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2021高考化学专题讲解 专题十三 非金属及其化合物（试题部分）
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这是一份2021高考化学专题讲解 专题十三 非金属及其化合物（试题部分），共50页。
专题十三 非金属及其化合物
【考情探究】
课
标
解
读
内容
碳、硅及其化合物 无机非金属材料
氯、溴、碘及其化合物
氧、硫及其化合物
氮及其化合物
解读
1.掌握碳及其重要化合物的主要性质及其应用
2.了解碳的氧化物对环境的影响
1.掌握Cl2及其化合物的主要性质及应用
2.掌握Cl2的实验室制法
3.了解海水的综合利用
1.掌握硫的主要性质及其应用
2.掌握SO42-的检验方法
3.了解硫的氧化物对环境的影响
1.掌握氮及其化合物的主要性质及应用
2.掌握NH3的实验室制法
考情分析
非金属元素及其化合物是高考的重点考查内容,试题通常以本专题知识为载体,综合考查基本概念和基本理论,或与生产、生活、科技、医疗等联系起来考查知识的灵活应用能力
备考策略
本专题内容常与氧化还原反应、物质的制备与检验、化学平衡、盐类的水解等结合在一起进行考查
【真题探秘】
【基础集训】
考点一 碳、硅及其化合物 无机非金属材料
1.半导体工业中有一句行话:“从沙滩到用户”,即由SiO2制Si。制取Si的过程中不涉及的化学反应是( )
A.SiO2+2CSi+2CO↑
B.SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
C.Si+2Cl2SiCl4
D.SiCl4+2H2Si+4HCl
答案 B
2.某石化公司“碳九”装船作业时发生泄漏,造成环境污染。“碳九”是指含九个碳原子的芳香烃,下列关于“碳九”的说法不正确的是( )
A.属于易燃危险品
B.能与浓硫酸和浓硝酸的混合液反应
C.只含碳、氢元素
D.1,2,3-三甲基苯属于“碳九”,其一氯代物有5种
答案 D
3.下列叙述正确的是( )
A.因为Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸强
B.碳和硅都是ⅣA族的元素,所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似
C.二氧化硅既能溶于氢氧化钠溶液又能溶于氢氟酸,所以二氧化硅是两性氧化物
D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能和水反应生成硅酸
答案 D
4.常温下,向Ba(OH)2和NaOH混合溶液中缓慢通入CO2至过量(溶液温度变化忽略不计),生成沉淀物质的量与通入CO2体积的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.b点时溶质为NaHCO3
B.V4的值为90
C.V1、V2、V3时,溶液中c(Ba2+)·c(CO32-)相等
D.原混合溶液中n[Ba(OH)2]∶n(NaOH)=1∶2
答案 D
5.2017年5月4日《光明日报》报道称,中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂首次实现了CO2直接加氢制汽油的过程。其转化过程如图所示。
下列说法中正确的是( )
A.反应①的产物中含有水
B.反应②为化合反应
C.所制得的汽油的主要成分是烃和烃的含氧衍生物
D.这种人造汽油用作汽车的燃料时,汽车尾气中不含氮氧化物
答案 A
考点二 氯、溴、碘及其化合物
6.海水化学资源开发利用的部分过程如图所示,下列说法正确的是( )
A.从海水中得到粗盐主要是通过蒸发操作实现的
B.用澄清的石灰水可鉴别NaHCO3和Na2CO3
C.在步骤③中可通入Cl2使溴离子被还原为Br2
D.在步骤④中,SO2的水溶液吸收Br2后,溶液的pH增大
答案 A
7.在制备和收集Cl2的实验过程中,下列装置正确的是( )
答案 D
8.卤素单质在碱性溶液中容易发生歧化反应,歧化反应的产物依反应温度的不同而不同。
Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O
下图为制取氯气、氯酸钾、次氯酸钠和检验氯气性质的微型实验装置:
装置中盛装的药品如下:①多用滴管中装有5 mL浓盐酸;②微型支管试管中装有1.5 g KMnO4;③微型支管试管中装有2~3 mL浓硫酸;④U形反应管中装有30% KOH溶液;⑤U形反应管中装有2 mol·L-1 NaOH溶液;⑥、⑦双U形反应管中分别装有0.1 mol·L-1KI-淀粉溶液和KBr溶液;⑧尾气出口用浸有0.5 mol·L-1 Na2S2O3溶液的棉花轻轻覆盖住。
(1)整套装置气密性检查的方法: 。
(2)为了使装置④、⑤中的反应顺利完成,应该控制的反应条件分别为 。
(3)装置⑥、⑦中能够观察到的实验现象分别是 。
(4)如果把装置⑥、⑦中的试剂互换位置,还能否证明氧化性:Cl2>I2, (填“能”或“不能”),理由是 。
(5)已知氯酸钾和氯化钾的溶解度曲线如图所示,反应结束后,从装置④中提取氯酸钾晶体的实验操作是 。
(6)尾气处理时发生反应的离子方程式为 。
(7)选择微型实验装置的优点有 (至少写两点)。
答案 (1)连接好实验装置,由⑧导管向装置⑦中加水,若能形成一段稳定的水柱,则装置的气密性良好(其他合理答案也可)
(2)装置④放入348 K(或75 ℃)热水浴中;装置⑤放入冰水浴中
(3)装置⑥中溶液变蓝;装置⑦中溶液变成橙色
(4)能 若互换装置⑥、⑦中的试剂,Cl2与KBr反应生成Br2,挥发出来的Br2与KI反应,可以间接证明Cl2的氧化性强于I2
(5)冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
(6)S2O32-+4Cl2+5H2O 2SO42-+8Cl-+10H+
(7)简化实验装置、节约成本;试剂用量少、能源消耗少;节省空间,缩短实验时间;减少污染等
9.二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59 ℃,沸点为11.0 ℃,易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得。某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2,其中A为ClO2的发生装置,B为ClO2的凝集装置,C为尾气吸收装置。
请回答下列问题:
(1)A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等,请写出该反应的化学方程式: 。A部分还应添加温水浴控制60 ℃的温度,B部分还应补充的装置是 。
(2)该装置按(1)补充完整后,装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是 (填“A”“B”或 “C”)。
(3)C中的试剂为NaOH溶液,反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠(NaClO2),该反应的离子方程式为 。若实验时需要450 mL 4 mol/L的NaOH溶液,则在精确配制时,需要称取NaOH的质量是 g,所使用的仪器除托盘天平、量筒、胶头滴管、玻璃棒外,还必须有 。
答案 (1)2KClO3+H2C2O4 K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O 盛有冰水混合物的水槽或冰水浴
(2)C
(3)2ClO2+2OH- ClO2-+ClO3-+H2O 80.0 500 mL容量瓶、烧杯
考点三 氧、硫及其化合物
10.浓硫酸与蔗糖反应的实验,对现象的解释不合理的是( )
选项
现象
解释
A
蔗糖变黑
浓硫酸具有脱水性
B
有刺激性气味
浓硫酸具有强酸性
C
固体体积膨胀
生成大量气体
D
烧杯壁发烫
反应放热
答案 B
11.下列有关物质性质的应用正确的是( )
A.常温下干燥氯气与铁不反应,可以用钢瓶储存氯水
B.二氧化硅具有较强的导电性,可用于制造光导纤维
C.二氧化硫有漂白、杀菌作用,可在食品生产中大量使用
D.次氯酸钠具有强氧化性,可用于配制消毒液
答案 D
12.探究浓硫酸和铜的反应,下列装置或操作中正确的是( )
A.用装置甲进行铜和浓硫酸的反应
B.用装置乙收集二氧化硫并吸收尾气
C.用装置丙稀释反应后的混合液
D.用装置丁测定余酸的浓度
答案 C
13.下列有关实验的说法正确的是( )
A.向品红溶液中通入气体X,品红溶液褪色,则气体X可能是Cl2
B.CO2中含少量SO2,可将该混合气体全通入足量饱和Na2CO3溶液中除去SO2
C.向某溶液中滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液变成血红色,该溶液中一定含有Fe2+
D.将SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中生成白色沉淀,此沉淀是BaSO3
答案 A
14.以下非金属元素氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是( )
选 项
氧化物
环境问题
主要来源
A
CO2
酸雨
化石燃料的燃烧
B
SO2
光化学烟雾
汽车尾气的排放
C
NO2
温室效应
工厂废气的排放
D
CO
煤气中毒
煤炭的不完全燃烧
答案 D
15.某研究小组用下图装置进行SO2与FeCl3溶液反应的相关实验(夹持装置已略去)。
(1)配制氯化铁溶液时,需先把氯化铁晶体溶解在 中,再加水稀释,这样操作的目的是 。
(2)通入足量SO2时,装置C中观察到的现象为 。
(3)根据以上现象,该小组同学认为SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应。
①写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式: 。
②请设计实验方案检验装置C中有Fe2+生成: 。
③该小组同学向装置C反应后的溶液中加入硝酸酸化的BaCl2溶液,若出现白色沉淀,即可证明反应生成了SO42-,该做法 (填“合理”或“不合理”),理由是 。
(4)装置D中倒置漏斗的作用是 。
(5)为了验证SO2具有还原性,实验中可以代替FeCl3的试剂有 (填字母)。
a.浓硫酸 b.酸性KMnO4溶液
c.碘水 d.NaCl溶液
答案 (1)浓盐酸 抑制氯化铁水解
(2)溶液由棕黄色变为浅绿色
(3)①2Fe3++SO2+2H2OSO42-+4H++2Fe2+
②取少量C中反应后的溶液于试管中,向其中滴入酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液褪色,说明有Fe2+,若不褪色,说明没有Fe2+(合理即可)
③不合理 硝酸可以将溶解的SO2氧化为H2SO4,干扰实验
(4)防止溶液倒吸 (5)bc
考点四 氮及其化合物
16.资料显示:一定条件下NH3能还原CuO。为了证明资料的真实性,利用下列装置(含药品)进行实验,其中错误的是( )
答案 A
17.有X、Y、Z、M、N五种物质,进行的有关实验操作及现象如下:
实验操作
实验现象
①气体X和气体Y混合
气体变红棕色
②Y、M、N分别与氢硫酸反应
都产生淡黄色固体
③用玻璃棒蘸取Z和M的浓溶液,相互靠近
产生白烟
④Z和N分别通入少量溴水中
溴水都变成无色透明的液体
X、Y、Z、M、N依次可能是( )
A.NO、O2、NH3、HNO3、SO2
B.O2、NO、NH3、HCl、SO2
C.O2、NO、HCl、NH3、CO2
D.NO、O2、NH3、HCl、CH4
答案 A
18.实验室可用下图装置制取少量氮气。下列说法正确的是( )
A.②中盛放的是五氧化二磷
B.实验开始时先点燃③的酒精灯,再点燃①的酒精灯
C.③中玻璃管中的反应:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O
D.实验结束时先熄灭①、③的酒精灯,再将导管从水槽中取出
答案 C
19.如图所示,相同条件下,两支容积相同的试管分别装满NO2和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两支试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则两支试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为( )
A.1∶1 B.5∶7 C.7∶5 D.4∶3
答案 A
20.氮化铬(CrN)是一种良好的耐磨材料,实验室可用无水氯化铬(CrCl3)与氨在高温下反应制备,反应原理为CrCl3+NH3 CrN+3HCl。回答下列问题:
(1)制备无水氯化铬。氯化铬有很强的吸水性,通常以氯化铬晶体(CrCl3·6H2O)的形式存在。直接加热脱水往往得到Cr2O3,有关反应的化学方程式为 ,用氯化铬晶体制备无水氯化铬的方法是 。
(2)制备氮化铬。某实验小组设计制备氮化铬的装置如图所示(夹持与加热装置省略):
①装置A中发生反应的化学方程式为 。
②实验开始时,要先打开装置A中活塞,后加热装置C,目的是 。
③装置B中盛放的试剂是 ,装置D的作用是 。
④有同学认为该装置有一个缺陷,该缺陷是 。
(3)氮化铬的纯度测定。制得的CrN中含有Cr2N杂质,取样品14.38 g在空气中充分加热,得固体残渣(Cr2O3)的质量为16.72 g,则样品中CrN的质量分数为 (结果保留3位有效数字)。
答案 (1)2CrCl3·6H2O Cr2O3+9H2O+6HCl↑ 在HCl的气氛中加热
(2)①CaO+NH3·H2O Ca(OH)2+NH3↑
②用生成的氨气排出装置内的空气
③碱石灰 防止空气中的水蒸气进入装置
④没有尾气处理装置(或其他合理答案)
(3)91.8%
【综合集训】
1.(2019河北邯郸重点中学检测,25)现取m g铝镁合金加入一定浓度的稀硝酸中,恰好完全溶解(假定硝酸的还原产物只有NO),向反应后的混合溶液中滴加b mol/L NaOH溶液,当滴加到V mL时,得到的沉淀质量恰好达最大,为n g,则下列有关该实验的说法中不正确的是( )
A.沉淀中氢氧根离子的质量为(n-m)g
B.恰好溶解后溶液中的NO3-的物质的量为bV1 000 mol
C.生成标准状况下NO气体的体积为22.4(n-m)17L
D.与合金反应的硝酸的物质的量为(n-m51+bV1 000) mol
答案 C
2.(2018河北衡水中学大联考,21)将13.6 g Cu和Cu2O组成的混合物加入250 mL一定浓度的稀硝酸中,固体完全溶解生成Cu(NO3)2和NO。向所得溶液中加入1.0 L 0.5 mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的质量为
19.6 g,此时溶液呈中性,且金属离子沉淀完全。下列说法正确的是( )
A.原固体混合物中,Cu和Cu2O的物质的量之比为1∶1
B.原稀硝酸的浓度为1.3 mol·L-1
C.产生的NO的体积为2.24 L
D.反应后剩余硝酸的物质的量为0.1 mol
答案 D
3.(2018湖南长沙长郡中学月考,22)2.24 g铜和镁的混合物完全溶于某浓度的硝酸溶液中,还原产物中有NO2、NO、N2O三种物质,且体积均为0.224 L(标准状况),然后向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,所得沉淀经过滤、洗涤、干燥后称重,质量为( )
A.3.12 g B.4.28 g C.4.68 g D.5.08 g
答案 B
【应用集训】
1.[2020届江苏南通栟茶中学学情监测,16(1)]热化学循环制氢法是在水反应体系中加入中间物,历经不同的反应阶段,最终将水分解为氢气和氧气,中间物不消耗,各阶段反应温度都较低。
(1)“硫碘热化学循环制氢”原理如下图:
Ⅰ.写出上述循环转化中的化学方程式:
① ;
② ;
③ 。
Ⅱ.当反应中有1 mol O2生成,将制得 mol H2。
答案 (1)Ⅰ.①I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI
②2H2SO4(浓) 2SO2↑+O2↑+2H2O
③2HI H2+I2 Ⅱ.
