀,再通Cl2时,SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl,H2SO4+BaCl2BaSO4↓+2HCl,故D可能。
12.(2011上海,7,3分)下列溶液中通入SO2一定不会产生沉淀的是( )
A.Ba(OH)2 B.Ba(NO3)2 C.Na2S D.BaCl2
答案 D A项,生成BaSO3沉淀;B项,SO2溶于水显酸性,被Ba(NO3)2氧化生成硫酸,进而与Ba(NO3)2反应生成BaSO4沉淀;C项,SO2通入Na2S溶液中会生成单质S沉淀。
13.(2011上海,6,3分)浓硫酸有许多重要的性质,在与含有水分的蔗糖作用过程中不能显示的性质是( )
A.酸性 B.脱水性
C.强氧化性 D.吸水性
答案 A 蔗糖表面有水分,浓H2SO4可表现吸水性;浓H2SO4使蔗糖炭化表现脱水性;浓H2SO4与炭反应表现强氧化性。
14.(2018江苏单科,16,12分)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:
(1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为 。
(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。
已知:多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃
硫去除率=(1-焙烧后矿粉中硫元素总质量焙烧前矿粉中硫元素总质量)×100%
①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于 。
②700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是 。
(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由 (填化学式)转化为 (填化学式)。
(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)= 。
答案 (12分)(1)SO2+OH-HSO3-
(2)①FeS2 ②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中
(3)NaAlO2 Al(OH)3
(4)1∶16
解析 本题考查化学工艺流程的分析、硫及其化合物,氧化还原反应的计算。
(1)用NaOH溶液吸收过量SO2生成NaHSO3,离子方程式为OH-+SO2HSO3-。
(2)①FeS2在低于500℃焙烧时能与空气中的O2反应生成Fe2O3和SO2,发生的反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,故不添加CaO的矿粉在焙烧时去除的硫元素主要来源于FeS2;②700℃焙烧时,添加CaO后,硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中,使矿粉硫去除率降低。
(3)矿粉焙烧后加NaOH溶液碱浸时,Al2O3能与NaOH溶液反应生成NaAlO2,发生的反应为Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,过滤后,NaAlO2在滤液中,向滤液中通入过量CO2时,发生反应NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3,所以铝元素存在的形式由NaAlO2转化为Al(OH)3。
(4)分析反应前后元素化合价的变化,利用得失电子守恒知:23n(FeS2)+5×2n(FeS2)=13×2n(Fe2O3),解得n(FeS2)n(Fe2O3)=116,即理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶16。
关联知识 生石灰脱硫原理:CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4。
15.(2015安徽理综,28,14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1mol·L-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组提出了如下假设:
假设一:溶液中的NO3-
假设二:溶液中溶解的O2
(1)验证假设一
该小组设计实验验证了假设一。请在下表空白处填写相关实验现象。
实验步骤
实验现象
结论
实验1:在盛有不含O2的25mL0.1mol·L-1BaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
假设一
成立
实验2:在盛有不含O2的25mL0.1mol·L-1Ba(NO3)2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如图。
实验1中溶液pH变小的原因是 ;V1时,实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示) 。
(3)验证假设二
请设计实验验证假设二,写出实验步骤、预期现象和结论。
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程):
(4)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反应后两溶液的pH前者 (填“大于”或“小于”)后者,理由是 。
答案 (14分)(1)无明显现象 有白色沉淀
(2)SO2溶于水生成H2SO3 3SO2+2NO3-+2H2O3SO42-+4H++2NO(或3H2SO3+2NO3-3SO42-+4H++2NO+H2O)
(3)
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程):
实验1作为参照实验
实验3:将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25mL0.1mol·L-1BaCl2溶液中,若有白色沉淀,表明假设二成立,否则不成立。
(4)小于 反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成H+的物质的量前者多于后者
(本题部分小题属于开放性试题,合理答案均给分)
解析 (1)不含O2的BaCl2溶液中通入SO2气体无明显现象;向不含O2的Ba(NO3)2溶液中通入SO2气体产生白色沉淀,表明溶液中的NO3-能氧化SO2气体产生BaSO4白色沉淀。(2)向BaCl2溶液中通入SO2气体,二者不发生反应,但SO2溶于水可以与水反应生成H2SO3使溶液显酸性;向Ba(NO3)2溶液中通入SO2气体,NO3-可以把SO2氧化为H2SO4使溶液pH减小,反应的离子方程式为3SO2+2NO3-+2H2O3SO42-+4H++2NO。(4)由O2氧化H2SO3的离子方程式:2H2SO3+O24H++2SO42-和NO3-氧化H2SO3的离子方程式:3H2SO3+2NO3-3SO42-+4H++2NO↑+H2O知,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成H+的物质的量前者多于后者,故反应后两溶液的pH前者小于后者。
16.(2014四川理综,11,16分)污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂,通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。
稀硫酸酸化
的软锰矿浆含杂质的
MnSO4溶液含杂质的
MnSO4溶液
请回答下列问题:
(1)上述流程脱硫实现了 (选填下列字母编号)。
A.废弃物的综合利用 B.白色污染的减少
C.酸雨的减少
(2)用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,其原因是 。
(3)已知:25℃、101kPa时,Mn(s)+O2(g)MnO2(s) ΔH=-520kJ/mol
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297kJ/mol
Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4(s)
ΔH=-1065kJ/mol
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是 。
(4)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2,其阳极的电极反应式是 。
(5)MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时,正极的电极反应式是 。
(6)假设脱除的SO2只与软锰矿浆中MnO2反应。按照图示流程,将am3(标准状况)含SO2的体积分数为b%的尾气通入矿浆,若SO2的脱除率为89.6%,最终得到MnO2的质量为ckg,则除去铁、铝、铜、镍等杂质时,所引入的锰元素相当于MnO2 kg。
答案 (16分)(1)A、C
(2)消耗溶液中的酸,促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀
(3)MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s) ΔH=-248kJ/mol
(4)Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+
(5)MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-
(6)1 500c-87ab2 500
解析 稀硫酸酸化的软锰矿浆吸收含SO2的尾气,将MnO2转化为MnSO4,其中还含有少量的铁、铝、铜、镍的硫酸盐杂质及过量的H2SO4,加MnCO3可消耗过量H2SO4,调节pH,使Al3+和Fe3+水解生成Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去。过滤后往滤液中加MnS,可将Cu2+、Ni2+转化为CuS、NiS沉淀除去。再过滤后往滤液中加KMnO4溶液,发生反应:2KMnO4+3MnSO4+2H2O5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4,过滤后从滤液中回收K2SO4,沉淀经干燥后得到MnO2。
(3)将题中三个方程式依次编号为①、②、③,MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)可由③-①-②得出,其ΔH也可作相应计算。
(6)除去铁、铝、铜、镍时引入的锰元素可由加KMnO4溶液前溶液中Mn2+与软锰矿浆中Mn2+的差值计算。由SO2+MnO2MnSO4、2KMnO4+3MnSO4+2H2O5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4可知,除去铁、铝、铜、镍时,所引入的锰元素相当于MnO2的质量m=(c×10387×35-a×103×b%×89.6%22.4)×87×10-3kg=1 500c-87ab2 500kg。
评析 第(6)问中,通过认真审题分析出除去铁、铝、铜、镍时引入的锰元素的物质的量应为加入KMnO4溶液前溶液中锰元素与软锰矿浆中锰元素物质的量的差值是解题的关键。
17.(2014福建理综,25,15分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验:
实验一 焦亚硫酸钠的制取
采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:
Na2SO3+SO2Na2S2O5
(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为 。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是 。
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为 (填序号)。
实验二 焦亚硫酸钠的性质
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)证明NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是 (填序号)。
a.测定溶液的pH b.加入Ba(OH)2溶液
c.加入盐酸 d.加入品红溶液
e.用蓝色石蕊试纸检测
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是 。
实验三 葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定
(6)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下:
葡萄酒样品
100.00mL馏分
溶液出现蓝色且30s内不褪色
(已知:滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI)
①按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为 g·L-1。
②在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测定结果 (填“偏高”“偏低”或“不变”)。
答案 (1)Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O(或Na2SO3+2H2SO42NaHSO4+SO2↑+H2O)
(2)过滤
(3)d
(4)a、e
(5)取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成
(6)①0.16 ②偏低
解析 (2)从装置Ⅱ中分离晶体,即固体和液体分离,采用过滤即可。(3)处理尾气时既要考虑能吸收SO2,又要考虑防倒吸。a装置密闭,b和c不能用来吸收SO2,d装置符合要求。(4)要证明NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度,即要证明NaHSO3溶液显酸性,a和e符合。无论HSO3-电离程度大还是水解程度大,加入Ba(OH)2溶液一定有白色沉淀生成,加入盐酸一定有气泡产生,加入品红溶液不会褪色。(5)Na2S2O5晶体在空气中被氧化生成的产物为Na2SO4,故此实验方案检验晶体中是否有SO42-即可。(6)①由题给方程式可知:n(SO2)=n(I2)=0.025L×0.01000mol·L-1=2.5×10-4mol,抗氧化剂的残留量为2.5×10-4mol×64 g·mol-1100.00×10-3L=0.16g·L-1。②若部分HI被空气氧化,则等量的SO2消耗标准I2溶液减少,测定结果偏低。
18.(2014江苏单科,16,12分)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6-2x]溶液,并用于烟气脱硫研究。
(1)酸浸时反应的化学方程式为 ;滤渣Ⅰ的主要成分为 (填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6-2x。滤渣Ⅱ的主要成分为 (填化学式);若溶液的pH偏高,将会导致溶液中铝元素的含量降低,其原因是 (用离子方程式表示)。
(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量,其主要原因是 ;与吸收SO2前的溶液相比,热分解后循环利用的溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 (12分)(1)Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O SiO2
(2)CaSO4 3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑
(3)溶液中的部分SO32-被氧化成SO42- 减小
解析 (1)酸浸时Al2O3与H2SO4发生反应,SiO2不溶于H2SO4溶液,形成滤渣Ⅰ。(2)依题意,滤渣Ⅱ的主要成分是CaSO4;若溶液pH偏高,会使Al3+水解程度增大,生成Al(OH)3,导致溶液中铝元素的含量降低。(3)过滤Ⅱ所得滤液用于吸收含SO2的烟气,反应得H2SO3,热分解时部分H2SO3被氧化成H2SO4,导致经完全热分解放出的SO2量小于吸收的SO2量,且热分解后循环利用的溶液的pH减小。
19.(2014江苏单科,20,14分)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。
(1)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:
S2--2e-S
(n-1)S+S2-Sn2-
①写出电解时阴极的电极反应式: 。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成 。
(2)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。
①在图示的转化中,化合价不变的元素是 。
②反应中当有1molH2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的物质的量不变,需消耗O2的物质的量为 。
③在温度一定和不补加溶液的条件下,缓慢通入混合气体,并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含CuS,可采取的措施有 。
(3)H2S在高温下分解生成硫蒸气和H2。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图所示,H2S在高温下分解反应的化学方程式为 。
