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2020届二轮复习 高考填空题逐空特训 作业
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高考填空题逐空特训
题组一 无机物的化学式、电子式、命名及化合价专练
1.写出下列含氯化合物的名称及氯元素的化合价:
(1)ClO2
(2)HClO4
(3)KClO3
(4)NaClO2
(5)NaClO
答案 (1)二氧化氯 +4 (2)高氯酸 +7
(3)氯酸钾 +5 (4)亚氯酸钠 +3 (5)次氯酸钠 +1
2.关于下列含氮化合物,根据题目要求填空:
(1)硝酸酸酐的化学式为 ,其中氮元素的化合价为 。
(2)N2O4中氮元素的化合价为 ,将N2O4通入足量水中产物的化学式分别为 、
。
(3)NaNO2是一种食品防腐剂,其名称为 。
(4)KCN的名称 ,电子式 ,碳元素的化合价 。
(5)联氨(N2H4)的电子式 ,氮元素的化合价 。
答案 (1)N2O5 +5 (2)+4 HNO3 NO
(3)亚硝酸钠 (4)氰化钾 K+[··C⋮⋮N··]- +2
(5)H··N··H····N··H····H -2
3.磷有多种化合物,按要求对下列含磷化合物填空:
(1)H3PO4是三元中强酸,磷酸钙是磷矿石的成分之一,其化学式为 。
(2)H3PO3是二元弱酸,其化学名称为 ,Na2HPO3属于 (填“正”“酸式”或“碱式”)盐,其中磷元素的化合价为 ,Na2HPO3溶于水显 (填“中”“酸”或“碱”)性,用离子方程式表示原因: 。
(3)H3PO2是一元弱酸,其在水溶液中的电离方程式为 ;
NaH2PO2的化学名称为 ,其水溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性。
答案 (1)Ca3(PO4)2
(2)亚磷酸 正 +3 碱 HPO32-+H2O H2PO3-+OH-
(3)H3PO2 H++H2PO2- 次磷酸钠 碱
4.锰有多种化合物,按要求填空:
(1)写出下列化合物的化学式。
①高锰酸钾 ;
②锰酸钾 ;
③软锰矿的主要成分 。
(2)实验室可用高锰酸钾制取氧气和氯气,分别写出化学方程式:
; 。
答案 (1)①KMnO4 ②K2MnO4 ③MnO2
(2)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
5.分别写出下列几种物质的电子式:
(1)Na2O2 ;
(2)NaH ;
(3)NaBH4 ;
(4)NH4H 。
答案 (1)Na+[··O······O······]2-Na+
(2)Na+[··H]-
(3)Na+[H··B··HH····H]-
(4)[H··N··HH····H]+[··H]-
题组二 常见方程式书写专练
1.钠及其化合物
(1)Na、Na2O2分别溶于水的离子方程式:
;
。
(2)有关Na2CO3
①纯碱溶液显碱性原因的离子方程式:
;
②Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸过程中的离子方程式:
;
③将Na2CO3溶液加入足量稀硫酸中的离子方程式:
。
(3)电解饱和食盐水制烧碱的化学方程式:
。
答案 (1)2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑
2Na2O2+2H2O 4Na++4OH-+O2↑
(2)①CO32-+H2O HCO3-+OH-
②CO32-+H+ HCO3-、HCO3-+H+ CO2↑+H2O
③CO32-+2H+ CO2↑+H2O
(3)2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2.铝及其化合物
(1)Al片溶于烧碱溶液的化学方程式:
。
(2)明矾具有净水作用的原理的离子方程式:
。
(3)泡沫灭火器原理的离子方程式:
。
(4)①常温下,明矾溶液中加入Ba(OH)2,恰好使硫酸根离子完全沉淀的离子方程式:
,此时溶液的pH (填“>”“<”或“=”)7。
②常温下,明矾溶液中加入Ba(OH)2至Al3+恰好完全沉淀的离子方程式:
,此时溶液pH (填“>”“<”或“=”)7。
答案 (1)2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑
(2)Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
(3)Al3++3HCO3- Al(OH)3↓+3CO2↑
(4)①Al3++2SO42-+2Ba2++4OH- 2BaSO4↓+AlO2-+2H2O >
②2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH- 3BaSO4↓+2Al(OH)3↓ =
3.铁、铜及其化合物
(1)氧化铁的铝热反应: 。
(2)FeCl3溶液腐蚀铜片的离子方程式:
。
(3)FeCl3溶液中通入H2S产生浅黄色沉淀的离子方程式:
。
(4)KSCN溶液检验Fe3+的存在的离子方程式:
。
(5)用FeCl3制取Fe(OH)3胶体的化学方程式:
。
(6)用Mg(OH)2除去MgCl2溶液中的Fe3+的离子方程式:
。
(7)FeSO4的酸性溶液分别被①氯水、②过氧化氢、③MnO4-氧化的离子方程式:
① ;
② ;
③ 。
(8)用稀盐酸分别除①铜锈、②铁锈的离子方程式:
① ;
② 。
答案 (1)Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe
(2)2Fe3++Cu Cu2++2Fe2+
(3)2Fe3++H2S 2Fe2++S↓+2H+
(4)Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
(5)FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl
(6)3Mg(OH)2+2Fe3+ 3Mg2++2Fe(OH)3
(7)①2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
②2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
③5Fe2++MnO4-+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O
(8)①Cu2(OH)2CO3+4H+ 2Cu2++CO2↑+3H2O
②Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O
4.非金属及其重要化合物
(1)镁在二氧化碳中燃烧的化学方程式:
。
(2)Cl2的实验室制法的化学方程式:
。
(3)用NaOH溶液吸收Cl2的离子方程式:
。
(4)SO2使氯水褪色的离子方程式:
。
(5)SO2气体与H2S混合的化学方程式:
。
(6)用氨水吸收尾气中的SO2气体的化学方程式:
。
(7)用亚硫酸钠溶液吸收尾气中的SO2的离子方程式:
。
(8)实验室制氨气的化学方程式:
。
(9)氨的催化氧化的化学方程式:
。
(10)Cu片分别溶于浓、稀硝酸的化学方程式:
① ;
② 。
答案 (1)2Mg+CO22MgO+C
(2)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
(4)SO2+Cl2+2H2O 4H++SO42-+2Cl-
(5)2H2S+SO2 3S↓+2H2O
(6)SO2+2NH3·H2O (NH4)2SO3+H2O
(7)SO32-+H2O+SO2 2HSO3-
(8)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
(9)4NH3+5O2 4NO+6H2O
(10)①Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
题组三 陌生方程式书写专练
1.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。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,该反应的离子方程式为 。
答案 3NO2-+2H+ NO3-+2NO↑+H2O
2.生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)-碳粉还原法,若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生反应的化学方程式: 。
答案 3Na2SO4+8C 3Na2S+4CO↑+4CO2↑
3.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 。
答案 SO32-+I2+H2O 2I-+SO42-+2H+
4.向含Cr2O72-的酸性废水中加入FeSO4溶液,使Cr2O72-全部转化为Cr3+。写出该反应的离子方程式: 。
答案 Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
5.温度高于200 ℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4∶1),该反应的化学方程式为 。
答案 4Al(NO3)3 12NO2↑+3O2↑+2Al2O3
6.(1)AgNO3光照易分解,生成Ag和红棕色气体等物质,其光照分解反应的化学方程式: 。
(2)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如图所示:
反应Ⅰ的化学方程式: 。
(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: 。
(4)CuSO4溶液能用作P4中毒的解毒剂,反应可生成P的最高价含氧酸和铜,该反应的化学方程式为 。
(5)H3PO2的工业制法:将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2,后者再与H2SO4反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式: 。
(6)常温下利用Fe2+、Fe3+的相互转化,可将SO2转化为SO42-,从而实现SO2的处理(总反应为2SO2+O2+2H2O 2H2SO4)。已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O,则另一反应的离子方程式为 。
(7)废旧干电池中的MnO2与FeS在70 ℃的硫酸中浸取,生成MnSO4和Fe2(SO4)3的化学方程式: 。
答案 (1)2AgNO3 2Ag+2NO2↑+O2↑
(2)SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI
(3)SO32-+2NO2+2OH- SO42-+2NO2-+H2O
(4)10CuSO4+P4+16H2O 4H3PO4+10Cu+10H2SO4
(5)2P4+3Ba(OH)2+6H2O 3Ba(H2PO2)2+2PH3↑
(6)2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++SO42-+4H+
(7)9MnO2+2FeS+10H2SO4 9MnSO4+Fe2(SO4)3+10H2O
7.(1)用阴离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米Cu2O,反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑,装置图如图所示。该电解池的阳极反应式: 。
(2)储氢可借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:
C6H12(g) C6H6(g)+3H2(g)
一定条件下,如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。生成目标产物的电极反应式为 。
(3)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如图所示。a电极为电解池的 极,写出该电极的电极反应式: 。
答案 (1)2Cu-2e-+2OH- Cu2O+H2O
(2)C6H6+6H++6e-C6H12
(3)阳 NH4++3F--6e- NF3+4H+
题组四 微型化学计算专练
1.用催化剂可以使NO、CO污染同时降低,2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),根据传感器记录某温度下NO、CO的反应进程,测量所得数据绘制出下图。前1 s内的平均反应速率v(N2)= ,第2 s时的x值范围: 。
答案 2.7×10-4 mol·L-1·s-1 25.2
L-1·s-1,同一化学反应同一时间段内,各物质的反应速率之比等于化学计量数之比,所以v(N2)=12v(CO)=2.7×10-4 mol·L-1·s-1。因为随着反应的进行,反应速率越来越小,所以第2 s消耗的CO小于第1 s的36×10-4mol·L-1-30.6×10-4mol·L-1=5.4×10-4mol·L-1,则第2 s时x值的范围是30.6>x>30.6-5.4,即25.2
2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH>0
下表为该反应在T1温度下的部分实验数据:
t/s
0
500
1 000
c(N2O5)/(mol·L-1)
5.00
3.52
2.48
则500 s内NO2的平均生成速率为 。
答案 5.92×10-3 mol·L-1·s-1
解析 500 s内,Δc(N2O5)=(5.00-3.52)mol·L-1=1.48 mol·L-1,则Δc(NO2)=2×Δc(N2O5)=
2×1.48 mol·L-1=2.96 mol·L-1,代入v=ΔcΔt计算,得出v(NO2)=2.96 mol·L-1500 s=5.92×10-3 mol·
L-1·s-1。
3.若12.4 g Na2X中含有0.4 mol钠离子,Na2X的摩尔质量是 ,X的相对原子质量是 。
答案 62 g·mol-1 16
解析 1 mol Na2X中含有2 mol钠离子,0.2 mol Na2X中含有0.4 mol钠离子,则Na2X的摩尔质量为M(Na2X)=12.4 g0.2 mol=62 g·mol-1;X的相对原子质量=62-46=16。
4.Pd(相对原子质量为106.4)中加入王水(浓硝酸与浓盐酸的混合物)的反应可以表示为Pd+HCl+HNO3 A+B↑+H2O(未配平)。其中B为无色有毒气体,该气体在空气中不能稳定存在;A中含有三种元素,其中Pd元素的质量分数为42.4%,H元素的质量分数为0.8%。通过计算判断物质A的化学式: 。
答案 H2PdCl4
解析 B是一氧化氮;A中含有三种元素,其中Pd元素的质量分数为42.4%,H元素的质量分数为0.8%,根据元素守恒知剩余的是氯元素,Pd原子、氢原子和氯原子个数比=42.4%106.4∶0.8%1∶
1-42.4%-0.8%35.5≈1∶2∶4。
5.某工业废水中NO2-的浓度为1.0×10-4 mol·L-1,取此工业废水5 mL于试管中,加水稀释至500 mL,向其中滴加硝酸银溶液,则得到沉淀时所需硝酸银溶液的浓度至少为 。[已知:Ksp(AgNO2)=2.0×10-8]
答案 0.02 mol·L-1
解析 加水稀释后,c(NO2-)=1.0×10-4 mol·L-1×5 mL500 mL=1.0×10-6 mol·L-1,则c(Ag+)=2.0×10-81.0×10-6 mol·L-1=0.02 mol·L-1。
6.工业上净化处理铬污染的方法之一是将含K2Cr2O7的酸性废水放入电解槽内,加入适量的NaCl,以Fe和石墨为电极进行电解。经过一段时间后,生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀{已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31}。在装置中应该用 (填材料名称)作电解池的阳极;已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13 mol·L-1,则溶液中c(Cr3+)为
mol·L-1。
答案 铁 3.0×10-6
解析 在装置中应用Fe作阳极,根据Ksp[Fe(OH)3]、Ksp[Cr(OH)3],则有c(Cr3+)c(Fe3+)=c(Cr3+)·c3(OH-)c(Fe3+)·c3(OH-)=Ksp[Cr(OH)3]Ksp[Fe(OH)3]=1.5×107,故c(Cr3+)=1.5×107×2.0×10-13 mol·L-1=
3.0×10-6 mol·L-1。
7.XeO3是一种不稳定的物质,具有强氧化性。在某一反应体系中有反应物和生成物的微粒共6种,即Mn2+、MnO4-、Xe、XeO3、H+、H2O。
(1)该反应的离子方程式为 。
(2)将适量的XeO3投入30 mL 0.1 mol·L-1Mn2+的水溶液中,刚好完全反应。此时转移电子数目为 (NA表示阿伏加德罗常数的值)。将反应后的溶液稀释至90 mL,所得溶液的pH= (常温下)。