2.[2020届江苏连云港新海中学学情检测,20(2)(3)]烟气中的氮氧化物是造成大气污染的重要因素。
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图1所示。
图1
①若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 。
②NO直接催化分解也是一种脱硝途径。在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO在40 ℃下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图2所示。请写出NO分解的化学方程式: 。
图2
(3)一定条件下,向NOx/O3混合物中加入一定浓度的SO2气体,进行同时脱硫脱硝实验,实验结果如图3。
图3
①同时脱硫脱硝时NO的氧化率略低的原因是 。
②由图3可知SO2对NO的氧化率影响很小的原因是 。
答案 (2)①NO的分解反应是放热反应,升温有利于反应逆向进行
②3NON2O+NO2
(3)①SO2的氧化消耗了少量O3,减小了O3的浓度
②O3氧化SO2反应的活化能较大,O3与NO反应速率比O3与SO2反应速率快
3.[2019江苏泰州中学、宜兴中学联考,19(3)]实验室模拟工业制取Na2SO3固体的过程如下:
已知:①反应Ⅰ在三颈烧瓶中发生,装置如图甲所示(固定及加热类仪器省略);
②部分物质的溶解度曲线如图乙所示,其中Na2SO3饱和溶液低于50 ℃时析出Na2SO3·7H2O。
(3)由滤液可以制取NH4Cl固体。
①验证滤液中含有NH4+的实验操作是 。
②由滤液可获得NH4Cl粗产品(含少量Na2SO3)。请补充完整由NH4Cl粗产品制取纯净的NH4Cl固体的实验方案: ,得到纯净的NH4Cl固体。(实验中须使用的试剂有SO2、乙醇,除常用仪器外须使用的仪器有真空干燥箱)
答案 (3)①取少量滤液于试管中,向其中滴加NaOH浓溶液,加热试管,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝
②将NH4Cl粗产品溶于适量水,向所得溶液中通入足量的SO2气体;将所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,固体用适量乙醇洗涤2~3次后,在真空干燥箱中干燥
4.[2018江苏海安中学调研,16(1)(2)]硫化钠在染料工业中有着重要的用途。工业中常用煤粉(主要成分为碳)还原芒硝(Na2SO4)制备硫化钠。
(1)①“煅烧”时煤粉把Na2SO4还原为Na2S,反应的化学方程式为 。
煤粉的作用是:a.作为还原剂生成CO2;b. 。
②“煅烧”时常有副反应发生:Na2S+4CO2Na2CO3+SO2+3CO、4Na2S+O22Na2S2+2Na2O。为了防止副反应的发生可采取的措施是 。
(2)“浸取”用NaOH溶液而不用水的原因是 。
答案 (1)①Na2SO4+2CNa2S+2CO2↑
燃烧为反应提供热量
②及时排出产生的气体,排尽设备中的空气
(2)抑制Na2S水解
【创新集训】
[2019江苏苏州期末,19(1)(2)]六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)常用于电镀、陶瓷等工业,某实验室以单质Ni为原料制取六水合氯化镍的实验步骤如下:
已知:①Fe(OH)3完全沉淀的pH为3.2;Ni(OH)2开始沉淀的pH为7.2,完全沉淀的pH为9.2。
②NiCl2易水解,从溶液中获取NiCl2·6H2O须控制pH<2。
(1)在三颈烧瓶中(装置见下图)加入一定量Ni粉和水,通入空气,滴入稀硝酸和稀硫酸的混酸,至反应结束,过滤,制得NiSO4溶液。
①反应过程中,为提高稀硝酸的利用率,在不改变投料比的情况下,可采取的合理措施是 。
②向A装置中通入空气的作用是搅拌、 。
③若镍粉过量,判断反应完成的现象是 。
(2)将所得NiSO4溶液与NaHCO3溶液混合反应得到NiCO3·Ni(OH)2沉淀,过滤,洗涤。
①沉淀反应的离子方程式为 。
②检验NiCO3·Ni(OH)2沉淀是否洗涤干净的方法是 。
答案 (1)①减缓硝酸的滴加速率或适当降低温度
②将生成的NO氧化为硝酸(或使产生的NO部分转化为NO2,便于NOx被NaOH溶液完全吸收)
③三颈烧瓶内无红棕色气体出现
(2)①2Ni2++4HCO3- NiCO3·Ni(OH)2↓+3CO2↑+H2O
②取最后一次洗涤液,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若无明显现象,则已洗涤干净
【五年高考】
考点一 碳、硅及其化合物 无机非金属材料
1.(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
2.(2019江苏单科,20,14分)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
(1)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO,CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图1。
图1
①写出400~600 ℃范围内分解反应的化学方程式: 。
②与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因是 。
(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图2。
图2
①写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式: 。
②电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是 。
(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH=41.2 kJ·mol-1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5 kJ·mol-1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图3。其中:
CH3OCH3的选择性=2×CH3OCH3的物质的量反应的CO2的物质的量×100%
图3
①温度高于300 ℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是 。
②220 ℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有 。
答案 (14分)(1)①CaC2O4 CaCO3+CO↑
②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体,制得的CaO更加疏松多孔
(2)①CO2+H++2e- HCOO-或CO2+HCO3-+2e- HCOO-+CO32-
②阳极产生O2,pH减小,HCO3-浓度降低;K+部分迁移至阴极区
(3)①反应Ⅰ的ΔH>0,反应Ⅱ的ΔH<0,温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升,使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度
②增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂
3.(2018天津理综,10,14分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:
(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为 (写离子符号);若所得溶液c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1,溶液pH= 。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键
C—H
CO
H—H
C← O(CO)
键能/kJ·mol-1
413
745
436
1 075
则该反应的ΔH= 。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 (填“A”或“B”)。
②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是 。
图1 图2
(3)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式: 。
电池的正极反应式:6O2+6e- 6O2-
6CO2+6O2- 3C2O42-+6O2
反应过程中O2的作用是 。
该电池的总反应式: 。
答案 (14分)(1)CO32- 10
(2)①+120 kJ·mol-1 B
②900 ℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低
(3)Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+) 催化剂
2Al+6CO2Al2(C2O4)3
4.(2017北京理综,26,13分)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:
钛精矿粗TiCl4纯TiCl4
资料:TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181(升华)
316
1 412
熔点/℃
-69
-25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
难溶
(1)氯化过程:TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ·mol-1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:
。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据右图判断:CO2生成CO反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”),判断依据: 。
③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液,则尾气的吸收液依次是 。
④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液,则滤渣中含有 。
(2)精制过程:粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下:
物质a是 ,T2应控制在 。
答案 (13分)(1)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)
ΔH=-45.5 kJ·mol-1
②> 随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液
④MgCl2、AlCl3、FeCl3
(2)SiCl4 高于136 ℃,低于181 ℃
5.(2017课标Ⅱ,26,14分)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
回答下列问题:
(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是 ,还可使用 代替硝酸。
(2)沉淀A的主要成分是 ,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为 。
(3)加氨水过程中加热的目的是 。沉淀B的主要成分为 、 (写化学式)。
(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:MnO4-+H++H2C2O4Mn2++CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品,滴定时消耗了0.050 0 mol·L-1的KMnO4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为 。
答案 (1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ H2O2
(2)SiO2(或H2SiO3) SiO2+4HF SiF4↑+2H2O(或H2SiO3+4HFSiF4↑+3H2O)
(3)防止胶体生成,易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3
(4)45.0%
考点二 氯、溴、碘及其化合物
6.(2017北京理综,8,6分)下列变化中,气体被还原的是( )
A.二氧化碳使Na2O2固体变白
B.氯气使KBr溶液变黄
C.乙烯使Br2的四氯化碳溶液褪色
D.氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀
答案 B
7.(2016课标Ⅲ,7,6分)化学在生活中有着广泛的应用,下列对应关系错误的是( )
化学性质
实际应用
A.
Al2(SO4)3和小苏打反应
泡沫灭火器灭火
B.
铁比铜金属性强
FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
C.
次氯酸盐具有氧化性
漂白粉漂白织物
D.
