2021年八省联考江苏省化学试卷及答案解析(原卷+解析卷)
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江苏省2021年新高考适应性考试
化 学
注意事项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.本试卷共6页,满分为100分,考试时间为75分钟。考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。
2.答题前,请务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置。
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4.作答选择题,必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满涂黑;如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其他答案。作答非选择题,必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答,在其他位置作答一律无效。
5.如需作图,必须用2B铅笔绘、写清楚,线条、符号等须加黑、加粗。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Al 27 S 32 C 35.5 K 39 Ca 40 Cr 52 Fe 56 Cu 64 I 127
一、单项选择题:共13题,每题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 防治大气污染、打赢蓝天保卫战,下列做法不应该提倡的是( )
A. 开发使用清洁能源 B. 田间焚烧秸秆 C. 积极鼓励植树造林 D. 养成低碳生活习惯
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.开发使用清洁能源,可以减少化石能源的使用,从而防治大气污染,应该提倡,A不符合题意;
B.田间焚烧秸秆,会增加空气中可吸入颗粒物等污染物,加重大气污染,不应该提倡,B符合题意;
C.大量植树造林,可以防风固沙、防止水土流失、净化空气等,应该提倡,C不符合题意;
D.养成低碳生活习惯可以降低二氧化碳的排放,从而减轻温室效应,应该提倡,D不符合题意;
答案选B。
2. “中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅,反应SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关说法正确的是( )
A. SiCl4为极性分子 B. HCl的电子式为
C. 单晶硅为分子晶体 D. Si原子的结构示意图为
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.SiCl4和CH4的空间构型一样,都是正四面体构型,结构对称,为非极性分子,A错误;
B.HCl的电子式为,B正确;
C.单晶硅与金刚石的晶体结构相似,为空间网状结构,为原子晶体,C错误;
D.Si原子的结构示意图为,D错误;
故选B。
3. 盐在生产、生活中有广泛应用。下列盐的性质与用途具有对应关系的是( )
A. NaClO有氧化性,可用于消毒杀菌 B. NaHSO3有还原性,可用于漂白纸浆
C. NaCl易溶于水,可用于工业电解制备钠 D. NaHCO3受热易分解,可用于制抗酸药物
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.NaClO有氧化性,可用于消毒杀菌,消毒杀菌就是利用了NaClO的强氧化性,A正确;
B.漂白纸浆是利用SO2的漂白性,B错误;
C.工业电解熔融的氯化钠来制备金属钠,与氯化钠是否易溶于水无关,C错误;
D.NaHCO3可用于制抗酸药物,是利用了其能和酸反应生成CO2,与NaHCO3受热易分解无关,D错误;
故选A。
4. 氨是一种重要的化工原料,主要用于化肥工业,也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业;合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。下列有关氨的说法正确的是( )
A. NH3的空间构型为平面三角形 B. NH3与H2O能形成分子间氢键
C. NH3的水溶液不能导电 D. 氨催化氧化制硝酸是利用了NH3的氧化性
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.NH3的孤电子对数为1,价层电子对数为4,空间构型为三角锥形,故A错误;