答案 (1)5XeO3+6Mn2++9H2O 6MnO4-+5Xe↑+18H+
(2)0.015NA 1
解析 (1)由题意可知,XeO3作氧化剂,Xe为还原产物,则Mn2+作还原剂,MnO4-为氧化产物,写出方程式配平即可。
(2)Mn2+→MnO4-,Mn的化合价由+2→+7,n(Mn2+)=0.03 L×0.1 mol·L-1=0.003 mol,转移的n(e-)=0.003 mol×5=0.015 mol,N(e-)=0.015NA;由离子反应方程式可知,n(H+)=3n(Mn2+)=3×0.003 mol=0.009 mol,c(H+)=0.009 mol0.09 L=0.1 mol·L-1,故pH=1。
8.已知NaOH与Cl2反应的氧化产物与温度有关(发生的反应均为放热反应),在V L 4 mol·L-1的NaOH溶液中通入一定量的氯气,生成物中含有Cl-、ClO-、ClO3-三种含氯元素的离子,其中ClO-、ClO3-的物质的量(n)与反应时间(t)的曲线如图所示。
若t2时刻恰好反应完全,则V= L。
答案 2.5
解析 由题图可知,t2时刻,ClO-、ClO3-的物质的量分别为2 mol、1 mol,Cl2→Cl-,化合价由0→-1,Cl2→ClO-,化合价由0→+1,Cl2→ClO3-,化合价由0→+5,根据得失电子守恒可知,
n(Cl-)=n(ClO-)+5n(ClO3-)=2 mol+5×1 mol=7 mol,由于Na原子守恒,n(NaOH)=n(NaCl)+
n(NaClO)+n(NaClO3)=7 mol+2 mol+1 mol=10 mol,V=10 mol4 mol·L-1=2.5 L。
9.200 mL某溶液中含有的离子及其物质的量如下:
离子
H+
K+
NO3-
SO42-
物质的量/mol
0.5
0.1
0.6
0.15
该溶液中还含有的离子可能是下列中的 (填字母),该离子的浓度为 。
A.Al3+ B.Cl- C.ClO- D.Fe2+
答案 A 0.5 mol·L-1
解析 由溶液中的电荷守恒可知,该溶液中还含有的离子是阳离子,由于Fe2+在酸性条件下易被NO3-氧化而不能大量存在,故该溶液中还可能含有的离子是Al3+,且
c(Al3+)=13[n(NO3-)+2n(SO42-)-n(H+)-n(K+)]0.2 L=13×(0.6+2×0.15-0.5-0.1)mol0.2 L=0.5 mol·L-1。
10.已知K、Ka、KW、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶电解质的溶度积常数。
(1)25 ℃时,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH4+)=
c(Cl-),则溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离平衡常数Kb= (忽略溶液混合过程中的体积变化)。
(2)25 ℃时,H2SO3 HSO3-+H+的电离常数Ka=1×10-2 mol·L-1,则该温度下pH=3、c(HSO3-)=
0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)= 。
(3)高炉炼铁中发生的反应有:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH<0
该反应的平衡常数表达式K= ;已知1 100 ℃时,K=0.25,则平衡时CO的转化率为 ;在该温度下,若测得高炉中c(CO2)=0.020 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1,则此时反应速率是v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。
(4)已知高温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.0×10-38、1.0×10-11,向浓度均为0.1 mol·L-1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液,要使Fe3+完全沉淀而Mg2+不沉淀,应该调节溶液pH的范围是 (已知lg2=0.3,离子浓度低于10-5 mol·L-1时认为沉淀完全)。
答案 (1)中 10-9a-0.01 (2)0.01 mol·L-1
(3)c(CO2)c(CO) 20% > (4)3.3~9
解析 (1)根据电荷守恒得c(H+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(OH-),因为c(NH4+)=c(Cl-),所以c(H+)=c(OH-),故溶液显中性。Kb=c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O)=12×0.01×10-7a2-12×0.01=10-9a-0.01。
(2)Ka=c(H+)·c(HSO3-)c(H2SO3),代入数据得c(H2SO3)=0.01 mol·L-1。(3)根据化学方程式可得K=c(CO2)c(CO);设开始时c(CO)=a mol·L-1,平衡时c(CO2)=b mol·L-1,则ba-b=0.25,得a=5b,则平衡时CO的转化率为ba=b5b=20%;Qc=c(CO2)c(CO)=0.0200.1=0.20<0.25,故v正>v逆。(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-),Fe3+完全沉淀时c3(OH-)=8.0×10-3810-5,得c(OH-)=2.0×10-11 mol·L-1,pH=-lg(12×10-3)=lg2+3=3.3,Mg(OH)2开始沉淀时c2(OH-)=1.0×10-110.1=1.0×10-10,得c(OH-)=1.0×10-5 mol·L-1,pH=-lg10-9=9,调节pH范围为3.3～9。
11.测定制备的粗K2FeO4的纯度可用滴定法,滴定时有关反应的离子方程式如下:
①FeO42-+CrO2-+2H2O CrO42-+Fe(OH)3↓+OH-
②2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O
③Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
现称取1.98 g粗K2FeO4样品溶于适量KOH溶液中,加入稍过量的KCrO2,充分反应后过滤,滤液在250 mL容量瓶中定容。每次取25.00 mL加入稀硝酸酸化,用0.100 0 mol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定,三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18.93 mL,则上述样品中K2FeO4的质量分数为 。
答案 63.1%
解析 根据反应①②③,可得关系式:2FeO42-～2CrO42-～Cr2O72-～6Fe2+,即FeO42-～3Fe2+,则样品中K2FeO4的质量为0.100 0 mol·L-1×0.018 93 L×13×250 mL25.00 mL×198 g·mol-1=1.249 38 g,样品中K2FeO4的质量分数为1.249 38 g1.98 g×100%=63.1%。
12.已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。某浓缩液中含有I-、Cl-等离子,取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中c(I-)c(Cl-)为 (结果保留两位小数)。
答案 4.72×10-7
解析 AgI的溶度积小于AgCl的,当滴加AgNO3溶液时,AgI沉淀先生成,AgCl开始沉淀时,c(I-)c(Cl-)=Ksp(AgI)c(Ag+)Ksp(AgCl)c(Ag+)=Ksp(AgI)Ksp(AgCl)≈4.72×10-7。
题组五 用盖斯定律计算反应热专练
1.O3氧化烟气中NOx的主要反应的热化学方程式如下:
①NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)
ΔH=-200.9 kJ·mol-1
②NO(g)+12O2(g) NO2(g) ΔH=-58.2 kJ·mol-1
则反应3NO(g)+O3(g) 3NO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
答案 -317.3
解析 利用盖斯定律将①+②×2得:3NO(g)+O3(g) 3NO2(g)
ΔH=-200.9 kJ·mol-1-58.2 kJ·mol-1×2=-317.3 kJ·mol-1。
2.已知下列两个热化学方程式:
H2(g)+12O2(g) H2O(l) ΔH=-285 kJ·mol-1
C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1
已知:H2O(l) H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式: 。
答案 C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(g)
ΔH=-2 044.0 kJ·mol-1
解析 C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1,H2O(l) H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,用前式+4×后式得:C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1+4×44.0 kJ·mol-1=-2 044.0 kJ·mol-1。
3.已知下列反应的热化学方程式:
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g) 2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH2
C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3
则反应4C3H5(ONO2)3(l) 12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为 (用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
答案 12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1
解析 根据盖斯定律,12×第三个热化学方程式+5×第二个热化学方程式-2×第一个热化学方程式得:4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g) ΔH=12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1。
4.(1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术,反应①为主反应,反应②和③为副反应。
①14CaSO4(s)+CO(g) 14CaS(s)+CO2(g) ΔH1
②CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH2
③CO(g) 12C(s)+12CO2(g) ΔH3
反应2CaSO4(s)+7CO(g) CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的ΔH=
(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(2)已知:
甲醇脱水反应
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH1=-23.9 kJ·mol-1
甲醇制烯烃的反应
2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g)
ΔH2=-29.1 kJ·mol-1
乙醇异构化反应
C2H5OH(g) CH3OCH3(g)
ΔH3=+50.7 kJ·mol-1
则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(3)已知:25 ℃、101 kPa时,
①Mn(s)+O2(g) MnO2(s)
ΔH=-520 kJ·mol-1
②S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol-1
③Mn(s)+S(s)+2O2(g) MnSO4(s)
ΔH=-1 065 kJ·mol-1
SO2(g)与MnO2(s)反应生成无水MnSO4(s)的热化学方程式是 。
答案 (1)4ΔH1+ΔH2+2ΔH3
(2)-45.5
(3)MnO2(s)+SO2(g) MnSO4(s) ΔH=-248 kJ·mol-1
解析 (1)根据盖斯定律,可知①×4+②+③×2得ΔH=4ΔH1+ΔH2+2ΔH3。(2)将三个热化学方程式依次编号为①②③,根据盖斯定律,由①-②-③得:C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g) ΔH=-45.5 kJ·mol-1。(3)将题中三个热化学方程式由上到下依次编号为①②③,根据盖斯定律,③-①-②得:MnO2(s)+SO2(g) MnSO4(s) ΔH=-1 065 kJ·mol-1+520 kJ·mol-1+297 kJ·mol-1=-248 kJ·mol-1。
5.已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g) H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1
则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 。
答案 CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8 kJ·mol-1
解析 根据盖斯定律,(①-②+③×4)×12可得:CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l),则ΔH=[-1 275.6 kJ·mol-1-(-566.0 kJ·mol-1)+4×(-44.0 kJ·mol-1)]×12=-442.8 kJ·mol-1。
6.铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛,研究铁及其化合物的应用意义重大。回答下列问题:
已知高炉炼铁过程中会发生如下反应:
①FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH1
②Fe2O3(s)+13CO(g) 23Fe3O4(s)+13CO2(g) ΔH2
③Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g) ΔH3
④Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH4
则ΔH4的表达式为 (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
答案 ΔH2+23ΔH3
解析 根据盖斯定律,将所给的反应②+③×23可得:Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g),故ΔH4=ΔH2+23ΔH3。
7.肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:①N2(g)+2O2(g) N2O4(l) ΔH1=-19.5 kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(g)
ΔH2=-534.2 kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式: 。
答案 2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 048.9 kJ·mol-1
解析 肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气,将②×2-①得肼和N2O4反应的热化学方程式为2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 048.9 kJ·mol-1。
8.金红石(TiO2)制取单质Ti,涉及的步骤为TiO2TiCl4 Ti
已知:①C(s)+O2(g) CO2(g)
ΔH=-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-556 kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(s)+O2(g)
ΔH=+141 kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g) ΔH= 。