HF与SiO2反应
氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
答案 B
8.(2018课标Ⅲ,27,14分)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:
(1)KIO3的化学名称是 。
(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:
“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是 。“滤液”中的溶质主要是 。“调pH”中发生反应的化学方程式为 。
(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式 。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为 ,其迁移方向是 。
③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有 (写出一点)。
答案 (1)碘酸钾
(2)加热 KCl KH(IO3)2+KOH 2KIO3+H2O(或HIO3+KOH KIO3+H2O)
(3)①2H2O+2e- 2OH-+H2↑
②K+ a到b
③产生Cl2易污染环境等
9.(2016课标Ⅰ,28,14分)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1)NaClO2中Cl的化合价为 。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式 。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为 、 。“电解”中阴极反应的主要产物是 。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,该反应中氧化产物是 。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为 。(计算结果保留两位小数)
答案 (1)+3
(2)2NaClO3+SO2+H2SO4 2ClO2+2NaHSO4
(3)NaOH溶液 Na2CO3溶液 ClO2-(或NaClO2)
(4)2∶1 O2
(5)1.57
10.(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+4HCl 2ClO2↑+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 (15分)(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
考点三 氧、硫及其化合物
11.(2019江苏单科,3,2分)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A.NH4HCO3受热易分解,可用作化肥
B.稀硫酸具有酸性,可用于除去铁锈
C.SO2具有氧化性,可用于纸浆漂白
D.Al2O3具有两性,可用于电解冶炼铝
答案 B
12.(2018课标Ⅱ,8,6分)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是( )
A.雾和霾的分散剂相同
B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
答案 C
13.(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
14.(2016四川理综,1,6分)化学与生产和生活密切相关。下列过程中没有发生化学变化的是( )
A.氯气作水的杀菌消毒剂
B.硅胶作袋装食品的干燥剂
C.二氧化硫作纸浆的漂白剂
D.肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂
答案 B
15.(2019课标Ⅱ,26,13分)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:
(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为 (填标号)。
A.黄色 B.红色 C.紫色 D.绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为 。回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为 。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的 (填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为 。
(3)成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.100 0 mol·L-1的I2-KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉为指示剂,过量的I2用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2S2O32- 2I-+S4O62-。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为 ,样品中S2-的含量为 (写出表达式)。
答案 (1)D
(2)①BaSO4+4C BaS+4CO↑ CO+H2O CO2+H2 ②BaCO3 ③S2-+Ba2++Zn2++SO42- BaSO4·ZnS↓
(3)浅蓝色至无色 (25.00-12V)×0.100 0×32m×1 000×100%
16.(2018北京理综,27,12分)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式: 。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2 p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是 。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。
ⅰ.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+ + +2I-
(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序号
A
B
C
D
试剂
组成
0.4 mol·L-1
KI
a mol·L-1 KI
0.2 mol·L-1
H2SO4
0.2 mol·L-1
H2SO4
0.2 mol·L-1 KI
0.000 2 mol I2
实验
现象
溶液变黄,一段时间后出现浑浊
溶液变黄,出现浑浊较A快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快
①B是A的对比实验,则a= 。
②比较A、B、C,可得出的结论是 。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A。结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因: 。
答案 (1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1
(2)> 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向进行,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大
(3)SO2 SO42- 4H+
(4)①0.4
②I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率
③反应ⅱ比ⅰ快;D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快
17.(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
18.(2017天津理综,10,14分)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列各方法中的问题。
Ⅰ.H2S的除去
方法1:生物脱H2S的原理为:
H2S+Fe2(SO4)3 S↓+2FeSO4+H2SO4
4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O
(1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,该菌的作用是 。
(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为 。若反应温度过高,反应速率下降,其原因是 。
方法2:在一定条件下,用H2O2氧化H2S
(3)随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同。当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的分子式为 。
Ⅱ.SO2的除去
方法1(双碱法):用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生
NaOH溶液 Na2SO3溶液
(4)写出过程①的离子方程式: ;CaO在水中存在如下转化:
CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)
从平衡移动的角度,简述过程② NaOH再生的原理 。
方法2:用氨水除去SO2
(5)已知25 ℃,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,H2SO3的Ka1=1.3×10-2、Ka2=6.2×10-8。若氨水的浓度为2.0 mol·L-1,溶液中的c(OH-)= mol·L-1。将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7 mol·L-1时,溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)= 。
答案 (14分)(1)降低反应活化能(或作催化剂)
(2)30 ℃、pH=2.0 蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)
(3)H2SO4
(4)2OH-+SO2 SO32-+H2O SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成
(5)6.0×10-3 0.62
19.(2016北京理综,28,16分)以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验
试剂
现象
滴管
试管
0.2 mol·L-1
Na2SO3溶液
饱和Ag2SO4溶液
Ⅰ.产生白色沉淀
0.2 mol·L-1 CuSO4溶液
Ⅱ.溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1 mol·L-1 Al2(SO4)3溶液
Ⅲ.开始无明显变化,继续滴加产生白色沉淀
(1)经检验,现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ: 。
(2)经检验,现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO42-,含有Cu+、Cu2+和SO32-。
已知:Cu+ Cu+Cu2+,Cu2+ CuI↓(白色)+I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu+的实验现象是 。
②通过下列实验证实,沉淀中含有Cu2+和SO32-。
a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是 。
b.证实沉淀中含有Cu2+和SO32-的理由是 。
(3)已知:Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验,现象Ⅲ的白色沉淀中无SO42-,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和 。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:ⅰ.被Al(OH)3所吸附;ⅱ.存在于铝的碱式盐中。对假设ⅱ设计了对比实验,证实了假设ⅱ成立。
a.将对比实验方案补充完整。
步骤一:
步骤二: (按上图形式呈现)。
b.假设ⅱ成立的实验证据是 。
(4)根据实验,亚硫酸盐的性质有 。
盐溶液间反应的多样性与 有关。
答案 (16分)(1)2Ag++SO32- Ag2SO3↓
(2)①析出红色固体
②a.HCl和BaCl2溶液
b.在I-的作用下,Cu2+转化为白色沉淀CuI,SO32-转化为SO42-
(3)①Al3+、OH-
②a.
b.V1明显大于V2
(4)亚硫酸盐的溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性
两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
考点四 氮及其化合物
20.(2019江苏单科,9,2分)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A.NaCl(aq) Cl2(g) FeCl2(s)
B.MgCl2(aq) Mg(OH)2(s) MgO(s)
C.S(s) SO3(g) H2SO4(aq)
D.N2(g) NH3(g) Na2CO3(s)
答案 B
21.(2017北京理综,12,6分)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确···的是( )
①
②
③
A.由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体
B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物
D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
答案 D
22.(2016浙江理综,13,6分)为落实“五水共治”,某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程:
下列说法不正确的是( )
A.固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3
B.X可以是空气,且需过量
C.捕获剂所捕获的气体主要是CO
D.处理含NH4+废水时,发生反应的离子方程式为:NH4++NO2- N2↑+2H2O
答案 B
23.(2019江苏单科,16,12分)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为
NO+NO2+2OH- 2NO2-+H2O
2NO2+2OH- NO2-+NO3-+H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为NO3-的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 。
答案 (12分)(1)2NH3+2O2 N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2NO3-+5H+
②溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强
24.(2018天津理综,9,18分)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:
Ⅰ.采样
采样系统简图
采样步骤:
①检验系统气密性;②加热器将烟道气加热至140 ℃;③打开抽气泵置换系统内空气;④采集无尘、干燥的气样;⑤关闭系统,停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用为 。
(2)C中填充的干燥剂是(填序号) 。
a.碱石灰 b.无水CuSO4 c.P2O5
(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。
(4)采样步骤②加热烟道气的目的是 。
Ⅱ.NOx含量的测定
将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化成NO3-,加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液,加入V1 mL c1 mol·L-1 FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗V2 mL。
(5)NO被H2O2氧化为NO3-的离子方程式为 。
(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有 。
(7)滴定过程中发生下列反应:
3Fe2++NO3-+4H+ NO↑+3Fe3++2H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
则气样中NOx折合成NO2的含量为 mg·m-3。
(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
若缺少采样步骤③,会使测定结果 。
若FeSO4标准溶液部分变质,会使测定结果 。
答案 (18分)(1)除尘
(2)c
(3)
(4)防止NOx溶于冷凝水
(5)2NO+3H2O22H++2NO3-+2H2O
(6)锥形瓶、酸式滴定管
(7)23×(c1V1-6c2V2)3V×104
(8)偏低 偏高
25.(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=-116.1 kJ·mol-1
3HNO2(aq) HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)
ΔH=75.9 kJ·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1 mol N2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-+H2O 3H++NO3-
(3)2HNO2+(NH2)2CO 2N2↑+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
26.(2017课标Ⅰ,26,15分)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法,其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐,利用如图所示装置处理铵盐,然后通过滴定测量。已知:NH3+H3BO3 NH3·H3BO3;NH3·H3BO3+HCl NH4Cl+H3BO3。
回答下列问题:
(1)a的作用是 。
(2)b中放入少量碎瓷片的目的是 。f的名称是 。
(3)清洗仪器:g中加蒸馏水;打开k1,关闭k2、k3,加热b,蒸汽充满管路;停止加热,关闭k1,g中蒸馏水倒吸进入c,原因是 ;打开k2放掉水。重复操作2~3次。
(4)仪器清洗后,g中加入硼酸(H3BO3)和指示剂。铵盐试样由d注入e,随后注入氢氧化钠溶液,用蒸馏水冲洗d,关闭k3,d中保留少量水。打开k1,加热b,使水蒸气进入e。