B.N和O的电负性比较大,半径比较小, NH3与H2O之间存在分子间氢键,也存在同种分子间氢键,故B正确;
C.NH3溶于水得到氨水,氨水中存在自由移动的铵根离子和氢氧根离子,即可导电,故C错误;
D.氨催化氧化制硝酸,NH3中N元素的化合价为-3,硝酸中N元素化合价为+5,化合价升高,做还原剂,利用的是NH3的还原性,故D错误;
故答案为B。
5. 氨是一种重要的化工原料,主要用于化肥工业,也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业;合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。下列有关合成氨反应的说法正确的是( )
A. 反应的ΔS>0
B. 反应的ΔH=E(N-N)+3E(H-H)-6E(N-H) (E表示键能)
C. 反应中每消耗1mol H2转移电子的数目约等于2×6.02×1023
D. 反应在高温、高压和催化剂条件下进行可提高H2的平衡转化率
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.在合成氨反应中,生成物气体分子数小于反应物气体分子数,所以反应的ΔS<0,A不正确;
B.反应的ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H) (E表示键能),B不正确;
C.由合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),可建立如下关系式:N2——3H2——6e-,则反应中每消耗1mol H2转移电子数目约等于2mol×6.02×1023mol-1=2×6.02×1023,C正确;
D.合成氨反应为放热的可逆反应,高温可加快反应速率,但会使平衡逆向移动,不能提高H2的平衡转化率,使用催化剂只能改变反应速率,但不能改变H2的平衡转化率,也就不能提高H2的平衡转化率,D不正确;
故选C。
6. 氨是一种重要的化工原料,主要用于化肥工业,也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业;合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。实验室制取NH3时,下列装置能达到相应实验目的的是( )
A. 生成NH3 B. 干燥NH3
C. 收集NH3 D. 吸收NH3尾气
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气,制取装置中试管口应该略向下倾斜,防止水倒流引起试管炸裂,故A错误;
B.碱性气体选用碱性干燥剂,故可用碱石灰干燥氨气,故B正确;
C.氨气的密度比空气小,应该用向下排空气法,故C错误;
D.氨气极易溶于水,装置图中导管不能直接插入水中,否则会引起倒吸,故D错误;
故答案为B。
7. 13Al、15P、16S、17Cl是周期表中的短周期主族元素。下列有关说法正确的是( )
A. 元素Al在周期表中位于第4周期ⅢA族
B. 元素P的简单气态氢化物的化学式为PH4
C. 第一电离能:I1(Al)
【解析】
【分析】
【详解】A.Al为13号元素,周期表中位于第3周期ⅢA族,故A错误;
B.P位于第ⅤA族,最低负价为-3价,所以简单气态氢化物的化学式为PH3,故B错误;
C.P的3p能级轨道半满,较稳定,第一电离能大于相邻元素,即I1(P)>I1(S),故C错误;
D.非金属性越强,最高价氧化物的水化物的酸性越强,非金属性P
8. 由制铝工业废渣(主要含Fe、Ca、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下。
下列有关说法不正确的是( )
A. 控制适当反应温度并不断搅拌,有利于提高铁、铝浸取率
B. Al2O3与稀硫酸反应的离子方程式:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
C. 滤液中主要存在的阳离子有:H+、Fe2+、Ca2+、Al3+
D. 聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.控制适当反应温度并不断搅拌,可以加快反应速率,充分反应,有利于提高铁、铝浸取率,故A正确;
B.Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水,离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,故B正确;
C.双氧水会将亚铁离子氧化,所以滤液中主要存在的阳离子没有Fe2+,而是Fe3+,故C错误;
D.聚合硫酸铁铝水解可以生成氢氧化铝和氢氧化铁胶体,胶体表面积较大,具有吸附作用,故D正确;
综上所述答案为C。