答案 (14分)(1)①2H2O+2e-H2↑+2OH-
②Sn2-+2H+(n-1)S↓+H2S↑
(2)①Cu、H、Cl(或铜、氢、氯) ②0.5mol
③提高混合气体中空气的比例
(3)2H2S2H2+S2
解析 (1)①由电解原理知,阴极发生还原反应,又因为是碱性溶液中,所以电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-。②由题意知,Sn2-在酸性条件下生成单质S,所以离子方程式为Sn2-+2H+(n-1)S↓+H2S↑。(2)①由题中图示知,在该转化过程中,溶液中的H+和Cl-的化合价未变,Cu2+→CuS→Cu2+,Cu元素化合价没有变化。②由题意知,O2氧化H2S,根据得失电子守恒有:n(O2)=12n(S)=12n(H2S)=12×1mol=0.5mol。③欲使生成的硫单质中不含CuS,可根据上述分析,增大O2的量,把CuS中的S氧化出来。
20.(2012北京理综,25,13分)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。
(1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应: 。
(2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是 。
(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-)∶n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-)∶n(HSO3-)
91∶9
1∶1
9∶91
pH
8.2
7.2
6.2
①由上表判断,NaHSO3溶液显 性,用化学平衡原理解释: 。
②当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母) 。
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b.c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
c.c(Na+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
(4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如下:
①HSO3-在阳极放电的电极反应式是 。
②当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理: 。
答案 (1)SO2+H2OH2SO3、
2H2SO3+O22H2SO4
(2)2OH-+SO2H2O+SO32-
(3)①酸
HSO3-存在:HSO3-H++SO32-和HSO3-+H2OH2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度
②ab
(4)①HSO3-+H2O-2e-SO42-+3H+
②H+在阴极得电子生成H2,溶液中c(H+)降低,促使HSO3-电离生成SO32-,且Na+进入阴极室,吸收液得以再生
解析 (3)①当n(SO32-)∶n(HSO3-)=9∶91时,对应的pH为6.2,可知NaHSO3溶液显酸性。原因是HSO3-的电离程度强于水解程度。
②当吸收液呈中性时,c(H+)=c(OH-),由电荷守恒c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)得a正确;当pH=7.2时,n(SO32-)∶n(HSO3-)=1∶1,则当pH=7时,n(SO32-)∶n(HSO3-)<1∶1,则b正确。
(4) ①阳极发生氧化反应,HSO3-被氧化,一定会生成SO42-,在酸性环境下,氧元素来自H2O,故有H2O参与反应,生成物中有H+。
21.(2011北京理综,27,15分)甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀,用下图所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验)。
实验操作和现象:
操作
现象
关闭弹簧夹,滴加一定量浓硫酸,加热
A中有白雾生成,铜片表面产生气泡
B中有气泡冒出,产生大量白色沉淀
C中产生白色沉淀,液面上方略显浅棕色并逐渐消失
打开弹簧夹,通入N2,停止加热,一段时间后关闭
从B、C中分别取少量白色沉淀,加稀盐酸
均未发现白色沉淀溶解
(1)A中反应的化学方程式是 。
(2)C中白色沉淀是 ,该沉淀的生成表明SO2具有 性。
(3)C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是 。
(4)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因,甲认为是空气参与反应,乙认为是白雾参与反应。
①为证实各自的观点,在原实验基础上:
甲在原有操作之前增加一步操作,该操作是 ;
乙在A、B间增加洗气瓶D,D中盛放的试剂是 。
②进行实验,B中现象:
甲
大量白色沉淀
乙
少量白色沉淀
检验白色沉淀,发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因: 。
(5)合并(4)中两同学的方案进行实验。B中无沉淀生成,而C中产生白色沉淀,由此得出的结论是 。
答案 (1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)BaSO4 还原
(3)2NO+O22NO2
(4)①通N2一段时间,排除装置中的空气 饱和NaHSO3溶液
②甲:SO42-+Ba2+BaSO4↓,乙:2Ba2++2SO2+O2+2H2O2BaSO4↓+4H+,白雾的量远多于装置中O2的量
(5)SO2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀
解析 (2)SO2进入C中,在酸性条件下NO3-将SO2氧化成SO42-,所以C中的沉淀是BaSO4。
(3)NO3-将SO2氧化成SO42-的同时,本身被还原成NO,NO与O2反应生成NO2而使气体呈浅棕色。
(4)①甲认为是空气参与了反应,要证明这个问题需要将装置中的空气排走;乙认为是白雾(硫酸酸雾)参与了反应就需要除去白雾。
②由B中的现象可知甲、乙两同学的观点都是正确的,两实验产生白色沉淀的量不同说明氧气和白雾的量不同,白雾的量多于O2的量。
(5)合并(4)中两同学的方案进行实验,B中无沉淀,证明了SO2不与BaCl2发生反应。
考点四 氮及其化合物
1.(2022江苏,8,3分)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是( )
A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3
B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl
C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3
D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
答案 A 自然固氮中N2不一定转化为NH3,如通过闪电释放的能量将N2转化为NO;侯氏制碱法原理为H2O+NH3+CO2+NaCl NaHCO3↓+NH4Cl;工业上通过NH3生产HNO3,相关反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O、2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO;氮元素在自然界中既有游离态又有化合态,多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”;故选A。
2.(2022浙江6月选考,9,2分)下列说法正确的是( )
A.工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁
B.接触法制硫酸时,煅烧黄铁矿以得到三氧化硫
C.浓硝酸与铁在常温下不反应,所以可用铁质容器贮运浓硝酸
D.“洁厕灵”(主要成分为盐酸)和“84消毒液”(主要成分为次氯酸钠)不能混用
答案 D 工业上通过电解熔融氯化镁制取金属镁,A项错误;煅烧黄铁矿生成SO2,不能得到SO3,B项错误;常温下,浓硝酸可以与铁反应,使铁表面形成致密的氧化膜而钝化,从而保护内部的铁不再与酸反应,故可用铁质容器贮运浓硝酸,C项错误;盐酸与次氯酸钠会反应生成有毒气体氯气,不能混用,D项正确。
3.(2018海南单科,2,2分)某工业废气所含氮氧化物(NOx)的氮氧质量比约为7∶4,该NOx可表示为( )
A.N2O B.NO C.N2O3 D.NO2
答案 A NOx中氮氧质量比为1416x=74,得x=12,则NOx可表示为N2O,A项正确。
4.(2015北京理综,8,6分)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确···的是( )
A.氮元素均被氧化
B.工业合成氨属于人工固氮
C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
答案 A A项,人工固氮时,N2+3H22NH3,氮元素被还原;B项,把游离态的氮元素转化为含氮化合物的过程是氮的固定,工业合成氨属于人工固氮;C项,硝酸盐可转化为蛋白质,动植物遗体可转化为氨或铵盐,则含氮有机物和含氮无机物可相互转化;D项,在自然界氮循环过程中,碳、氢、氧三种元素也参与了循环。
5.(2014山东理综,9,5分)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是( )
A.FeO B.Fe2O3 C.FeSO4 D.Fe3O4
答案 A Fe2O3与HNO3反应不产生NO,B项错误。A项,n(NO)=m(FeO)72 g/mol×3;C项,n(NO)=m(FeSO4)152 g/mol×3;D项,n(NO)=m(Fe3O4)232 g/mol×3,m(FeO)=m(FeSO4)=m(Fe3O4),故A项符合题意。
6.(2013广东理综,10,4分)下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是( )
选项
叙述Ⅰ
叙述Ⅱ
A
NH4Cl为强酸弱碱盐
用加热法除去NaCl中的NH4Cl
B
Fe3+具有氧化性
用KSCN溶液可以鉴别Fe3+
C
溶解度:CaCO3
SiO2可与HF反应
氢氟酸不能保存在玻璃瓶中
答案 D 加热法除去NaCl中的NH4Cl,是利用NH4Cl受热易分解的性质,与NH4Cl为强酸弱碱盐无因果关系;用KSCN溶液鉴别Fe3+是利用Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(红色),与Fe3+具有氧化性无因果关系;溶解度:Na2CO3>NaHCO3,C项错误;SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,氢氟酸通常保存在塑料瓶中,D项符合题意。
7.(2012山东理综,12,4分)下列由相关实验现象所推出的结论正确的是( )
A.Cl2、SO2均能使品红溶液褪色,说明二者均有氧化性
B.向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有SO42-
C.Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应
D.分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升,说明二者均易溶于水
答案 D A项,SO2使品红溶液褪色表现的是漂白性;B项,若原溶液中有SO32-或HSO3-也会产生白色沉淀;C项,Fe与稀硝酸反应不生成H2,不属于置换反应。
8.(2012天津理综,2,6分)下列单质或化合物性质的描述正确的是( )
A.NaHSO4水溶液显中性
B.SiO2与酸、碱均不反应
C.NO2溶于水时发生氧化还原反应
D.Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
答案 C A项 ,NaHSO4Na++H++SO42-,故NaHSO4水溶液显酸性;B项,SiO2能与NaOH等强碱反应,也能与氢氟酸反应;C项,3NO2+H2O2HNO3+NO,该反应属于氧化还原反应;D项,Fe在Cl2中燃烧只生成FeCl3。
9.(2012北京理综,10,6分)用如图所示装置进行下列实验,实验结果与预测的现象不一致的是( )
①中的物质
②中的物质
预测①的现象
A
淀粉KI溶液
浓硝酸
无明显变化
B
酚酞溶液
浓盐酸
无明显变化
C
AlCl3溶液
浓氨水
有白色沉淀
D
湿润红纸条
饱和氯水
红纸条褪色
答案 A 浓硝酸具有挥发性和强氧化性,所以在①中可能发生反应6I-+8H++2NO3-3I2+2NO↑+4H2O,而使①中液体变为蓝色。
10.(2012重庆,7,6分)下列叙述正确的是( )
A.Fe与S混合加热生成FeS2
B.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3
C.过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成
D.白磷在空气中加热到一定温度能转化为红磷
答案 C A项,Fe与S混合加热生成FeS;B项,NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3;C项,随着反应的进行,浓HNO3变成稀HNO3,有NO生成;D项,白磷在空气中加热会生成P2O5。
11.(2011广东,8,4分)能在水溶液中大量共存的一组离子是( )
A.H+、I-、NO3-、SiO32- B.Ag+、Fe3+、Cl-、SO42-
C.K+、SO42-、Cu2+、NO3- D.NH4+、OH-、Cl-、HCO3-
答案 C A项,H+与SiO32-不能大量共存,NO3-在H+存在条件下能将I-氧化为I2;B项,Ag+与Cl-、SO42-因生成沉淀而不能大量共存;C项,各离子间不发生反应,能大量共存;D项,OH-与NH4+、HCO3-不能大量共存。
12.(2018江苏单科,20,14分)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:
2NO2(g)+H2O(l)HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=-116.1kJ·mol-1
3HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=75.9kJ·mol-1
反应3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式: 。
(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式: 。
(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
①NH3与NO2生成N2的反应中,当生成1molN2时,转移的电子数为 mol。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。
图1
图2
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50~250℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是 ;当反应温度高于380℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是 。
答案 (14分)(1)-136.2
(2)HNO2-2e-+H2O3H++NO3-
(3)2HNO2+(NH2)2CO2N2↑+CO2↑+3H2O
(4)①247
②迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大 催化剂活性下降;NH3与O2反应生成了NO
解析 (1)将已知热化学方程式依次编号为①、②,根据盖斯定律①×3+②2得3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g) ΔH=-116.1 kJ·mol-1×3+75.9 kJ·mol-12=-136.2kJ·mol-1。
(2)电解过程中HNO2→NO3-发生氧化反应,则阳极反应式为HNO2-2e-+H2O3H++NO3-。
(3)HNO2中N为+3价,(NH2)2CO中N、C的化合价分别为-3、+4,依据得失电子守恒和原子守恒配平反应方程式为2HNO2+(NH2)2CO2N2↑+CO2↑+3H2O。
(4)①NH3、NO2中氮元素化合价分别为-3、+4,根据得失电子守恒和原子守恒配平反应方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O,故生成1molN2转移电子247mol。
13.(2013北京理综,26,14分)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式: 。
(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
①写出该反应的热化学方程式: 。
②随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是 。
(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。
①当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式: 。