答案 -90 kJ·mol-1
解析 ③+①×2-②得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g),所以ΔH=+141 kJ·mol-1+(-393.5 kJ·mol-1)×2+556 kJ·mol-1=-90 kJ·mol-1。
9.Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成:
①SO2(g)+I2(g)+2H2O(g) 2HI(g)+H2SO4(l)
ΔH=a kJ·mol-1
②2H2SO4(l) 2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g)
ΔH=b kJ·mol-1
③2HI(g) H2(g)+I2(g) ΔH=c kJ·mol-1
则:2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) ΔH= kJ·mol-1。
答案 2a+b+2c
解析 ①×2+②+③×2得2H2O(g) 2H2(g)+O2(g),依据盖斯定律得ΔH=2ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(2a+b+2c) kJ·mol-1。
题组六 陌生图像读图专练
1.用CO合成甲醇(CH3OH)反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
(1)a、b、c三点平衡常数K(a)、K(b)、K(c)的大小顺序是 。
(2)b、d两点的平均相对分子质量为M(b)、M(d),则M(b) (填“>”“<”或“=”)M(d)。
答案 (1)K(a)>K(b)>K(c) (2)>
解析 (1)由题图可知a、b、c三点压强相同;由化学方程式可知,温度升高,平衡逆向(吸热方向)移动,CO的平衡转化率减小,故T1K(b)>K(c)。(2)由d到b压强增大,CO的转化率增大,正向气体分子数减少,因而平均相对分子质量增大,即M(b)>M(d)。
2.常温下,在20 mL 0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1HCl溶液40 mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。
回答下列问题:
(1)由图分析可得,在同一溶液中,H2CO3、HCO3-、CO32- (填“能”或“不能”)大量共存。
(2)已知在25 ℃时,CO32-水解反应的平衡常数(水解常数用Kh表示)Kh=c(HCO3-)·c(OH-)c(CO32-)=2×10-4,当溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1时,溶液的pH= 。
(3)当混合液的pH= 时,开始放出CO2气体。
答案 (1)不能 (2)10 (3)6
解析 由题图可知,常温下在20 mL 0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1HCl溶液40 mL,先反应生成碳酸氢钠,碳酸氢根离子再与盐酸反应生成碳酸,进而分解产生二氧化碳、水。(1)由反应及题图可知,在同一溶液中H2CO3与CO32-不能大量共存,故H2CO3、HCO3-、CO32-不能大量共存。(2)当溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1时,根据Kh=c(HCO3-)·c(OH-)c(CO32-)=2×10-4,则有c(OH-)=2×10-4×c(CO32-)c(HCO3-)=1×10-4 mol·L-1,c(H+)=1×10-141×10-4 mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,
pH=-lg10-10=10。(3)当溶液中H2CO3达到饱和后,开始放出CO2气体,由题图可以看出,当溶液pH=6时,H2CO3达到饱和,开始放出CO2气体。
3.炼铅和用铅都会使水体因重金属铅的含量大而造成严重污染。水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、Pb(OH)42-。各形态铅的浓度分数x与溶液pH变化的关系如图所示。
(1)向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH,溶液变浑浊,继续滴加NaOH溶液又变澄清;pH≥13时,溶液中发生的主要反应的离子方程式为 。
(2)科研小组发现一种新型试剂DH(s)去除Pb2+的效果最好,可除去水中的痕量铅和其他杂质离子。若DH(s)在脱铅过程中发生的主要反应为2DH(s)+Pb2+ D2Pb(s)+2H+,则脱铅时最合适的pH约为 。
答案 (1)Pb(OH)3-+OH- Pb(OH)42- (2)6
解析 (1)pH≥13时,Pb(OH)3-浓度减小,Pb(OH)42-浓度增大,Pb(OH)3-与氢氧根离子结合为Pb(OH)42-,反应的离子方程式为Pb(OH)3-+OH- Pb(OH)42-。(2)脱铅过程中发生的主要反应为2DH(s)+Pb2+ D2Pb(s)+2H+,参加反应的是Pb2+,由题图可知,选择pH要使铅全部以Pb2+形式存在,则脱铅时最合适的pH约为6。
4.为探究碳化钙合成机理,有学者认为可能存在以下5种反应(状态已省略):
①CaO+3C CaC2+CO平衡常数K1
②CaO+C Ca+CO平衡常数K2
③Ca+2C CaC2平衡常数K3
④2CaO+CaC2 3Ca+2CO平衡常数K4
⑤CaC2 Ca+2C平衡常数K5
相应图像如图所示:
其中属于放热反应的是 (填序号,下同);从平衡常数看,2 700 ℃以上反应趋势最小的是 。
答案 ③ ⑤
解析 温度越高K值越小的是反应③,所以反应③是放热反应;2 700 ℃以上反应趋势最小的是平衡常数曲线最平坦的反应⑤。
5.高铁酸钾(K2FeO4,暗紫色固体),溶于水发生水解反应:4FeO42-+10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2,是一种新型、高效、多功能的水处理剂,下图分别是1 mol·L-1的K2FeO4溶液在不同pH和温度下c(FeO42-)随时间的变化曲线。
根据以上两图,说明配制K2FeO4溶液的注意事项: 。
答案 低温、碱性条件下配制溶液
解析 高铁酸根离子水解方程式:4FeO42-+10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2,依据图中信息可知升高温度,减小pH,高铁酸根离子浓度降低,所以应在低温、碱性条件下配制高铁酸钾溶液。
6.研究发现,NOx是雾霾的主要成分之一,NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。
已知:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 810 kJ·mol-1
(1)相同条件下,在2 L恒容密闭容器中,选用不同的催化剂,上述反应产生N2的物质的量随时间变化如图1所示。
图1 图2
①0～50 s在A催化剂作用下,反应速率v(N2)= 。
②在A、B、C三种催化剂下,清除氮氧化物反应的活化能分别表示为Ea(A)、Ea(B)、Ea(C),根据图1曲线,判断三种催化剂条件下,活化能由大到小的顺序为 。
(2)在氨气足量时,反应在催化剂A作用下,经过相同时间,测得脱氮率随反应温度的变化情况如图2所示,据图可知,在相同的时间内,温度对脱氮率的影响是
,其可能的原因是 (已知A、B催化剂在此温度范围内不失效)。
答案 (1)①2.5×10-5 mol·L-1·s-1 ②Ea(C)>Ea(B)>Ea(A) (2)300 ℃之前,温度升高脱氮率逐渐增大,300 ℃之后,温度升高脱氮率逐渐减小 300 ℃之前反应未平衡,脱氮率主要取决于反应速率,温度越高,反应速率越快,所以脱氮率增大,300 ℃之后脱氮率主要取决于平衡移动,该反应的正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,脱氮率减小
解析 (1)①v(N2)=2.5×10-3mol2 L50 s=2.5×10-5 mol·L-1·s-1。②由图1明显看出在A、B、C三种催化剂下N2的反应速率依次减小,活化能越大,反应速率越小,因而Ea(C)>Ea(B)>Ea(A)。
题组七 化工流程中重要物质的确定专练
1.用铬铁矿(FeO·Cr2O3,含Al2O3杂质)为原料制备重铬酸钾的工艺如下:
已知:ⅰ.2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O;
ⅱ.Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33。
(1)上述工艺流程图中的操作Ⅰ的主要反应为2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3 4Na2CrO4+
Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2,另外一个反应的化学方程式是 。
(2)滤渣2的成分是 (写化学式),常温时,其滤液中,c(Al3+)= mol·L-1
答案 (1)Al2O3+Na2CO3 2NaAlO2+CO2↑
(2)Al(OH)3 1.3×10-12
解析 (1)由铬铁矿中含杂质Al2O3可知,在高温条件下,Al2O3与Na2CO3反应生成NaAlO2,故操作Ⅰ另外一个反应为Al2O3+Na2CO3 2NaAlO2+CO2↑。(2)向反应Ⅰ所得固体中加水,Fe2O3不溶于水,滤渣1为Fe2O3;向滤液中加入酸调节溶液的pH为7,使偏铝酸盐完全转化为Al(OH)3沉淀,滤渣2为Al(OH)3;常温时,pH为7的溶液中c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,由Ksp[Al(OH)3]=
1.3×10-33可得,c(Al3+)=1.3×10-33(1×10-7)3 mol·L-1=1.3×10-12 mol·L-1。
2.硫酸锰是一种重要的化工中间体,是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下:
已知:①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO,“氟化除杂”时可除去Mg元素。
②金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示(25 ℃)。
③此实验条件下Mn2+开始沉淀的pH为7.54;离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全。
“中和除杂”时,生成沉淀的主要成分为 (填化学式)。
答案 Fe(OH)3、Al(OH)3
解析 “中和除杂”时,铁离子、铝离子分别与加入的碳酸根离子之间发生互相促进的水解反应得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。
3.三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的化学材料。工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4),再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍。(已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。)工艺流程如图所示:
请回答下列问题:
(1)操作Ⅰ为 。加入H2O2发生的主要反应的离子方程式为
;加入碳酸钠溶液调节pH至4.0～5.0,其目的是
。
(2)若加入NH4F时滤液中c(Mg2+)=0.02 mol/L,设溶液体积不变,使滤液中Ca2+恰好沉淀完全,即溶液中c(Ca2+)=1×10-5mol/L,判断此时是否有MgF2沉淀生成并加以解释:
。(已知CaF2、MgF2的Ksp分别为2.5×10-12、7.4×10-11)
(3)草酸镍高温煅烧,可制得Ni2O3,同时获得混合气体,该混合气体的主要成分为
。
答案 (1)加酸溶解,过滤 2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O 促进铁离子水解,使其沉淀完全 (2)有沉淀生成;溶液中Ca2+恰好完全沉淀,由Ksp(CaF2)=c(Ca2+)·c2(F-)可得c(F-)=Ksp(CaF2)c(Ca2+)=2.5×10-121×10-5 mol/L=5×10-4 mol/L;Qc(MgF2)=c(Mg2+)·c2(F-)=0.02 mol/L×
(5×10-4 mol/L)2=5×10-9>Ksp(MgF2) (3)CO、CO2
解析 (1)分析工艺流程图可知,含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)要变成离子,应该加酸溶解金属,再除去不溶物,所以操作Ⅰ为加酸溶解,过滤;加H2O2的目的是氧化Fe2+生成Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O;加入碳酸钠溶液的作用是调节pH,促进铁离子水解,使其沉淀完全。(3)草酸镍高温煅烧制备Ni2O3发生氧化还原反应,Ni由+2价升高到+3价,则C由+3价降低到+2价,因为生成了混合气体,则另一种气体为CO2,故该混合气体的主要成分为CO、CO2。
4.以生产硼砂晶体的废渣为原料制取七水合硫酸镁的工艺流程如下:
资料:①生产硼砂晶体的废渣主要成分是MgO,还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质。
②滤渣C的成分为CaSO4·2H2O
回答下列问题:
(1)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于热的浓盐酸的黑色固体,写出生成该黑色固体的离子方程式: 。
(2)流程中加入的物质A是 。
答案 (1)ClO-+Mn2++H2O MnO2↓+Cl-+2H+
(2)MgO[或Ca(OH)2、CaCO3等合理答案均可]
解析 (1)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体,根据流程分析,应为MnO2,则生成黑色固体的离子方程式为:ClO-+Mn2++H2O MnO2↓+Cl-+2H+。
(2)流程中加入物质A的目的是消耗溶液中的H+,促进溶液中的Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀,结合不引入新的杂质的前提下,物质A可选择MgO[或Ca(OH)2、CaCO3等]。
5.某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了如图所示的工艺流程,利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑,从废水中回收金,并生产一定量的铁红和氧化铜。
分别写出图中标号处需加入的相应物质:
① ,② ,③ ,④ ,⑤ 。
答案 ①铁屑 ②稀硫酸(或盐酸) ③稀硝酸 ④氢氧化钠 ⑤氢氧化钠
解析 本实验的目的是用废铁屑、常用的酸和碱,从废水中回收金,并生产一定量的铁红和氧化铜。而废水中含有Fe3+、Cu2+、Au3+,因此首先加入废铁屑将Cu和Au都置换出来。Cu与稀硝酸能反应而Au不能,利用此性质可将二者分离,Cu2+和Fe2+分别加入碱使其转化为氢氧化物沉淀,再灼烧分别生成它们的氧化物。
6.难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡:
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s) 2Ca2++2K++Mg2++4SO42-+2H2O。为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:
(1)滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因:
。
(3)“除杂”环节中,先加入 溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入 溶液调节滤液pH至中性。
答案 (1)Mg(OH)2 CaSO4 (2)加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,Mg2+浓度减小,平衡正向移动,K+增多 (3)K2CO3 H2SO4
解析 解题时,要依据制备K2SO4的工艺流程,结合物质的分离与提纯的原则进行分析。(1)杂卤石中加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,CaSO4微溶于水,过滤后,滤渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的杂卤石。(2)加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,使c(Mg2+)减小,杂卤石的溶解平衡正向移动,同时c(Ca2+)与c(SO42-)均增大,从而析出CaSO4沉淀,K+留在滤液中。(3)滤液中含有Ca2+、OH-,可先加入过量K2CO3溶液,除去Ca2+,过滤后,再加入稀硫酸调节溶液的pH至中性。
