2020-2021学年重庆市万州区万州第二高级中学高二上学期期中考试化学试题 解析版
展开万州二中高2022届高二(上)中期考试化学试题
可能用到的原子量:H 1 C 12 N 14 O 16 Cu 64 Fe 56 Ag 108
试题说明:1、本试题满分100分,答题时间80分钟。
2、请将答案填写在答题卡上,考试结束后只交答题卡。
第Ⅰ卷 选择题部分(42分)
1. 下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A. 在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,可使c(Na+)=c(CH3COO-)
B. 石墨、CO2都是非电解质,但石墨、CO2的水溶液均导电
C. 硫酸钡是强电解质,氨水是弱电解质
D. 向盐酸中滴加氨水至溶液呈中性,此时溶液中的溶质只有氯化铵
【答案】A
【解析】
【详解】A. CH3COONa溶液因水解呈碱性,CH3COOH呈酸性,在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,溶液始终呈电中性:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),若加入适量醋酸使溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(CH3COO-),A正确;
B. 石墨是单质,既不是电解质也不是非电解质,B错误;
C.氨水混合物,既不是电解质也不是非电解质,C错误;
D. 氯化铵溶液因水解呈酸性,故向盐酸中滴加氨水至溶液呈中性,此时溶液中的溶质有氯化铵和一水合氨,D错误;
答案选A。
2. 设NA为阿伏加德罗常数值,下列说法正确的是( )
A. 1 L 0.5 mol/LNaHCO3溶液中含有的HCO3-数目大于0.5 NA
B. 物质的量浓度为0.1mol/L的MgCl2溶液中,含有Cl-个数为0.2 NA
C. 25℃ 时,1 L pH=13的Ba(OH)2溶液中含有的OH﹣数目为0.2 NA
D. 100 mL 1mol/L的NaF中:N(F-)+N(HF)= 0.1 NA
【答案】D
【解析】
【详解】A.HCO3-在溶液中既能电离为碳酸根又能水解为碳酸分子,导致个数减少,故溶液中的碳酸氢根的个数小于0.5NA个,故A错误;
B.溶液的体积未知,无法计算氯离子的个数,故B错误;
C.25℃时,pH=13的1.0L Ba(OH)2溶液中,OH-的物质的量浓度为0.1mol/L,所以1.0L溶液中氢氧根离子等于0.1NA,故C错误;
D.溶液中NaF的物质的量为1mol/L×0.1L=0.1mol,根据物料守恒,溶液中的N(F-)+N(HF)=0.1 NA,故D正确。
答案选D。
3. 下列叙述正确的是( )
A. 甲烷分子的空间构型是正四面体,所以,CH2Cl2有两种不同构型
B. 甲烷可以与氯气发生取代反应,因此,可以使氯水褪色
C. 烷烃的分子通式为CnH2n+2
D. 正丁烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于甲烷是正四面体结构,四个顶点中任意两个氢原子都是相邻关系,故CH2Cl2不存在不同构型,故A错误;
B.CH4只能跟氯气在光照下反应,与氯水不反应,故B错误;
C.烷烃属于饱和烃,其分子通式为CnH2n+2,故C正确;
D.正丁烷分子中所有的碳原子是链状结构,每个碳原子形成四个共价键,周围连接四个原子形成四面体结构,碳原子间连接形成锯齿形不在同一条直线上,故D错误;
故选C。
4. 下列事实不能用原电池原理解释是( )
A. 将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中迅速反应放热
B. 铁被钝化处理后不易腐蚀
C. 纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快
D. 镀层破损后,镀锌铁比镀锡铁更耐用
【答案】B
【解析】
【详解】A.将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中,构成原电池装置,金属镁是负极,镁和水的反应是放热反应,形成原电池可以加快化学反应速率,能用原电池原理解释,故A不选;
B.铁被钝化后,在金属表面上会形成一层致密的金属氧化膜,保护内部金属不被腐蚀,不能用原电池原理解释,故B选;
C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量CuSO4溶液后,金属锌可以和硫酸铜反应置换出铜,Zn、Cu、硫酸会形成原电池装置,Zn为负极,使得Zn和硫酸的反应速率加快,能用原电池原理解释,故C不选;
D.镀层破损后,镀锌铁和潮湿空气形成的原电池中,金属Zn为负极,Fe为正极,Fe被保护,镀锡铁和潮湿空气形成的原电池中,金属Fe为负极,Sn为正极,Fe被腐蚀速率加快,镀锌铁比镀锡铁更耐用,能用原电池原理解释,故D不选;
故选B。