②当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。原因是 ,元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。
(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式: 。
答案 (1)3NO2+H2O2HNO3+NO
(2)①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+183kJ·mol-1
②增大
(3)①2CO+2NON2+2CO2
②根据Mg、Ca、Sr和Ba的质子数,得知它们均为ⅡA族元素。同一主族的元素,从上到下,原子半径逐渐增大
(4)①还原
②NO+O2--2e-NO2
解析 (2)①由题干信息可知:N2(g)2N(g) ΔH1=+945kJ·mol-1,O2(g)2O(g) ΔH2=+498kJ·mol-1,2N(g)+2O(g)2NO(g) ΔH3=-1260kJ·mol-1。根据盖斯定律可得:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+183kJ·mol-1。
(3)②根据各元素原子的质子数结合每一周期容纳的元素种数可推出Mg、Ca、Sr、Ba都为ⅡA族元素,它们分别位于三、四、五、六周期,同一主族元素,从上到下,原子半径依次增大,金属性逐渐增强。
(4)①由题图提供的信息可知Pt电极上O2得电子,发生还原反应:O2+4e-2O2-。②在NiO电极上NO被氧化成NO2:NO+O2--2e-NO2。
解题关键 (2)要求考生从化学反应实质的角度认识化学反应过程中的能量变化,并进行相关计算。解答本题需要明确什么是键能,键能与化学反应的焓变有何关系。
评分细则 (2)①书写热化学方程式时,要注明每种物质的聚集状态,ΔH应注明“+”或“-”,带上单位“kJ·mol-1”,热量数值和方程式中化学计量数相对应。
14.(2012江苏单科,16,12分,★★)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:
(1)一定条件下,NO与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g),其平衡常数表达式为K= 。
(2)上述工艺中采用气—液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋),其目的是 ;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是 (填化学式)。
(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,则会导致 ;若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则会导致 。
(4)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,其反应的离子方程式为 。
答案 (12分)(1)c(N2O3)c(NO)·c(NO2)
(2)使尾气中的NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2
(3)排放气体中NO含量升高 产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高
(4)3NO2-+2H+NO3-+2NO↑+H2O
解析 (2)气—液逆流可以使气体与吸收液充分接触,吸收更完全;滤渣是Ca(OH)2,可以循环使用。
(3)据NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O可知参加反应的NO与NO2的物质的量之比为1∶1,如果n(NO)∶n(NO2)>1∶1,剩余的NO不能被吸收,排放的气体中NO含量升高;如果n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则发生反应:4NO2+2Ca(OH)2Ca(NO2)2+Ca(NO3)2+2H2O,产品中Ca(NO3)2的含量升高。
(4)酸性条件下NO2-发生歧化反应。
15.(2011重庆,27,15分)固态化合物A由两种短周期元素组成,可与水发生复分解反应。甲组同学用下图装置(夹持装置略)对其进行探究实验。
(1)仪器B的名称是 。
(2)实验中,Ⅱ中的试纸变蓝,Ⅳ中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成,则Ⅲ中的试剂为 ;Ⅳ中发生反应的化学方程式为 ;
Ⅴ中的试剂为 。
(3)乙组同学进行同样实验,但装置连接顺序为Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅱ-Ⅴ-Ⅵ,此时Ⅱ中现象为 ,原因是 。
(4)经上述反应,2.5g化合物A理论上可得0.56L(标准状况)M;则A的化学式为 。
答案 (1)分液漏斗
(2)碱石灰 3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O 浓H2SO4
(3)试纸变蓝 CuO与氨气反应生成的水和未反应的氨气形成氨水,使试纸变蓝
(4)Mg3N2
解析 (2)运用物质的性质可知进入Ⅱ中的气体是NH3及NH3从Ⅰ中逸出时带出来的H2O(g);为防止冷的H2O(g)进入热的Ⅳ装置使试管炸裂造成实验失败,Ⅲ中的试剂应为碱性固体干燥剂——碱石灰、生石灰等;NH3与CuO反应生成的不溶于水的单质气体应为N2,由氧化还原反应原理知CuO被还原得到Cu,氨被氧化得到N2;气体与固体反应时,气体不能完全反应,总有一部分气体反应物随气体产物逸出,因此Ⅴ应为除去N2中的NH3的洗气瓶,故Ⅴ中试剂为浓H2SO4。
(4)依题意短周期元素与N元素形成的A可水解生成NH3,可猜测A为Mg3N2,然后运用题目给出的数据验证一下:
n(N)=2×0.56 L22.4 L·mol-1=0.05mol,
n(Mg)=2.5 g-14 g·mol-1×n(N)24 g·mol-1=0.075mol,
所以n(Mg)∶n(N)=0.075∶0.05=3∶2,符合题意。
专题六 非金属及其化合物
考点一 无机非金属材料
1.(2022广东,3,2分)广东一直是我国对外交流的重要窗口,馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是( )
文物
选项
A.南宋鎏金饰品
B.蒜头纹银盒
文物
选项
C.广彩瓷咖啡杯
D.铜镀金钟座
答案 C A项,鎏金工艺是在器物表面镀上一层金,器物本身的材质并不固定,错误;B项,蒜头纹银盒的材质是金属银,错误;C项,陶瓷属于硅酸盐制品,正确;D项,铜镀金钟座的成分是金属,错误。
2.(2022广东,12,4分)陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
用焦炭和石英砂制取粗硅
SiO2可制作光导纤维
B
利用海水制取溴和镁单质
Br-可被氧化,Mg2+可被还原
C
石油裂解气能使溴的CCl4溶液褪色
石油裂解可得到乙烯等不饱和烃
D
FeCl3水解可生成Fe(OH)3胶体
FeCl3可用作净水剂
答案 A Br-~Br2,Br-被氧化,Mg2+~Mg,Mg2+被还原;乙烯等不饱和烃可与Br2发生加成反应,使溴的CCl4溶液褪色;Fe(OH)3胶体可吸附水中杂质,使其沉降,达到净水目的,故B、C、D三项中陈述Ⅰ和Ⅱ均正确,且具有因果关系,只有A项符合题意。
关联知识 工业制粗硅反应原理:2C+SiO2 Si+2CO↑。
3.(2022河北,1,3分)定窑是宋代五大名窑之一,其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是 ( )
A.传统陶瓷是典型的绝缘材料
B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO
C.陶瓷烧制的过程为物理变化
D.白瓷的白色是因铁含量较高
答案 A 传统陶瓷为绝缘体;陶瓷主要成分为硅酸盐;陶瓷烧制的过程中发生化学变化;Fe2+、Fe3+均会呈现一定的颜色,白瓷呈白色则铁含量较低,故选A。
4.(2022江苏,7,3分)我国古代就掌握了青铜(铜—锡合金)的冶炼、加工技术,制造出许多精美的青铜器;Pb、PbO2是铅蓄电池的电极材料,不同铅化合物一般具有不同颜色,历史上曾广泛用作颜料。下列物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.石墨能导电,可用作润滑剂
B.单晶硅熔点高,可用作半导体材料
C.青铜比纯铜熔点低、硬度大,古代用青铜铸剑
D.含铅化合物颜色丰富,可用作电极材料
答案 C 石墨是过渡型晶体,内部层与层之间易发生相对滑动,质软,可用作润滑剂;单晶硅作半导体材料与其导电性有关,与熔点高无关;青铜是铜合金,比纯铜熔点低、硬度大,古代常用来铸剑;含铅化合物可用作电极材料是由于其具有导电性,与颜色丰富无关;故选C。
5.(2022浙江6月选考,8,2分)下列说法不正确的是( )
A.晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,常用于制造光导纤维
B.高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远,可用于道路照明
C.氧化铝熔点高,常用于制造耐高温材料
D.用石灰石—石膏法对燃煤烟气进行脱硫,同时可得到石膏
答案 A SiO2用于制造光导纤维,晶体硅常用于制造芯片、太阳能电池板等,A项错误;烟气中的SO2与石灰石(CaCO3)浆液、O2发生反应生成硫酸钙,D项正确。
6.(2020课标Ⅱ,9,6分)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响,其原理如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.海水酸化能引起HCO3-浓度增大、CO32-浓度减小
B.海水酸化能促进CaCO3的溶解,导致珊瑚礁减少
C.CO2能引起海水酸化,其原理为HCO3-H++CO32-
D.使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
答案 C 海水酸化会引起H+浓度增大,H+与CO32-结合生成HCO3-,故HCO3-浓度增大、CO32-浓度减小;海水酸化会使CO32-浓度减小,平衡CaCO3Ca2++CO32-朝着CaCO3溶解的方向移动,导致珊瑚礁减少;CO2引起海水酸化的原理是CO2+H2OH2CO3H++HCO3-;使用太阳能、氢能等新能源可减少二氧化碳的排放,可改善珊瑚的生存环境。故选C。
7.(2020山东,4,2分)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是( )
A.键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,因此C2H6稳定性大于Si2H6
B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体,因此具有很高的硬度
C.SiH4中Si的化合价为+4,CH4中C的化合价为-4,因此SiH4还原性小于CH4
D.Si原子间难形成双键而C原子间可以,是因为Si的原子半径大于C,难形成p-pπ键
答案 C A项,分子内的键能越大,键长越短,分子越稳定,正确;B项,SiC共价晶体内只存在强度很大的C—Si共价键,并且原子之间形成稳定的空间立体网状结构,故硬度很高,正确;C项,非金属性C>Si,则键能C—H>Si—H,键长Si—H>C—H,稳定性CH4>SiH4,气态氢化物稳定性越强,其还原性越弱,故还原性SiH4>CH4,错误;D项,Si原子半径较大,p轨道电子云肩并肩重叠程度小,很难形成p-pπ键,正确。
8.(2020浙江7月选考,24,2分)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正确的是( )
A.可发生反应:Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O
B.具有吸水性,需要密封保存
C.能与SO2反应生成新盐
D.与足量盐酸作用,所得固体产物主要为SiO2
答案 D A项,Ca3SiO5可表示为CaSiO3·2CaO,NH4Cl水解使溶液显酸性,故可发生反应Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O,正确。B项,水泥具有吸水性,需密封保存,正确。C项,SO2+H2OH2SO3,H2SO3的酸性比H2SiO3强,故Ca3SiO5能与SO2反应生成新盐,正确。D项,根据强酸制取弱酸的原理,所得固体产物主要是H2SiO3,错误。
9.(2019浙江4月选考,8,2分)下列说法不正确的是( )
A.液氯可以储存在钢瓶中
B.天然气的主要成分是甲烷的水合物
C.天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
D.硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
答案 B 天然气的主要成分是甲烷。
解题思路 本题各选项间无关联,四个选项分别涉及四个专题,应逐项分析,迁移相关知识作出正误判断。
10.(2019浙江4月选考,20,2分)在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。下列解析不正确的是 ( )
A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积
B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少
C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)
D.海水呈弱碱性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中CO32-浓度增大
答案 D 石灰岩的形成是CaCO3的沉积结果,海水中溶解有一定量的CO2,CaCO3、CO2与H2O之间存在下列平衡:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq),海水中CO2的溶解度随温度的升高而减小,随压强的增大而增大,在浅海地区水温较高,同时海水底层压力较小,因而溶解的CO2的浓度较小,上述平衡向生成CaCO3的方向移动,因而在浅海地区有厚层的石灰石沉积,深海地区情况恰好相反,故深海地区沉积的CaCO3很少。海水呈弱碱性,pH一般为7.8~8.4,导致海水中的CO2主要以HCO3-形式存在,大气中CO2浓度增加,平衡CO2(aq)+H2O(l)H2CO3H++HCO3-右移使海水中HCO3-浓度增大,考虑到CO32-+CO2+H2O2HCO3-,CO32-浓度会减小。综上所述可推知A、B、C正确,D错误。
创新点 命题素材创新及解题方法创新。本题以自然界浅海和深海地区石灰石沉积厚度的不同为命题素材,考查学生应用平衡移动原理分析解决实际问题的能力。
11.(2018课标Ⅱ,7,6分)化学与生活密切相关。下列说法错误的是( )
A.碳酸钠可用于去除餐具的油污
B.漂白粉可用于生活用水的消毒
C.氢氧化铝可用于中和过多胃酸
D.碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查
答案 D 本题考查Na2CO3、Ca(ClO)2、Al(OH)3、BaCO3的化学性质。碳酸钠溶液显碱性,油污属于酯类,油污可在热的碳酸钠溶液中水解而被除去,A正确;漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,Ca(ClO)2有强氧化性,可杀菌消毒,B正确;胃酸指盐酸,Al(OH)3可与盐酸反应,C正确;BaCO3可与胃酸反应生成Ba2+,Ba2+有毒,D错误。
关联知识 胃肠X射线造影检查服用的是BaSO4,BaSO4不与盐酸反应。
12.(2018江苏单科,1,2分)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是( )
A.光合作用 B.自然降雨
C.化石燃料的燃烧 D.碳酸盐的沉积
答案 C 本题考查CO2排放对环境影响的相关知识。A项,光合作用会吸收CO2放出O2;B项,自然降雨对大气中的CO2含量影响不大;D项,碳酸盐的沉积对大气中的CO2含量影响不大。
知识拓展 植物的光合作用吸收CO2,植物的呼吸作用会释放CO2。
13.(2016海南单科,4,2分)下列叙述错误的是( )
A.氦气可用于填充飞艇
B.氯化铁可用于硬水的软化
C.石英砂可用于生产单晶硅
D.聚四氟乙烯可用于厨具表面涂层
答案 B A项,氦气性质稳定密度小,可用于填充飞艇,正确;B项,硬水的软化需去除水中的Ca2+、Mg2+,氯化铁可去除水中的悬浮物,用于水的净化,错误;C项,石英砂主要成分为SiO2,高温下可被碳单质还原为粗硅,经提纯获得单晶硅,正确;D项,聚四氟乙烯属于耐酸、碱的高分子材料,几乎不溶于任何有机溶剂,常用作不粘锅的涂层材料,正确。
14.(2014课标Ⅱ,7,6分)下列过程没有发生化学反应的是( )
A.用活性炭去除冰箱中的异味
B.用热碱水清除炊具上残留的油污
C.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果
D.用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装
答案 A A项,用活性炭去除冰箱中的异味利用了吸附原理,没有发生化学反应;B项,热碱水使得油脂发生水解反应而变得易清除;C项,KMnO4能吸收成熟水果释放的乙烯,从而起到保鲜水果的目的;D项,硅胶起干燥作用,而铁粉是脱氧剂,会与O2发生化学反应。
物质组别
甲
乙
丙
AAlHClNaOH
BNH3O2HNO3
CSiO2NaOHHF
DSO2Ca(OH)2NaHCO3