9. 利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
B. 电极b上反应为CO2+8HCO-8e-=CH4+CO+2H2O
C. 电解过程中化学能转化为电能
D. 电解时Na2SO4溶液浓度保持不变
【答案】A
【解析】
【分析】
通过电解法可知此电池为电解池,由a极生成O2可以判断出a极为阳极,则b为阴极。阳离子向阴极流动,a极上反应为4OH-―4e-=2H2O+O2,电极b上反应为CO2+8HCO+8e-=CH4+8CO+2H2O。电解时OH-比更容易失去电子在阳极生成O2,所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水,溶液中的水发生消耗,所以Na2SO4溶液的浓度是增大的。
【详解】A.由a极生成O2可以判断出a极为阳极,b为阴极,阳离子向阴极流动。则H+由a极区向b极区迁移正确,故A正确;
B. 电极方程式配平发生错误,电极b上反应应为CO2+8HCO+8e-=CH4+8CO+2H2O,故B错误;
C.通过电解法可知此电池为电解池,所以电解过程中是电能转化为化学能,故C错误;
D.电解时OH-比更容易失去电子,所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水,溶液中的水发生消耗,所以Na2SO4溶液的浓度是增大的,故D错误;
故选A。
10. 葡萄糖的银镜反应实验如下:
步骤1:向试管中加入1mL 2% AgNO3溶液,边振荡边滴加2%氨水,观察到有白色沉淀产生并迅速转化为灰褐色。
步骤2:向试管中继续滴加2%氨水,观察到沉淀完全溶解。
步骤3:再向试管中加入1mL 10%葡萄糖溶液,振荡,在60~70℃水浴中加热,观察到试管内壁形成了光亮银镜。
下列说法不正确的是( )
A. 步骤1中观察到的白色沉淀为AgOH
B. 步骤2中沉淀溶解是因为生成了银氨配合物
C. 步骤3中产生银镜说明葡萄糖具有还原性
D. 右图所示银的晶胞中有14个银原子
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.氨水少量时,氨水中一水合氨电离出氢氧根离子和银离子结合成白色的AgOH沉淀,因此步骤1中观察到的白色沉淀为AgOH,A正确;
B.AgOH与NH3·H2O反应生成 Ag(NH3)2OH而溶解,Ag(NH3)2OH属于配合物,B正确;
C.[Ag(NH3)2]OH和葡萄糖发生银镜反应生成Ag,Ag元素化合价降低,被还原,说明葡萄糖具有还原性,C正确;
D.由均摊法可知图示银的晶胞中银原子个数=8×=4,D错误;
答案选D。
11. 奥昔布宁具有解痉和抗胆碱作用,其结构简式如图所示。下列关于奥昔布宁的说法正确的是( )
A. 分子中的含氧官能团为羟基和羧基 B. 分子中碳原子轨道杂化类型有2种
C. 奥昔布宁不能使溴的CCl4溶液褪色 D. 奥昔布宁能发生消去反应
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.奥昔布宁分子中的含氧官能团为羟基和酯基,不含有羧基,A不正确;
B.奥昔布宁分子中碳原子轨道杂化类型有sp3杂化(环己基、链烃基)、sp2杂质(苯环、酯基)、sp杂质(碳碳叁键),共3种类型,B不正确;
C.奥昔布宁分子中含有的-C≡C-,能使溴的CCl4溶液褪色,C不正确;
D.奥昔布宁分子中的和-OH相连的碳原子与环己基上的邻位碳原子间可通过脱水形成碳碳双键,从而发生消去反应,D正确;
故选D。
12. 室温下,通过下列实验探究Na2CO3溶液的性质。
实验
实验操作和现象
1
用pH试纸测定0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH,测得pH约为12
2
向0.1 mol/L Na2CO3溶液中加入过量0.2 mol/L CaCl2溶液,产生白色沉淀
3
向0.1 mol/L Na2CO3溶液中通入过量CO2,测得溶液pH约为8
4
向0.1 mol/L Na2CO3溶液中滴加几滴0.05 mol/L HCl,观察不到实验现象
下列有关说法正确的是( )
A. 0.1 mol/L Na2CO3溶液中存在c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO)
B. 实验2反应静置后的上层清液中有c(Ca2+)·c(CO)
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.0.1 mol/L Na2CO3溶液存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO),故A正确;
B.实验2反应静置后的上层清液是饱和溶液,此时达到沉淀溶解平衡, c(Ca2+)·c(CO)=Ksp(CaCO3),故B错误;