7.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)。
答案 (1)Al2O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2O SiO2
(2)CaSO4 3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O 2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑
解析 (1)酸浸时能与H2SO4反应的是Al2O3,H2SO4与Al2O3反应生成盐和水,SiO2不和H2SO4反应,成为滤渣。(2)CaCO3和溶液中的H2SO4反应生成微溶物CaSO4,最终析出;如果pH偏高,一部分Al3+会转化为Al(OH)3沉淀,离子方程式为3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O 2Al(OH)3+
3CaSO4+3CO2↑。
8.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质)。某课题组以此粉末为原料回收铈,设计实验流程如图:
回答下列问题:
(1)洗涤滤渣A的目的是除去 (填离子符号),检验离子是否洗净的方法是 。
(2)第②步反应的离子方程式是 ,滤渣B的主要成分是 。
答案 (1)Fe3+、Cl- 取最后一次洗涤液,加入KSCN溶液,若不出现红色,则已洗干净,反之,未洗干净;加入AgNO3溶液,若无白色沉淀生成,则已洗干净,否则,未洗干净
(2)2CeO2+H2O2+6H+ 2Ce3++O2↑+4H2O SiO2
解析 (1)由流程图可知,利用滤渣A最终可回收铈,故可推知滤渣A中含有CeO2和不溶于盐酸的SiO2,滤液A中溶质主要为Fe2O3与盐酸反应生成的FeCl3,滤渣A是从FeCl3溶液中过滤得到的,故洗涤滤渣A的目的是除去Fe3+、Cl-。(2)第②步是在酸性条件下,CeO2与H2O2发生氧化还原反应,CeO2被还原为Ce3+,则H2O2被氧化为O2,故可写出反应的离子方程式;结合(1)中分析可知滤渣B的主要成分是SiO2。
题组八 化学反应原理简答题专练
1.乙醇是一种重要的化工原料,在生活、生产中的应用广泛。工业上利用二甲醚合成乙醇。
反应①:CH3OCH3(g)+CO(g) CH3COOCH3(g) ΔH1
反应②:CH3COOCH3(g)+2H2(g) CH3OH(g)+C2H5OH(g) ΔH2
压强为p kPa时,温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率的影响如图1所示,则ΔH1 0(填“>”或“<”,下同)、ΔH2 0。温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影响如图2所示。在300~600 K范围内,乙酸甲酯的百分含量逐渐增大,而乙醇的百分含量逐渐减小的原因是
。
图1 温度对反应平衡转化率的影响
图2 温度对平衡体系中产物百分含量的影响
答案 < < 300～600 K范围内,随着温度升高,反应①对应的平衡体系向逆反应方向移动的程度比反应②的小
解析 由图1可知,压强相同时,温度升高,二甲醚和乙酸甲酯的平衡转化率均减小,则ΔH1和ΔH2都小于0,即ΔH1<0,ΔH2<0。300~600 K时,随着温度升高,反应①和反应②均逆向移动,但反应②受温度影响更大,逆向移动程度较大,导致乙酸甲酯的百分含量逐渐增大,乙醇的百分含量逐渐减小。
2.用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀以达到除铬的目的。
(1)用Fe作电极的原因为 。
(2)在阴极附近溶液pH升高的原因是
。
(3)溶液中除生成Cr(OH)3沉淀外还生成沉淀是 ,解释产生的原因:
。
答案 (1)阳极反应为Fe-2e- Fe2+,提供还原剂Fe2+
(2)水电离产生的H+放电生成H2:2H++2e- H2↑,同时产生了大量OH-
(3)Fe(OH)3 溶液中的Fe2+被Cr2O72-氧化为Fe3+,电解过程中pH升高,Fe3+水解程度增大,转化为Fe(OH)3沉淀
3.应对雾霾、改善空气质量需要从多方面入手,如开发利用清洁能源等。甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景。
一定条件下用CO和H2合成CH3OH:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2,在催化剂作用下充分反应。图中表示平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度变化的平衡曲线。回答下列问题:
(1)该反应的ΔH (填“>”或“<”)0,压强的相对大小:p1 (填“>”或“<”)p2。
(2)压强为p2,温度为300 ℃时,该反应的化学平衡常数K= 。
(3)下列各项中,不能说明该反应已经达到平衡的是 。
A.容器内气体压强不再变化
B.v(CO)∶v(H2)∶v(CH3OH)=1∶2∶1
C.容器内气体的密度不再变化
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.容器内各组分的质量分数不再变化
(4)某温度下,在保证反应物浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡 (填字母)。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
答案 (1)< > (2)48 (3)BC (4)C
解析 (1)由题图可知,随温度的升高,CH3OH的体积分数减小,即升温平衡向逆反应方向移动,说明逆反应吸热,则正反应放热。题给反应的正反应是气体体积减小的反应,压强增大,平衡正向移动,CH3OH体积分数增大,则p1>p2。(2)列三段式:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
n(起始)/mol 1 2 0
n(变化)/mol x 2x x
n(平衡)/mol 1-x 2-2x x
CH3OH的体积分数为0.5,则x1-x+2-2x+x=0.5,x=0.75,平衡时c(CO)、c(H2)、c(CH3OH)分别为0.125 mol·L-1、0.25 mol·L-1、0.375 mol·L-1,K=0.3750.125×0.252=48。(3)A项,该反应的正反应是气体体积减小的反应,压强不变,说明达到平衡;B项,没有说明是正反应速率还是逆反应速率,无法判断;C项,质量不变,容器体积不变,密度始终不变;D项,气体总质量不变,平均相对分子质量不变,则气体总物质的量不变,说明达到平衡;E项,各组分质量分数不变,说明达到平衡。
4.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)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-)∶n(HSO3-)的变化关系如下表:
n(SO32-)∶n(HSO3-)
91∶9
1∶1
9∶91
pH
8.2
7.2
6.2
由上表判断,NaHSO3溶液显 性,用化学平衡原理解释: 。
(2)当吸收液的pH降至约为6时,需送到电解槽再生。再生示意图如下:
当阴极室中溶液pH升到8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理: 。
答案 (1)酸 NaHSO3溶液中的HSO3-存在两个平衡:HSO3- H++SO32-和HSO3-+H2O H2SO3+
OH-,HSO3-的电离程度大于其水解程度
(2)H+在阴极得电子生成H2,溶液中的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
5.简要回答下列问题:
(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
[知:Ksp(BaSO4)=1.1×
10-10、Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]。
(2)氯碱工业中电解饱和食盐水时,用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用: 。
(3)已知Ba2+有很强的毒性,医学上进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH约为1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因是 (用沉淀溶解平衡原理解释)。
答案 (1)BaCl2 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)
(2)由于阳极上生成氯气,而氯气可溶于水,并发生下列反应:Cl2+H2O HCl+HClO,增大HCl的浓度可使平衡逆向移动,减少氯气在水中的溶解,有利于氯气的逸出
(3)对于平衡BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42-(aq),H+不能减小SO42-的浓度,故平衡不能向溶解方向移动,Ba2+浓度很小,因而对人身无害
6.汽车尾气中含有NO、CO和碳颗粒等有害物质,已成为某些大城市空气的主要污染源。
(1)汽车燃料中一般不含氮元素,汽缸中生成NO的原因为(可逆反应,用化学方程式表示) ,且汽缸内温度越高,单位时间内NO排放量越大,试分析其原因: 。
(2)治理汽车尾气中NO和CO污染的一种方法是将其转化为无害的CO2和N2,反应原理:
2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH<0。
某研究小组在三个容积均为5 L的恒容密闭容器中,分别充入0.4 mol NO和0.4 mol CO,在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①计算实验Ⅱ从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)= 。
②图中三组实验从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)由大到小的顺序为
(填序号)。
③与实验Ⅱ相比,实验Ⅰ和实验Ⅲ分别仅改变一种反应条件,所改变的条件和判断的理由为:
实验Ⅰ ;
实验Ⅲ 。
④三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)、αⅢ(CO)的大小关系为
。
答案 (1)N2+O2 2NO 温度升高,反应速率加快
(2)①1.75×10-3 mol·L-1·min-1
②Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ
③改变条件:升高温度;理由:达到平衡时所用的时间比Ⅱ短,相比实验Ⅱ平衡左移 改变条件:加催化剂;理由:达到平衡时所用的时间比Ⅱ短,平衡没有移动
④αⅡ(CO)=αⅢ(CO)>αⅠ(CO)
解析 (1)汽车尾气中含有NO,原因是空气中的氮气和氧气在高温或放电的条件下生成NO;反应温度越高,反应速率越快,故汽车启动后,汽缸的温度越高,单位时间内NO的排放量越大。(2)①实验Ⅱ从开始到平衡,体系总压强从320 kPa降低至250 kPa,总物质的量浓度由0.16 mol·L-1变为0.125 mol·L-1,根据反应方程式2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),总浓度减小0.035 mol·L-1,反应的NO的浓度为0.07 mol·L-1,则v(NO)=0.07 mol·L-140 min=1.75×10-3 mol·L-1·min-1。④三组实验中CO的转化率:实验Ⅲ、Ⅱ中CO的转化率相等,实验Ⅰ的压强改变量为50 kPa,实验Ⅲ、Ⅱ的压强改变量为70 kPa,故实验Ⅰ中CO的转化率最小,即αⅡ(CO)=αⅢ(CO)>αⅠ(CO)。
题组九 化学实验简答题专练
类型一 沉淀的洗涤
1.碱式碳酸铜广泛用于制油漆、颜料、烟火、杀虫剂、催化剂、其他铜盐和固体荧光粉激活剂等,也用于种子处理及作杀菌剂等。某化学兴趣小组在实验室利用Na2CO3·10H2O与CuSO4·5H2O反应制备并检验碱式碳酸铜,实验步骤如下:
黏胶状 蓝绿色沉淀 蓝绿色晶体
检验蓝绿色沉淀是否洗涤干净的实验操作是 。
答案 取少许最后一次洗涤液,滴入1～2滴Ba(NO3)2溶液,若不出现白色沉淀,表明已洗涤干净(答案合理即可)
类型二 现象描述
2.如图所示的实验装置中,在盛有足量水的水槽里放两个烧杯,小烧杯里放有适量铜片和过量浓硝酸,小烧杯外面倒扣一大烧杯,请回答下列问题:
实验过程中,观察到的主要现象有:
(1) ;
(2) ;
(3) ;
(4) 。
答案 (1)铜片表面产生气泡 (2)铜片慢慢溶解并逐渐消失 (3)小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色 (4)大烧杯中有红棕色气体生成,后来慢慢变成无色
3.海水中含有大量的元素,常量元素如氯,微量元素如碘,它们在海水中均以化合态存在。在25 ℃下,向0.1 L 0.002 mol·L-1的NaCl溶液中逐滴加入适量的0.1 L 0.002 mol·L-1硝酸银溶液,有白色沉淀生成,向反应的浊液中继续加入0.1 L 0.002 mol·L-1的NaI溶液,看到的现象是 。[已知:25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.6×10-10,
Ksp(AgI)=1.5×10-16]
答案 白色沉淀逐渐转化为黄色沉淀
类型三 滴定终点的判断
4.实验:检验自来水中的一氯胺的含量。
一氯胺是重要的水消毒剂,利用碘量法可以检测自来水中一氯胺的含量,其主要步骤为:取已加入一氯胺的自来水20.00 mL,加入过量的碘化钾溶液,充分反应后,用0.100 mol·L-1的Na2S2O3溶液进行滴定,达到终点时,消耗Na2S2O3溶液5.00 mL。
已知:NH2Cl+3I-+2H2O NH3·H2O+OH-+Cl-+I3-;
I3- I2+I-;I2+2S2O32- 2I-+S4O62-。
滴定时用淀粉溶液作指示剂,判断达到滴定终点的现象是
。
答案 当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复原来颜色
5.测血钙的含量时,可将2.0 mL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,过滤,洗涤沉淀,然后将沉淀用稀硫酸处理得H2C2O4,再用酸性KMnO4溶液滴定,氧化产物为CO2,还原产物为Mn2+,达到终点时用去20.0 mL 1.0×10-4 mol·L-1 KMnO4溶液。
判断滴定终点的方法是 。
答案 滴入最后一滴KMnO4溶液后,混合溶液呈浅紫色,且半分钟内不褪色
类型四 气密性检验
6.根据下图及描述,完成下列问题:
(1)关闭图A装置中的止水夹a后,从长颈漏斗向试管中注入一定量的水,静置后如图所示。试判断:A装置是否漏气? (填“漏气”“不漏气”或“无法确定”)。判断理由:
。
(2)关闭图B装置中的止水夹c后,开启活塞b,水不断往下滴,直至全部流入烧瓶。试判断:B装置是否漏气? (填“漏气”“不漏气”或“无法确定”)。判断理由:
。
答案 (1)不漏气 长颈漏斗内的水面高出试管内的水面,形成稳定水柱
(2)无法确定 由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连,使分液漏斗中液面上方和烧瓶中液面上方的压强相同,无论装置是否漏气,都不影响分液漏斗中的液体滴入烧瓶
类型五 气体检验方法
7.实验室里用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁[Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m和绿矾(FeSO4·7H2O),其过程如下:
验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法:
。
答案 将产生的气体通入品红溶液中,若品红溶液褪色,加热后又变红,证明含有SO2
解析 SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,且褪色后的品红溶液受热以后会恢复为红色,因此可以利用品红溶液检验SO2气体。
类型六 离子检验操作
8.MgSO4·7H2O在医药上常用作泻药,工业上可用氯碱工业中的一次盐泥为原料生产。已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分。其主要工艺如下:
请回答下列问题:
检验滤液Ⅱ中是否含有Fe3+的实验方法: 。
答案 取滤液Ⅱ1～2 mL于试管中,加入少量的KSCN溶液,若显红色,证明滤液Ⅱ中有Fe3+;若不显红色,证明滤液Ⅱ中没有Fe3+(或取滤液Ⅱ1～2 mL于试管中,滴加氢氧化钠溶液,如果有红褐色沉淀生成,证明滤液Ⅱ中有Fe3+;如果没有红褐色沉淀生成,证明滤液Ⅱ中没有Fe3+)