15.(2014江苏单科,8,2分)下列各组物质中,不满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反应的是( )
答案 B B项中O2与HNO3不能发生反应。
16.(2013北京理综,8,6分)下列解释事实的方程式不准确的是( )
A.用浓盐酸检验氨:NH3+HClNH4Cl
B.碳酸钠溶液显碱性:CO32-+H2OHCO3-+OH-
C.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e-Fe3+
D.长期盛放石灰水的试剂瓶内壁出现白色固体:Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
答案 C 浓盐酸具有挥发性,HCl与NH3易反应生成NH4Cl而产生白烟,A项正确;Na2CO3是强碱弱酸盐,碳酸为二元弱酸,Na2CO3水解分步进行且以第一步水解为主,B项正确;钢铁在发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时,负极发生的反应都是Fe-2e-Fe2+,C项错误;石灰水在存放过程中易与空气中的CO2反应生成CaCO3,D项正确。
17.(2013江苏单科,4,2分)下列有关物质性质的应用正确的是( )
A.液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂
B.二氧化硅不与强酸反应,可用石英器皿盛放氢氟酸
C.生石灰能与水反应,可用来干燥氯气
D.氯化铝是一种电解质,可用于电解法制铝
答案 A SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,B项错误;Cl2能与Ca(OH)2反应,C项错误;AlCl3是共价化合物,熔融的AlCl3不导电,若电解AlCl3溶液,在阴极是H+放电,而Al3+不放电,故电解AlCl3溶液得不到Al,D项错误;A项正确。
评析 本题主要考查物质的性质、电解原理等知识。掌握某些物质的特殊性质,如SiO2与HF能反应,AlCl3是共价化合物,熔融的AlCl3不导电等是解题的关键。本题难度中等。
18.(2013福建理综,6,6分)化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法正确的是( )
A.石英只能用于生产光导纤维
B.从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现
C.为了增加食物的营养成分,可以大量使用食品添加剂
D.“地沟油”禁止食用,但可以用来制肥皂
答案 D A项,生产光导纤维是石英的用途之一,并非唯一用途;B项,海水晒盐制取粗盐为物理变化;C项,食品添加剂不能过量使用,必须符合国家标准。
19.(2013江苏单科,6,2分,★★)甲、乙、丙、丁四种物质中,甲、乙、丙均含有相同的某种元素,它们之间具有如下转化关系:甲乙丙。下列有关物质的推断不正确的是( )
A.若甲为焦炭,则丁可能是O2
B.若甲为SO2,则丁可能是氨水
C.若甲为Fe,则丁可能是盐酸
D.若甲为NaOH溶液,则丁可能是CO2
答案 C A项,CCOCO2,A项正确;B项,SO2NH4HSO3(NH4)2SO3,B项正确;C项,FeFeCl2,但FeCl2与HCl不反应,C项错误;D项,NaOHNa2CO3NaHCO3,D项正确。
解题技巧 此题看起来不易,但采用代入法将各选项中内容逐项代入判断,即可找出答案。
思路点拨 本题需选择“不正确的”答案,且解题过程所需时间较长,容易遗忘“不正确的”这一要点。建议解题时将“不正确”“错误的”“不符合”等这类特殊关键词圈出来,以防止遗忘。
20.(2012全国,12,6分)在常压和500℃条件下,等物质的量的Ag2O、Fe(OH)3、NH4HCO3、NaHCO3完全分解,所得气体体积依次为V1、V2、V3、V4。体积大小顺序正确的是( )
A.V3>V2>V4>V1 B.V3>V4>V2>V1
C.V3>V2>V1>V4 D.V2>V3>V1>V4
答案 A 在常压和500℃条件下,2Ag2O4Ag+O2↑,2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O↑,2NH4HCO32NH3↑+2CO2↑+2H2O↑,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑,由上面的分解反应可知,V3>V2>V4>V1,A项正确。
21.(2011全国,11,6分)将足量CO2通入下列各溶液中,所含离子还能大量共存的是( )
A.K+、SiO32-、Cl-、NO3-
B.H+、NH4+、Al3+、SO42-
C.Na+、S2-、OH-、SO42-
D.Na+、C6H5O-、CH3COO-、HCO3-
答案 B A项,CO2溶于水生成H2CO3,H2CO3与SiO32-反应生成H2SiO3,使SiO32-不能大量存在;C项,CO2溶于水生成H2CO3,H2CO3与OH-、S2-反应,使OH-、S2-不能大量存在;D项,CO2溶于水生成H2CO3,H2CO3与C6H5O-反应生成C6H5OH,使C6H5O-不能大量存在。
22.(2014课标Ⅱ,27,15分)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题:
(1)铅是碳的同族元素,比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第 周期、第 族;PbO2的酸性比CO2的酸性 (填“强”或“弱”)。
(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为 。
(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为 ;PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ,阴极上观察到的现象是 ;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为 ,这样做的主要缺点是 。
(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即样品起始质量-a点固体质量样品起始质量×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO,列式计算x值和m∶n值 。
答案 (1)六 ⅣA 弱(每空1分,共3分)
(2)PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O(2分)
(3)PbO+ClO-PbO2+Cl- Pb2++2H2O-2e-PbO2+4H+
石墨上包上铜镀层 Pb2++2e-Pb 不能有效利用Pb2+(1分,2分,1分,1分,1分,共6分)
(4)根据PbO2PbOx+2-x2O2↑,有2-x2×32=239×4.0%,
x=2-239×4.0%16=1.4(2分)
根据mPbO2·nPbO,2m+nm+n=1.4,mn=0.40.6=23(2分)
解析 (1)铅元素位于元素周期表的第六周期第ⅣA族。
(2)PbO2具有强氧化性,能将浓盐酸氧化产生Cl2,反应的化学方程式为PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)ClO-具有强氧化性,能将PbO氧化为PbO2,反应的离子方程式为PbO+ClO-PbO2+Cl-。用电解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液的方法制取PbO2时,Pb2+转化为PbO2,失电子,在阳极反应,结合溶液呈酸性可知阳极反应式为Pb2++2H2O-2e-PbO2+4H+;同时阴极Cu2+放电,Cu2++2e-Cu,石墨电极上包裹上一层红色的铜;若不加入Cu(NO3)2,则阴极上Pb2+放电,Pb2++2e-Pb,此时溶液中的Pb2+不能完全转化为PbO2,原子利用率降低。
(4)由题意可写出PbO2受热分解的化学方程式:
PbO2PbOx+2-x2O2↑或(m+n)PbO2mPbO2·nPbO+n2O2↑,由于失重部分就是生成的O2,则有:
2-x2×32239×100%=4.0%或n2×32(m+n)×239×100%=4.0%,解得x=1.4;m∶n=2∶3。
23.(2012全国,28,15分)现拟用下图所示装置(尾气处理部分略)来制取一氧化碳,并用以测定某铜粉样品(混有CuO粉末)中金属铜的含量。
(1)制备一氧化碳的化学方程式是 ;
(2)实验中,观察到反应管中发生的现象是 ,尾气的主要成分是 ;
(3)反应完成后,正确的操作顺序为 (填字母);
a.关闭漏斗开关; b.熄灭酒精灯1; c.熄灭酒精灯2
(4)若实验中称取铜粉样品5.0g,充分反应后,反应管中剩余固体的质量为4.8g,则原样品中单质铜的质量分数为 ;
(5)从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂,设计一个测定样品中金属铜质量分数的方案:
①设计方案的主要步骤是(不必描述操作过程的细节) ;
②写出有关反应的化学方程式 。
答案 (15分)(1)HCOOHCO↑+H2O(2分)
(2)样品粉末逐渐变为红色 CO、CO2(1分,2分,共3分)
(3)cab(1分)
(4)80%(2分)
(5)①将浓硫酸稀释;称取一定量的样品;样品与过量稀硫酸充分反应;过滤、洗涤;干燥、称重、计算(5分)
②CuO+H2SO4CuSO4+H2O(2分)
解析 (1)甲酸在浓硫酸、加热条件下,分子内脱水生成CO和H2O,反应的化学方程式为HCOOHCO↑+H2O。
(2)实验中,铜粉样品中的CuO被CO还原为Cu,故铜粉样品逐渐变为红色。尾气中主要含有CO2和未反应的CO。
(3)反应完成后,首先熄灭酒精灯2,继续通入CO至样品冷却至室温,以防止Cu被空气中的O2氧化,然后再关闭漏斗开关,最后熄灭酒精灯1。
(4)CuO ~ Cu Δm
80 64 16
m(CuO) 5.0g-4.8g=0.2g
m(CuO)=0.2 g×8016=1.0g
则原样品中单质铜的质量分数为5.0 g-1.0 g5.0 g×100%=80%。
(5)①利用CuO能溶于稀H2SO4而Cu不溶于稀H2SO4,可以设计实验测得样品中金属铜的质量,从而计算出样品中金属铜的质量分数。
②CuO与稀H2SO4反应的化学方程式为CuO+H2SO4CuSO4+H2O。
24.(2012重庆,26,15分)金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛。
(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物,其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是 ,Q是 ,R的电子式为 。
(2)一定条件下,Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后,回收其中的CCl4的实验操作名称为 ,除去粗产品中少量钠的试剂为 。
(3)碳还原SiO2制SiC,其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0gSiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应,收集到0.1mol氢气,过滤得SiC固体11.4g,滤液稀释到1L。生成氢气的离子方程式为 ,硅酸盐的物质的量浓度为 。
(4)下列叙述正确的有 (填序号)。
①Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应
②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同
③Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱
④钠、锂分别在空气中燃烧,生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1∶2
答案 (15分)(1)第二周期第ⅣA族 氧(或O)
··O······C····O····
(2)过滤 水(或乙醇)
(3)Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2↑ 0.17mol·L-1
(4)③④
解析 (1)由题意可知Q为O(氧),形成的化合物R为CO2,其电子式为··O······C····O····。(2)因为CCl4为液体,C和Na都为固体,所以用过滤法分离;除去C(金刚石)中的Na可以用水或乙醇。(3)混合物中的Si可以与NaOH溶液反应生成氢气,离子方程式为Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2↑。由于杂质SiO2也能与NaOH反应生成Na2SiO3,所以可先求混合物中SiO2的质量,再求硅酸盐的物质的量浓度。
Si ~ 2H2
28g 2mol
1.4g 0.1mol
m(SiO2)=20.0g-11.4g-1.4g=7.2g
n(SiO2)=0.12mol
所以n(Na2SiO3)=n(Si)+n(SiO2)=1.4 g28 g·mol-1+0.12mol=0.17mol
c(Na2SiO3)=0.17mol1 L=0.17mol·L-1。
(4)①中Cl2与H2O的反应不是置换反应;②中水晶熔化克服的是共价键,干冰熔化克服的是分子间作用力,两者不同;③④说法正确。
考点二 卤族元素海水资源的开发利用
1.(2022广东,8,2分)实验室用 MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是 ( )
答案 D Cl2通过饱和食盐水除去混有的HCl,再通过浓硫酸除去混有的水蒸气,导管“长进短出”,A项正确;Cl2密度比空气大,应用向上排空气法收集,导管“长进短出”,B项正确;干燥的红布条不褪色,湿润的红布条褪色,证明Cl2没有漂白性,Cl2与水反应生成的某种产物有漂白性,C项正确;多余的Cl2应用氢氧化钠溶液吸收,D项错误。
易错警示 氯气没有漂白性,氯水中起漂白作用的是次氯酸。
2.(2022河北,8,3分)LiBr溶液可作为替代氟利昂的绿色制冷剂。合成LiBr工艺流程如下:
下列说法错误的是( )
A.还原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液直接返回还原工序
B.除杂工序中产生的滤渣可用煤油进行组分分离
C.中和工序中的化学反应为Li2CO3+2HBr CO2↑+2LiBr+H2O
D.参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1
答案 A Br2与NaOH溶液反应可生成NaBr,如果吸收液直接返回还原工序,Na+在后续工序无法除去,会导致LiBr纯度降低,A不正确;滤渣中含有S和BaSO4,S溶于煤油,BaSO4不溶于煤油,B正确;“还原”“除杂”“中和”依次发生反应:Br2+BaS BaBr2+S↓、BaBr2+H2SO4 BaSO4↓+2HBr、2HBr+Li2CO3 2LiBr+H2O+CO2↑,C、D正确。
3.(2022全国甲,7,6分)化学与生活密切相关。下列叙述正确的是( )
A.漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效果
B.温室气体是形成酸雨的主要物质
C.棉花、麻和蚕丝均为碳水化合物
D.干冰可用在舞台上制造“云雾”
答案 D 漂白粉的有效成分是次氯酸钙,次氯酸钙与盐酸发生反应生成氯气,降低消毒效果,A项错误;温室气体主要为CO2,形成酸雨的主要物质是SO2和氮氧化物,B项错误;蚕丝是蛋白质,不属于碳水化合物,C项错误;干冰升华吸热可使周围的水蒸气凝结成“云雾”,D项正确。
知识拓展 “春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”,易误把蚕丝当成纤维素,蜡当成烃类物质,其实蚕丝属于蛋白质,这里的蜡的主要成分属于脂类物质。
4.(2022浙江1月选考,22,2分)下列推测不合理的是( )
A.相同条件下,Br2与PBr3反应比Cl2与PCl3反应难
B.OPBrCl2与足量H2O作用生成2种酸
C.相同条件下,与水反应由快到慢的顺序:OPBr3、OPCl3、OPF3
D.PBr3与足量C2H5OH作用可得到P(OC2H5)3
答案 B A项,氧化性:Br2
5.(2022浙江6月选考,19,2分)关于反应Cl2(g)+H2O(l)HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq) ΔH<0,达到平衡后,下列说法不正确的是( )
A.升高温度,氯水中的c(HClO)减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体,上述平衡正向移动,c(HClO)增大
C.取氯水稀释,c(Cl-)/c(HClO)增大
D.取两份氯水,分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液,若前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色,可以证明上述反应存在限度
答案 D 该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,HClO浓度减小,A正确;CH3COO-结合H+,平衡正向移动,HClO浓度增大,B正确;氯水中c(Cl-)=c(ClO-)+c(HClO),c(Cl-)c(HClO)=c(ClO-)+c(HClO)c(HClO)=c(ClO-)c(HClO)+1,Ka(HClO)=c(H+)·c(ClO-)c(HClO),加水稀释,Ka(HClO)不变,c(H+)减小,故c(ClO-)c(HClO)增大,c(Cl-)c(HClO)增大,C正确;氯水中的HClO、ClO-均可使淀粉KI溶液变蓝,故溶液变蓝色并不能证明氯水中有Cl2存在,D不正确。