C.向0.1 mol/L Na2CO3溶液中通入过量CO2,发生反应Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3, HCO水解程度大于电离程度,溶液显碱性,但水解和电离的部分还是少量,所以c(HCO)>c(CO),故C错误;
D.向0.1 mol/L Na2CO3溶液中滴加几滴0.05 mol/L HCl,反应的化学方程式为Na2CO3+HCl= NaHCO3+NaCl,故D错误;
故答案为A。
13. 在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中,主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH= -164.7 kJ/mol
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH= 41.2 kJ/mol
反应Ⅲ:2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g) ΔH= -247.1 kJ/mol
向恒压、密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2,平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 反应Ⅰ的平衡常数可表示为K=
B. 图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化
C. 提高 CO2转化为CH4的转化率,需要研发在低温区高效的催化剂
D. CH4(g)+H2O(g) =CO(g)+3H2(g)的ΔH= -205.9 kJ/mol
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,反应Ⅰ的平衡常数为K=,故A错误;
B.反应物CO2的量逐渐减小,故图中曲线A表示CO2的物质的量变化曲线,由反应Ⅱ和Ⅲ可知,温度升高反应Ⅱ正向移动,反应Ⅲ逆向移动,CO的物质的量增大,故曲线C为CO的物质的量变化曲线,则曲线B为CH4的物质的量变化曲线,故B错误;
C.反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,降低温度有利于反应Ⅰ正向移动,反应Ⅱ逆向移动,即可提高 CO2转化为CH4的转化率,所以需要研发在低温区高效的催化剂,故C正确;
D.-(反应Ⅱ+反应Ⅲ)得到目标反应,则CH4(g)+H2O(g) =CO(g)+3H2(g)的ΔH=-[41.2 kJ/mol +(-247.1 kJ/mol)] =205.9 kJ/mol,故D错误;
故答案C。
二、非选择题:共4题,共61分。
14. 皮革厂的废水中含有一定量的氨氮(以NH3、NH形式存在),通过沉淀和氧化两步处理后可使水中氨氮达到国家规定的排放标准。
(1)沉淀:向酸性废水中加入适量Fe2(SO4)3溶液,废水中的氨氮转化为NH4Fe3(SO4)2(OH)6沉淀。
①该反应的离子方程式为_______。
②废水中氨氮去除率随pH的变化如图-1所示,当1.3
(2)氧化:调节经沉淀处理后的废水pH约为6,加入NaClO溶液进一步氧化处理。
①NaClO将废水中的氨氮转化为N2,该反应的离子方程式为_______。
②研究发现,废水中氨氮去除率随温度升高呈先升后降趋势。当温度大于30℃时,废水中氨氮去除率随着温度升高而降低,其原因是_______。
③n(ClO-)/n(氨氮)对废水中氨氮去除率和总氮去除率的影响如图-2所示。当n(ClO-)/n(氨氮)>1.54后,总氮去除率下降的原因是_______。
【答案】 (1). (2). pH有所增大,氢氧根离子浓度增大,不利于NH4Fe3(SO4)2(OH)6沉淀生成,则氨氮去除率随pH升高而降低 (3). 或 (4). 氧化剂次氯酸不稳定,温度升高受热分解 (5). 次氯酸钠投加量过大,导致污水中部分氨氮氧化为其它价态例如硝酸根离子,则总氮去除率下降
【解析】
【分析】
【详解】(1) ①向酸性废水中,氨气或铵离子、铁离子、硫酸根离子和水反应,生成NH4Fe3(SO4)2(OH)6沉淀,该反应的离子方程式为。
②当1.3
15. 化合物F是一种天然产物合成中的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A→B的反应类型为_______。
(2)C的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:_______。
①分子中含有苯环,碱性条件下能与新制Cu(OH)2悬浊液反应,生成砖红色沉淀;
②分子中不同化学环境的氢原子数目比为2:2:1。
(3)C→D反应的条件X是_______。