①d中保留少量水的目的是 。
②e中主要反应的离子方程式为 ,e采用中空双层玻璃瓶的作用是 。
(5)取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m克进行测定,滴定g中吸收液时消耗浓度为c mol·L-1的盐酸V mL,则样品中氮的质量分数为 %,样品的纯度≤ %。
答案 (1)避免b中压强过大
(2)防止暴沸 直形冷凝管
(3)c中温度下降,管路中形成负压
(4)①液封,防止氨气逸出
②NH4++OH- NH3↑+H2O 保温使氨完全蒸出
(5)1.4cVm 7.5cVm
27.(2017北京理综,27,12分)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。
(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:
①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式: 。
②反应器中NH3还原NO2的化学方程式: 。
③当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成: 。
④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 g·mol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是 。
(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:
NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。
图a
图b
①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是 。
②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是 。
③还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下,15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:
15NNO+ H2O
答案 (12分)(1)①CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3
②8NH3+6NO2 7N2+12H2O
③2SO2+O2+4NH3+2H2O 2(NH4)2SO4
④3(2c1V1-c2V2)100a
(2)①BaO ②8∶1 ③415NO+4NH3+3O2 415NNO+6H2O
28.(2016课标Ⅰ,26,14分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→ (按气流方向,用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中
②反应的化学方程
式
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③
④
答案 (1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2O NH3↑+H2O) ②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH3+6NO2 7N2+12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压
教师专用题组
考点一 碳、硅及其化合物 无机非金属材料
1.(2015江苏单科,4,2分)在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是( )
A.元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B.Mg、MgO中镁元素微粒的半径: r(Mg2+)>r(Mg)
C.在该反应条件下,Mg的还原性强于C的还原性
D.该反应中化学能全部转化为热能
答案 C
2.(2015课标Ⅱ,7,6分)食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。下列说法错误的是( )
A.硅胶可用作食品干燥剂
B.P2O5不可用作食品干燥剂
C.六水氯化钙可用作食品干燥剂
D.加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂
答案 C
3.(2015北京理综,27,14分)研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中HCO3-占95%。写出CO2溶于水产生HCO3-的方程式: 。
(2)在海洋碳循环中,通过如图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式: 。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下,将其补充完整:
+ (CH2O)x+x18O2+xH2O
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳,可采用如下方法:
①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。
②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用x mol·L-1 HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度= mol·L-1。
(4)利用下图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。
①结合方程式简述提取CO2的原理: 。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。处理至合格的方法是
。
答案 (14分)(1)CO2+H2O H2CO3、H2CO3 H++HCO3-
(2)①2HCO3-+Ca2+ CaCO3↓+CO2↑+H2O
②xCO2 2xH218O
(3)①
②x·yz
(4)①a室:2H2O-4e- 4H++O2↑,H+通过阳离子膜进入b室,发生反应:H++HCO3- CO2↑+H2O
②c室的反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH
考点二 氯、溴、碘及其化合物
4.(2015海南单科,20-Ⅰ,6分)下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A.电解饱和食盐水可制得金属钠
B.海带提碘只涉及物理变化
C.海水提溴涉及氧化还原反应
D.海水提镁涉及复分解反应
答案 CD
5.(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
考点三 氧、硫及其化合物
6.(2015浙江理综,7,6分)下列说法不正确的是( )
A.液晶态介于晶体状态和液态之间,液晶具有一定程度的晶体的有序性和液体的流动性
B.常压下,0 ℃时冰的密度比水的密度小,水在4 ℃时密度最大,这些都与分子间的氢键有关
C.石油裂解、煤的干馏、玉米制醇、蛋白质的变性和纳米银粒子的聚集都是化学变化
D.燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施
答案 C
7.(2015福建理综,23,15分)研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。
(1)①硫离子的结构示意图为 。
②加热时,硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与木炭反应的化学方程式为 。
(2)25 ℃,在0.10 mol·L-1H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
①pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)= mol·L-1。
②某溶液含0.020 mol·L-1 Mn2+、0.10 mol·L-1 H2S,当溶液pH= 时,Mn2+开始沉淀。[已知:Ksp(MnS)=2.8×10-13]
(3)25 ℃,两种酸的电离平衡常数如下表。
Ka1
Ka2
H2SO3
1.3×10-2
6.3×10-8
H2CO3
4.2×10-7
5.6×10-11
①HSO3-的电离平衡常数表达式K= 。
②0.10 mol·L-1 Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
③H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的主要离子方程式为 。
答案 (1)①
②C+2H2SO4(浓) 2SO2↑+CO2↑+2H2O
(2)①0.043 ②5
(3)①c(H+)·c(SO32-)c(HSO3-)或[H+][SO32-][HSO3-]
②c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)
或[Na+]>[SO32-]>[OH-]>[HSO3-]>[H+]
③H2SO3+HCO3- HSO3-+CO2↑+H2O
8.(2015安徽理综,28,14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 mol·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25 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2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25 mL 0.1 mol·L-1 Ba(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 (1)无明显现象 有白色沉淀
(2)SO2溶于水生成H2SO3 3SO2+2NO3-+2H2O 3SO42-+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25 mL 0.1 mol·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)
9.(2015江苏单科,20,14分)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) ΔH=-200.9 kJ·mol-1
NO(g)+12O2(g)NO2(g) ΔH=-58.2 kJ·mol-1
SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) ΔH=-241.6 kJ·mol-1
(1)反应3NO(g)+O3(g)3NO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)室温下,固定进入反应器的NO、SO2的物质的量,改变加入O3的物质的量,反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前 n(O3)∶n(NO)的变化见下图。
①当n(O3)∶n(NO)>1时,反应后NO2的物质的量减少,其原因是 。
②增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,其可能原因是 。
(3)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时,清液(pH约为8)中SO32-将NO2转化为NO2-,其离子方程式为 。
(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液,达到平衡后溶液中c(SO32-)= [用c(SO42-)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示];CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率,其主要原因是 。
答案 (1)-317.3
(2)①O3将NO2氧化为更高价氮氧化物(或生成了N2O5)
②SO2与O3的反应速率慢
(3)SO32-+2NO2+2OH-SO42-+2NO2-+H2O
(4)Ksp(CaSO3)Ksp(CaSO4)×c(SO42-) CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO32-的浓度增大,加快SO32-与NO2的反应速率
考点四 氮及其化合物
10.(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
11.(2015北京理综,12,6分)在通风橱中进行下列实验:
步骤
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O2 2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
答案 C
12.(2018北京理综,26,13分)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
磷精矿磷精矿粉
已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:Ca5(PO4)3(OH)
(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:
2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①该反应体现出酸性关系:H3PO4 H2SO4(填“>”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论:P和S电子层数相同, 。
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式: 。
(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 ℃后脱除率变化的原因: 。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42-残留,原因是 ;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是 。
(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol·L-1 NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是 。(已知:H3PO4摩尔质量为98 g·mol-1)
答案 (1)研磨、加热
(2)①< ②核电荷数PS,得电子能力P
(4)80 ℃后,H2O2分解速率大,浓度显著降低
(5)CaSO4微溶 BaCO3+SO42-+2H3PO4BaSO4+CO2↑+H2O+2H2PO4-
(6)0.049bca
【三年模拟】
时间:40分钟 分值:85分
一、选择题(每题6分,共18分,每小题只有一个选项正确)
1.(2019河北邯郸一模,7)下列说法不正确的是( )
A.煤的脱硫、汽车尾气实行国Ⅵ标准排放都是为了提高空气质量
B.纳米级的铁粉能通过吸附作用除去水体中的Cu2+、Hg2+等有害离子
C.《千里江山图》中含有很多着色的矿石颜料,其中孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜
D.Ba2+摄入过多对人体有害,但BaSO4可作为造影剂用于X-射线检查肠胃道疾病
答案 B
2.(2019河南开封一模,7)一种制备高效漂白剂NaClO2的实验流程如图所示,反应Ⅰ中发生的反应为3NaClO3+4SO2+3H2O 2ClO2+Na2SO4+3H2SO4+NaCl。下列说法中正确的是( )
A.反应Ⅱ中H2O2作还原剂
B.产品中含有SO42-、Cl-
C.NaClO2的漂白原理与SO2相同
D.实验室进行结晶操作通常在坩埚中进行
答案 A 3.(2019上海黄浦期末,5)下列溶液中加入浓氨水直至过量,最终能得到无色澄清溶液的是( )
A.Al2(SO4)3 B.FeSO4 C.MgCl2 D.AgNO3
答案 D
二、选择题(每题6分,共18分,每小题有一个或两个选项正确)
4.(2020届福建福州质检二,2)“绿色化学实验”已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”的是( )
①实验室收集氨气采用图1所示装置 ②实验室中做氯气与钠的反应实验时采用图2所示装置 ③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验 ④实验室中采用图3所示装置进行铜与稀硝酸的反应
图1
图2
图3
A.②③④ B.①②③ C.①②④ D.①③④
答案 C
5.(2020届河北衡水中学五调,8改编)氨气溶于水得到氨水,氯气溶于水得到氯水。下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是( )
A.“两水”都是混合物,但溶液中含有的粒子种类、数目不相同
B.“两水”都有刺激性气味,都能漂白有机色素
C.“两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡
D.“两水”放置时间较久后都会因为相同的原理而变质
答案 AC
6.(2020届湖北名师联盟月考,5改编)工厂排放的SO2烟气对环境造成污染,某企业用如图流程综合处理,下列有关说法正确的是( )
A.二氧化硫吸收塔中发生的反应为SO2+SO32-+H2O 2HSO3-
B.氨气吸收塔中发生的反应为HSO3-+OH- H2O+SO32-
C.上述流程利用的是氧化还原反应原理
D.上述流程可循环利用的物质是亚硫酸铵
答案 AD
三、非选择题(共49分)
7.(2019湖北恩施质检,26)(15分)钛(Ti)被誉为第三金属,广泛应用于航空航天等领域。四氯化钛(TiCl4)是生产金属钛的重要原料,某小组设计实验制备四氯化钛并验证其产物CO,装置如下:
已知部分信息如下:
①制TiCl4的反应原理为TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+2CO(g)
②四氯化钛的熔、沸点分别为-24 ℃、136 ℃,易挥发,在水或潮湿空气中都极易水解,加热时能被O2氧化
回答下列问题:
(1)气流由左至右,装置的正确连接顺序为A、 、H、E(填字母)。
(2)A中盛装浓盐酸的仪器名称是 ;G装置的作用是 。
(3)写出A中发生反应的化学方程式: ;实验室欲制备6 720 mL Cl2(标准状况),则理论上应转移 mol电子。
(4)能证明上述反应有CO生成的实验现象是 。
(5)利用如图所示装置测定产品纯度:取w g TiCl4产品进行实验,向安全漏斗中加入适量蒸馏水,待四氯化钛充分反应后,将烧瓶和漏斗中的液体一并转入锥形瓶中,滴加几滴0.1 mol·L-1的K2CrO4溶液作指示剂(Ag2CrO4呈砖红色),用c mol·L-1AgNO3溶液滴定至终点,消耗滴定液V mL。[已知:常温下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。TiCl4+(2+n)H2O TiO2·nH2O↓+4HCl]
①安全漏斗在本实验中的作用除加水外,还有 。
②根据上述数据计算该产品的纯度为
(用含w、c和V的代数式表示)。
答案 (1)J、D、B、C、G、F(2分)