6.(2019课标Ⅲ,7,6分)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是( )
A.高纯硅可用于制作光感电池
B.铝合金大量用于高铁建设
C.活性炭具有除异味和杀菌作用
D.碘酒可用于皮肤外用消毒
答案 C 本题涉及常见元素在生活中的应用,考查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力,认识化学知识对满足人民日益增长的生活需要具有重要作用,体现了科学态度与社会责任的学科核心素养。
高纯硅是良好的半导体材料,A项正确;铝合金强度高、塑性好、耐腐蚀,B项正确;活性炭具有吸附作用,不能杀菌,C项错误;碘的酒精溶液可以杀菌消毒,D项正确。
解题关键 熟悉元素化合物知识在日常生活中的应用。
7.(2018海南单科,5,2分)化学与生产生活密切相关,下列说法错误的是( )
A.Na2O2可与CO2反应放出氧气,可用于制作呼吸面具
B.SiO2具有导电性,可用于制作光导纤维和光电池
C.聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀,可用作化工反应器的内壁涂层
D.氯水具有较强的氧化性,可用于漂白纸张、织物等
答案 B A项,Na2O2和CO2发生反应:2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,反应放出O2,Na2O2可用作呼吸面具,正确;B项,SiO2不具有导电性,Si为半导体,具有导电性,SiO2用于制光导纤维,而Si用于制光电池,错误;C项,聚四氟乙烯称为“塑料王”,具有抗腐蚀性,正确;D项,氯水中含有HClO,具有漂白性,正确。
8.(2017天津理综,1,6分)下列有关水处理方法不正确的是( )
A.用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸
B.用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
C.用氯气处理水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子
D.用烧碱处理含高浓度NH4+的废水并回收利用氨
答案 C 用氯气无法处理水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子,一般采用沉淀法处理。
9.(2015课标Ⅱ,12,6分)海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误··的是( )
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收
答案 C 工业上常采用Ca(OH)2作为沉淀剂,C项错误。
10.(2015北京理综,11,6分)某消毒液的主要成分为NaClO,还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中,不合理···的是(已知:饱和NaClO溶液的pH约为11)( )
A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
B.该消毒液的pH约为12:ClO-+H2OHClO+OH-
C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒Cl2:2H++Cl-+ClO-Cl2↑+H2O
D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-HClO+CH3COO-
答案 B A项,用NaOH溶液吸收Cl2可以制备NaClO,即Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O;B项,饱和NaClO溶液的pH约为11是因为ClO-水解,该消毒液的pH约为12是因为消毒液中含有NaOH;C项,消毒液中的ClO-和洁厕灵中的Cl-在酸性条件下发生氧化还原反应产生Cl2;D项,白醋中的CH3COOH可以和NaClO发生复分解反应生成HClO,从而增强消毒液的漂白作用。
11.(2014江苏单科,5,2分)下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氯气
B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
答案 C MnO2和浓盐酸反应制取Cl2需要加热,A项错误;除Cl2中的HCl应用饱和食盐水,B项错误;将MnCl2溶液蒸干无法得到MnCl2·4H2O,D项错误。
12.(2014江苏单科,13,4分)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
答案 C 氯水中含有“三分四离”[Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-(少)],含Cl2,溶液呈浅黄绿色,A项正确;含Cl-,加入AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀,B项正确;能与NaHCO3反应生成CO2,说明有H+,C项正确;氯水中Cl2可以将Fe2+氧化为Fe3+,D项错误。
13.(2014浙江理综,12,6分)氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且HClO的杀菌能力比ClO-强。25℃时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g)Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2OHClO+H++Cl- K2=10-3.4
HClOH++ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示。下列表述正确的是( )
A.Cl2(g)+H2O2H++ClO-+Cl- K=10-10.9
B.在氯处理水体系中,c(HClO)+c(ClO-)=c(H+)-c(OH-)
C.用氯处理饮用水时,pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差
D.氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好
答案 C A项,在Cl2(g)+H2O2H++ClO-+Cl-反应中,K=c2(H+)·c(ClO-)·c(Cl-)c[Cl2(g)]=K1·K2·Ka,因Ka未知,故K也无法求出,A错误。B项,由电荷守恒知,c(H+)=c(ClO-)+c(Cl-)+c(OH-),c(Cl-)≠c(HClO),B错误。C项,由题意知,HClO杀菌能力比ClO-强,pH=7.5时,HClO的浓度较pH=6.5时大,C正确。D项,夏季温度高,Cl2溶解度降低,且HClO易分解,所以夏季杀菌效果比冬季差,D错误。
14.(2013浙江理综,8,6分)下列说法正确的是( )
A.实验室从海带提取单质碘的方法是:取样→灼烧→溶解→过滤→萃取
B.用乙醇和浓H2SO4制备乙烯时,可用水浴加热控制反应的温度
C.氯离子存在时,铝表面的氧化膜易被破坏,因此含盐腌制品不宜直接存放在铝制容器中
D.将(NH4)2SO4、CuSO4溶液分别加入蛋白质溶液,都出现沉淀,表明二者均可使蛋白质变性
答案 C A中在过滤后少了向滤液中加入氧化剂将I-氧化为I2的步骤;用乙醇和浓硫酸制备乙烯时,应控制反应温度为170℃,水浴加热最高温度为100℃,B错误;加入(NH4)2SO4,蛋白质溶液中出现沉淀,属蛋白质的盐析,不是变性,D错误。
15.(2012北京理综,6,6分)下列用品的有效成分及用途对应错误的是 ( )
A
B
C
D
用品
有效
成分
NaCl
Na2CO3
Al(OH)3
Ca(ClO)2
用途
做调味品
做发酵粉
做抗酸药
做消毒剂
答案 B 小苏打的有效成分为NaHCO3,故B项错误。
16.(2012山东理综,8,4分)下列与含氯化合物有关的说法正确的是( )
A.HClO是弱酸,所以NaClO是弱电解质
B.向沸水中逐滴加入少量饱和FeCl3溶液,可制得Fe(OH)3胶体
C.HCl溶液和NaCl溶液均通过离子导电,所以HCl和NaCl均是离子化合物
D.电解NaCl溶液得到22.4LH2(标准状况),理论上需要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案 B A项,NaClO为强电解质;C项,HCl为共价化合物;D项,电解NaCl溶液得到22.4LH2(标准状况),理论上需转移2NA个电子。
17.(2018浙江4月选考,27,6分)某同学用含结晶水的正盐X(四种短周期元素组成的纯净物)进行了如下实验:
实验中观测到:混合气甲呈无色并被蒸馏水全部吸收;固体乙为纯净物;在步骤③中,取110溶液丙,恰好中和需消耗0.00200molNaOH;另取一定量溶液丙,加入少量K2FeO4固体,产生黄绿色气体。
请回答:
(1)X的化学式是 ,步骤①的化学方程式是 。
(2)溶液丙与K2FeO4固体反应的化学方程式是 。
答案 (1)MgCl2·6H2O(2分) MgCl2·6H2OMgO+2HCl↑+5H2O↑(2分)
(2)2K2FeO4+16HCl4KCl+2FeCl3+3Cl2↑+8H2O(2分)
解析 (1)因X中含结晶水,故X灼烧时所得的混合气甲中一定含水蒸气,甲能被蒸馏水全部吸收得到溶液丙,溶液丙和NaOH溶液反应后加入酸化的AgNO3溶液有白色沉淀生成,故甲中的另一气体是HCl,且n(HCl)=10×0.00200mol=0.0200mol,可推知X中含有Cl、H、O元素。X是含结晶水的正盐,由以上推断知阴离子是Cl-。在短周期元素范围内考虑,阳离子可能为NH4+、Na+、Mg2+、Al3+,NH4Cl灼烧会完全分解,无固体残余,可以排除,NaCl灼烧无法产生HCl(不水解),也排除;而MgCl2、AlCl3的晶体灼烧后分别得到MgO和Al2O3,根据0.40g固体乙计算可知阳离子为Mg2+,乙应为MgO,且n(MgO)=0.40 g40 g/mol=0.0100mol,n(H2O)=2.03 g-0.40 g-0.020 0mol×36.5 g/mol18 g/mol=0.0500mol,n(MgO)∶n(HCl)∶n(H2O)=1∶2∶5,故可推知X为MgCl2·6H2O,步骤①的化学方程式是MgCl2·6H2OMgO+2HCl↑+5H2O↑。(2)溶液丙为盐酸,依题意K2FeO4与盐酸反应有Cl2生成,HCl中氯元素化合价由-1价升高到0价,K2FeO4中铁元素化合价应由+6价降低到+3价,由得失电子守恒和质量守恒可写出K2FeO4与盐酸反应的化学方程式。
解题点睛 此题的难点有二,一是X化学式的确定,关键是在短周期元素范围内考虑,乙应为MgO;二是K2FeO4与盐酸反应的化学方程式的书写,关键是先确定氧化产物为Cl2,还原产物为FeCl3,再由得失电子守恒和质量守恒写出该反应的化学方程式。
18.(2015重庆理综,9,15分)ClO2与Cl2的氧化性相近,在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。
(1)仪器D的名称是 。安装F中导管时,应选用图2中的 。
(2)打开B的活塞,A中发生反应:2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,滴加稀盐酸的速度宜 (填“快”或“慢”)。
(3)关闭B的活塞,ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是 。
(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为 。在ClO2释放实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是 。
(5)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ,加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示。若将其用于水果保鲜,你认为效果较好的稳定剂是 ,原因是 。
图3
答案 (1)锥形瓶 b
(2)慢
(3)吸收Cl2
(4)4H++5ClO2-Cl-+4ClO2↑+2H2O 验证是否有ClO2生成
(5)稳定剂Ⅱ 稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度
解析 (1)装置F为洗气装置,应长进短出,选b。(2)滴加稀盐酸较慢时,产生的ClO2较慢,有足够的时间被稳定剂充分吸收。(3)NaClO3和稀盐酸反应产生的气体有ClO2和Cl2,ClO2在D中被吸收,而F中淀粉KI溶液的颜色又不变,则C的作用必为吸收Cl2。(4)由题干可知ClO2和Cl2氧化性相近,则ClO2可氧化I-,使淀粉KI溶液变蓝,故装置F的作用是验证是否有ClO2生成。
19.(2014江苏单科,19,15分)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
Na2SO3溶液↓ Cl2↓
含碘废液还原操作X氧化富集 …I2
↓CCl4
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为 ;该操作将I2还原为I-的目的是 。
(2)操作X的名称为 。
(3)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40℃左右反应(实验装置如下图所示)。
实验控制在较低温度下进行的原因是 ;锥形瓶里盛放的溶液为 。
(4)已知:5SO32-+2IO3-+2H+I2+5SO42-+H2O
某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO3-中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO3-的实验方案:取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在; 。
实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。
答案 (15分)(1)SO32-+I2+H2O2I-+SO42-+2H+
使CCl4中的碘进入水层
(2)分液
(3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化) NaOH溶液
(4)从水层取少量溶液,加入1~2mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-。另从水层取少量溶液,加入1~2mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有IO3-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有IO3-
解析 (1)SO32-有还原性,碘单质有氧化性,故二者能发生氧化还原反应:SO32-+I2+H2O2I-+SO42-+2H+。碘单质易溶于CCl4,结合前后操作分析,此步操作的目的只能是使CCl4中的I2进入水层,以便后续过程更好地富集I2。
(2)CCl4与水不互溶,分离两种互不相溶的液体用分液法。
(3)此步反应原理为Cl2+2I-2Cl-+I2,控制反应在较低温度下进行的原因一般从反应物或生成物易挥发(溶解度减小)或有其他副反应发生的角度考虑;锥形瓶里液体的作用应为吸收尾气,能与Cl2、I2蒸气反应且为实验室常见药品,应选NaOH溶液[工业上吸收尾气中的Cl2优先选用Ca(OH)2悬浊液]。
(4)检验I-的原理是加入氧化剂将I-氧化为I2,利用I2遇淀粉变蓝的原理加以检验;检验IO3-的原理由题中信息可以得到,SO32-能将IO3-还原成I2,再依前述方法检验即可。注意叙述精确:“取少量溶液”“加入1~2mL……溶液”“酸化”“若……则……”。
评析 此题考查学生对氧族、卤族元素化合物知识的掌握情况,侧重考查I2的检验及实验基本操作,难度适中。
20.(2013海南单科,14,9分)溴及其化合物广泛应用于医药、农药、纤维、塑料阻燃剂等,回答下列问题:
(1)海水提溴过程中,向浓缩的海水中通入 ,将其中的Br-氧化,再用空气吹出溴;然后用碳酸钠溶液吸收溴,溴歧化为Br-和BrO3-,其离子方程式为 。
(2)溴与氯能以共价键结合形成BrCl。BrCl分子中, 显正电性。BrCl与水发生反应的化学方程式为 。
(3)CuBr2分解的热化学方程式为:2CuBr2(s)2CuBr(s)+Br2(g) ΔH=+105.4kJ·mol-1
在密闭容器中将过量CuBr2于487K下加热分解,平衡时p(Br2)为4.66×103Pa。
①如反应体系的体积不变,提高反应温度,则p(Br2)将会 (填“增大”“不变”或“减小”)。
②如反应温度不变,将反应体系的体积增加一倍,则p(Br2)的变化范围为 。
答案 (1)Cl2 3Br2+6CO32-+3H2O5Br-+BrO3-+6HCO3-(1分,2分,共3分)
(2)Br BrCl+H2OHCl+HBrO(1分,2分,共3分)
(3)①增大(1分) ②2.33×103Pa
21.(2013广东理综,33,17分)化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。
(1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。
①下列收集Cl2的正确装置是 。
②将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 。
③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl4于试管中, 。
(2)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。