(4)F含有手性碳原子的数目为_______。
(5)设计以和为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。_____
【答案】 (1). 取代反应 (2). (3). 碱(或NaOH) (4). 1 (5).
【解析】
【分析】
由A()与在K2CO3、加热条件下发生取代反应生成B();B加热发生结构异构化生成C();C在碱性条件下与CH3I发生取代反应生成D();D与在NaOH存在的环境中发生反应生成E();E与CH3COONa在加热条件下反应生成F()。
【详解】(1) A()→B(),是A与发生取代生成,反应类型为取代反应。答案为:取代反应;
(2)C的一种同分异构体同时满足下列条件:“①分子中含有苯环,碱性条件下能与新制Cu(OH)2悬浊液反应,生成砖红色沉淀;②分子中不同化学环境的氢原子数目比为2:2:1。”,则该有机物分子内含有苯环、分子内的10个氢原子按4、4、2分配,应含有2个-CH2CHO,且位于苯环的对位,则该同分异构体的结构简式为:。答案为:;
(3) C()→D(),是-OH与CH3I发生取代,生成-OCH3和HI,所以需要提供碱性条件,以利于反应的正向进行,反应的条件X是碱(或NaOH)。答案为:碱(或NaOH);
(4)F分子中,含有的手性碳原子为“∗”所在位置的碳原子,数目为1。答案为:1;
(5)以和为原料制备,从题给流程中可以看出,需发生的转化,由此看出,需将转化为,从而得出合成路线为:。答案为:。
【点睛】合成有机物时,一般需利用题给流程中的某一、二步,这也是合成的关键步骤。
16. 以印刷线路板的碱性蚀刻废液(主要成分为[Cu(NH3)4]Cl2)或焙烧过的铜精炼炉渣(主要成分为CuO、SiO2少量Fe2O3)为原料均能制备CuSO4·5H2O晶体。
(1)取一定量蚀刻废液和稍过量的NaOH溶液加入到如图所示实验装置的三颈瓶中,在搅拌下加热反应并通入空气,待产生大量的黑色沉淀时停止反应,趁热过滤、洗涤,得到CuO固体;所得固体经酸溶、结晶、过滤等操作,得到CuSO4·5H2O晶体。
①写出用蚀刻废液制备CuO反应的化学方程式:_______。
②检验CuO固体是否洗净的实验操作是_______。
③装置图中装置X的作用是_______。
(2)以焙烧过的铜精炼炉渣为原料制备CuSO4·5H2O晶体时,请补充完整相应的实验方案:取一定量焙烧过的铜精炼炉渣,_______,加热浓缩、冷却结晶、过滤、晾干,得到CuSO4·5H2O晶体。
已知:①该实验中pH=3.2时,Fe3+完全沉淀;pH=4.7时,Cu2+开始沉淀。②实验中可选用的试剂:1.0 mol∙L−1 H2SO4、1.0 mol∙L−1HCl、1.0 mol∙L−1 NaOH。
(3)通过下列方法测定产品纯度:准确称取0.5000g CuSO4·5H2O样品,加适量水溶解,转移至碘量瓶中,加过量KI溶液并用稀H2SO4酸化,以淀粉溶液为指示剂,用0.1000 mol∙L−1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3的溶液19.80mL。测定过程中发生下列反应:2Cu2++4I-=2CuI↓+I2、2+I2=+2I-。计算CuSO4·5H2O样品的纯度(写出计算过程):_______。
【答案】 (1). [Cu(NH3)4]Cl2+2NaOHCuO+2NaCl+4NH3↑+H2O (2). 取最后一次洗涤液少量于试管,向试管中加硝酸酸化的硝酸银,若无沉淀则洗涤干净,若有沉淀则未洗净 (3). 防倒吸 (4). 加入适量1.0 mol∙L−1 H2SO4溶解,逐滴加入1.0 mol∙L−1 NaOH调节溶液pH在3.2~4.7之间,过滤,将滤液 (5). 根据关系式CuSO4·5H2O~Na2S2O3,样品中CuSO4·5H2O物质的量为0.1000 mol∙L−1×0.0198L=0.00198mol,则CuSO4·5H2O样品的纯度的纯度
【解析】
【分析】
蚀刻废液和稍过量的NaOH溶液加入到三颈烧瓶中搅拌加热反应生成氨气、黑色氧化铜沉淀、氯化钠,过滤洗涤得到氧化铜固体,再加入一定的酸经过一系列操作得到CuSO4·5H2O晶体,也可以用铜精炼炉渣加入一定的稀硫酸反应,再调节溶液pH值,过滤,将滤液加热浓缩、冷却结晶,最终得到CuSO4·5H2O晶体。
【详解】(1)取一定量蚀刻废液和稍过量的NaOH溶液加入到如图所示实验装置的三颈瓶中,在搅拌下加热反应并通入空气,待产生大量的黑色沉淀时停止反应,趁热过滤、洗涤,得到CuO固体;所得固体经酸溶、结晶、过滤等操作,得到CuSO4·5H2O晶体。
①蚀刻废液和NaOH溶液反应生成CuO,其反应的化学方程式:[Cu(NH3)4]Cl2+2NaOHCuO+2NaCl+4NH3↑+H2O;故答案为:[Cu(NH3)4]Cl2+2NaOHCuO+2NaCl+4NH3↑+H2O。