(2)分液漏斗(1分) 吸收多余的氯气,避免对后续反应造成干扰(2分)
(3)KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O(2分)
0.5(1分)
(4)F中黑色粉末变为红色,H中澄清石灰水变浑浊(2分)
(5)①形成液封,吸收多余的HCl气体(2分)
②19cV4w%(3分)
8.(2019河北衡水一模,18)(18分)亚硝酸盐有良好的发色、抑菌和抗氧化作用,经常被用作食品防腐剂。某化学兴趣小组欲制备亚硝酸钠并测定其纯度。请回答下列问题:
Ⅰ.制备亚硝酸钠
以木炭和浓硝酸为起始原料,设计如下装置,利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠。(反应方程式为2NO+Na2O2 2NaNO2,不考虑其余副反应。部分夹持装置和加热装置已略)
(1)反应开始通入氮气的目的是 ,装置B中Cu参与反应的化学方程式为
。
(2)①有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠,还可能有碳酸钠和氢氧化钠。为排除干扰,应在装置B、C间增加装置E,则E中盛放的试剂是 (填字母)。
a.浓硫酸 b.碱石灰
c.无水CaCl2 d.无水CuSO4
②该装置还存在缺陷,请写出改进措施: (答一条即可)。
Ⅱ.测定产品中亚硝酸钠的质量分数
称取装置C中的产品m g,加适量蒸馏水配制成100 mL样品溶液。取25.00 mL样品溶液于锥形瓶中,后续主要操作步骤如下(假设杂质不参与反应,NO2可将MnO4-还原为Mn2+且无气体产生):
(3)仪器X的名称为 ;步骤2中反应的离子方程式为 。
(4)步骤3中,当 ,即达到滴定终点。平行滴定3次,测得Na2C2O4溶液平均用量为20.00 mL,则产品中亚硝酸钠的质量分数为 (用含有m的式子表示)。
(5)步骤3中若滴定后仰视读数,则亚硝酸钠的质量分数将 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
答案 (1)排尽装置中的空气 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(2)①b ②在装置C后添加尾气处理装置,防止污染空气(或在装置C后加一盛碱石灰的干燥管,防止空气中CO2和H2O进入装置C)
(3)酸式滴定管 5NO2-+2MnO4-+6H+ 5NO3-+2Mn2++3H2O
(4)滴入最后一滴标准溶液时,紫红色恰好褪去,且半分钟内不恢复原色 69m%(或0.69m)
(5)偏
9.(2019天津河西二模,27)(16分)亚硝酰氯(NOCl)可用于合成清洁剂等。它可用Cl2与NO在常温常压下合成:它的熔点为-64.5 ℃,沸点为-5.5 ℃;常温下是黄色的有毒气体,遇水易水解。
已知:NO不与NaOH溶液反应。
请按要求回答下列相关问题:
(1)过量铁屑和稀硝酸充分反应制备NO的离子方程式为 ,其他条件相同,选用铁片(与铜片相比)制备NO的优点是 。
(2)制备NOCl的装置如图所示,连接顺序为a→ (按气流自左向右方向,用小写字母表示)。
①装置A中反应的化学方程式为 。NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构,则它的电子式为 。
②若实验中没有安装装置B,其后果是 。
③实验开始应先在装置中通入Cl2,至装置A中充满黄绿色气体时,再将NO缓缓通入,此操作的目的是 。
(3)工业生产过程中NO尾气处理方法有多种,其中间接电化学法的原理如图所示:
①吸收塔中发生的反应为 。
②阴极的电极反应式为 。
答案 (除标注外每空2分)(1)3Fe+8H++2NO3- 3Fe2++2NO↑+4H2O 反应速率快、价格低廉等(1分)
(2)e(f)→f(e)→b→c→d
①2NO+Cl2 2NOCl O····：：N··：Cl····：(1分)
②C中水蒸气进入D,引起NOCl水解
③排尽装置中的空气,防止NO被氧气氧化为NO2,同时过量的Cl2能使NO完全转化,避免NO逸出污染空气
(3)①2NO+2S2O42-+2H2O N2+4HSO3-
②2HSO3-+2e-+2H+ S2O42-+2H2O
专题十三 非金属及其化合物
【考情探究】
课
标
解
读
内容
碳、硅及其化合物 无机非金属材料
氯、溴、碘及其化合物
氧、硫及其化合物
氮及其化合物
解读
1.掌握碳及其重要化合物的主要性质及其应用
2.了解碳的氧化物对环境的影响
1.掌握Cl2及其化合物的主要性质及应用
2.掌握Cl2的实验室制法
3.了解海水的综合利用
1.掌握硫的主要性质及其应用
2.掌握SO42-的检验方法
3.了解硫的氧化物对环境的影响
1.掌握氮及其化合物的主要性质及应用
2.掌握NH3的实验室制法
考情分析
非金属元素及其化合物是高考的重点考查内容,试题通常以本专题知识为载体,综合考查基本概念和基本理论,或与生产、生活、科技、医疗等联系起来考查知识的灵活应用能力
备考策略
本专题内容常与氧化还原反应、物质的制备与检验、化学平衡、盐类的水解等结合在一起进行考查
【真题探秘】
【基础集训】
考点一 碳、硅及其化合物 无机非金属材料
1.半导体工业中有一句行话:“从沙滩到用户”,即由SiO2制Si。制取Si的过程中不涉及的化学反应是( )
A.SiO2+2CSi+2CO↑
B.SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
C.Si+2Cl2SiCl4
D.SiCl4+2H2Si+4HCl
答案 B
2.某石化公司“碳九”装船作业时发生泄漏,造成环境污染。“碳九”是指含九个碳原子的芳香烃,下列关于“碳九”的说法不正确的是( )
A.属于易燃危险品
B.能与浓硫酸和浓硝酸的混合液反应
C.只含碳、氢元素
D.1,2,3-三甲基苯属于“碳九”,其一氯代物有5种
答案 D
3.下列叙述正确的是( )
A.因为Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸强
B.碳和硅都是ⅣA族的元素,所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似
C.二氧化硅既能溶于氢氧化钠溶液又能溶于氢氟酸,所以二氧化硅是两性氧化物
D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能和水反应生成硅酸
答案 D
4.常温下,向Ba(OH)2和NaOH混合溶液中缓慢通入CO2至过量(溶液温度变化忽略不计),生成沉淀物质的量与通入CO2体积的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.b点时溶质为NaHCO3
B.V4的值为90
C.V1、V2、V3时,溶液中c(Ba2+)·c(CO32-)相等
D.原混合溶液中n[Ba(OH)2]∶n(NaOH)=1∶2
答案 D
5.2017年5月4日《光明日报》报道称,中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂首次实现了CO2直接加氢制汽油的过程。其转化过程如图所示。
下列说法中正确的是( )
A.反应①的产物中含有水
B.反应②为化合反应
C.所制得的汽油的主要成分是烃和烃的含氧衍生物
D.这种人造汽油用作汽车的燃料时,汽车尾气中不含氮氧化物
答案 A
考点二 氯、溴、碘及其化合物
6.海水化学资源开发利用的部分过程如图所示,下列说法正确的是( )
A.从海水中得到粗盐主要是通过蒸发操作实现的
B.用澄清的石灰水可鉴别NaHCO3和Na2CO3
C.在步骤③中可通入Cl2使溴离子被还原为Br2
D.在步骤④中,SO2的水溶液吸收Br2后,溶液的pH增大
答案 A
7.在制备和收集Cl2的实验过程中,下列装置正确的是( )
答案 D
8.卤素单质在碱性溶液中容易发生歧化反应,歧化反应的产物依反应温度的不同而不同。
Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O
下图为制取氯气、氯酸钾、次氯酸钠和检验氯气性质的微型实验装置:
装置中盛装的药品如下:①多用滴管中装有5 mL浓盐酸;②微型支管试管中装有1.5 g KMnO4;③微型支管试管中装有2~3 mL浓硫酸;④U形反应管中装有30% KOH溶液;⑤U形反应管中装有2 mol·L-1 NaOH溶液;⑥、⑦双U形反应管中分别装有0.1 mol·L-1KI-淀粉溶液和KBr溶液;⑧尾气出口用浸有0.5 mol·L-1 Na2S2O3溶液的棉花轻轻覆盖住。
(1)整套装置气密性检查的方法: 。
(2)为了使装置④、⑤中的反应顺利完成,应该控制的反应条件分别为 。
(3)装置⑥、⑦中能够观察到的实验现象分别是 。
(4)如果把装置⑥、⑦中的试剂互换位置,还能否证明氧化性:Cl2>I2, (填“能”或“不能”),理由是 。
(5)已知氯酸钾和氯化钾的溶解度曲线如图所示,反应结束后,从装置④中提取氯酸钾晶体的实验操作是 。
(6)尾气处理时发生反应的离子方程式为 。
(7)选择微型实验装置的优点有 (至少写两点)。
答案 (1)连接好实验装置,由⑧导管向装置⑦中加水,若能形成一段稳定的水柱,则装置的气密性良好(其他合理答案也可)
(2)装置④放入348 K(或75 ℃)热水浴中;装置⑤放入冰水浴中
(3)装置⑥中溶液变蓝;装置⑦中溶液变成橙色
(4)能 若互换装置⑥、⑦中的试剂,Cl2与KBr反应生成Br2,挥发出来的Br2与KI反应,可以间接证明Cl2的氧化性强于I2
(5)冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
(6)S2O32-+4Cl2+5H2O 2SO42-+8Cl-+10H+
(7)简化实验装置、节约成本;试剂用量少、能源消耗少;节省空间,缩短实验时间;减少污染等
9.二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59 ℃,沸点为11.0 ℃,易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得。某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2,其中A为ClO2的发生装置,B为ClO2的凝集装置,C为尾气吸收装置。
请回答下列问题:
(1)A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等,请写出该反应的化学方程式: 。A部分还应添加温水浴控制60 ℃的温度,B部分还应补充的装置是 。
(2)该装置按(1)补充完整后,装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是 (填“A”“B”或 “C”)。
(3)C中的试剂为NaOH溶液,反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠(NaClO2),该反应的离子方程式为 。若实验时需要450 mL 4 mol/L的NaOH溶液,则在精确配制时,需要称取NaOH的质量是 g,所使用的仪器除托盘天平、量筒、胶头滴管、玻璃棒外,还必须有 。
答案 (1)2KClO3+H2C2O4 K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O 盛有冰水混合物的水槽或冰水浴
(2)C
(3)2ClO2+2OH- ClO2-+ClO3-+H2O 80.0 500 mL容量瓶、烧杯
考点三 氧、硫及其化合物
10.浓硫酸与蔗糖反应的实验,对现象的解释不合理的是( )
选项
现象
解释
A
蔗糖变黑
浓硫酸具有脱水性
B
有刺激性气味
浓硫酸具有强酸性
C
固体体积膨胀
生成大量气体
D
烧杯壁发烫
反应放热
答案 B
11.下列有关物质性质的应用正确的是( )
A.常温下干燥氯气与铁不反应,可以用钢瓶储存氯水
B.二氧化硅具有较强的导电性,可用于制造光导纤维
C.二氧化硫有漂白、杀菌作用,可在食品生产中大量使用
D.次氯酸钠具有强氧化性,可用于配制消毒液
答案 D
12.探究浓硫酸和铜的反应,下列装置或操作中正确的是( )
A.用装置甲进行铜和浓硫酸的反应
B.用装置乙收集二氧化硫并吸收尾气
C.用装置丙稀释反应后的混合液
D.用装置丁测定余酸的浓度
答案 C
13.下列有关实验的说法正确的是( )
A.向品红溶液中通入气体X,品红溶液褪色,则气体X可能是Cl2
B.CO2中含少量SO2,可将该混合气体全通入足量饱和Na2CO3溶液中除去SO2
C.向某溶液中滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液变成血红色,该溶液中一定含有Fe2+
D.将SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中生成白色沉淀,此沉淀是BaSO3
答案 A
14.以下非金属元素氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是( )
选 项
氧化物
环境问题
主要来源
A
CO2
酸雨
化石燃料的燃烧
B
SO2
光化学烟雾
汽车尾气的排放
C
NO2
温室效应
工厂废气的排放
D
CO
煤气中毒
煤炭的不完全燃烧
答案 D
15.某研究小组用下图装置进行SO2与FeCl3溶液反应的相关实验(夹持装置已略去)。
(1)配制氯化铁溶液时,需先把氯化铁晶体溶解在 中,再加水稀释,这样操作的目的是 。
(2)通入足量SO2时,装置C中观察到的现象为 。
(3)根据以上现象,该小组同学认为SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应。
①写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式: 。
②请设计实验方案检验装置C中有Fe2+生成: 。
③该小组同学向装置C反应后的溶液中加入硝酸酸化的BaCl2溶液,若出现白色沉淀,即可证明反应生成了SO42-,该做法 (填“合理”或“不合理”),理由是 。
(4)装置D中倒置漏斗的作用是 。
(5)为了验证SO2具有还原性,实验中可以代替FeCl3的试剂有 (填字母)。
a.浓硫酸 b.酸性KMnO4溶液
c.碘水 d.NaCl溶液
答案 (1)浓盐酸 抑制氯化铁水解
(2)溶液由棕黄色变为浅绿色
(3)①2Fe3++SO2+2H2OSO42-+4H++2Fe2+
②取少量C中反应后的溶液于试管中,向其中滴入酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液褪色,说明有Fe2+,若不褪色,说明没有Fe2+(合理即可)
③不合理 硝酸可以将溶解的SO2氧化为H2SO4,干扰实验
(4)防止溶液倒吸 (5)bc
考点四 氮及其化合物
16.资料显示:一定条件下NH3能还原CuO。为了证明资料的真实性,利用下列装置(含药品)进行实验,其中错误的是( )
答案 A
17.有X、Y、Z、M、N五种物质,进行的有关实验操作及现象如下:
实验操作
实验现象
①气体X和气体Y混合
气体变红棕色
②Y、M、N分别与氢硫酸反应
都产生淡黄色固体
③用玻璃棒蘸取Z和M的浓溶液,相互靠近
产生白烟
④Z和N分别通入少量溴水中
溴水都变成无色透明的液体
X、Y、Z、M、N依次可能是( )
A.NO、O2、NH3、HNO3、SO2
B.O2、NO、NH3、HCl、SO2
C.O2、NO、HCl、NH3、CO2
D.NO、O2、NH3、HCl、CH4
答案 A
18.实验室可用下图装置制取少量氮气。下列说法正确的是( )
A.②中盛放的是五氧化二磷
B.实验开始时先点燃③的酒精灯,再点燃①的酒精灯
C.③中玻璃管中的反应:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O
D.实验结束时先熄灭①、③的酒精灯,再将导管从水槽中取出
答案 C
19.如图所示,相同条件下,两支容积相同的试管分别装满NO2和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两支试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则两支试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为( )
A.1∶1 B.5∶7 C.7∶5 D.4∶3
答案 A
20.氮化铬(CrN)是一种良好的耐磨材料,实验室可用无水氯化铬(CrCl3)与氨在高温下反应制备,反应原理为CrCl3+NH3 CrN+3HCl。回答下列问题:
(1)制备无水氯化铬。氯化铬有很强的吸水性,通常以氯化铬晶体(CrCl3·6H2O)的形式存在。直接加热脱水往往得到Cr2O3,有关反应的化学方程式为 ,用氯化铬晶体制备无水氯化铬的方法是 。
(2)制备氮化铬。某实验小组设计制备氮化铬的装置如图所示(夹持与加热装置省略):
①装置A中发生反应的化学方程式为 。
②实验开始时,要先打开装置A中活塞,后加热装置C,目的是 。
③装置B中盛放的试剂是 ,装置D的作用是 。
④有同学认为该装置有一个缺陷,该缺陷是 。
(3)氮化铬的纯度测定。制得的CrN中含有Cr2N杂质,取样品14.38 g在空气中充分加热,得固体残渣(Cr2O3)的质量为16.72 g,则样品中CrN的质量分数为 (结果保留3位有效数字)。
答案 (1)2CrCl3·6H2O Cr2O3+9H2O+6HCl↑ 在HCl的气氛中加热
(2)①CaO+NH3·H2O Ca(OH)2+NH3↑
②用生成的氨气排出装置内的空气
③碱石灰 防止空气中的水蒸气进入装置
④没有尾气处理装置(或其他合理答案)
(3)91.8%
【综合集训】
1.(2019河北邯郸重点中学检测,25)现取m g铝镁合金加入一定浓度的稀硝酸中,恰好完全溶解(假定硝酸的还原产物只有NO),向反应后的混合溶液中滴加b mol/L NaOH溶液,当滴加到V mL时,得到的沉淀质量恰好达最大,为n g,则下列有关该实验的说法中不正确的是( )
A.沉淀中氢氧根离子的质量为(n-m)g
B.恰好溶解后溶液中的NO3-的物质的量为bV1 000 mol
C.生成标准状况下NO气体的体积为22.4(n-m)17L
D.与合金反应的硝酸的物质的量为(n-m51+bV1 000) mol
答案 C
2.(2018河北衡水中学大联考,21)将13.6 g Cu和Cu2O组成的混合物加入250 mL一定浓度的稀硝酸中,固体完全溶解生成Cu(NO3)2和NO。向所得溶液中加入1.0 L 0.5 mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的质量为
19.6 g,此时溶液呈中性,且金属离子沉淀完全。下列说法正确的是( )
A.原固体混合物中,Cu和Cu2O的物质的量之比为1∶1
B.原稀硝酸的浓度为1.3 mol·L-1
C.产生的NO的体积为2.24 L
D.反应后剩余硝酸的物质的量为0.1 mol
答案 D
3.(2018湖南长沙长郡中学月考,22)2.24 g铜和镁的混合物完全溶于某浓度的硝酸溶液中,还原产物中有NO2、NO、N2O三种物质,且体积均为0.224 L(标准状况),然后向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,所得沉淀经过滤、洗涤、干燥后称重,质量为( )
A.3.12 g B.4.28 g C.4.68 g D.5.08 g
答案 B
【应用集训】
1.[2020届江苏南通栟茶中学学情监测,16(1)]热化学循环制氢法是在水反应体系中加入中间物,历经不同的反应阶段,最终将水分解为氢气和氧气,中间物不消耗,各阶段反应温度都较低。
(1)“硫碘热化学循环制氢”原理如下图:
Ⅰ.写出上述循环转化中的化学方程式:
① ;
② ;
③ 。
Ⅱ.当反应中有1 mol O2生成,将制得 mol H2。
答案 (1)Ⅰ.①I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI
②2H2SO4(浓) 2SO2↑+O2↑+2H2O
③2HI H2+I2 Ⅱ.