5. 下列说法正确的是( )
A. 若用水润湿过的pH试纸去测pH相等的H2SO4和H3PO4,H3PO4的误差更大
B. 用10 mL的量筒量取8.58 mL 0.10 mol·L-1的稀盐酸
C. 准确量取35.20 mL KMnO4溶液,可选用50 mL酸式滴定管
D. 用广泛pH试纸测得0.10 mol/L NH4Cl溶液的pH=5.2
【答案】C
【解析】
【详解】A.若用水润湿过的pH试纸去测pH相等的H2SO4和H3PO4,会稀释这两种酸。由于H2SO4是强酸,H3PO4是弱酸,在稀释相同倍数过程中,H3PO4继续电离产生H+,使得该溶液中c(H+)较H2SO4溶液中c(H+)大,则H3PO4的pH增加的比H2SO4小,所以H2SO4的pH误差更大,A项错误;
B.量筒精确值为0.1 mL,不能用10 mL的量筒量取8.58 mL 0.10 mol·L-1的稀盐酸,B项错误;
C.酸式滴定管可以盛放酸性溶液和强氧化性溶液,且滴定管精确值为0.01mL,故可以用50mL酸式滴定管能准确量取35.20 mL KMnO4溶液,C项正确;
D.广泛pH试纸可以精确到整数位,不能精确到0.1,故用广泛pH试纸不能测得0.10 mol/L NH4Cl溶液的pH=5.2,可用精密pH试纸测得0.10mol/LNH4Cl溶液的pH=5.2,D项错误;
答案选C。
6. 25℃时,在浓度都为1 mol·L-1的(NH4)2SO4、NH4H CO3、NH4HSO4、NH4Cl的四种溶液中,测得c(NH4+)分别为a、b、c、d(单位为mol·L-1)。下列判断正确的是
A. a=2b=2c=2d B. a>b>c> d C. a>c>d>b D. a>c>b>d
【答案】C
【解析】
【详解】根据(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4HSO4、NH4Cl的化学式,浓度都为1 mol·L-1的溶液,(NH4)2SO4中c(NH4+)最大;溶液均存在水解平衡:NH4++H2ONH3 •H2O +H+,Cl-对NH4+水解没影响,NH4HSO4电离出的氢离子抑制NH4+水解,NH4HCO3中HCO3-的水解促进NH4+水解,所以浓度都为1 mol·L-1的(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4HSO4、NH4Cl的四种溶液中c(NH4+)从大到小的顺序是(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4Cl、NH4HCO3,故C正确。
7. 某温度下,相同体积、相同pH的氨水和氢氧化钠溶液加水稀释时的pH变化曲线如图所示,下列判断错误的是( )
A. a.c两点溶液的导电能力相同
B. 曲线bc表示氨水的稀释过程
C. 与同种盐酸完全反应时,上述两种碱消耗盐酸较多的是氢氧化钠
D. 从b点到c点的过程中溶液中的n(NH)+n(NH3•H2O)保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.a.c两点溶液的pH相同,故导电能力相同,故A项正确;
B.曲线bc表示的稀释曲线更加平缓,符合氨水的稀释曲线特点,故B项正确;
C.因为初始pH相同,所以氨水中NH3•H2O浓度更大,消耗盐酸更多,故C项错误;
D.由物料守恒可知,n(NH)+n(NH3•H2O)定值,故D项正确;
故答案为C。
8. 关于下列各装置图的叙述中,不正确的是( )
A. 用装置①精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液
B. 装置②的总反应是Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
C. 装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D. 装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
【答案】B
【解析】
【详解】A. 根据电流方向知,a是电解池阳极,b是电解池阴极,用装置①精炼铜,粗铜作阳极,纯铜作阴极,电解质溶液是含有铜离子可溶性盐溶液,所以a极为粗铜,电解质溶液为硫酸铜溶液,故A不选;
B. 铁比铜活泼,所以铁是负极,电极总反应式为:Fe+2Fe3+═3Fe2+,故B选;
C. 电解池的阴极上电解质溶液中阴离子导电,所以阴极金属被保护,则为了保护金属不被腐蚀,被保护的金属应该与电源的负极相连作阴极,故C不选;
D. 电解质溶液是浓硫酸,呈强氧化性,铁被钝化,几乎没被腐蚀,故D不选;
故选:B。
9. 按官能团分类,下列说法正确是
A. 属于芳香化合物 B. 属于羧酸
C. 属于醛类 D. 属于酚类
【答案】B
【解析】
【分析】根据有机物分子中含有的官能团种类,可以将有机物分为:烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯等,据有机物的官能团对各选项进行判断。