②检验CuO固体是否洗净主要是检验洗涤液中是否含有Cl-,其实验操作是取最后一次洗涤液少量于试管中,向试管中加硝酸酸化的硝酸银,若无沉淀则洗涤干净,若有沉淀则未洗净;故答案为:取最后一次洗涤液少量于试管中,向试管中加硝酸酸化的硝酸银,若无沉淀则洗涤干净,若有沉淀则未洗净。
③三颈烧瓶中反应生成了氨气,氨气极易溶于水,因此装置图中装置X作用是防倒吸;故答案为:防倒吸。
(2)以焙烧过的铜精炼炉渣为原料制备CuSO4·5H2O晶体时,取一定量焙烧过的铜精炼炉渣,加入适量1.0 mol∙L−1 H2SO4溶解,逐滴加入1.0 mol∙L−1 NaOH调节溶液pH在3.2~4.7之间,过滤,将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤、晾干,得到CuSO4·5H2O晶体;故答案为:加入适量1.0 mol∙L−1 H2SO4溶解,逐滴加入1.0 mol∙L−1 NaOH调节溶液pH在3.2~4.7之间,过滤,将滤液。
(3)根据题意得到关系式CuSO4·5H2O~Na2S2O3,样品中CuSO4·5H2O物质的量为0.1000 mol∙L−1×0.0198L=0.00198mol,则CuSO4·5H2O样品的纯度的纯度;故答案为:根据关系式CuSO4·5H2O~Na2S2O3,样品中CuSO4·5H2O物质的量为0.1000 mol∙L−1×0.0198L=0.00198mol,则CuSO4·5H2O样品的纯度的纯度。
17. 水体中的Cr2O、HCrO和CrO是高毒性的重金属离子,可用Cr(Ⅵ)表示。常用的处理方法是将Cr(Ⅵ)还原为低毒性的Cr3+或Cr(OH)3。
(1)在一定pH的水溶液中,HS-、S2-可与CrO反应生成Cr(OH)3和单质硫。水溶液中S2-能与单质硫反应生成S,S能还原Cr(Ⅵ)。
①在pH=9的水溶液中CrO与HS-反应的离子方程式为_______。
②25℃时用过量S2-还原Cr(Ⅵ),发现反应后期Cr(Ⅵ)被还原速率反而加快。产生该现象的原因可能是_______;验证的实验方法是_______。
(2)金属也可用于还原废水中的Cr(Ⅵ)。其他条件相同时,用相同物质的量的Zn粉、Zn-Cu粉分别处理pH=2.5的含Cr(Ⅵ)废水,废水中Cr(Ⅵ)残留率随时间的变化如图所示。图中b对应的实验方法处理含Cr(Ⅵ)废水的效果更好,其原因是_______。
(3)用氧化铁包裹纳米铁粉(用Fe@Fe2O3表示)能有效还原水溶液中的Cr(Ⅵ)。Fe@Fe2O3还原近中性废水中Cr(Ⅵ)的可能反应机理如图所示。Fe@Fe2O3中Fe还原CrO的过程可描述为_______
。
【答案】 (1). 2CrO+3HS-+5H2O=2 Cr(OH)3↓+2S↓+7OH-; (2). S2-过量,水溶液中S2-能与单质硫反应生成S,S能还原Cr(Ⅵ),所以反应后期Cr(Ⅵ)被还原的速率反而加快; (3). 可以在不同反应时间但相同反应时长的条件下,观察溶液褪色程度; (4). Zn-Cu粉在溶液中形成原电池,加快反应速率; (5). 单质铁发生吸氧腐蚀,3Fe-6e-=3Fe2+,3Fe2++CrO+4H2O=Cr(OH)3↓+5OH-+3Fe3+;
【解析】
【分析】
pH=9的水溶液为碱性,离子反应方程式应为2CrO+3HS-+5H2O=2 Cr(OH)3↓+2S↓+7OH-; S2-过量,S增多所以反应后期Cr(Ⅵ)被还原的速率反而加快; 生成的Cr(Ⅵ)有颜色,可以在不同反应时间但相同反应时长的条件下,观察溶液褪色程度;Zn-Cu粉在溶液中形成原电池;中性废水中单质铁发生吸氧腐蚀, CrO还原为三价铬。
【详解】(1) ①pH=9的水溶液为碱性,所以发生的离子反应方程式应为2CrO+3HS-+5H2O=2 Cr(OH)3↓+2S↓+7OH-;
②水溶液中S2-能与单质硫反应生成S,S能还原Cr(Ⅵ),加入过量的 S2-,生成S增多,所以反应后期Cr(Ⅵ)被还原的速率反而加快;Cr(Ⅵ)还原为低毒性的Cr3+或Cr(OH)3,Cr(Ⅵ)为橙黄色,Cr3+为绿色,Cr(OH)3为灰绿色沉淀,可以在不同反应时间但相同反应时长的条件下,观察溶液褪色程度;
(2)原电池原理可以加快反应速率,Zn-Cu粉在溶液中形成原电池,加快反应速率;
(3)还原近中性废水中Cr(Ⅵ),单质铁发生吸氧腐蚀,3Fe-6e-=3Fe2+,二价铁离子发生氧化反应,CrO发生还原反应生成三价铬,符合图中所示原理,3Fe2++CrO+4H2O=Cr(OH)3↓+5OH-+3Fe3+;
【点睛】本题第(3)中应注意给出废水为中性条件,单质铁发生吸氧腐蚀,原理图中给出Cr3+是指生成的铬是三价的,并不是说生成三价铬离子,这在题干中已经给出,此处需要我们根据实际情况进行判断。
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