解析 检验Fe3+最常用的方法有两种:一是用KSCN溶液,二是用氢氧化钠溶液。
题组一 无机物的化学式、电子式、命名及化合价专练
1.写出下列含氯化合物的名称及氯元素的化合价:
(1)ClO2
(2)HClO4
(3)KClO3
(4)NaClO2
(5)NaClO
答案 (1)二氧化氯 +4 (2)高氯酸 +7
(3)氯酸钾 +5 (4)亚氯酸钠 +3 (5)次氯酸钠 +1
2.关于下列含氮化合物,根据题目要求填空:
(1)硝酸酸酐的化学式为 ,其中氮元素的化合价为 。
(2)N2O4中氮元素的化合价为 ,将N2O4通入足量水中产物的化学式分别为 、
。
(3)NaNO2是一种食品防腐剂,其名称为 。
(4)KCN的名称 ,电子式 ,碳元素的化合价 。
(5)联氨(N2H4)的电子式 ,氮元素的化合价 。
答案 (1)N2O5 +5 (2)+4 HNO3 NO
(3)亚硝酸钠 (4)氰化钾 K+[··C⋮⋮N··]- +2
(5)H··N··H····N··H····H -2
3.磷有多种化合物,按要求对下列含磷化合物填空:
(1)H3PO4是三元中强酸,磷酸钙是磷矿石的成分之一,其化学式为 。
(2)H3PO3是二元弱酸,其化学名称为 ,Na2HPO3属于 (填“正”“酸式”或“碱式”)盐,其中磷元素的化合价为 ,Na2HPO3溶于水显 (填“中”“酸”或“碱”)性,用离子方程式表示原因: 。
(3)H3PO2是一元弱酸,其在水溶液中的电离方程式为 ;
NaH2PO2的化学名称为 ,其水溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性。
答案 (1)Ca3(PO4)2
(2)亚磷酸 正 +3 碱 HPO32-+H2O H2PO3-+OH-
(3)H3PO2 H++H2PO2- 次磷酸钠 碱
4.锰有多种化合物,按要求填空:
(1)写出下列化合物的化学式。
①高锰酸钾 ;
②锰酸钾 ;
③软锰矿的主要成分 。
(2)实验室可用高锰酸钾制取氧气和氯气,分别写出化学方程式:
; 。
答案 (1)①KMnO4 ②K2MnO4 ③MnO2
(2)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
5.分别写出下列几种物质的电子式:
(1)Na2O2 ;
(2)NaH ;
(3)NaBH4 ;
(4)NH4H 。
答案 (1)Na+[··O······O······]2-Na+
(2)Na+[··H]-
(3)Na+[H··B··HH····H]-
(4)[H··N··HH····H]+[··H]-
题组二 常见方程式书写专练
1.钠及其化合物
(1)Na、Na2O2分别溶于水的离子方程式:
;
。
(2)有关Na2CO3
①纯碱溶液显碱性原因的离子方程式:
;
②Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸过程中的离子方程式:
;
③将Na2CO3溶液加入足量稀硫酸中的离子方程式:
。
(3)电解饱和食盐水制烧碱的化学方程式:
。
答案 (1)2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑
2Na2O2+2H2O 4Na++4OH-+O2↑
(2)①CO32-+H2O HCO3-+OH-
②CO32-+H+ HCO3-、HCO3-+H+ CO2↑+H2O
③CO32-+2H+ CO2↑+H2O
(3)2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2.铝及其化合物
(1)Al片溶于烧碱溶液的化学方程式:
。
(2)明矾具有净水作用的原理的离子方程式:
。
(3)泡沫灭火器原理的离子方程式:
。
(4)①常温下,明矾溶液中加入Ba(OH)2,恰好使硫酸根离子完全沉淀的离子方程式:
,此时溶液的pH (填“>”“<”或“=”)7。
②常温下,明矾溶液中加入Ba(OH)2至Al3+恰好完全沉淀的离子方程式:
,此时溶液pH (填“>”“<”或“=”)7。
答案 (1)2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑
(2)Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
(3)Al3++3HCO3- Al(OH)3↓+3CO2↑
(4)①Al3++2SO42-+2Ba2++4OH- 2BaSO4↓+AlO2-+2H2O >
②2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH- 3BaSO4↓+2Al(OH)3↓ =
3.铁、铜及其化合物
(1)氧化铁的铝热反应: 。
(2)FeCl3溶液腐蚀铜片的离子方程式:
。
(3)FeCl3溶液中通入H2S产生浅黄色沉淀的离子方程式:
。
(4)KSCN溶液检验Fe3+的存在的离子方程式:
。
(5)用FeCl3制取Fe(OH)3胶体的化学方程式:
。
(6)用Mg(OH)2除去MgCl2溶液中的Fe3+的离子方程式:
。
(7)FeSO4的酸性溶液分别被①氯水、②过氧化氢、③MnO4-氧化的离子方程式:
① ;
② ;
③ 。
(8)用稀盐酸分别除①铜锈、②铁锈的离子方程式:
① ;
② 。
答案 (1)Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe
(2)2Fe3++Cu Cu2++2Fe2+
(3)2Fe3++H2S 2Fe2++S↓+2H+
(4)Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
(5)FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl
(6)3Mg(OH)2+2Fe3+ 3Mg2++2Fe(OH)3
(7)①2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
②2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
③5Fe2++MnO4-+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O
(8)①Cu2(OH)2CO3+4H+ 2Cu2++CO2↑+3H2O
②Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O
4.非金属及其重要化合物
(1)镁在二氧化碳中燃烧的化学方程式:
。
(2)Cl2的实验室制法的化学方程式:
。
(3)用NaOH溶液吸收Cl2的离子方程式:
。
(4)SO2使氯水褪色的离子方程式:
。
(5)SO2气体与H2S混合的化学方程式:
。
(6)用氨水吸收尾气中的SO2气体的化学方程式:
。
(7)用亚硫酸钠溶液吸收尾气中的SO2的离子方程式:
。
(8)实验室制氨气的化学方程式:
。
(9)氨的催化氧化的化学方程式:
。
(10)Cu片分别溶于浓、稀硝酸的化学方程式:
① ;
② 。
答案 (1)2Mg+CO22MgO+C
(2)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
(4)SO2+Cl2+2H2O 4H++SO42-+2Cl-
(5)2H2S+SO2 3S↓+2H2O
(6)SO2+2NH3·H2O (NH4)2SO3+H2O
(7)SO32-+H2O+SO2 2HSO3-
(8)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
(9)4NH3+5O2 4NO+6H2O
(10)①Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
题组三 陌生方程式书写专练
1.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。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,该反应的离子方程式为 。
答案 3NO2-+2H+ NO3-+2NO↑+H2O
2.生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)-碳粉还原法,若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生反应的化学方程式: 。
答案 3Na2SO4+8C 3Na2S+4CO↑+4CO2↑
3.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 。
答案 SO32-+I2+H2O 2I-+SO42-+2H+
4.向含Cr2O72-的酸性废水中加入FeSO4溶液,使Cr2O72-全部转化为Cr3+。写出该反应的离子方程式: 。
答案 Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
5.温度高于200 ℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4∶1),该反应的化学方程式为 。
答案 4Al(NO3)3 12NO2↑+3O2↑+2Al2O3
6.(1)AgNO3光照易分解,生成Ag和红棕色气体等物质,其光照分解反应的化学方程式: 。
(2)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如图所示:
反应Ⅰ的化学方程式: 。
(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: 。
(4)CuSO4溶液能用作P4中毒的解毒剂,反应可生成P的最高价含氧酸和铜,该反应的化学方程式为 。
(5)H3PO2的工业制法:将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2,后者再与H2SO4反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式: 。
(6)常温下利用Fe2+、Fe3+的相互转化,可将SO2转化为SO42-,从而实现SO2的处理(总反应为2SO2+O2+2H2O 2H2SO4)。已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O,则另一反应的离子方程式为 。
(7)废旧干电池中的MnO2与FeS在70 ℃的硫酸中浸取,生成MnSO4和Fe2(SO4)3的化学方程式: 。
答案 (1)2AgNO3 2Ag+2NO2↑+O2↑
(2)SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI
(3)SO32-+2NO2+2OH- SO42-+2NO2-+H2O
(4)10CuSO4+P4+16H2O 4H3PO4+10Cu+10H2SO4
(5)2P4+3Ba(OH)2+6H2O 3Ba(H2PO2)2+2PH3↑
(6)2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++SO42-+4H+
(7)9MnO2+2FeS+10H2SO4 9MnSO4+Fe2(SO4)3+10H2O
7.(1)用阴离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米Cu2O,反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑,装置图如图所示。该电解池的阳极反应式: 。
(2)储氢可借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:
C6H12(g) C6H6(g)+3H2(g)
一定条件下,如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。生成目标产物的电极反应式为 。
(3)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如图所示。a电极为电解池的 极,写出该电极的电极反应式: 。
答案 (1)2Cu-2e-+2OH- Cu2O+H2O
(2)C6H6+6H++6e-C6H12
(3)阳 NH4++3F--6e- NF3+4H+
题组四 微型化学计算专练
1.用催化剂可以使NO、CO污染同时降低,2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),根据传感器记录某温度下NO、CO的反应进程,测量所得数据绘制出下图。前1 s内的平均反应速率v(N2)= ,第2 s时的x值范围: 。
答案 2.7×10-4 mol·L-1·s-1 25.2
L-1·s-1,同一化学反应同一时间段内,各物质的反应速率之比等于化学计量数之比,所以v(N2)=12v(CO)=2.7×10-4 mol·L-1·s-1。因为随着反应的进行,反应速率越来越小,所以第2 s消耗的CO小于第1 s的36×10-4mol·L-1-30.6×10-4mol·L-1=5.4×10-4mol·L-1,则第2 s时x值的范围是30.6>x>30.6-5.4,即25.2
2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH>0
下表为该反应在T1温度下的部分实验数据:
t/s
0
500
1 000
c(N2O5)/(mol·L-1)
5.00
3.52
2.48
则500 s内NO2的平均生成速率为 。
答案 5.92×10-3 mol·L-1·s-1
解析 500 s内,Δc(N2O5)=(5.00-3.52)mol·L-1=1.48 mol·L-1,则Δc(NO2)=2×Δc(N2O5)=
2×1.48 mol·L-1=2.96 mol·L-1,代入v=ΔcΔt计算,得出v(NO2)=2.96 mol·L-1500 s=5.92×10-3 mol·
L-1·s-1。
3.若12.4 g Na2X中含有0.4 mol钠离子,Na2X的摩尔质量是 ,X的相对原子质量是 。
答案 62 g·mol-1 16
解析 1 mol Na2X中含有2 mol钠离子,0.2 mol Na2X中含有0.4 mol钠离子,则Na2X的摩尔质量为M(Na2X)=12.4 g0.2 mol=62 g·mol-1;X的相对原子质量=62-46=16。
4.Pd(相对原子质量为106.4)中加入王水(浓硝酸与浓盐酸的混合物)的反应可以表示为Pd+HCl+HNO3 A+B↑+H2O(未配平)。其中B为无色有毒气体,该气体在空气中不能稳定存在;A中含有三种元素,其中Pd元素的质量分数为42.4%,H元素的质量分数为0.8%。通过计算判断物质A的化学式: 。
答案 H2PdCl4
解析 B是一氧化氮;A中含有三种元素,其中Pd元素的质量分数为42.4%,H元素的质量分数为0.8%,根据元素守恒知剩余的是氯元素,Pd原子、氢原子和氯原子个数比=42.4%106.4∶0.8%1∶
1-42.4%-0.8%35.5≈1∶2∶4。
5.某工业废水中NO2-的浓度为1.0×10-4 mol·L-1,取此工业废水5 mL于试管中,加水稀释至500 mL,向其中滴加硝酸银溶液,则得到沉淀时所需硝酸银溶液的浓度至少为 。[已知:Ksp(AgNO2)=2.0×10-8]
答案 0.02 mol·L-1
解析 加水稀释后,c(NO2-)=1.0×10-4 mol·L-1×5 mL500 mL=1.0×10-6 mol·L-1,则c(Ag+)=2.0×10-81.0×10-6 mol·L-1=0.02 mol·L-1。
6.工业上净化处理铬污染的方法之一是将含K2Cr2O7的酸性废水放入电解槽内,加入适量的NaCl,以Fe和石墨为电极进行电解。经过一段时间后,生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀{已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31}。在装置中应该用 (填材料名称)作电解池的阳极;已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13 mol·L-1,则溶液中c(Cr3+)为
mol·L-1。
答案 铁 3.0×10-6
解析 在装置中应用Fe作阳极,根据Ksp[Fe(OH)3]、Ksp[Cr(OH)3],则有c(Cr3+)c(Fe3+)=c(Cr3+)·c3(OH-)c(Fe3+)·c3(OH-)=Ksp[Cr(OH)3]Ksp[Fe(OH)3]=1.5×107,故c(Cr3+)=1.5×107×2.0×10-13 mol·L-1=
3.0×10-6 mol·L-1。
7.XeO3是一种不稳定的物质,具有强氧化性。在某一反应体系中有反应物和生成物的微粒共6种,即Mn2+、MnO4-、Xe、XeO3、H+、H2O。
(1)该反应的离子方程式为 。
(2)将适量的XeO3投入30 mL 0.1 mol·L-1Mn2+的水溶液中,刚好完全反应。此时转移电子数目为 (NA表示阿伏加德罗常数的值)。将反应后的溶液稀释至90 mL,所得溶液的pH= (常温下)。
答案 (1)5XeO3+6Mn2++9H2O 6MnO4-+5Xe↑+18H+
(2)0.015NA 1