【详解】A.分子中不存在苯环,不属于芳香化合物,A错误;
B.为苯甲酸,分子中含有官能团羧基,属于羧酸,B正确;
C.CH3-分子中含有的官能团为羰基,不存在醛基-CHO,不属于醛类,C错误;
D.中羟基与苯环的侧链碳原子相连,属于醇类,不属于酚类,D错误;
答案选B
【点睛】本题考查了有机物官能团及分类方法判断,题目难度不大,注意掌握常见官能团的结构、类型,明确有机物类型与官能团的关系是解答本题的关键。
10. 下列说法不正确的是( )
A. 14C与16O是不同的核素但具有相同的中子数
B. 乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3-O-CH3)互为同分异构体
C. 同素异形体之间在一定条件下能发生相互转化
D. 环丙烷()和乙烯(CH2=CH2)互为同系物
【答案】D
【解析】
【详解】A.同种元素的不同原子互称为核素,14C是C元素的核素,中子数为8, 16O是O元素的核素,中子数为8,二者是不同元素的核素,但具有相同的中子数,故A正确;
B.分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体,乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3-O-CH3)分子式相同,但结构不同,二者互为同分异构体,故B正确;
C.由同种元素组成的不同单质互为同素异形体,同素异形体之间在一定条件下能发生相互转化,如氧气在一定条件下转化为臭氧,石墨在一定条件下转化为金刚石,白磷在一定条件下转化为红磷等,故C正确;
D.结构相似,类别相同,在分子组成上相差一个或多个“CH2”原子团的有机物互为同系物,环丙烷()为环烷烃,乙烯(CH2=CH2)为烯烃,二者类别不同,结构不相似,不互为同系物,故D错误;
答案选D。
11. 下列溶液中有关物质的量浓度关系不正确的是
A. pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液任意比混合: c(H+) + c(M+) == c(OH-) + c(A-)
B. pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液:c(NaOH)<c(Na2CO3)<c(CH3COONa)
C. 物质的量浓度相等CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合:c(CH3COO-) +2c(OH-) = 2c(H+) + c(CH3COOH)
D. 0.1 mol/L的NaHA溶液,其pH = 4:c(HA-)>c(H+)>c(H2A)>c(A2—)
【答案】D
【解析】
【详解】A、根据电荷守恒可知,pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液任意比混合后c(H+) + c(M+) =c(OH-) + c(A-),A正确;
B、氢氧化钠是强碱,完全电离出OH-,碳酸钠和醋酸钠水解溶液显碱性。因为碳酸的酸性弱于醋酸的酸性,因此碳酸钠的水解程度强于醋酸钠的水解程度,因此溶液的碱性强于醋酸钠溶液的碱性,所以在pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液中c(NaOH)<c(Na2CO3)<c(CH3COONa),B正确;
C、物质的量浓度相等CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合后,根据电荷守恒可知c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)。根据物料守恒可知c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+),所以c(CH3COO-) +2c(OH-) = 2c(H+) + c(CH3COOH),C正确;
D、0.1mol·L-1的NaHA溶液,其pH=4,这说明HA-的电离程度强于其水解程度,因此粒子浓度大小关系:c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(H2A),D不正确;
答案选D。
12. 常温下,在溶液中逐滴加入溶液,溶液的pH逐渐降低,此时溶液中含碳微粒的物质的量分数变化如图所示因逸出未画出,忽略因气体逸出引起的溶液体积变化,下列说法正确的是
A. 在溶液中:
B. 当溶液的pH为7时,溶液的总体积为
C. 在B点所示的溶液中,浓度最大的阳离子是
D. 在A点所示的溶液中:
【答案】C
【解析】
【详解】A.不符合电荷守恒,Na2CO3溶液中的电荷守恒为,选项A错误;
B.溶液的总体积为,此时应为溶液与溶液恰好完全反应生成溶液,溶液呈弱碱性,不可能为7,选项B错误;
C.B点对应的是碳酸氢钠,浓度最大的阳离子是Na+,选项C正确;
D.根据图象可知,A点所示的溶液呈碱性,,选项D错误;
答案选C。