限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图(见右图),并作相应标注。
要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极 。
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 ,其原因是 。
(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选 作阳极。
答案 (1)①C ②Cl2、HClO、ClO- ③滴加NaBr溶液,振荡后静置,下层溶液呈红棕(棕黄)色
(2)①
②有红色固体析出,负极被腐蚀
③甲 电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应,导致部分化学能转化为热能;电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应,化学能在转化为电能时损耗较小
(3)锌片
解析 (1)①Cl2密度比空气大,收集时采取向上排空气法,又因为Cl2有毒,所以在收集装置后要有尾气处理装置(盛有NaOH溶液的烧杯)。
③比较Cl2和Br2的氧化性强弱,可以通过非金属单质间的置换反应来进行。
(2) ③以Zn和Cu作电极为例分析,如果不用盐桥则除了电化学反应外还发生Zn和Cu2+的置换反应,反应放热,会使部分化学能以热能形式散失,使其不能完全转化为电能,而盐桥的使用,可以避免Zn和Cu2+的接触,从而避免能量损失,提供稳定电流。
(3) 根据牺牲阳极的阴极保护法,可知被保护的金属作阴极,即可选择Zn作阳极。
22.(2013福建理综,24,14分)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。
(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。某次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的 (填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO42-,其原因是 [已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]。
②该法工艺原理示意图如下。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有 (填化学式),发生器中生成ClO2的化学方程式为 。
(2)纤维素还原法制ClO2是一种新方法,其原理是:纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。完成反应的化学方程式:
+24NaClO3+12H2SO4ClO2↑+CO2↑+18H2O+
(3)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl-。处理含CN-相同量的电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的 倍。
答案 (1)①BaCl2 BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,当溶液中存在大量CO32-时,BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)(或其他合理答案)
②H2、Cl2 2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
(2)1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO424ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4
(3)2.5
解析 (1)①除去粗盐水中的SO42-应加入Ba2+,为了不引入新杂质,应加入BaCl2。
②电解槽中产生了H2,与补充的Cl2及二氧化氯发生器中产生的Cl2在合成塔中反应生成HCl。二氧化氯发生器中NaClO3作氧化剂被还原为ClO2,HCl作还原剂被氧化为Cl2。
(2)纤维素水解的最终产物为葡萄糖,依据得失电子守恒、原子守恒配平方程式。
(3)Cl+4O2~Cl-1-~5e- Cl02~2Cl-1-~2e-
由处理含CN-相同量的电镀废水转移的电子的物质的量相等可得5×n(ClO2)=2×n(Cl2),n(Cl2)n(ClO2)=52=2.5。
考点三 硫及其化合物
1.(2022广东,5,2分)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是( )
A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性
B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物
C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
答案 B A项,Cu与浓硫酸反应,除了体现H2SO4的酸性外,还体现其强氧化性,错误;B项,a处变红是因为SO2与水反应生成亚硫酸,说明SO2是酸性氧化物,正确;C项,b处褪色说明SO2具有漂白性,c处褪色说明SO2具有还原性,错误;D项,反应所生成的水变成水蒸气挥发或被浓硫酸吸收,所以生成无水CuSO4,并不能说明反应中无水生成,错误。
2.(2022江苏,4,3分)实验室制取少量SO2水溶液并探究其酸性,下列实验装置和操作不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取SO2气体 B.用装置乙制取SO2水溶液
C.用装置丙吸收尾气中的SO2 D.用干燥pH试纸检验SO2水溶液的酸性
答案 C NaHSO3与H2SO4反应生成Na2SO4、SO2和H2O,A正确;SO2溶于水得到SO2水溶液,B正确;SO2在饱和NaHSO3溶液中溶解度较小,故尾气中的SO2应用NaOH溶液或Na2SO3溶液吸收,C错误;用玻璃棒蘸取SO2水溶液滴在干燥pH试纸上可检验SO2水溶液的酸性,若pH试纸润湿会影响检验的结果,D正确。
3.(2019浙江4月选考,11,2分)针对下列实验现象表述不正确的是( )
A.用同一针筒先后抽取80mL氯气、20mL水,振荡,气体完全溶解,溶液变为黄绿色
B.在表面皿中加入少量胆矾,再加入3mL浓硫酸,搅拌,固体由蓝色变白色
C.向二氧化硫水溶液中滴加氯化钡溶液,再滴加双氧水,产生白色沉淀
D.将点燃后的镁条伸入充满二氧化碳的集气瓶,镁条剧烈燃烧,有白色、黑色固体生成
答案 A 80mL氯气不可能完全溶于20mL水中,A错误;胆矾中加入浓硫酸,由于浓硫酸的强烈吸水性,蓝色的CuSO4·5H2O会转化为白色的无水CuSO4,B正确;二氧化硫水溶液中滴加氯化钡溶液,再滴加双氧水,会发生反应:SO2+H2O2H2SO4,H2SO4+BaCl2BaSO4↓+2HCl,最终生成BaSO4白色沉淀,C正确;镁条在CO2中能继续燃烧生成白色的MgO和黑色的C,D正确。
易错警示 Cl2虽然能溶于水但溶解度不大(常温下1体积水约能溶解2体积Cl2),且Cl2与水的反应为可逆反应,因此Cl2不可能完全溶解。
4.(2018海南单科,3,2分)用浓硫酸配制稀硫酸时,不必要的个人安全防护用品是( )
A.实验服 B.橡胶手套 C.护目镜 D.防毒面罩
答案 D 试题考查了实验安全防护知识,体现了科学态度与社会责任的学科核心素养。浓硫酸没有挥发性,稀释时无有毒气体产生,无需佩戴防毒面罩,D符合题意。
5.(2018浙江4月选考,9,2分)下列反应中能产生二氧化硫的是 ( )
A.氧化铜和稀硫酸反应 B.亚硫酸钠和氧气反应
C.三氧化硫和水反应 D.铜和热的浓硫酸反应
答案 D 氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,故A不符合题意;亚硫酸钠和氧气反应生成硫酸钠,故B不符合题意;三氧化硫和水反应生成硫酸,故C不符合题意;铜和热的浓硫酸反应生成二氧化硫、硫酸铜和水,故D符合题意。
6.(2017江苏单科,4,2分)下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是( )
答案 B 本题考查化学实验基础知识。A项,制取SO2应用Cu和浓H2SO4反应,错误;B项,SO2能使品红溶液褪色,可用品红溶液验证SO2的漂白性,正确;C项,收集SO2应用向上排空气法,错误;D项,尾气处理时,应用NaOH溶液吸收,导管不能伸入液面以下,否则易引起倒吸,错误。
7.(2017北京理综,10,6分)根据SO2通入不同溶液中的实验现象,所得结论不正确的是( )
溶液
现象
结论
A
含HCl、BaCl2的FeCl3溶液
产生白色沉淀
SO2有还原性
B
H2S溶液
产生黄色沉淀
SO2有氧化性
C
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
SO2有漂白性
D
Na2SiO3溶液
产生胶状沉淀
酸性:H2SO3>
H2SiO3
答案 C SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,与KMnO4发生了氧化还原反应。
易混易错 A项有一定的干扰性,有些考生会误认为白色沉淀为BaSO3而错选A。
8.(2013广东理综,11,4分)下列措施不合理的是( )
A.用SO2漂白纸浆和草帽辫
B.用硫酸清洗锅炉中的水垢
C.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅
D.用Na2S作沉淀剂,除去废水中的Cu2+和Hg2+
答案 B SO2有漂白性,能漂白纸浆等物质,A项正确;水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,CaCO3+H2SO4CaSO4+CO2↑+H2O,CaSO4是一种微溶物质,会覆盖在水垢的表面阻碍反应进一步进行,B项错误;2C+SiO2Si+2CO↑是工业上制粗硅的主要反应,C项正确;S2-能与Cu2+、Hg2+反应生成沉淀,D项正确。
9.(2013海南单科,2,2分,★☆☆)下列化合物的俗称与化学式不对应···的是( )
A.绿矾——FeSO4·7H2O B.芒硝——Na2SO4·10H2O
C.明矾——Al2(SO4)3·12H2O D.胆矾——CuSO4·5H2O
答案 C 明矾的化学式应为KAl(SO4)2·12H2O,故C项不对应。
10.(2013四川理综,1,6分)化学与生活密切相关,下列说法不正确的是( )
A.二氧化硫可广泛用于食品的增白
B.葡萄糖可用于补钙药物的合成
C.聚乙烯塑料制品可用于食品的包装
D.次氯酸钠溶液可用于环境的消毒杀菌
答案 A A项,SO2具有漂白性,但有毒,不能用于食品的增白;B项,葡萄糖可用于合成葡萄糖酸钙等补钙药物;C项,聚乙烯塑料制品只含C、H元素,无毒,可用于食品包装;D项,NaClO溶液中的ClO-水解生成的HClO具有强氧化性,可用于消毒杀菌。
11.(2013上海单科,7,3分)将X气体通入BaCl2溶液,未见沉淀生成,然后通入Y气体,有沉淀生成,X、Y不可能是 ( )
选项
X
Y
A
SO2
H2S
B
Cl2
CO2
C
NH3
CO2
D
SO2
Cl2
答案 B A项,SO2通入BaCl2溶液中不反应,再通H2S时,2H2S+SO23S↓+2H2O,故A可能;B项,始终无明显现象,故B不可能;C项,通NH3无沉淀,再通CO2时,2NH3+H2O+CO2+BaCl2BaCO3↓+2NH4Cl,故C可能;D项,通SO2,无沉淀,再通Cl2时,SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl,H2SO4+BaCl2BaSO4↓+2HCl,故D可能。
12.(2011上海,7,3分)下列溶液中通入SO2一定不会产生沉淀的是( )
A.Ba(OH)2 B.Ba(NO3)2 C.Na2S D.BaCl2
答案 D A项,生成BaSO3沉淀;B项,SO2溶于水显酸性,被Ba(NO3)2氧化生成硫酸,进而与Ba(NO3)2反应生成BaSO4沉淀;C项,SO2通入Na2S溶液中会生成单质S沉淀。
13.(2011上海,6,3分)浓硫酸有许多重要的性质,在与含有水分的蔗糖作用过程中不能显示的性质是( )
A.酸性 B.脱水性
C.强氧化性 D.吸水性
答案 A 蔗糖表面有水分,浓H2SO4可表现吸水性;浓H2SO4使蔗糖炭化表现脱水性;浓H2SO4与炭反应表现强氧化性。
14.(2018江苏单科,16,12分)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:
(1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为 。
(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。
已知:多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃
硫去除率=(1-焙烧后矿粉中硫元素总质量焙烧前矿粉中硫元素总质量)×100%
①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于 。
②700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是 。
(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由 (填化学式)转化为 (填化学式)。
(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)= 。
答案 (12分)(1)SO2+OH-HSO3-
(2)①FeS2 ②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中
(3)NaAlO2 Al(OH)3
(4)1∶16
解析 本题考查化学工艺流程的分析、硫及其化合物,氧化还原反应的计算。
(1)用NaOH溶液吸收过量SO2生成NaHSO3,离子方程式为OH-+SO2HSO3-。
(2)①FeS2在低于500℃焙烧时能与空气中的O2反应生成Fe2O3和SO2,发生的反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,故不添加CaO的矿粉在焙烧时去除的硫元素主要来源于FeS2;②700℃焙烧时,添加CaO后,硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中,使矿粉硫去除率降低。
(3)矿粉焙烧后加NaOH溶液碱浸时,Al2O3能与NaOH溶液反应生成NaAlO2,发生的反应为Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,过滤后,NaAlO2在滤液中,向滤液中通入过量CO2时,发生反应NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3,所以铝元素存在的形式由NaAlO2转化为Al(OH)3。
(4)分析反应前后元素化合价的变化,利用得失电子守恒知:23n(FeS2)+5×2n(FeS2)=13×2n(Fe2O3),解得n(FeS2)n(Fe2O3)=116,即理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶16。
关联知识 生石灰脱硫原理:CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4。
15.(2015安徽理综,28,14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1mol·L-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组提出了如下假设:
假设一:溶液中的NO3-
假设二:溶液中溶解的O2
(1)验证假设一
该小组设计实验验证了假设一。请在下表空白处填写相关实验现象。
实验步骤
实验现象
结论
实验1:在盛有不含O2的25mL0.1mol·L-1BaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
假设一
成立
实验2:在盛有不含O2的25mL0.1mol·L-1Ba(NO3)2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如图。
实验1中溶液pH变小的原因是 ;V1时,实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示) 。
(3)验证假设二
请设计实验验证假设二,写出实验步骤、预期现象和结论。
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程):
(4)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反应后两溶液的pH前者 (填“大于”或“小于”)后者,理由是 。
答案 (14分)(1)无明显现象 有白色沉淀
(2)SO2溶于水生成H2SO3 3SO2+2NO3-+2H2O3SO42-+4H++2NO(或3H2SO3+2NO3-3SO42-+4H++2NO+H2O)
(3)
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程):
实验1作为参照实验
实验3:将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25mL0.1mol·L-1BaCl2溶液中,若有白色沉淀,表明假设二成立,否则不成立。
(4)小于 反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成H+的物质的量前者多于后者