解析 (1)由题意可知,XeO3作氧化剂,Xe为还原产物,则Mn2+作还原剂,MnO4-为氧化产物,写出方程式配平即可。
(2)Mn2+→MnO4-,Mn的化合价由+2→+7,n(Mn2+)=0.03 L×0.1 mol·L-1=0.003 mol,转移的n(e-)=0.003 mol×5=0.015 mol,N(e-)=0.015NA;由离子反应方程式可知,n(H+)=3n(Mn2+)=3×0.003 mol=0.009 mol,c(H+)=0.009 mol0.09 L=0.1 mol·L-1,故pH=1。
8.已知NaOH与Cl2反应的氧化产物与温度有关(发生的反应均为放热反应),在V L 4 mol·L-1的NaOH溶液中通入一定量的氯气,生成物中含有Cl-、ClO-、ClO3-三种含氯元素的离子,其中ClO-、ClO3-的物质的量(n)与反应时间(t)的曲线如图所示。
若t2时刻恰好反应完全,则V= L。
答案 2.5
解析 由题图可知,t2时刻,ClO-、ClO3-的物质的量分别为2 mol、1 mol,Cl2→Cl-,化合价由0→-1,Cl2→ClO-,化合价由0→+1,Cl2→ClO3-,化合价由0→+5,根据得失电子守恒可知,
n(Cl-)=n(ClO-)+5n(ClO3-)=2 mol+5×1 mol=7 mol,由于Na原子守恒,n(NaOH)=n(NaCl)+
n(NaClO)+n(NaClO3)=7 mol+2 mol+1 mol=10 mol,V=10 mol4 mol·L-1=2.5 L。
9.200 mL某溶液中含有的离子及其物质的量如下:
离子
H+
K+
NO3-
SO42-
物质的量/mol
0.5
0.1
0.6
0.15
该溶液中还含有的离子可能是下列中的 (填字母),该离子的浓度为 。
A.Al3+ B.Cl- C.ClO- D.Fe2+
答案 A 0.5 mol·L-1
解析 由溶液中的电荷守恒可知,该溶液中还含有的离子是阳离子,由于Fe2+在酸性条件下易被NO3-氧化而不能大量存在,故该溶液中还可能含有的离子是Al3+,且
c(Al3+)=13[n(NO3-)+2n(SO42-)-n(H+)-n(K+)]0.2 L=13×(0.6+2×0.15-0.5-0.1)mol0.2 L=0.5 mol·L-1。
10.已知K、Ka、KW、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶电解质的溶度积常数。
(1)25 ℃时,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH4+)=
c(Cl-),则溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离平衡常数Kb= (忽略溶液混合过程中的体积变化)。
(2)25 ℃时,H2SO3 HSO3-+H+的电离常数Ka=1×10-2 mol·L-1,则该温度下pH=3、c(HSO3-)=
0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)= 。
(3)高炉炼铁中发生的反应有:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH<0
该反应的平衡常数表达式K= ;已知1 100 ℃时,K=0.25,则平衡时CO的转化率为 ;在该温度下,若测得高炉中c(CO2)=0.020 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1,则此时反应速率是v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。
(4)已知高温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.0×10-38、1.0×10-11,向浓度均为0.1 mol·L-1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液,要使Fe3+完全沉淀而Mg2+不沉淀,应该调节溶液pH的范围是 (已知lg2=0.3,离子浓度低于10-5 mol·L-1时认为沉淀完全)。
答案 (1)中 10-9a-0.01 (2)0.01 mol·L-1
(3)c(CO2)c(CO) 20% > (4)3.3~9
解析 (1)根据电荷守恒得c(H+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(OH-),因为c(NH4+)=c(Cl-),所以c(H+)=c(OH-),故溶液显中性。Kb=c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O)=12×0.01×10-7a2-12×0.01=10-9a-0.01。
(2)Ka=c(H+)·c(HSO3-)c(H2SO3),代入数据得c(H2SO3)=0.01 mol·L-1。(3)根据化学方程式可得K=c(CO2)c(CO);设开始时c(CO)=a mol·L-1,平衡时c(CO2)=b mol·L-1,则ba-b=0.25,得a=5b,则平衡时CO的转化率为ba=b5b=20%;Qc=c(CO2)c(CO)=0.0200.1=0.20<0.25,故v正>v逆。(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-),Fe3+完全沉淀时c3(OH-)=8.0×10-3810-5,得c(OH-)=2.0×10-11 mol·L-1,pH=-lg(12×10-3)=lg2+3=3.3,Mg(OH)2开始沉淀时c2(OH-)=1.0×10-110.1=1.0×10-10,得c(OH-)=1.0×10-5 mol·L-1,pH=-lg10-9=9,调节pH范围为3.3～9。
11.测定制备的粗K2FeO4的纯度可用滴定法,滴定时有关反应的离子方程式如下:
①FeO42-+CrO2-+2H2O CrO42-+Fe(OH)3↓+OH-
②2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O
③Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
现称取1.98 g粗K2FeO4样品溶于适量KOH溶液中,加入稍过量的KCrO2,充分反应后过滤,滤液在250 mL容量瓶中定容。每次取25.00 mL加入稀硝酸酸化,用0.100 0 mol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定,三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18.93 mL,则上述样品中K2FeO4的质量分数为 。
答案 63.1%
解析 根据反应①②③,可得关系式:2FeO42-～2CrO42-～Cr2O72-～6Fe2+,即FeO42-～3Fe2+,则样品中K2FeO4的质量为0.100 0 mol·L-1×0.018 93 L×13×250 mL25.00 mL×198 g·mol-1=1.249 38 g,样品中K2FeO4的质量分数为1.249 38 g1.98 g×100%=63.1%。
12.已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。某浓缩液中含有I-、Cl-等离子,取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中c(I-)c(Cl-)为 (结果保留两位小数)。
答案 4.72×10-7
解析 AgI的溶度积小于AgCl的,当滴加AgNO3溶液时,AgI沉淀先生成,AgCl开始沉淀时,c(I-)c(Cl-)=Ksp(AgI)c(Ag+)Ksp(AgCl)c(Ag+)=Ksp(AgI)Ksp(AgCl)≈4.72×10-7。
题组五 用盖斯定律计算反应热专练
1.O3氧化烟气中NOx的主要反应的热化学方程式如下:
①NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)
ΔH=-200.9 kJ·mol-1
②NO(g)+12O2(g) NO2(g) ΔH=-58.2 kJ·mol-1
则反应3NO(g)+O3(g) 3NO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
答案 -317.3
解析 利用盖斯定律将①+②×2得:3NO(g)+O3(g) 3NO2(g)
ΔH=-200.9 kJ·mol-1-58.2 kJ·mol-1×2=-317.3 kJ·mol-1。
2.已知下列两个热化学方程式:
H2(g)+12O2(g) H2O(l) ΔH=-285 kJ·mol-1
C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1
已知:H2O(l) H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式: 。
答案 C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(g)
ΔH=-2 044.0 kJ·mol-1
解析 C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1,H2O(l) H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,用前式+4×后式得:C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1+4×44.0 kJ·mol-1=-2 044.0 kJ·mol-1。
3.已知下列反应的热化学方程式:
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g) 2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH2
C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3
则反应4C3H5(ONO2)3(l) 12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为 (用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
答案 12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1
解析 根据盖斯定律,12×第三个热化学方程式+5×第二个热化学方程式-2×第一个热化学方程式得:4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g) ΔH=12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1。
4.(1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术,反应①为主反应,反应②和③为副反应。
①14CaSO4(s)+CO(g) 14CaS(s)+CO2(g) ΔH1
②CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH2
③CO(g) 12C(s)+12CO2(g) ΔH3
反应2CaSO4(s)+7CO(g) CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的ΔH=
(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(2)已知:
甲醇脱水反应
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH1=-23.9 kJ·mol-1
甲醇制烯烃的反应
2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g)
ΔH2=-29.1 kJ·mol-1
乙醇异构化反应
C2H5OH(g) CH3OCH3(g)
ΔH3=+50.7 kJ·mol-1
则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(3)已知:25 ℃、101 kPa时,
①Mn(s)+O2(g) MnO2(s)
ΔH=-520 kJ·mol-1
②S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol-1
③Mn(s)+S(s)+2O2(g) MnSO4(s)
ΔH=-1 065 kJ·mol-1
SO2(g)与MnO2(s)反应生成无水MnSO4(s)的热化学方程式是 。
答案 (1)4ΔH1+ΔH2+2ΔH3
(2)-45.5
(3)MnO2(s)+SO2(g) MnSO4(s) ΔH=-248 kJ·mol-1
解析 (1)根据盖斯定律,可知①×4+②+③×2得ΔH=4ΔH1+ΔH2+2ΔH3。(2)将三个热化学方程式依次编号为①②③,根据盖斯定律,由①-②-③得:C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g) ΔH=-45.5 kJ·mol-1。(3)将题中三个热化学方程式由上到下依次编号为①②③,根据盖斯定律,③-①-②得:MnO2(s)+SO2(g) MnSO4(s) ΔH=-1 065 kJ·mol-1+520 kJ·mol-1+297 kJ·mol-1=-248 kJ·mol-1。
5.已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g) H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1
则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 。
答案 CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8 kJ·mol-1
解析 根据盖斯定律,(①-②+③×4)×12可得:CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l),则ΔH=[-1 275.6 kJ·mol-1-(-566.0 kJ·mol-1)+4×(-44.0 kJ·mol-1)]×12=-442.8 kJ·mol-1。
6.铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛,研究铁及其化合物的应用意义重大。回答下列问题:
已知高炉炼铁过程中会发生如下反应:
①FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH1
②Fe2O3(s)+13CO(g) 23Fe3O4(s)+13CO2(g) ΔH2
③Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g) ΔH3
④Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH4
则ΔH4的表达式为 (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
答案 ΔH2+23ΔH3
解析 根据盖斯定律,将所给的反应②+③×23可得:Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g),故ΔH4=ΔH2+23ΔH3。
7.肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:①N2(g)+2O2(g) N2O4(l) ΔH1=-19.5 kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(g)
ΔH2=-534.2 kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式: 。
答案 2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 048.9 kJ·mol-1
解析 肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气,将②×2-①得肼和N2O4反应的热化学方程式为2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 048.9 kJ·mol-1。
8.金红石(TiO2)制取单质Ti,涉及的步骤为TiO2TiCl4 Ti
已知:①C(s)+O2(g) CO2(g)
ΔH=-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-556 kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(s)+O2(g)
ΔH=+141 kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g) ΔH= 。
答案 -90 kJ·mol-1