【点睛】本题考查离子浓度大小的比较,明确溶液的成分及所含有的微粒,并结合物料守恒、电荷守恒来分析解答,当混合溶液体积为20mL时,二者恰好反应生成NaHCO3,HCO3-的电离程度小于其水解程度,所以其溶液呈碱性,难点是B,采用逆推的方法分析解答。
13. 钴酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池,用它作电源按如图装置进行电解。通电后。a电极上一直有气泡产生;d电极附近先出现白色沉淀(CuCl),后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。下列有关叙述正确的是( )
A. 已知钴酸锂电池放电时总反应为:Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C,则Li1-xCoO2作负极
B. 当外电路中转移0.2 mol电子时,电极b处有2.24 L Cl2生成
C. 电极d为阴极,电解开始时的电极反应式为Cu+Cl--e-=CuCl
D. 随着电解的进行,U形管Ⅱ中发生了如下转化CuCl+OH-=CuOH+Cl-
【答案】D
【解析】
【分析】根据题意,结合图示,a电极上一直有气泡产生,且a电极的材料为铜,故a电极为阴极,b电极为阳极,c为阴极,d极为阳极,d电极反应式为:Cu+Cl--e-=CuCl,d电极附近先出现白色沉淀(CuCl),后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。
【详解】A.已知钴酸锂电池放电时总反应为:Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C,LixC6中C为负价,根据电池总反应,C的化合价升高,失电子,发生氧化反应,LixC6作负极,则Li1-xCoO2为正极,得到电子,故A错误;
B.没有说明是否是标准状况,因此无法直接计算氯气的体积,故B错误;
C.a电极一直由气泡产生,且a电极的材料为铜,故a电极为阴极,b电极为阳极,d极为阳极,电极反应式为:Cu+Cl--e-=CuCl,故C错误;
D.结合C项分析,d电极先产生CuCl白色沉淀,后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH),发生的反应为:CuCl+OH-=CuOH+Cl-,故D正确;
答案选D。
14. 用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极增重a g时,在阳极上产生了b L气体(标况),则M的相对分子质量为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】惰性电极电解M(NO3)x水溶液的电极反应式为:阳极:4xOH—-4xe-=2xH2O+xO2↑;阴极:4Mx++4xe-=4M。
【详解】设M的相对原子质量为R,电解时,电池反应方程式为:
4M(NO3)x+2xH2O4M + xO2↑+4xHNO3
4Rg 22.4xL
ag bL
所以R= ;
答案:C
第II卷 非选择题部分
15. 按要求填空。
(1)AlCl3溶液呈_____性(填“酸”“中”或“碱”),原因是______(用离子方程式表示)。把AlCl3溶液蒸干、灼烧,最后得到的主要固体产物是______(写化学式)。实验室在保存AlCl3溶液时,常在溶液中加少量的_____,以抑制其水解。
(2)25℃时,将pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液呈____性(填“酸”“中”或“碱”)。
(3)已知0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液pH=5,则溶液中离子浓度从大到小关系为_____。
(4)常温下,将pH=12的Ba(OH)2溶液aL和pH=2的盐酸bL混合后pH=11,则a∶b的值为_____。
(5)常温下,a mol/L的盐酸与b mol/L 的氨水等体积混合后溶液呈中性,则Kb(NH3·H2O)= ________(用含a、b的代数式表示) 。
(6)在120 ℃、1.01×105 Pa条件下,某气态烷烃与足量的O2完全反应后,测得反应前后气体的体积没有发生改变,则该烃为_____。(填化学式)
【答案】 ①. 酸 ②. Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ ③. Al2O3 ④. 盐酸 ⑤. 酸 ⑥. c(Na+)>c(HSO)>c(H+)>c(SO)>c(OH-) ⑦. 11∶9 ⑧. ⑨. CH4
【解析】
【详解】(1)氯化铝属于强酸弱碱盐,铝离子水解而导致其溶液呈酸性,水解方程式为Al3++3H3O⇌Al(OH)3+3H+;蒸干、灼烧含有挥发性酸的盐时最后得到固体为其氧化物,氯化铝水解生成Al(OH)3和HCl,升高温度促进HCl挥发,蒸干氯化铝溶液时得到Al(OH)3,灼烧Al(OH)3,Al(OH)3分解生成Al2O3和水,所以灼烧后最终得到固体Al2O3;实验室在保存氯化铝时,为防止铝离子水解,应该加入少量稀盐酸;