(本题部分小题属于开放性试题,合理答案均给分)
解析 (1)不含O2的BaCl2溶液中通入SO2气体无明显现象;向不含O2的Ba(NO3)2溶液中通入SO2气体产生白色沉淀,表明溶液中的NO3-能氧化SO2气体产生BaSO4白色沉淀。(2)向BaCl2溶液中通入SO2气体,二者不发生反应,但SO2溶于水可以与水反应生成H2SO3使溶液显酸性;向Ba(NO3)2溶液中通入SO2气体,NO3-可以把SO2氧化为H2SO4使溶液pH减小,反应的离子方程式为3SO2+2NO3-+2H2O3SO42-+4H++2NO。(4)由O2氧化H2SO3的离子方程式:2H2SO3+O24H++2SO42-和NO3-氧化H2SO3的离子方程式:3H2SO3+2NO3-3SO42-+4H++2NO↑+H2O知,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成H+的物质的量前者多于后者,故反应后两溶液的pH前者小于后者。
16.(2014四川理综,11,16分)污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂,通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。
稀硫酸酸化
的软锰矿浆含杂质的
MnSO4溶液含杂质的
MnSO4溶液
请回答下列问题:
(1)上述流程脱硫实现了 (选填下列字母编号)。
A.废弃物的综合利用 B.白色污染的减少
C.酸雨的减少
(2)用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,其原因是 。
(3)已知:25℃、101kPa时,Mn(s)+O2(g)MnO2(s) ΔH=-520kJ/mol
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297kJ/mol
Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4(s)
ΔH=-1065kJ/mol
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是 。
(4)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2,其阳极的电极反应式是 。
(5)MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时,正极的电极反应式是 。
(6)假设脱除的SO2只与软锰矿浆中MnO2反应。按照图示流程,将am3(标准状况)含SO2的体积分数为b%的尾气通入矿浆,若SO2的脱除率为89.6%,最终得到MnO2的质量为ckg,则除去铁、铝、铜、镍等杂质时,所引入的锰元素相当于MnO2 kg。
答案 (16分)(1)A、C
(2)消耗溶液中的酸,促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀
(3)MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s) ΔH=-248kJ/mol
(4)Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+
(5)MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-
(6)1 500c-87ab2 500
解析 稀硫酸酸化的软锰矿浆吸收含SO2的尾气,将MnO2转化为MnSO4,其中还含有少量的铁、铝、铜、镍的硫酸盐杂质及过量的H2SO4,加MnCO3可消耗过量H2SO4,调节pH,使Al3+和Fe3+水解生成Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去。过滤后往滤液中加MnS,可将Cu2+、Ni2+转化为CuS、NiS沉淀除去。再过滤后往滤液中加KMnO4溶液,发生反应:2KMnO4+3MnSO4+2H2O5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4,过滤后从滤液中回收K2SO4,沉淀经干燥后得到MnO2。
(3)将题中三个方程式依次编号为①、②、③,MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)可由③-①-②得出,其ΔH也可作相应计算。
(6)除去铁、铝、铜、镍时引入的锰元素可由加KMnO4溶液前溶液中Mn2+与软锰矿浆中Mn2+的差值计算。由SO2+MnO2MnSO4、2KMnO4+3MnSO4+2H2O5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4可知,除去铁、铝、铜、镍时,所引入的锰元素相当于MnO2的质量m=(c×10387×35-a×103×b%×89.6%22.4)×87×10-3kg=1 500c-87ab2 500kg。
评析 第(6)问中,通过认真审题分析出除去铁、铝、铜、镍时引入的锰元素的物质的量应为加入KMnO4溶液前溶液中锰元素与软锰矿浆中锰元素物质的量的差值是解题的关键。
17.(2014福建理综,25,15分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验:
实验一 焦亚硫酸钠的制取
采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:
Na2SO3+SO2Na2S2O5
(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为 。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是 。
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为 (填序号)。
实验二 焦亚硫酸钠的性质
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)证明NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是 (填序号)。
a.测定溶液的pH b.加入Ba(OH)2溶液
c.加入盐酸 d.加入品红溶液
e.用蓝色石蕊试纸检测
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是 。
实验三 葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定
(6)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下:
葡萄酒样品
100.00mL馏分
溶液出现蓝色且30s内不褪色
(已知:滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI)
①按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为 g·L-1。
②在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测定结果 (填“偏高”“偏低”或“不变”)。
答案 (1)Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O(或Na2SO3+2H2SO42NaHSO4+SO2↑+H2O)
(2)过滤
(3)d
(4)a、e
(5)取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成
(6)①0.16 ②偏低
解析 (2)从装置Ⅱ中分离晶体,即固体和液体分离,采用过滤即可。(3)处理尾气时既要考虑能吸收SO2,又要考虑防倒吸。a装置密闭,b和c不能用来吸收SO2,d装置符合要求。(4)要证明NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度,即要证明NaHSO3溶液显酸性,a和e符合。无论HSO3-电离程度大还是水解程度大,加入Ba(OH)2溶液一定有白色沉淀生成,加入盐酸一定有气泡产生,加入品红溶液不会褪色。(5)Na2S2O5晶体在空气中被氧化生成的产物为Na2SO4,故此实验方案检验晶体中是否有SO42-即可。(6)①由题给方程式可知:n(SO2)=n(I2)=0.025L×0.01000mol·L-1=2.5×10-4mol,抗氧化剂的残留量为2.5×10-4mol×64 g·mol-1100.00×10-3L=0.16g·L-1。②若部分HI被空气氧化,则等量的SO2消耗标准I2溶液减少,测定结果偏低。
18.(2014江苏单科,16,12分)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6-2x]溶液,并用于烟气脱硫研究。
(1)酸浸时反应的化学方程式为 ;滤渣Ⅰ的主要成分为 (填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6-2x。滤渣Ⅱ的主要成分为 (填化学式);若溶液的pH偏高,将会导致溶液中铝元素的含量降低,其原因是 (用离子方程式表示)。
(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量,其主要原因是 ;与吸收SO2前的溶液相比,热分解后循环利用的溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 (12分)(1)Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O SiO2
(2)CaSO4 3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑
(3)溶液中的部分SO32-被氧化成SO42- 减小
解析 (1)酸浸时Al2O3与H2SO4发生反应,SiO2不溶于H2SO4溶液,形成滤渣Ⅰ。(2)依题意,滤渣Ⅱ的主要成分是CaSO4;若溶液pH偏高,会使Al3+水解程度增大,生成Al(OH)3,导致溶液中铝元素的含量降低。(3)过滤Ⅱ所得滤液用于吸收含SO2的烟气,反应得H2SO3,热分解时部分H2SO3被氧化成H2SO4,导致经完全热分解放出的SO2量小于吸收的SO2量,且热分解后循环利用的溶液的pH减小。
19.(2014江苏单科,20,14分)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。
(1)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:
S2--2e-S
(n-1)S+S2-Sn2-
①写出电解时阴极的电极反应式: 。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成 。
(2)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。
①在图示的转化中,化合价不变的元素是 。
②反应中当有1molH2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的物质的量不变,需消耗O2的物质的量为 。
③在温度一定和不补加溶液的条件下,缓慢通入混合气体,并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含CuS,可采取的措施有 。
(3)H2S在高温下分解生成硫蒸气和H2。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图所示,H2S在高温下分解反应的化学方程式为 。
答案 (14分)(1)①2H2O+2e-H2↑+2OH-
②Sn2-+2H+(n-1)S↓+H2S↑
(2)①Cu、H、Cl(或铜、氢、氯) ②0.5mol
③提高混合气体中空气的比例
(3)2H2S2H2+S2
解析 (1)①由电解原理知,阴极发生还原反应,又因为是碱性溶液中,所以电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-。②由题意知,Sn2-在酸性条件下生成单质S,所以离子方程式为Sn2-+2H+(n-1)S↓+H2S↑。(2)①由题中图示知,在该转化过程中,溶液中的H+和Cl-的化合价未变,Cu2+→CuS→Cu2+,Cu元素化合价没有变化。②由题意知,O2氧化H2S,根据得失电子守恒有:n(O2)=12n(S)=12n(H2S)=12×1mol=0.5mol。③欲使生成的硫单质中不含CuS,可根据上述分析,增大O2的量,把CuS中的S氧化出来。
20.(2012北京理综,25,13分)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。
(1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应: 。
(2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是 。
(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-)∶n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-)∶n(HSO3-)
91∶9
1∶1
9∶91
pH
8.2
7.2
6.2
①由上表判断,NaHSO3溶液显 性,用化学平衡原理解释: 。
②当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母) 。
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b.c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
c.c(Na+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
(4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如下:
①HSO3-在阳极放电的电极反应式是 。
②当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理: 。
答案 (1)SO2+H2OH2SO3、
2H2SO3+O22H2SO4
(2)2OH-+SO2H2O+SO32-
(3)①酸
HSO3-存在:HSO3-H++SO32-和HSO3-+H2OH2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度
②ab
(4)①HSO3-+H2O-2e-SO42-+3H+
②H+在阴极得电子生成H2,溶液中c(H+)降低,促使HSO3-电离生成SO32-,且Na+进入阴极室,吸收液得以再生
解析 (3)①当n(SO32-)∶n(HSO3-)=9∶91时,对应的pH为6.2,可知NaHSO3溶液显酸性。原因是HSO3-的电离程度强于水解程度。
②当吸收液呈中性时,c(H+)=c(OH-),由电荷守恒c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)得a正确;当pH=7.2时,n(SO32-)∶n(HSO3-)=1∶1,则当pH=7时,n(SO32-)∶n(HSO3-)<1∶1,则b正确。
(4) ①阳极发生氧化反应,HSO3-被氧化,一定会生成SO42-,在酸性环境下,氧元素来自H2O,故有H2O参与反应,生成物中有H+。
21.(2011北京理综,27,15分)甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀,用下图所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验)。
实验操作和现象:
操作
现象
关闭弹簧夹,滴加一定量浓硫酸,加热
A中有白雾生成,铜片表面产生气泡
B中有气泡冒出,产生大量白色沉淀
C中产生白色沉淀,液面上方略显浅棕色并逐渐消失
打开弹簧夹,通入N2,停止加热,一段时间后关闭
从B、C中分别取少量白色沉淀,加稀盐酸
均未发现白色沉淀溶解
(1)A中反应的化学方程式是 。
(2)C中白色沉淀是 ,该沉淀的生成表明SO2具有 性。
(3)C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是 。
(4)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因,甲认为是空气参与反应,乙认为是白雾参与反应。
①为证实各自的观点,在原实验基础上:
甲在原有操作之前增加一步操作,该操作是 ;
乙在A、B间增加洗气瓶D,D中盛放的试剂是 。
②进行实验,B中现象:
甲
大量白色沉淀
乙
少量白色沉淀
检验白色沉淀,发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因: 。
(5)合并(4)中两同学的方案进行实验。B中无沉淀生成,而C中产生白色沉淀,由此得出的结论是 。
答案 (1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)BaSO4 还原
(3)2NO+O22NO2
(4)①通N2一段时间,排除装置中的空气 饱和NaHSO3溶液
②甲:SO42-+Ba2+BaSO4↓,乙:2Ba2++2SO2+O2+2H2O2BaSO4↓+4H+,白雾的量远多于装置中O2的量
(5)SO2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀
解析 (2)SO2进入C中,在酸性条件下NO3-将SO2氧化成SO42-,所以C中的沉淀是BaSO4。
(3)NO3-将SO2氧化成SO42-的同时,本身被还原成NO,NO与O2反应生成NO2而使气体呈浅棕色。