2.[2020届江苏连云港新海中学学情检测,20(2)(3)]烟气中的氮氧化物是造成大气污染的重要因素。
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图1所示。
图1
①若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 。
②NO直接催化分解也是一种脱硝途径。在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO在40 ℃下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图2所示。请写出NO分解的化学方程式: 。
图2
(3)一定条件下,向NOx/O3混合物中加入一定浓度的SO2气体,进行同时脱硫脱硝实验,实验结果如图3。
图3
①同时脱硫脱硝时NO的氧化率略低的原因是 。
②由图3可知SO2对NO的氧化率影响很小的原因是 。
答案 (2)①NO的分解反应是放热反应,升温有利于反应逆向进行
②3NON2O+NO2
(3)①SO2的氧化消耗了少量O3,减小了O3的浓度
②O3氧化SO2反应的活化能较大,O3与NO反应速率比O3与SO2反应速率快
3.[2019江苏泰州中学、宜兴中学联考,19(3)]实验室模拟工业制取Na2SO3固体的过程如下:
已知:①反应Ⅰ在三颈烧瓶中发生,装置如图甲所示(固定及加热类仪器省略);
②部分物质的溶解度曲线如图乙所示,其中Na2SO3饱和溶液低于50 ℃时析出Na2SO3·7H2O。
(3)由滤液可以制取NH4Cl固体。
①验证滤液中含有NH4+的实验操作是 。
②由滤液可获得NH4Cl粗产品(含少量Na2SO3)。请补充完整由NH4Cl粗产品制取纯净的NH4Cl固体的实验方案: ,得到纯净的NH4Cl固体。(实验中须使用的试剂有SO2、乙醇,除常用仪器外须使用的仪器有真空干燥箱)
答案 (3)①取少量滤液于试管中,向其中滴加NaOH浓溶液,加热试管,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝
②将NH4Cl粗产品溶于适量水,向所得溶液中通入足量的SO2气体;将所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,固体用适量乙醇洗涤2~3次后,在真空干燥箱中干燥
4.[2018江苏海安中学调研,16(1)(2)]硫化钠在染料工业中有着重要的用途。工业中常用煤粉(主要成分为碳)还原芒硝(Na2SO4)制备硫化钠。
(1)①“煅烧”时煤粉把Na2SO4还原为Na2S,反应的化学方程式为 。
煤粉的作用是:a.作为还原剂生成CO2;b. 。
②“煅烧”时常有副反应发生:Na2S+4CO2Na2CO3+SO2+3CO、4Na2S+O22Na2S2+2Na2O。为了防止副反应的发生可采取的措施是 。
(2)“浸取”用NaOH溶液而不用水的原因是 。
答案 (1)①Na2SO4+2CNa2S+2CO2↑
燃烧为反应提供热量
②及时排出产生的气体,排尽设备中的空气
(2)抑制Na2S水解
【创新集训】
[2019江苏苏州期末,19(1)(2)]六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)常用于电镀、陶瓷等工业,某实验室以单质Ni为原料制取六水合氯化镍的实验步骤如下:
已知:①Fe(OH)3完全沉淀的pH为3.2;Ni(OH)2开始沉淀的pH为7.2,完全沉淀的pH为9.2。
②NiCl2易水解,从溶液中获取NiCl2·6H2O须控制pH<2。
(1)在三颈烧瓶中(装置见下图)加入一定量Ni粉和水,通入空气,滴入稀硝酸和稀硫酸的混酸,至反应结束,过滤,制得NiSO4溶液。
①反应过程中,为提高稀硝酸的利用率,在不改变投料比的情况下,可采取的合理措施是 。
②向A装置中通入空气的作用是搅拌、 。
③若镍粉过量,判断反应完成的现象是 。
(2)将所得NiSO4溶液与NaHCO3溶液混合反应得到NiCO3·Ni(OH)2沉淀,过滤,洗涤。
①沉淀反应的离子方程式为 。
②检验NiCO3·Ni(OH)2沉淀是否洗涤干净的方法是 。
答案 (1)①减缓硝酸的滴加速率或适当降低温度
②将生成的NO氧化为硝酸(或使产生的NO部分转化为NO2,便于NOx被NaOH溶液完全吸收)
③三颈烧瓶内无红棕色气体出现
(2)①2Ni2++4HCO3- NiCO3·Ni(OH)2↓+3CO2↑+H2O
②取最后一次洗涤液,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若无明显现象,则已洗涤干净
【五年高考】
考点一 碳、硅及其化合物 无机非金属材料
1.(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
2.(2019江苏单科,20,14分)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
(1)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO,CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图1。
图1
①写出400~600 ℃范围内分解反应的化学方程式: 。
②与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因是 。
(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图2。
图2
①写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式: 。
②电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是 。
(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH=41.2 kJ·mol-1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5 kJ·mol-1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图3。其中:
CH3OCH3的选择性=2×CH3OCH3的物质的量反应的CO2的物质的量×100%
图3
①温度高于300 ℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是 。
②220 ℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有 。
答案 (14分)(1)①CaC2O4 CaCO3+CO↑
②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体,制得的CaO更加疏松多孔
(2)①CO2+H++2e- HCOO-或CO2+HCO3-+2e- HCOO-+CO32-
②阳极产生O2,pH减小,HCO3-浓度降低;K+部分迁移至阴极区
(3)①反应Ⅰ的ΔH>0,反应Ⅱ的ΔH<0,温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升,使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度
②增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂
3.(2018天津理综,10,14分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:
(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为 (写离子符号);若所得溶液c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1,溶液pH= 。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键
C—H
CO
H—H
C← O(CO)
键能/kJ·mol-1
413
745
436
1 075
则该反应的ΔH= 。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 (填“A”或“B”)。
②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是 。
图1 图2
(3)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式: 。
电池的正极反应式:6O2+6e- 6O2-
6CO2+6O2- 3C2O42-+6O2
反应过程中O2的作用是 。
该电池的总反应式: 。
答案 (14分)(1)CO32- 10
(2)①+120 kJ·mol-1 B
②900 ℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低
(3)Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+) 催化剂
2Al+6CO2Al2(C2O4)3
4.(2017北京理综,26,13分)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:
钛精矿粗TiCl4纯TiCl4
资料:TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181(升华)
316
1 412
熔点/℃
-69
-25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
难溶
(1)氯化过程:TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ·mol-1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:
。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据右图判断:CO2生成CO反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”),判断依据: 。
③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液,则尾气的吸收液依次是 。
④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液,则滤渣中含有 。
(2)精制过程:粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下:
物质a是 ,T2应控制在 。
答案 (13分)(1)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)
ΔH=-45.5 kJ·mol-1
②> 随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液
④MgCl2、AlCl3、FeCl3
(2)SiCl4 高于136 ℃,低于181 ℃
5.(2017课标Ⅱ,26,14分)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
回答下列问题:
(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是 ,还可使用 代替硝酸。
(2)沉淀A的主要成分是 ,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为 。
(3)加氨水过程中加热的目的是 。沉淀B的主要成分为 、 (写化学式)。
(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:MnO4-+H++H2C2O4Mn2++CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品,滴定时消耗了0.050 0 mol·L-1的KMnO4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为 。
答案 (1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ H2O2
(2)SiO2(或H2SiO3) SiO2+4HF SiF4↑+2H2O(或H2SiO3+4HFSiF4↑+3H2O)
(3)防止胶体生成,易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3
(4)45.0%
考点二 氯、溴、碘及其化合物
6.(2017北京理综,8,6分)下列变化中,气体被还原的是( )
A.二氧化碳使Na2O2固体变白
B.氯气使KBr溶液变黄
C.乙烯使Br2的四氯化碳溶液褪色
D.氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀
答案 B
7.(2016课标Ⅲ,7,6分)化学在生活中有着广泛的应用,下列对应关系错误的是( )
化学性质
实际应用
A.
Al2(SO4)3和小苏打反应
泡沫灭火器灭火
B.
铁比铜金属性强
FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
C.
次氯酸盐具有氧化性
漂白粉漂白织物
D.