(2)25℃时,pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钠溶液,醋酸浓度大于NaOH,等体积混合后,醋酸有剩余,溶液呈酸性;
(3)NaHSO3为强碱弱酸盐,HSO在溶液中发生水解可产生OH-,已知0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液pH=5,溶液显酸性,说明c(H+)>c(OH-),且NaHSO3在溶液中的电离程度大于其水解程度,则溶液中离子浓度从大到小关系为c(Na+)>c(HSO)>c(H+)>c(SO)>c(OH-);
(4)pH=12的Ba(OH)2溶液,c(OH−)=0.01mol/L,pH=2的盐酸,c(H+)=0.01mol/L,酸碱混合后,pH=11,则碱过量,pOH=14-pH=3,则剩余的c(OH−)=0.001mol/L,则mol/L =0.001mol/L,则a∶b=11∶9;
(5)常温下,a mol/L的盐酸与bmol/L 的氨水等体积混合后溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,混合和后的溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c()=c(Cl-)+ c(OH-),体积增大一倍,浓度减小到原来的一半,则c() = c(Cl-)=mol/L,根据物料守恒c() + c(NH3·H2O)=mol/L,c(NH3·H2O)= (-)mol/L,Kb(NH3·H2O)= ;
(6)在120 ℃、1.01×105 Pa条件下,某气态烷烃与足量的O2完全反应后,生成的水为气态,CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(g),根据题意 1+(x+)=x+,解得y=4,即分子式中氢原子数目为4,则该气态烷烃为CH4。
16. Ⅰ、取20.00 mL待测稀盐酸放入锥形瓶中,并滴加2~3滴酚酞作指示剂,用碱式滴定管盛装配制的0.01 mol·L-1的NaOH溶液进行滴定。重复上述滴定操作2〜3次,记录数据如下:
滴定次数
待测盐酸的体积/mL
标准NaOH溶液体积
滴定前的刻度/mL
滴定后的刻度/rnL
第一次
20.00
0.40
20.50
第二次
20.00
4.10
24.00
第三次
20.00
1.00
24.00
(1)该滴定实验盛装标准液的仪器是__________, 若该仪器的量程为50mL,调液面为0,将该仪器中所有液体放出,则放出的溶液体积_______50mL。(填“>”,“=”,“<”)
(2)根据上述数据,可计算出该盐酸的浓度为__________mol·L-1。
(3)在上述实验中,下列操作(其他操作正确)会造成测定果偏低的有__________(填序号)。
A 酸式滴定管使用前,水洗后未用待测盐酸润洗
B 锥形瓶水洗后未干燥
C 称量NaOH固体中混有Na2CO3固体
D 滴定终点读数时俯视读数
E 碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失
Ⅱ. 氧化还原滴定实验与酸碱中和滴定类似(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之)。测血钙的含量时,进行如下实验:
①可将4mL血液用蒸馏水稀释后,向其中加入足量草酸铵(NH4)2C2O4晶体,反应生成CaC2O4沉淀,将沉淀用稀硫酸处理得H2C2O4溶液。
②将①得到的H2C2O4溶液,再用酸性KMnO4溶液滴定,氧化产物为CO2,还原产物为Mn2+。
③终点时用去20mLl.0×l0-4mol/L的KMnO4溶液。
(1)写出用KMnO4滴定H2C2O4的离子方程式__________________。
(2)如何判断滴定终点:__________。
(3)计算:血液中含钙离子的浓度为_______g·mL-1。
【答案】 ①. 碱式滴定管 ②. > ③. 0.01 ④. AD ⑤. 2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O ⑥. 当滴入一滴酸性KMnO4溶液后溶液由无色变为浅紫色,且半分钟内不褪色 ⑦. 5×10-5
【解析】
【详解】Ⅰ.(1)盛装配制的标准NaOH溶液用碱式滴定管;若该仪器的量程为50mL,调液面为0,根据滴定管的构造,在最大量程的下端仍有一段没有刻度的液体,则将该仪器中所有液体放出,则放出的溶液体积>50mL;
(2)根据上述数据,第三次数据误太大,舍去,V(NaOH)==20.00mL,因为c酸·V酸=c碱·V碱,所以c酸= mol/L =0.01mol/L;
(3)根据c酸=分析判断,
A.酸式滴定管使用前,水洗后未用待测盐酸润洗,则待测溶液的浓度偏小,相同体积时含有的酸的物质的量偏少,消耗的碱溶液体积偏小,c酸偏低,故A符合题意;