解析 ③+①×2-②得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g),所以ΔH=+141 kJ·mol-1+(-393.5 kJ·mol-1)×2+556 kJ·mol-1=-90 kJ·mol-1。
9.Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成:
①SO2(g)+I2(g)+2H2O(g) 2HI(g)+H2SO4(l)
ΔH=a kJ·mol-1
②2H2SO4(l) 2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g)
ΔH=b kJ·mol-1
③2HI(g) H2(g)+I2(g) ΔH=c kJ·mol-1
则:2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) ΔH= kJ·mol-1。
答案 2a+b+2c
解析 ①×2+②+③×2得2H2O(g) 2H2(g)+O2(g),依据盖斯定律得ΔH=2ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(2a+b+2c) kJ·mol-1。
题组六 陌生图像读图专练
1.用CO合成甲醇(CH3OH)反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
(1)a、b、c三点平衡常数K(a)、K(b)、K(c)的大小顺序是 。
(2)b、d两点的平均相对分子质量为M(b)、M(d),则M(b) (填“>”“<”或“=”)M(d)。
答案 (1)K(a)>K(b)>K(c) (2)>
解析 (1)由题图可知a、b、c三点压强相同;由化学方程式可知,温度升高,平衡逆向(吸热方向)移动,CO的平衡转化率减小,故T1
2.常温下,在20 mL 0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1HCl溶液40 mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。
回答下列问题:
(1)由图分析可得,在同一溶液中,H2CO3、HCO3-、CO32- (填“能”或“不能”)大量共存。
(2)已知在25 ℃时,CO32-水解反应的平衡常数(水解常数用Kh表示)Kh=c(HCO3-)·c(OH-)c(CO32-)=2×10-4,当溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1时,溶液的pH= 。
(3)当混合液的pH= 时,开始放出CO2气体。
答案 (1)不能 (2)10 (3)6
解析 由题图可知,常温下在20 mL 0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1HCl溶液40 mL,先反应生成碳酸氢钠,碳酸氢根离子再与盐酸反应生成碳酸,进而分解产生二氧化碳、水。(1)由反应及题图可知,在同一溶液中H2CO3与CO32-不能大量共存,故H2CO3、HCO3-、CO32-不能大量共存。(2)当溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1时,根据Kh=c(HCO3-)·c(OH-)c(CO32-)=2×10-4,则有c(OH-)=2×10-4×c(CO32-)c(HCO3-)=1×10-4 mol·L-1,c(H+)=1×10-141×10-4 mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,
pH=-lg10-10=10。(3)当溶液中H2CO3达到饱和后,开始放出CO2气体,由题图可以看出,当溶液pH=6时,H2CO3达到饱和,开始放出CO2气体。
3.炼铅和用铅都会使水体因重金属铅的含量大而造成严重污染。水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、Pb(OH)42-。各形态铅的浓度分数x与溶液pH变化的关系如图所示。
(1)向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH,溶液变浑浊,继续滴加NaOH溶液又变澄清;pH≥13时,溶液中发生的主要反应的离子方程式为 。
(2)科研小组发现一种新型试剂DH(s)去除Pb2+的效果最好,可除去水中的痕量铅和其他杂质离子。若DH(s)在脱铅过程中发生的主要反应为2DH(s)+Pb2+ D2Pb(s)+2H+,则脱铅时最合适的pH约为 。
答案 (1)Pb(OH)3-+OH- Pb(OH)42- (2)6
解析 (1)pH≥13时,Pb(OH)3-浓度减小,Pb(OH)42-浓度增大,Pb(OH)3-与氢氧根离子结合为Pb(OH)42-,反应的离子方程式为Pb(OH)3-+OH- Pb(OH)42-。(2)脱铅过程中发生的主要反应为2DH(s)+Pb2+ D2Pb(s)+2H+,参加反应的是Pb2+,由题图可知,选择pH要使铅全部以Pb2+形式存在,则脱铅时最合适的pH约为6。
4.为探究碳化钙合成机理,有学者认为可能存在以下5种反应(状态已省略):
①CaO+3C CaC2+CO平衡常数K1
②CaO+C Ca+CO平衡常数K2
③Ca+2C CaC2平衡常数K3
④2CaO+CaC2 3Ca+2CO平衡常数K4
⑤CaC2 Ca+2C平衡常数K5
相应图像如图所示:
其中属于放热反应的是 (填序号,下同);从平衡常数看,2 700 ℃以上反应趋势最小的是 。
答案 ③ ⑤
解析 温度越高K值越小的是反应③,所以反应③是放热反应;2 700 ℃以上反应趋势最小的是平衡常数曲线最平坦的反应⑤。
5.高铁酸钾(K2FeO4,暗紫色固体),溶于水发生水解反应:4FeO42-+10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2,是一种新型、高效、多功能的水处理剂,下图分别是1 mol·L-1的K2FeO4溶液在不同pH和温度下c(FeO42-)随时间的变化曲线。
根据以上两图,说明配制K2FeO4溶液的注意事项: 。
答案 低温、碱性条件下配制溶液
解析 高铁酸根离子水解方程式:4FeO42-+10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2,依据图中信息可知升高温度,减小pH,高铁酸根离子浓度降低,所以应在低温、碱性条件下配制高铁酸钾溶液。
6.研究发现,NOx是雾霾的主要成分之一,NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。
已知:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 810 kJ·mol-1
(1)相同条件下,在2 L恒容密闭容器中,选用不同的催化剂,上述反应产生N2的物质的量随时间变化如图1所示。
图1 图2
①0～50 s在A催化剂作用下,反应速率v(N2)= 。
②在A、B、C三种催化剂下,清除氮氧化物反应的活化能分别表示为Ea(A)、Ea(B)、Ea(C),根据图1曲线,判断三种催化剂条件下,活化能由大到小的顺序为 。
(2)在氨气足量时,反应在催化剂A作用下,经过相同时间,测得脱氮率随反应温度的变化情况如图2所示,据图可知,在相同的时间内,温度对脱氮率的影响是
,其可能的原因是 (已知A、B催化剂在此温度范围内不失效)。
答案 (1)①2.5×10-5 mol·L-1·s-1 ②Ea(C)>Ea(B)>Ea(A) (2)300 ℃之前,温度升高脱氮率逐渐增大,300 ℃之后,温度升高脱氮率逐渐减小 300 ℃之前反应未平衡,脱氮率主要取决于反应速率,温度越高,反应速率越快,所以脱氮率增大,300 ℃之后脱氮率主要取决于平衡移动,该反应的正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,脱氮率减小
解析 (1)①v(N2)=2.5×10-3mol2 L50 s=2.5×10-5 mol·L-1·s-1。②由图1明显看出在A、B、C三种催化剂下N2的反应速率依次减小,活化能越大,反应速率越小,因而Ea(C)>Ea(B)>Ea(A)。
题组七 化工流程中重要物质的确定专练
1.用铬铁矿(FeO·Cr2O3,含Al2O3杂质)为原料制备重铬酸钾的工艺如下:
已知:ⅰ.2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O;
ⅱ.Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33。
(1)上述工艺流程图中的操作Ⅰ的主要反应为2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3 4Na2CrO4+
Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2,另外一个反应的化学方程式是 。
(2)滤渣2的成分是 (写化学式),常温时,其滤液中,c(Al3+)= mol·L-1
答案 (1)Al2O3+Na2CO3 2NaAlO2+CO2↑
(2)Al(OH)3 1.3×10-12
解析 (1)由铬铁矿中含杂质Al2O3可知,在高温条件下,Al2O3与Na2CO3反应生成NaAlO2,故操作Ⅰ另外一个反应为Al2O3+Na2CO3 2NaAlO2+CO2↑。(2)向反应Ⅰ所得固体中加水,Fe2O3不溶于水,滤渣1为Fe2O3;向滤液中加入酸调节溶液的pH为7,使偏铝酸盐完全转化为Al(OH)3沉淀,滤渣2为Al(OH)3;常温时,pH为7的溶液中c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,由Ksp[Al(OH)3]=
1.3×10-33可得,c(Al3+)=1.3×10-33(1×10-7)3 mol·L-1=1.3×10-12 mol·L-1。
2.硫酸锰是一种重要的化工中间体,是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下:
已知:①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO,“氟化除杂”时可除去Mg元素。
②金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示(25 ℃)。
③此实验条件下Mn2+开始沉淀的pH为7.54;离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全。
“中和除杂”时,生成沉淀的主要成分为 (填化学式)。
答案 Fe(OH)3、Al(OH)3
解析 “中和除杂”时,铁离子、铝离子分别与加入的碳酸根离子之间发生互相促进的水解反应得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。
3.三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的化学材料。工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4),再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍。(已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。)工艺流程如图所示:
请回答下列问题:
(1)操作Ⅰ为 。加入H2O2发生的主要反应的离子方程式为
;加入碳酸钠溶液调节pH至4.0～5.0,其目的是
。
(2)若加入NH4F时滤液中c(Mg2+)=0.02 mol/L,设溶液体积不变,使滤液中Ca2+恰好沉淀完全,即溶液中c(Ca2+)=1×10-5mol/L,判断此时是否有MgF2沉淀生成并加以解释:
。(已知CaF2、MgF2的Ksp分别为2.5×10-12、7.4×10-11)
(3)草酸镍高温煅烧,可制得Ni2O3,同时获得混合气体,该混合气体的主要成分为
。
答案 (1)加酸溶解,过滤 2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O 促进铁离子水解,使其沉淀完全 (2)有沉淀生成;溶液中Ca2+恰好完全沉淀,由Ksp(CaF2)=c(Ca2+)·c2(F-)可得c(F-)=Ksp(CaF2)c(Ca2+)=2.5×10-121×10-5 mol/L=5×10-4 mol/L;Qc(MgF2)=c(Mg2+)·c2(F-)=0.02 mol/L×
(5×10-4 mol/L)2=5×10-9>Ksp(MgF2) (3)CO、CO2
解析 (1)分析工艺流程图可知,含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)要变成离子,应该加酸溶解金属,再除去不溶物,所以操作Ⅰ为加酸溶解,过滤;加H2O2的目的是氧化Fe2+生成Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O;加入碳酸钠溶液的作用是调节pH,促进铁离子水解,使其沉淀完全。(3)草酸镍高温煅烧制备Ni2O3发生氧化还原反应,Ni由+2价升高到+3价,则C由+3价降低到+2价,因为生成了混合气体,则另一种气体为CO2,故该混合气体的主要成分为CO、CO2。
4.以生产硼砂晶体的废渣为原料制取七水合硫酸镁的工艺流程如下:
资料:①生产硼砂晶体的废渣主要成分是MgO,还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质。
②滤渣C的成分为CaSO4·2H2O
回答下列问题:
(1)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于热的浓盐酸的黑色固体,写出生成该黑色固体的离子方程式: 。
(2)流程中加入的物质A是 。
答案 (1)ClO-+Mn2++H2O MnO2↓+Cl-+2H+
(2)MgO[或Ca(OH)2、CaCO3等合理答案均可]
解析 (1)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体,根据流程分析,应为MnO2,则生成黑色固体的离子方程式为:ClO-+Mn2++H2O MnO2↓+Cl-+2H+。
(2)流程中加入物质A的目的是消耗溶液中的H+,促进溶液中的Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀,结合不引入新的杂质的前提下,物质A可选择MgO[或Ca(OH)2、CaCO3等]。
5.某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了如图所示的工艺流程,利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑,从废水中回收金,并生产一定量的铁红和氧化铜。
分别写出图中标号处需加入的相应物质:
① ,② ,③ ,④ ,⑤ 。
答案 ①铁屑 ②稀硫酸(或盐酸) ③稀硝酸 ④氢氧化钠 ⑤氢氧化钠
解析 本实验的目的是用废铁屑、常用的酸和碱,从废水中回收金,并生产一定量的铁红和氧化铜。而废水中含有Fe3+、Cu2+、Au3+,因此首先加入废铁屑将Cu和Au都置换出来。Cu与稀硝酸能反应而Au不能,利用此性质可将二者分离,Cu2+和Fe2+分别加入碱使其转化为氢氧化物沉淀,再灼烧分别生成它们的氧化物。
6.难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡:
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s) 2Ca2++2K++Mg2++4SO42-+2H2O。为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:
(1)滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因:
。
(3)“除杂”环节中,先加入 溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入 溶液调节滤液pH至中性。
答案 (1)Mg(OH)2 CaSO4 (2)加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,Mg2+浓度减小,平衡正向移动,K+增多 (3)K2CO3 H2SO4
解析 解题时,要依据制备K2SO4的工艺流程,结合物质的分离与提纯的原则进行分析。(1)杂卤石中加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,CaSO4微溶于水,过滤后,滤渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的杂卤石。(2)加入Ca(OH)2溶液,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,使c(Mg2+)减小,杂卤石的溶解平衡正向移动,同时c(Ca2+)与c(SO42-)均增大,从而析出CaSO4沉淀,K+留在滤液中。(3)滤液中含有Ca2+、OH-,可先加入过量K2CO3溶液,除去Ca2+,过滤后,再加入稀硫酸调节溶液的pH至中性。
7.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)。