(4)①甲认为是空气参与了反应,要证明这个问题需要将装置中的空气排走;乙认为是白雾(硫酸酸雾)参与了反应就需要除去白雾。
②由B中的现象可知甲、乙两同学的观点都是正确的,两实验产生白色沉淀的量不同说明氧气和白雾的量不同,白雾的量多于O2的量。
(5)合并(4)中两同学的方案进行实验,B中无沉淀,证明了SO2不与BaCl2发生反应。
考点四 氮及其化合物
1.(2022江苏,8,3分)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是( )
A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3
B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl
C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3
D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
答案 A 自然固氮中N2不一定转化为NH3,如通过闪电释放的能量将N2转化为NO;侯氏制碱法原理为H2O+NH3+CO2+NaCl NaHCO3↓+NH4Cl;工业上通过NH3生产HNO3,相关反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O、2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO;氮元素在自然界中既有游离态又有化合态,多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”;故选A。
2.(2022浙江6月选考,9,2分)下列说法正确的是( )
A.工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁
B.接触法制硫酸时,煅烧黄铁矿以得到三氧化硫
C.浓硝酸与铁在常温下不反应,所以可用铁质容器贮运浓硝酸
D.“洁厕灵”(主要成分为盐酸)和“84消毒液”(主要成分为次氯酸钠)不能混用
答案 D 工业上通过电解熔融氯化镁制取金属镁,A项错误;煅烧黄铁矿生成SO2,不能得到SO3,B项错误;常温下,浓硝酸可以与铁反应,使铁表面形成致密的氧化膜而钝化,从而保护内部的铁不再与酸反应,故可用铁质容器贮运浓硝酸,C项错误;盐酸与次氯酸钠会反应生成有毒气体氯气,不能混用,D项正确。
3.(2018海南单科,2,2分)某工业废气所含氮氧化物(NOx)的氮氧质量比约为7∶4,该NOx可表示为( )
A.N2O B.NO C.N2O3 D.NO2
答案 A NOx中氮氧质量比为1416x=74,得x=12,则NOx可表示为N2O,A项正确。
4.(2015北京理综,8,6分)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确···的是( )
A.氮元素均被氧化
B.工业合成氨属于人工固氮
C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
答案 A A项,人工固氮时,N2+3H22NH3,氮元素被还原;B项,把游离态的氮元素转化为含氮化合物的过程是氮的固定,工业合成氨属于人工固氮;C项,硝酸盐可转化为蛋白质,动植物遗体可转化为氨或铵盐,则含氮有机物和含氮无机物可相互转化;D项,在自然界氮循环过程中,碳、氢、氧三种元素也参与了循环。
5.(2014山东理综,9,5分)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是( )
A.FeO B.Fe2O3 C.FeSO4 D.Fe3O4
答案 A Fe2O3与HNO3反应不产生NO,B项错误。A项,n(NO)=m(FeO)72 g/mol×3;C项,n(NO)=m(FeSO4)152 g/mol×3;D项,n(NO)=m(Fe3O4)232 g/mol×3,m(FeO)=m(FeSO4)=m(Fe3O4),故A项符合题意。
6.(2013广东理综,10,4分)下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是( )
选项
叙述Ⅰ
叙述Ⅱ
A
NH4Cl为强酸弱碱盐
用加热法除去NaCl中的NH4Cl
B
Fe3+具有氧化性
用KSCN溶液可以鉴别Fe3+
C
溶解度:CaCO3
SiO2可与HF反应
氢氟酸不能保存在玻璃瓶中
答案 D 加热法除去NaCl中的NH4Cl,是利用NH4Cl受热易分解的性质,与NH4Cl为强酸弱碱盐无因果关系;用KSCN溶液鉴别Fe3+是利用Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(红色),与Fe3+具有氧化性无因果关系;溶解度:Na2CO3>NaHCO3,C项错误;SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,氢氟酸通常保存在塑料瓶中,D项符合题意。
7.(2012山东理综,12,4分)下列由相关实验现象所推出的结论正确的是( )
A.Cl2、SO2均能使品红溶液褪色,说明二者均有氧化性
B.向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有SO42-
C.Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应
D.分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升,说明二者均易溶于水
答案 D A项,SO2使品红溶液褪色表现的是漂白性;B项,若原溶液中有SO32-或HSO3-也会产生白色沉淀;C项,Fe与稀硝酸反应不生成H2,不属于置换反应。
8.(2012天津理综,2,6分)下列单质或化合物性质的描述正确的是( )
A.NaHSO4水溶液显中性
B.SiO2与酸、碱均不反应
C.NO2溶于水时发生氧化还原反应
D.Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
答案 C A项 ,NaHSO4Na++H++SO42-,故NaHSO4水溶液显酸性;B项,SiO2能与NaOH等强碱反应,也能与氢氟酸反应;C项,3NO2+H2O2HNO3+NO,该反应属于氧化还原反应;D项,Fe在Cl2中燃烧只生成FeCl3。
9.(2012北京理综,10,6分)用如图所示装置进行下列实验,实验结果与预测的现象不一致的是( )
①中的物质
②中的物质
预测①的现象
A
淀粉KI溶液
浓硝酸
无明显变化
B
酚酞溶液
浓盐酸
无明显变化
C
AlCl3溶液
浓氨水
有白色沉淀
D
湿润红纸条
饱和氯水
红纸条褪色
答案 A 浓硝酸具有挥发性和强氧化性,所以在①中可能发生反应6I-+8H++2NO3-3I2+2NO↑+4H2O,而使①中液体变为蓝色。
10.(2012重庆,7,6分)下列叙述正确的是( )
A.Fe与S混合加热生成FeS2
B.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3
C.过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成
D.白磷在空气中加热到一定温度能转化为红磷
答案 C A项,Fe与S混合加热生成FeS;B项,NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3;C项,随着反应的进行,浓HNO3变成稀HNO3,有NO生成;D项,白磷在空气中加热会生成P2O5。
11.(2011广东,8,4分)能在水溶液中大量共存的一组离子是( )
A.H+、I-、NO3-、SiO32- B.Ag+、Fe3+、Cl-、SO42-
C.K+、SO42-、Cu2+、NO3- D.NH4+、OH-、Cl-、HCO3-
答案 C A项,H+与SiO32-不能大量共存,NO3-在H+存在条件下能将I-氧化为I2;B项,Ag+与Cl-、SO42-因生成沉淀而不能大量共存;C项,各离子间不发生反应,能大量共存;D项,OH-与NH4+、HCO3-不能大量共存。
12.(2018江苏单科,20,14分)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:
2NO2(g)+H2O(l)HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=-116.1kJ·mol-1
3HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=75.9kJ·mol-1
反应3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式: 。
(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式: 。
(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
①NH3与NO2生成N2的反应中,当生成1molN2时,转移的电子数为 mol。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。
图1
图2
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50~250℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是 ;当反应温度高于380℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是 。
答案 (14分)(1)-136.2
(2)HNO2-2e-+H2O3H++NO3-
(3)2HNO2+(NH2)2CO2N2↑+CO2↑+3H2O
(4)①247
②迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大 催化剂活性下降;NH3与O2反应生成了NO
解析 (1)将已知热化学方程式依次编号为①、②,根据盖斯定律①×3+②2得3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g) ΔH=-116.1 kJ·mol-1×3+75.9 kJ·mol-12=-136.2kJ·mol-1。
(2)电解过程中HNO2→NO3-发生氧化反应,则阳极反应式为HNO2-2e-+H2O3H++NO3-。
(3)HNO2中N为+3价,(NH2)2CO中N、C的化合价分别为-3、+4,依据得失电子守恒和原子守恒配平反应方程式为2HNO2+(NH2)2CO2N2↑+CO2↑+3H2O。
(4)①NH3、NO2中氮元素化合价分别为-3、+4,根据得失电子守恒和原子守恒配平反应方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O,故生成1molN2转移电子247mol。
13.(2013北京理综,26,14分)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式: 。
(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
①写出该反应的热化学方程式: 。
②随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是 。
(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。
①当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式: 。
②当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。原因是 ,元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。
(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式: 。
答案 (1)3NO2+H2O2HNO3+NO
(2)①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+183kJ·mol-1
②增大
(3)①2CO+2NON2+2CO2
②根据Mg、Ca、Sr和Ba的质子数,得知它们均为ⅡA族元素。同一主族的元素,从上到下,原子半径逐渐增大
(4)①还原
②NO+O2--2e-NO2
解析 (2)①由题干信息可知:N2(g)2N(g) ΔH1=+945kJ·mol-1,O2(g)2O(g) ΔH2=+498kJ·mol-1,2N(g)+2O(g)2NO(g) ΔH3=-1260kJ·mol-1。根据盖斯定律可得:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+183kJ·mol-1。
(3)②根据各元素原子的质子数结合每一周期容纳的元素种数可推出Mg、Ca、Sr、Ba都为ⅡA族元素,它们分别位于三、四、五、六周期,同一主族元素,从上到下,原子半径依次增大,金属性逐渐增强。
(4)①由题图提供的信息可知Pt电极上O2得电子,发生还原反应:O2+4e-2O2-。②在NiO电极上NO被氧化成NO2:NO+O2--2e-NO2。
解题关键 (2)要求考生从化学反应实质的角度认识化学反应过程中的能量变化,并进行相关计算。解答本题需要明确什么是键能,键能与化学反应的焓变有何关系。
评分细则 (2)①书写热化学方程式时,要注明每种物质的聚集状态,ΔH应注明“+”或“-”,带上单位“kJ·mol-1”,热量数值和方程式中化学计量数相对应。
14.(2012江苏单科,16,12分,★★)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:
(1)一定条件下,NO与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g),其平衡常数表达式为K= 。
(2)上述工艺中采用气—液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋),其目的是 ;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是 (填化学式)。
(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,则会导致 ;若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则会导致 。
(4)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,其反应的离子方程式为 。
答案 (12分)(1)c(N2O3)c(NO)·c(NO2)
(2)使尾气中的NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2
(3)排放气体中NO含量升高 产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高
(4)3NO2-+2H+NO3-+2NO↑+H2O
解析 (2)气—液逆流可以使气体与吸收液充分接触,吸收更完全;滤渣是Ca(OH)2,可以循环使用。
(3)据NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O可知参加反应的NO与NO2的物质的量之比为1∶1,如果n(NO)∶n(NO2)>1∶1,剩余的NO不能被吸收,排放的气体中NO含量升高;如果n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则发生反应:4NO2+2Ca(OH)2Ca(NO2)2+Ca(NO3)2+2H2O,产品中Ca(NO3)2的含量升高。
(4)酸性条件下NO2-发生歧化反应。
15.(2011重庆,27,15分)固态化合物A由两种短周期元素组成,可与水发生复分解反应。甲组同学用下图装置(夹持装置略)对其进行探究实验。
(1)仪器B的名称是 。
(2)实验中,Ⅱ中的试纸变蓝,Ⅳ中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成,则Ⅲ中的试剂为 ;Ⅳ中发生反应的化学方程式为 ;
Ⅴ中的试剂为 。
(3)乙组同学进行同样实验,但装置连接顺序为Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅱ-Ⅴ-Ⅵ,此时Ⅱ中现象为 ,原因是 。
(4)经上述反应,2.5g化合物A理论上可得0.56L(标准状况)M;则A的化学式为 。
答案 (1)分液漏斗
(2)碱石灰 3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O 浓H2SO4
(3)试纸变蓝 CuO与氨气反应生成的水和未反应的氨气形成氨水,使试纸变蓝
(4)Mg3N2
解析 (2)运用物质的性质可知进入Ⅱ中的气体是NH3及NH3从Ⅰ中逸出时带出来的H2O(g);为防止冷的H2O(g)进入热的Ⅳ装置使试管炸裂造成实验失败,Ⅲ中的试剂应为碱性固体干燥剂——碱石灰、生石灰等;NH3与CuO反应生成的不溶于水的单质气体应为N2,由氧化还原反应原理知CuO被还原得到Cu,氨被氧化得到N2;气体与固体反应时,气体不能完全反应,总有一部分气体反应物随气体产物逸出,因此Ⅴ应为除去N2中的NH3的洗气瓶,故Ⅴ中试剂为浓H2SO4。
(4)依题意短周期元素与N元素形成的A可水解生成NH3,可猜测A为Mg3N2,然后运用题目给出的数据验证一下:
n(N)=2×0.56 L22.4 L·mol-1=0.05mol,
n(Mg)=2.5 g-14 g·mol-1×n(N)24 g·mol-1=0.075mol,
所以n(Mg)∶n(N)=0.075∶0.05=3∶2,符合题意。
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