B.锥形瓶水洗后未干燥,由于酸的物质的量没变化,所以对实验结果无影响,故B不符合题意;
C.称量NaOH固体中混有Na2CO3固体,等质量的Na2CO3和NaOH,NaOH消耗的盐酸的量较大,则使用该碱溶液滴定盐酸时消耗标准液的体积偏大,所以测定的酸的浓度就偏高,故C不符合题意;
D.滴定终点读数时俯视读数,则标准溶液的体积偏小,所测定的酸溶液浓度偏低,故D符合题意;
E.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失,则导致标准溶液的体积偏大,以此为标准测定的酸溶液浓度偏高,故E不符合题意;
答案选AD;
Ⅱ.(1)根据题意,高锰酸钾具有强氧化性,把草酸中的C从+3价氧化成+4价的二氧化碳,Mn元素从+7价变化到+2价的锰离子,由于草酸分子中有2个C原子,所以高锰酸钾与草酸的反应比例为 5:2,故H2C2O4溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4+2 MnO+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;
(2)酸性KMnO4本身为紫红色,滴定H2C2O4溶液时发生氧化还原反应,酸性KMnO4溶液会褪色,则当加入最后一滴高锰酸钾溶液,溶液由无色变为紫红色,且半分钟溶液不褪色,则滴定达到终点;
(3)由题意知可能发生反应的离子方程式为:5H2C2O4+2MnO+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O、Ca2++=CaC2O4↓、CaC2O4+2H+=Ca2++H2C2O4,设血液中含Ca2+的物质的量为n,则
2×n=5×0.02L×1.0×10−4mol/L,则n=5×10−6mol,则血液中含钙离子的浓度==5×10-5g·mL-1。
【点睛】易错点为Ⅱ(3)中钙离子浓度的计算,注意题目中单位的换算。
17. 如图是一个电化学过程的示意图。
请回答下列问题:
(1)甲池中OH-移向________极(填“C2H5OH”或“O2”),通入C2H5OH电极的电极反应式为__________。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_____(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”),并写出此电极的反应式: _____________,
(3)若丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,电键闭合一段时间后,丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)当乙池中B(Ag)极质量增加5.4g时,甲池中理论上消耗O2的体积为______mL(标准状况下),乙池的pH是______ (若此时乙池中溶液的体积为500mL);
【答案】 ①. C2H5OH ②. C2H5OH-12e-+16OH-=2CO+11H2O ③. 阳极 ④. 4OH--4e-= 2H2O+ O2↑或者2H2O-4e-=O2↑+4H+ ⑤. 增大 ⑥. 280 ⑦. 1
【解析】
【分析】根据图示分析,甲池是乙醇燃料电池,通入燃料乙醇的一极为负极,还原剂失去电子发生氧化反应,电子沿着导线流向正极,通入氧气的一极为正极,正极上发生还原反应,内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极,电解池中,与电源正极相连的A电极是阳极,阳极上失去电子发生氧化反应,B电极是阴极,阴极上氧化剂得到电子发生还原反应,乙池和丙池是串联的电解池,C电极是阳极,D电极是阴极,内电路中阴离子移向阳极、阳离子移向阴极;电化学反应时,电极上电子数守恒,据此分析回答;
【详解】(1)甲池为原电池,阴离子向负极移动,通入C2H5OH电极为负极,则电解质溶液中OH-移向移向C2H5OH极;C2H5OH失去电子发生氧化反应,电极反应式为:C2H5OH-12e-+16OH-=2CO+11H2O;
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为阳极,阳极上水电离的阴离子氢氧根离子发生氧化反应,电极的反应式:4OH--4e-= 2H2O+ O2↑或者2H2O-4e-=O2↑+4H+;
(3)若丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,电键闭合,则一段时间后,丙中电解饱和食盐水,生成氢氧化钠、氢气和氯气,溶液的pH将增大;
(4)甲池反应为:C2H5OH+3O2+4OH−=2CO+5H2O,乙池反应为: 4AgNO3+2H24Ag+O2↑+4HNO3,当乙池中B(Ag)极质量增加5.4g时,
则,V=0.28L=280mL,,n=0.05mol,甲池中理论上消耗O2的体积为280mL(标准状况下),乙池中生成氢离子0.05mol,则氢离子的物质的量浓度为=0.1mol/L,则 pH= −lg0.1=1。