HF与SiO2反应
氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
答案 B
8.(2018课标Ⅲ,27,14分)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:
(1)KIO3的化学名称是 。
(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:
“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是 。“滤液”中的溶质主要是 。“调pH”中发生反应的化学方程式为 。
(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式 。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为 ,其迁移方向是 。
③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有 (写出一点)。
答案 (1)碘酸钾
(2)加热 KCl KH(IO3)2+KOH 2KIO3+H2O(或HIO3+KOH KIO3+H2O)
(3)①2H2O+2e- 2OH-+H2↑
②K+ a到b
③产生Cl2易污染环境等
9.(2016课标Ⅰ,28,14分)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1)NaClO2中Cl的化合价为 。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式 。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为 、 。“电解”中阴极反应的主要产物是 。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,该反应中氧化产物是 。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为 。(计算结果保留两位小数)
答案 (1)+3
(2)2NaClO3+SO2+H2SO4 2ClO2+2NaHSO4
(3)NaOH溶液 Na2CO3溶液 ClO2-(或NaClO2)
(4)2∶1 O2
(5)1.57
10.(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+4HCl 2ClO2↑+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 (15分)(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
考点三 氧、硫及其化合物
11.(2019江苏单科,3,2分)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A.NH4HCO3受热易分解,可用作化肥
B.稀硫酸具有酸性,可用于除去铁锈
C.SO2具有氧化性,可用于纸浆漂白
D.Al2O3具有两性,可用于电解冶炼铝
答案 B
12.(2018课标Ⅱ,8,6分)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是( )
A.雾和霾的分散剂相同
B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
答案 C
13.(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
14.(2016四川理综,1,6分)化学与生产和生活密切相关。下列过程中没有发生化学变化的是( )
A.氯气作水的杀菌消毒剂
B.硅胶作袋装食品的干燥剂
C.二氧化硫作纸浆的漂白剂
D.肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂
答案 B
15.(2019课标Ⅱ,26,13分)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:
(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为 (填标号)。
A.黄色 B.红色 C.紫色 D.绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为 。回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为 。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的 (填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为 。
(3)成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.100 0 mol·L-1的I2-KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉为指示剂,过量的I2用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2S2O32- 2I-+S4O62-。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为 ,样品中S2-的含量为 (写出表达式)。
答案 (1)D
(2)①BaSO4+4C BaS+4CO↑ CO+H2O CO2+H2 ②BaCO3 ③S2-+Ba2++Zn2++SO42- BaSO4·ZnS↓
(3)浅蓝色至无色 (25.00-12V)×0.100 0×32m×1 000×100%
16.(2018北京理综,27,12分)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式: 。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2 p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是 。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。
ⅰ.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+ + +2I-
(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序号
A
B
C
D
试剂
组成
0.4 mol·L-1
KI
a mol·L-1 KI
0.2 mol·L-1
H2SO4
0.2 mol·L-1
H2SO4
0.2 mol·L-1 KI
0.000 2 mol I2
实验
现象
溶液变黄,一段时间后出现浑浊
溶液变黄,出现浑浊较A快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快
①B是A的对比实验,则a= 。
②比较A、B、C,可得出的结论是 。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A。结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因: 。
答案 (1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1
(2)> 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向进行,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大
(3)SO2 SO42- 4H+
(4)①0.4
②I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率
③反应ⅱ比ⅰ快;D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快
17.(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
18.(2017天津理综,10,14分)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列各方法中的问题。
Ⅰ.H2S的除去
方法1:生物脱H2S的原理为:
H2S+Fe2(SO4)3 S↓+2FeSO4+H2SO4
4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O
(1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,该菌的作用是 。
(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为 。若反应温度过高,反应速率下降,其原因是 。
方法2:在一定条件下,用H2O2氧化H2S
(3)随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同。当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的分子式为 。
Ⅱ.SO2的除去
方法1(双碱法):用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生
NaOH溶液 Na2SO3溶液
(4)写出过程①的离子方程式: ;CaO在水中存在如下转化:
CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)
从平衡移动的角度,简述过程② NaOH再生的原理 。
方法2:用氨水除去SO2
(5)已知25 ℃,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,H2SO3的Ka1=1.3×10-2、Ka2=6.2×10-8。若氨水的浓度为2.0 mol·L-1,溶液中的c(OH-)= mol·L-1。将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7 mol·L-1时,溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)= 。
答案 (14分)(1)降低反应活化能(或作催化剂)
(2)30 ℃、pH=2.0 蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)
(3)H2SO4
(4)2OH-+SO2 SO32-+H2O SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成
(5)6.0×10-3 0.62
19.(2016北京理综,28,16分)以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验
试剂
现象
滴管
试管
0.2 mol·L-1
Na2SO3溶液
饱和Ag2SO4溶液
Ⅰ.产生白色沉淀
0.2 mol·L-1 CuSO4溶液
Ⅱ.溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1 mol·L-1 Al2(SO4)3溶液
Ⅲ.开始无明显变化,继续滴加产生白色沉淀
(1)经检验,现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ: 。
(2)经检验,现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO42-,含有Cu+、Cu2+和SO32-。
已知:Cu+ Cu+Cu2+,Cu2+ CuI↓(白色)+I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu+的实验现象是 。
②通过下列实验证实,沉淀中含有Cu2+和SO32-。
a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是 。
b.证实沉淀中含有Cu2+和SO32-的理由是 。
(3)已知:Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验,现象Ⅲ的白色沉淀中无SO42-,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和 。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:ⅰ.被Al(OH)3所吸附;ⅱ.存在于铝的碱式盐中。对假设ⅱ设计了对比实验,证实了假设ⅱ成立。
a.将对比实验方案补充完整。
步骤一:
步骤二: (按上图形式呈现)。
b.假设ⅱ成立的实验证据是 。
(4)根据实验,亚硫酸盐的性质有 。
盐溶液间反应的多样性与 有关。
答案 (16分)(1)2Ag++SO32- Ag2SO3↓
(2)①析出红色固体
②a.HCl和BaCl2溶液
b.在I-的作用下,Cu2+转化为白色沉淀CuI,SO32-转化为SO42-
(3)①Al3+、OH-
②a.
b.V1明显大于V2
(4)亚硫酸盐的溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性
两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
考点四 氮及其化合物
20.(2019江苏单科,9,2分)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A.NaCl(aq) Cl2(g) FeCl2(s)
B.MgCl2(aq) Mg(OH)2(s) MgO(s)
C.S(s) SO3(g) H2SO4(aq)
D.N2(g) NH3(g) Na2CO3(s)
答案 B
21.(2017北京理综,12,6分)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确···的是( )
①
②
③
A.由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体
B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物
D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
答案 D
22.(2016浙江理综,13,6分)为落实“五水共治”,某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程:
下列说法不正确的是( )
A.固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3
B.X可以是空气,且需过量
C.捕获剂所捕获的气体主要是CO
D.处理含NH4+废水时,发生反应的离子方程式为:NH4++NO2- N2↑+2H2O
答案 B
23.(2019江苏单科,16,12分)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为
NO+NO2+2OH- 2NO2-+H2O
2NO2+2OH- NO2-+NO3-+H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为NO3-的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 。
答案 (12分)(1)2NH3+2O2 N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2NO3-+5H+
②溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强
24.(2018天津理综,9,18分)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:
Ⅰ.采样
采样系统简图
采样步骤:
①检验系统气密性;②加热器将烟道气加热至140 ℃;③打开抽气泵置换系统内空气;④采集无尘、干燥的气样;⑤关闭系统,停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用为 。
(2)C中填充的干燥剂是(填序号) 。
a.碱石灰 b.无水CuSO4 c.P2O5
(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。
(4)采样步骤②加热烟道气的目的是 。
Ⅱ.NOx含量的测定
将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化成NO3-,加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液,加入V1 mL c1 mol·L-1 FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗V2 mL。
(5)NO被H2O2氧化为NO3-的离子方程式为 。
(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有 。
(7)滴定过程中发生下列反应:
3Fe2++NO3-+4H+ NO↑+3Fe3++2H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
则气样中NOx折合成NO2的含量为 mg·m-3。
(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
若缺少采样步骤③,会使测定结果 。
若FeSO4标准溶液部分变质,会使测定结果 。
答案 (18分)(1)除尘
(2)c
(3)
(4)防止NOx溶于冷凝水
(5)2NO+3H2O22H++2NO3-+2H2O
(6)锥形瓶、酸式滴定管
(7)23×(c1V1-6c2V2)3V×104
(8)偏低 偏高
25.(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=-116.1 kJ·mol-1
3HNO2(aq) HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)
ΔH=75.9 kJ·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1 mol N2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-+H2O 3H++NO3-
(3)2HNO2+(NH2)2CO 2N2↑+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
26.(2017课标Ⅰ,26,15分)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法,其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐,利用如图所示装置处理铵盐,然后通过滴定测量。已知:NH3+H3BO3 NH3·H3BO3;NH3·H3BO3+HCl NH4Cl+H3BO3。
回答下列问题:
(1)a的作用是 。
(2)b中放入少量碎瓷片的目的是 。f的名称是 。
(3)清洗仪器:g中加蒸馏水;打开k1,关闭k2、k3,加热b,蒸汽充满管路;停止加热,关闭k1,g中蒸馏水倒吸进入c,原因是 ;打开k2放掉水。重复操作2~3次。
(4)仪器清洗后,g中加入硼酸(H3BO3)和指示剂。铵盐试样由d注入e,随后注入氢氧化钠溶液,用蒸馏水冲洗d,关闭k3,d中保留少量水。打开k1,加热b,使水蒸气进入e。
①d中保留少量水的目的是 。
②e中主要反应的离子方程式为 ,e采用中空双层玻璃瓶的作用是 。
(5)取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m克进行测定,滴定g中吸收液时消耗浓度为c mol·L-1的盐酸V mL,则样品中氮的质量分数为 %,样品的纯度≤ %。
答案 (1)避免b中压强过大
(2)防止暴沸 直形冷凝管
(3)c中温度下降,管路中形成负压
(4)①液封,防止氨气逸出
②NH4++OH- NH3↑+H2O 保温使氨完全蒸出
(5)1.4cVm 7.5cVm
27.(2017北京理综,27,12分)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。
(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:
①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式: 。
②反应器中NH3还原NO2的化学方程式: 。
③当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成: 。
④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 g·mol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是 。
(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:
NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。
图a
图b
①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是 。
②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是 。