答案 (1)Al2O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2O SiO2
(2)CaSO4 3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O 2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑
解析 (1)酸浸时能与H2SO4反应的是Al2O3,H2SO4与Al2O3反应生成盐和水,SiO2不和H2SO4反应,成为滤渣。(2)CaCO3和溶液中的H2SO4反应生成微溶物CaSO4,最终析出;如果pH偏高,一部分Al3+会转化为Al(OH)3沉淀,离子方程式为3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O 2Al(OH)3+
3CaSO4+3CO2↑。
8.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质)。某课题组以此粉末为原料回收铈,设计实验流程如图:
回答下列问题:
(1)洗涤滤渣A的目的是除去 (填离子符号),检验离子是否洗净的方法是 。
(2)第②步反应的离子方程式是 ,滤渣B的主要成分是 。
答案 (1)Fe3+、Cl- 取最后一次洗涤液,加入KSCN溶液,若不出现红色,则已洗干净,反之,未洗干净;加入AgNO3溶液,若无白色沉淀生成,则已洗干净,否则,未洗干净
(2)2CeO2+H2O2+6H+ 2Ce3++O2↑+4H2O SiO2
解析 (1)由流程图可知,利用滤渣A最终可回收铈,故可推知滤渣A中含有CeO2和不溶于盐酸的SiO2,滤液A中溶质主要为Fe2O3与盐酸反应生成的FeCl3,滤渣A是从FeCl3溶液中过滤得到的,故洗涤滤渣A的目的是除去Fe3+、Cl-。(2)第②步是在酸性条件下,CeO2与H2O2发生氧化还原反应,CeO2被还原为Ce3+,则H2O2被氧化为O2,故可写出反应的离子方程式;结合(1)中分析可知滤渣B的主要成分是SiO2。
题组八 化学反应原理简答题专练
1.乙醇是一种重要的化工原料,在生活、生产中的应用广泛。工业上利用二甲醚合成乙醇。
反应①:CH3OCH3(g)+CO(g) CH3COOCH3(g) ΔH1
反应②:CH3COOCH3(g)+2H2(g) CH3OH(g)+C2H5OH(g) ΔH2
压强为p kPa时,温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率的影响如图1所示,则ΔH1 0(填“>”或“<”,下同)、ΔH2 0。温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影响如图2所示。在300~600 K范围内,乙酸甲酯的百分含量逐渐增大,而乙醇的百分含量逐渐减小的原因是
。
图1 温度对反应平衡转化率的影响
图2 温度对平衡体系中产物百分含量的影响
答案 < < 300～600 K范围内,随着温度升高,反应①对应的平衡体系向逆反应方向移动的程度比反应②的小
解析 由图1可知,压强相同时,温度升高,二甲醚和乙酸甲酯的平衡转化率均减小,则ΔH1和ΔH2都小于0,即ΔH1<0,ΔH2<0。300~600 K时,随着温度升高,反应①和反应②均逆向移动,但反应②受温度影响更大,逆向移动程度较大,导致乙酸甲酯的百分含量逐渐增大,乙醇的百分含量逐渐减小。
2.用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀以达到除铬的目的。
(1)用Fe作电极的原因为 。
(2)在阴极附近溶液pH升高的原因是
。
(3)溶液中除生成Cr(OH)3沉淀外还生成沉淀是 ,解释产生的原因:
。
答案 (1)阳极反应为Fe-2e- Fe2+,提供还原剂Fe2+
(2)水电离产生的H+放电生成H2:2H++2e- H2↑,同时产生了大量OH-
(3)Fe(OH)3 溶液中的Fe2+被Cr2O72-氧化为Fe3+,电解过程中pH升高,Fe3+水解程度增大,转化为Fe(OH)3沉淀
3.应对雾霾、改善空气质量需要从多方面入手,如开发利用清洁能源等。甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景。
一定条件下用CO和H2合成CH3OH:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2,在催化剂作用下充分反应。图中表示平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度变化的平衡曲线。回答下列问题:
(1)该反应的ΔH (填“>”或“<”)0,压强的相对大小:p1 (填“>”或“<”)p2。
(2)压强为p2,温度为300 ℃时,该反应的化学平衡常数K= 。
(3)下列各项中,不能说明该反应已经达到平衡的是 。
A.容器内气体压强不再变化
B.v(CO)∶v(H2)∶v(CH3OH)=1∶2∶1
C.容器内气体的密度不再变化
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.容器内各组分的质量分数不再变化
(4)某温度下,在保证反应物浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡 (填字母)。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
答案 (1)< > (2)48 (3)BC (4)C
解析 (1)由题图可知,随温度的升高,CH3OH的体积分数减小,即升温平衡向逆反应方向移动,说明逆反应吸热,则正反应放热。题给反应的正反应是气体体积减小的反应,压强增大,平衡正向移动,CH3OH体积分数增大,则p1>p2。(2)列三段式:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
n(起始)/mol 1 2 0
n(变化)/mol x 2x x
n(平衡)/mol 1-x 2-2x x
CH3OH的体积分数为0.5,则x1-x+2-2x+x=0.5,x=0.75,平衡时c(CO)、c(H2)、c(CH3OH)分别为0.125 mol·L-1、0.25 mol·L-1、0.375 mol·L-1,K=0.3750.125×0.252=48。(3)A项,该反应的正反应是气体体积减小的反应,压强不变,说明达到平衡;B项,没有说明是正反应速率还是逆反应速率,无法判断;C项,质量不变,容器体积不变,密度始终不变;D项,气体总质量不变,平均相对分子质量不变,则气体总物质的量不变,说明达到平衡;E项,各组分质量分数不变,说明达到平衡。
4.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)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-)∶n(HSO3-)的变化关系如下表:
n(SO32-)∶n(HSO3-)
91∶9
1∶1
9∶91
pH
8.2
7.2
6.2
由上表判断,NaHSO3溶液显 性,用化学平衡原理解释: 。
(2)当吸收液的pH降至约为6时,需送到电解槽再生。再生示意图如下:
当阴极室中溶液pH升到8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理: 。
答案 (1)酸 NaHSO3溶液中的HSO3-存在两个平衡:HSO3- H++SO32-和HSO3-+H2O H2SO3+
OH-,HSO3-的电离程度大于其水解程度
(2)H+在阴极得电子生成H2,溶液中的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
5.简要回答下列问题:
(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
[知:Ksp(BaSO4)=1.1×
10-10、Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]。
(2)氯碱工业中电解饱和食盐水时,用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用: 。
(3)已知Ba2+有很强的毒性,医学上进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH约为1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因是 (用沉淀溶解平衡原理解释)。
答案 (1)BaCl2 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)
(2)由于阳极上生成氯气,而氯气可溶于水,并发生下列反应:Cl2+H2O HCl+HClO,增大HCl的浓度可使平衡逆向移动,减少氯气在水中的溶解,有利于氯气的逸出
(3)对于平衡BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42-(aq),H+不能减小SO42-的浓度,故平衡不能向溶解方向移动,Ba2+浓度很小,因而对人身无害
6.汽车尾气中含有NO、CO和碳颗粒等有害物质,已成为某些大城市空气的主要污染源。
(1)汽车燃料中一般不含氮元素,汽缸中生成NO的原因为(可逆反应,用化学方程式表示) ,且汽缸内温度越高,单位时间内NO排放量越大,试分析其原因: 。
(2)治理汽车尾气中NO和CO污染的一种方法是将其转化为无害的CO2和N2,反应原理:
2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH<0。
某研究小组在三个容积均为5 L的恒容密闭容器中,分别充入0.4 mol NO和0.4 mol CO,在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①计算实验Ⅱ从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)= 。
②图中三组实验从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)由大到小的顺序为
(填序号)。
③与实验Ⅱ相比,实验Ⅰ和实验Ⅲ分别仅改变一种反应条件,所改变的条件和判断的理由为:
实验Ⅰ ;
实验Ⅲ 。
④三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)、αⅢ(CO)的大小关系为
。
答案 (1)N2+O2 2NO 温度升高,反应速率加快
(2)①1.75×10-3 mol·L-1·min-1
②Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ
③改变条件:升高温度;理由:达到平衡时所用的时间比Ⅱ短,相比实验Ⅱ平衡左移 改变条件:加催化剂;理由:达到平衡时所用的时间比Ⅱ短,平衡没有移动
④αⅡ(CO)=αⅢ(CO)>αⅠ(CO)
解析 (1)汽车尾气中含有NO,原因是空气中的氮气和氧气在高温或放电的条件下生成NO;反应温度越高,反应速率越快,故汽车启动后,汽缸的温度越高,单位时间内NO的排放量越大。(2)①实验Ⅱ从开始到平衡,体系总压强从320 kPa降低至250 kPa,总物质的量浓度由0.16 mol·L-1变为0.125 mol·L-1,根据反应方程式2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),总浓度减小0.035 mol·L-1,反应的NO的浓度为0.07 mol·L-1,则v(NO)=0.07 mol·L-140 min=1.75×10-3 mol·L-1·min-1。④三组实验中CO的转化率:实验Ⅲ、Ⅱ中CO的转化率相等,实验Ⅰ的压强改变量为50 kPa,实验Ⅲ、Ⅱ的压强改变量为70 kPa,故实验Ⅰ中CO的转化率最小,即αⅡ(CO)=αⅢ(CO)>αⅠ(CO)。
题组九 化学实验简答题专练
类型一 沉淀的洗涤
1.碱式碳酸铜广泛用于制油漆、颜料、烟火、杀虫剂、催化剂、其他铜盐和固体荧光粉激活剂等,也用于种子处理及作杀菌剂等。某化学兴趣小组在实验室利用Na2CO3·10H2O与CuSO4·5H2O反应制备并检验碱式碳酸铜,实验步骤如下:
黏胶状 蓝绿色沉淀 蓝绿色晶体
检验蓝绿色沉淀是否洗涤干净的实验操作是 。
答案 取少许最后一次洗涤液,滴入1～2滴Ba(NO3)2溶液,若不出现白色沉淀,表明已洗涤干净(答案合理即可)
类型二 现象描述
2.如图所示的实验装置中,在盛有足量水的水槽里放两个烧杯,小烧杯里放有适量铜片和过量浓硝酸,小烧杯外面倒扣一大烧杯,请回答下列问题:
实验过程中,观察到的主要现象有:
(1) ;
(2) ;
(3) ;
(4) 。
答案 (1)铜片表面产生气泡 (2)铜片慢慢溶解并逐渐消失 (3)小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色 (4)大烧杯中有红棕色气体生成,后来慢慢变成无色
3.海水中含有大量的元素,常量元素如氯,微量元素如碘,它们在海水中均以化合态存在。在25 ℃下,向0.1 L 0.002 mol·L-1的NaCl溶液中逐滴加入适量的0.1 L 0.002 mol·L-1硝酸银溶液,有白色沉淀生成,向反应的浊液中继续加入0.1 L 0.002 mol·L-1的NaI溶液,看到的现象是 。[已知:25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.6×10-10,
Ksp(AgI)=1.5×10-16]
答案 白色沉淀逐渐转化为黄色沉淀
类型三 滴定终点的判断
4.实验:检验自来水中的一氯胺的含量。
一氯胺是重要的水消毒剂,利用碘量法可以检测自来水中一氯胺的含量,其主要步骤为:取已加入一氯胺的自来水20.00 mL,加入过量的碘化钾溶液,充分反应后,用0.100 mol·L-1的Na2S2O3溶液进行滴定,达到终点时,消耗Na2S2O3溶液5.00 mL。
已知:NH2Cl+3I-+2H2O NH3·H2O+OH-+Cl-+I3-;
I3- I2+I-;I2+2S2O32- 2I-+S4O62-。
滴定时用淀粉溶液作指示剂,判断达到滴定终点的现象是
。
答案 当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复原来颜色
5.测血钙的含量时,可将2.0 mL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,过滤,洗涤沉淀,然后将沉淀用稀硫酸处理得H2C2O4,再用酸性KMnO4溶液滴定,氧化产物为CO2,还原产物为Mn2+,达到终点时用去20.0 mL 1.0×10-4 mol·L-1 KMnO4溶液。
判断滴定终点的方法是 。
答案 滴入最后一滴KMnO4溶液后,混合溶液呈浅紫色,且半分钟内不褪色
类型四 气密性检验
6.根据下图及描述,完成下列问题:
(1)关闭图A装置中的止水夹a后,从长颈漏斗向试管中注入一定量的水,静置后如图所示。试判断:A装置是否漏气? (填“漏气”“不漏气”或“无法确定”)。判断理由:
。
(2)关闭图B装置中的止水夹c后,开启活塞b,水不断往下滴,直至全部流入烧瓶。试判断:B装置是否漏气? (填“漏气”“不漏气”或“无法确定”)。判断理由:
。
答案 (1)不漏气 长颈漏斗内的水面高出试管内的水面,形成稳定水柱
(2)无法确定 由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连,使分液漏斗中液面上方和烧瓶中液面上方的压强相同,无论装置是否漏气,都不影响分液漏斗中的液体滴入烧瓶
类型五 气体检验方法
7.实验室里用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁[Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m和绿矾(FeSO4·7H2O),其过程如下:
验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法:
。
答案 将产生的气体通入品红溶液中,若品红溶液褪色,加热后又变红,证明含有SO2
解析 SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,且褪色后的品红溶液受热以后会恢复为红色,因此可以利用品红溶液检验SO2气体。
类型六 离子检验操作
8.MgSO4·7H2O在医药上常用作泻药,工业上可用氯碱工业中的一次盐泥为原料生产。已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分。其主要工艺如下:
请回答下列问题:
检验滤液Ⅱ中是否含有Fe3+的实验方法: 。
答案 取滤液Ⅱ1～2 mL于试管中,加入少量的KSCN溶液,若显红色,证明滤液Ⅱ中有Fe3+;若不显红色,证明滤液Ⅱ中没有Fe3+(或取滤液Ⅱ1～2 mL于试管中,滴加氢氧化钠溶液,如果有红褐色沉淀生成,证明滤液Ⅱ中有Fe3+;如果没有红褐色沉淀生成,证明滤液Ⅱ中没有Fe3+)
解析 检验Fe3+最常用的方法有两种:一是用KSCN溶液,二是用氢氧化钠溶液。
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