18. 工业上以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁( FeTiO3),含有MgO、SiO2等杂质]为原料,制备金属钛和铁红的工艺流程如下:
已知:①酸浸时, FeTiO3转化为Fe2+和TiO2+;②本实验温度下,Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11;请回答下列问题:
(1)酸浸时如何提高浸取速度和浸取率_________(至少答两种方法)。
(2)“水解”生成H2TiO3的离子方程式为_____________。
(3)“沉铁”过程中,反应的离子方程式为_______;该过程需控制反应温度低于35 ℃,原因为___________。
(4)滤液3可用于制备Mg(OH)2。若滤液3中c(Mg2+)=1.0×10-3 mo/L,向其中加入NaOH固体,调整溶液pH值大于________时,可使Mg2+沉淀完全。
(5)“电解”时,电解质为熔融的CaO,两电极材料为石墨棒。则_______极石墨棒需要定期更换,原因是_____________。
(6)测定铁红产品纯度:称取mg铁红,溶于一定量的硫酸之中,配成500.00 mL溶液。从其中量取20.00 mL溶液,加入过量的KI,充分反应后,用 c mol/L硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准液滴定至终点,发生反应:I2+2S2O=S4O+2I-。平行滴定三次,硫代硫酸钠平均消耗体积为V mL。则铁红产品的纯度为________(用c、V、m表示)。
【答案】 ①. 搅拌、升温、粉碎、适当增加酸的浓度等 ②. TiO2++2H2O= H2TiO3↓+2H+ ③. Fe2++2HCO= Fe CO3↓+ H2O+ CO2↑ ④. 防止温度过高NH4HCO3分解,同时减少Fe2+水解 ⑤. 11 ⑥. 阳极 ⑦. 阳极产生的O2在熔融状态下能与石墨反应生成CO2,导致阳极消耗 ⑧. ×100℅或者 ℅
【解析】
【分析】根据流程:用硫酸酸浸钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁( FeTiO3),含有MgO、SiO2等杂质),SiO2不溶,钛酸亚铁、氧化镁溶解,过滤,滤渣1为SiO2,滤液1含有Fe2+、TiO2+、Mg2+,水解滤液1发生反应:TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+,过滤得到H2TiO3,煅烧H2TiO3得到TiO2,电解得到Ti;滤液2主要含有Fe2+、Mg2+,加入碳酸氢铵沉铁反应:Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O,得到FeCO3沉淀和含有Mg2+的滤液3,FeCO3与氧气煅烧得到铁红,据此分析作答。
【详解】(1)适当升温、搅拌、适当增大硫酸浓度、粉碎矿石等可以提高浸取速度和浸取率;
(2)根据分析,滤液1含有TiO2+,水解生成H2TiO3,离子反应为:TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+;
(3)根据分析,滤液2主要含有Fe2+、Mg2+,加入碳酸氢铵沉铁反应:Fe2++2HCO=FeCO3↓+CO2↑+H2O;温度过高溶液导致碳酸氢铵分解(或防止Fe2+、Mg2+等受热水解),过沉铁过程过程需控制反应温度低于35℃;
(4)已知:Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11,使Mg2+恰好沉淀完全,此时c(OH-)= mol/L=1.0×10-3mol/L,c(H+)= mol/L =1.0×10-11mol/L,故pH≥11,Mg2+沉淀完全;
(5) “电解”时,电解质为熔融的CaO,两电极材料为石墨棒,阳极反应为:2O2--4e-=O2↑,阳极产生的氧气与石墨反应生成二氧化碳,导致阳极损耗,故阳极石墨棒需要定期更换;
(6)铁红溶于稀硫酸得到Fe3+,与KI发生反应:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,用硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准液滴定生成的碘,有关系式:Fe2O3~2Fe3+~I2~2Na2S2O3,则n(Fe2O3)= n(Na2S2O3)=cV×10-3mol,故mg样品中铁红产品的纯度为×100%=×100℅或者 ℅。
【点睛】易错点为(6)中计算产品含量时,需要注意,滴定实验操作中使用了20mL样品进行实验,需要转化为500mL溶液中样品中产品的总量进行百分含量的计算。
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