③还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下,15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:
15NNO+ H2O
答案 (12分)(1)①CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3
②8NH3+6NO2 7N2+12H2O
③2SO2+O2+4NH3+2H2O 2(NH4)2SO4
④3(2c1V1-c2V2)100a
(2)①BaO ②8∶1 ③415NO+4NH3+3O2 415NNO+6H2O
28.(2016课标Ⅰ,26,14分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→ (按气流方向,用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中
②反应的化学方程
式
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③
④
答案 (1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2O NH3↑+H2O) ②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH3+6NO2 7N2+12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压
教师专用题组
考点一 碳、硅及其化合物 无机非金属材料
1.(2015江苏单科,4,2分)在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是( )
A.元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B.Mg、MgO中镁元素微粒的半径: r(Mg2+)>r(Mg)
C.在该反应条件下,Mg的还原性强于C的还原性
D.该反应中化学能全部转化为热能
答案 C
2.(2015课标Ⅱ,7,6分)食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。下列说法错误的是( )
A.硅胶可用作食品干燥剂
B.P2O5不可用作食品干燥剂
C.六水氯化钙可用作食品干燥剂
D.加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂
答案 C
3.(2015北京理综,27,14分)研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中HCO3-占95%。写出CO2溶于水产生HCO3-的方程式: 。
(2)在海洋碳循环中,通过如图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式: 。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下,将其补充完整:
+ (CH2O)x+x18O2+xH2O
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳,可采用如下方法:
①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。
②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用x mol·L-1 HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度= mol·L-1。
(4)利用下图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。
①结合方程式简述提取CO2的原理: 。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。处理至合格的方法是
。
答案 (14分)(1)CO2+H2O H2CO3、H2CO3 H++HCO3-
(2)①2HCO3-+Ca2+ CaCO3↓+CO2↑+H2O
②xCO2 2xH218O
(3)①
②x·yz
(4)①a室:2H2O-4e- 4H++O2↑,H+通过阳离子膜进入b室,发生反应:H++HCO3- CO2↑+H2O
②c室的反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH
考点二 氯、溴、碘及其化合物
4.(2015海南单科,20-Ⅰ,6分)下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A.电解饱和食盐水可制得金属钠
B.海带提碘只涉及物理变化
C.海水提溴涉及氧化还原反应
D.海水提镁涉及复分解反应
答案 CD
5.(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
考点三 氧、硫及其化合物
6.(2015浙江理综,7,6分)下列说法不正确的是( )
A.液晶态介于晶体状态和液态之间,液晶具有一定程度的晶体的有序性和液体的流动性
B.常压下,0 ℃时冰的密度比水的密度小,水在4 ℃时密度最大,这些都与分子间的氢键有关
C.石油裂解、煤的干馏、玉米制醇、蛋白质的变性和纳米银粒子的聚集都是化学变化
D.燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施
答案 C
7.(2015福建理综,23,15分)研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。
(1)①硫离子的结构示意图为 。
②加热时,硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与木炭反应的化学方程式为 。
(2)25 ℃,在0.10 mol·L-1H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
①pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)= mol·L-1。
②某溶液含0.020 mol·L-1 Mn2+、0.10 mol·L-1 H2S,当溶液pH= 时,Mn2+开始沉淀。[已知:Ksp(MnS)=2.8×10-13]
(3)25 ℃,两种酸的电离平衡常数如下表。
Ka1
Ka2
H2SO3
1.3×10-2
6.3×10-8
H2CO3
4.2×10-7
5.6×10-11
①HSO3-的电离平衡常数表达式K= 。
②0.10 mol·L-1 Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
③H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的主要离子方程式为 。
答案 (1)①
②C+2H2SO4(浓) 2SO2↑+CO2↑+2H2O
(2)①0.043 ②5
(3)①c(H+)·c(SO32-)c(HSO3-)或[H+][SO32-][HSO3-]
②c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)
或[Na+]>[SO32-]>[OH-]>[HSO3-]>[H+]
③H2SO3+HCO3- HSO3-+CO2↑+H2O
8.(2015安徽理综,28,14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 mol·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25 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2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25 mL 0.1 mol·L-1 Ba(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 (1)无明显现象 有白色沉淀
(2)SO2溶于水生成H2SO3 3SO2+2NO3-+2H2O 3SO42-+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25 mL 0.1 mol·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)
9.(2015江苏单科,20,14分)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) ΔH=-200.9 kJ·mol-1
NO(g)+12O2(g)NO2(g) ΔH=-58.2 kJ·mol-1
SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) ΔH=-241.6 kJ·mol-1
(1)反应3NO(g)+O3(g)3NO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)室温下,固定进入反应器的NO、SO2的物质的量,改变加入O3的物质的量,反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前 n(O3)∶n(NO)的变化见下图。
①当n(O3)∶n(NO)>1时,反应后NO2的物质的量减少,其原因是 。
②增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,其可能原因是 。
(3)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时,清液(pH约为8)中SO32-将NO2转化为NO2-,其离子方程式为 。
(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液,达到平衡后溶液中c(SO32-)= [用c(SO42-)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示];CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率,其主要原因是 。
答案 (1)-317.3
(2)①O3将NO2氧化为更高价氮氧化物(或生成了N2O5)
②SO2与O3的反应速率慢
(3)SO32-+2NO2+2OH-SO42-+2NO2-+H2O
(4)Ksp(CaSO3)Ksp(CaSO4)×c(SO42-) CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO32-的浓度增大,加快SO32-与NO2的反应速率
考点四 氮及其化合物
10.(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
11.(2015北京理综,12,6分)在通风橱中进行下列实验:
步骤
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O2 2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
答案 C
12.(2018北京理综,26,13分)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
磷精矿磷精矿粉
已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:Ca5(PO4)3(OH)
(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:
2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①该反应体现出酸性关系:H3PO4 H2SO4(填“>”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论:P和S电子层数相同, 。
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式: 。
(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 ℃后脱除率变化的原因: 。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42-残留,原因是 ;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是 。
(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol·L-1 NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是 。(已知:H3PO4摩尔质量为98 g·mol-1)
答案 (1)研磨、加热
(2)①< ②核电荷数P
(4)80 ℃后,H2O2分解速率大,浓度显著降低
(5)CaSO4微溶 BaCO3+SO42-+2H3PO4BaSO4+CO2↑+H2O+2H2PO4-
(6)0.049bca
【三年模拟】
时间:40分钟 分值:85分
一、选择题(每题6分,共18分,每小题只有一个选项正确)
1.(2019河北邯郸一模,7)下列说法不正确的是( )
A.煤的脱硫、汽车尾气实行国Ⅵ标准排放都是为了提高空气质量
B.纳米级的铁粉能通过吸附作用除去水体中的Cu2+、Hg2+等有害离子
C.《千里江山图》中含有很多着色的矿石颜料,其中孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜
D.Ba2+摄入过多对人体有害,但BaSO4可作为造影剂用于X-射线检查肠胃道疾病
答案 B
2.(2019河南开封一模,7)一种制备高效漂白剂NaClO2的实验流程如图所示,反应Ⅰ中发生的反应为3NaClO3+4SO2+3H2O 2ClO2+Na2SO4+3H2SO4+NaCl。下列说法中正确的是( )
A.反应Ⅱ中H2O2作还原剂
B.产品中含有SO42-、Cl-
C.NaClO2的漂白原理与SO2相同
D.实验室进行结晶操作通常在坩埚中进行
答案 A 3.(2019上海黄浦期末,5)下列溶液中加入浓氨水直至过量,最终能得到无色澄清溶液的是( )
A.Al2(SO4)3 B.FeSO4 C.MgCl2 D.AgNO3
答案 D
二、选择题(每题6分,共18分,每小题有一个或两个选项正确)
4.(2020届福建福州质检二,2)“绿色化学实验”已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”的是( )
①实验室收集氨气采用图1所示装置 ②实验室中做氯气与钠的反应实验时采用图2所示装置 ③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验 ④实验室中采用图3所示装置进行铜与稀硝酸的反应
图1
图2
图3
A.②③④ B.①②③ C.①②④ D.①③④
答案 C
5.(2020届河北衡水中学五调,8改编)氨气溶于水得到氨水,氯气溶于水得到氯水。下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是( )
A.“两水”都是混合物,但溶液中含有的粒子种类、数目不相同
B.“两水”都有刺激性气味,都能漂白有机色素
C.“两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡
D.“两水”放置时间较久后都会因为相同的原理而变质
答案 AC
6.(2020届湖北名师联盟月考,5改编)工厂排放的SO2烟气对环境造成污染,某企业用如图流程综合处理,下列有关说法正确的是( )
A.二氧化硫吸收塔中发生的反应为SO2+SO32-+H2O 2HSO3-
B.氨气吸收塔中发生的反应为HSO3-+OH- H2O+SO32-
C.上述流程利用的是氧化还原反应原理
D.上述流程可循环利用的物质是亚硫酸铵
答案 AD
三、非选择题(共49分)
7.(2019湖北恩施质检,26)(15分)钛(Ti)被誉为第三金属,广泛应用于航空航天等领域。四氯化钛(TiCl4)是生产金属钛的重要原料,某小组设计实验制备四氯化钛并验证其产物CO,装置如下:
已知部分信息如下:
①制TiCl4的反应原理为TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+2CO(g)
②四氯化钛的熔、沸点分别为-24 ℃、136 ℃,易挥发,在水或潮湿空气中都极易水解,加热时能被O2氧化
回答下列问题:
(1)气流由左至右,装置的正确连接顺序为A、 、H、E(填字母)。
(2)A中盛装浓盐酸的仪器名称是 ;G装置的作用是 。
(3)写出A中发生反应的化学方程式: ;实验室欲制备6 720 mL Cl2(标准状况),则理论上应转移 mol电子。
(4)能证明上述反应有CO生成的实验现象是 。
(5)利用如图所示装置测定产品纯度:取w g TiCl4产品进行实验,向安全漏斗中加入适量蒸馏水,待四氯化钛充分反应后,将烧瓶和漏斗中的液体一并转入锥形瓶中,滴加几滴0.1 mol·L-1的K2CrO4溶液作指示剂(Ag2CrO4呈砖红色),用c mol·L-1AgNO3溶液滴定至终点,消耗滴定液V mL。[已知:常温下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。TiCl4+(2+n)H2O TiO2·nH2O↓+4HCl]
①安全漏斗在本实验中的作用除加水外,还有 。
②根据上述数据计算该产品的纯度为
(用含w、c和V的代数式表示)。
答案 (1)J、D、B、C、G、F(2分)
(2)分液漏斗(1分) 吸收多余的氯气,避免对后续反应造成干扰(2分)
(3)KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O(2分)
0.5(1分)
(4)F中黑色粉末变为红色,H中澄清石灰水变浑浊(2分)
(5)①形成液封,吸收多余的HCl气体(2分)
②19cV4w%(3分)
8.(2019河北衡水一模,18)(18分)亚硝酸盐有良好的发色、抑菌和抗氧化作用,经常被用作食品防腐剂。某化学兴趣小组欲制备亚硝酸钠并测定其纯度。请回答下列问题:
Ⅰ.制备亚硝酸钠
以木炭和浓硝酸为起始原料,设计如下装置,利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠。(反应方程式为2NO+Na2O2 2NaNO2,不考虑其余副反应。部分夹持装置和加热装置已略)
(1)反应开始通入氮气的目的是 ,装置B中Cu参与反应的化学方程式为
。
(2)①有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠,还可能有碳酸钠和氢氧化钠。为排除干扰,应在装置B、C间增加装置E,则E中盛放的试剂是 (填字母)。
a.浓硫酸 b.碱石灰
c.无水CaCl2 d.无水CuSO4
②该装置还存在缺陷,请写出改进措施: (答一条即可)。
Ⅱ.测定产品中亚硝酸钠的质量分数
称取装置C中的产品m g,加适量蒸馏水配制成100 mL样品溶液。取25.00 mL样品溶液于锥形瓶中,后续主要操作步骤如下(假设杂质不参与反应,NO2可将MnO4-还原为Mn2+且无气体产生):
(3)仪器X的名称为 ;步骤2中反应的离子方程式为 。
(4)步骤3中,当 ,即达到滴定终点。平行滴定3次,测得Na2C2O4溶液平均用量为20.00 mL,则产品中亚硝酸钠的质量分数为 (用含有m的式子表示)。
(5)步骤3中若滴定后仰视读数,则亚硝酸钠的质量分数将 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
答案 (1)排尽装置中的空气 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(2)①b ②在装置C后添加尾气处理装置,防止污染空气(或在装置C后加一盛碱石灰的干燥管,防止空气中CO2和H2O进入装置C)
(3)酸式滴定管 5NO2-+2MnO4-+6H+ 5NO3-+2Mn2++3H2O
(4)滴入最后一滴标准溶液时,紫红色恰好褪去,且半分钟内不恢复原色 69m%(或0.69m)
(5)偏
9.(2019天津河西二模,27)(16分)亚硝酰氯(NOCl)可用于合成清洁剂等。它可用Cl2与NO在常温常压下合成:它的熔点为-64.5 ℃,沸点为-5.5 ℃;常温下是黄色的有毒气体,遇水易水解。
已知:NO不与NaOH溶液反应。
请按要求回答下列相关问题:
(1)过量铁屑和稀硝酸充分反应制备NO的离子方程式为 ,其他条件相同,选用铁片(与铜片相比)制备NO的优点是 。
(2)制备NOCl的装置如图所示,连接顺序为a→ (按气流自左向右方向,用小写字母表示)。
①装置A中反应的化学方程式为 。NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构,则它的电子式为 。
②若实验中没有安装装置B,其后果是 。
③实验开始应先在装置中通入Cl2,至装置A中充满黄绿色气体时,再将NO缓缓通入,此操作的目的是 。
(3)工业生产过程中NO尾气处理方法有多种,其中间接电化学法的原理如图所示:
①吸收塔中发生的反应为 。
②阴极的电极反应式为 。
答案 (除标注外每空2分)(1)3Fe+8H++2NO3- 3Fe2++2NO↑+4H2O 反应速率快、价格低廉等(1分)
(2)e(f)→f(e)→b→c→d
①2NO+Cl2 2NOCl O····：：N··：Cl····：(1分)
②C中水蒸气进入D,引起NOCl水解
③排尽装置中的空气,防止NO被氧气氧化为NO2,同时过量的Cl2能使NO完全转化,避免NO逸出污染空气
(3)①2NO+2S2O42-+2H2O N2+4HSO3-
②2HSO3-+2e-+2H+ S2O42-+2H2O
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