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- 2021-07-08 发布
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北京一零一中2020届高三下学期统考三
1.下列设备工作时,将化学能转化为热能的是( )
A. 硅太阳能电池 B. 锂离子电池
C. 太阳能集热器 D. 燃气灶
【答案】D
【详解】A. 硅太阳能电池是把太阳能转化为电能,A错误;
B. 锂离子电池将化学能转化为电能,B错误;
C. 太阳能集热器将太阳能转化为热能,C错误;
D. 燃气灶将化学能转化为热能,D正确,
答案选D。
2.化学与社会、生产、生活紧切相关。下列说法正确的是( )
A. 棉花和木材的主要成分都是纤维素,蚕丝和合成纤维的主要成分都是蛋白质
B. 石油干馏可得到石油气、汽油、煤油、柴油等
C. 从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现
D. 纯碱可用于生产普通玻璃,日常生活中也可用纯碱溶液来除去物品表面的油污
【答案】D
【详解】A.棉花和木材的主要成分都是纤维素,蚕丝主要成分是蛋白质,合成纤维的主要成分不是蛋白质,故A错误;
B.石油分馏可得到石油气、汽油、煤油、柴油等,故B错误;
C.海水晒盐是物理变化,故C错误;
D.纯碱可用于生产普通玻璃,纯碱水解显碱性,故日常生活中也可用纯碱溶液来除去物品表面的油污,故D正确;
故选D。
3.下列化学用语对事实的解释不正确的是( )
A. NaHS水溶液显碱性:HS-+H2OS2-+H3O+
B. 苯酚能溶于Na2CO3溶液:C6H5OH+CO32-=C6H5O-+HCO3-
C. 三元催化剂净化汽车尾气中NO和CO:2NO+2CO2CO2+N2
D. 铜矿淋溶液(CuSO4)遇方铅矿(PbS)发生沉积:Cu2++SO42-+PbS=CuS+PbSO4
【答案】A
【详解】A.NaHS水溶液显碱性:HS-+H2OH2S+OH-,故A错误;
B.酸性:H2CO3>C6H5OH>HCO3-,苯酚能溶于Na2CO3溶液:C6H5OH+CO32-=C6H5O-+HCO3-,故B正确;
C.三元催化剂净化汽车尾气中的NO和CO:2NO+2CO2CO2+N2,故C正确;
D.铜矿淋溶液(CuSO4)遇方铅矿(PbS)发生沉积:Cu2++SO42-+PbS=CuS+PbSO4,CuS更难溶,故D正确;
故选A。
4. 最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:
下列说法中正确的是( )
A. CO和O生成CO2是吸热反应
B. 在该过程中,CO断键形成C和O
C. CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D. 状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
【答案】C
【详解】A.根据能量--反应过程的图像知,状态I的能量高于状态III的能量,故该过程是放热反应,A错误;
B.根据状态I、II、III可以看出整个过程中CO中的C和O形成的化学键没有断裂,故B错误;
C.由图III可知,生成物是CO2,具有极性共价键,故C正确;
D.状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO与O反应的过程,故D错误。
故选C。
5.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,Y+与X2-具有相同的电子层结构,Z与X同族。下列说法正确的是( )
A. 简单离子的半径:XHF B. ①和②中水的电离程度相同
C. 离子的总浓度:①>③ D. ④中:c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(H2CO3)=0.1mol·L-1
【答案】C
【详解】A.NaF和NaHCO3溶液中阴离子水解显碱性,对应酸性越弱,阴离子水解程度越强,碳酸氢钠溶液pH大于NaF溶液PH,则对应酸性为H2CO3<HF,故A错误;
B.氯化钠溶液是强酸强碱溶液,溶液pH=7,氯化钠不水解,醋酸铵溶液是弱酸弱碱盐,溶液pH=7,说明醋酸根离子和铵根离子水解程度相同,溶液显中性,①和溶质未水解,②中溶质发生双水解,故B错误;
C.氯化钠溶液是强酸强碱溶液不水解,溶液中电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),NaF溶液中氟离子水解破坏了水的电离,电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(F-),两溶液中钠离子浓度相等,氢离子浓度①>③,所以离子的总浓度:①>③,故C正确;
D.依据碳酸氢钠溶液中存在物料守恒,碳元素物质的量总量不变,④中物料守恒:c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=0.1mol·L-1,故D错误;
故选C。
11.某同学研究K2Cr2O7溶液中的化学平衡,设计如图所示实验。已知:Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+△H=+13.8kJ/mol。实验现象如下:
i.试管a中溶液为橙色;
ii.试管b中溶液为黄色;
iii.试管c中滴加浓硫酸后温度略有升高,溶液变为深橙色。
下列说法正确的是( )
A. 该反应是一个氧化还原反应
B. b试管中不存Cr2O72-
C. 该实验不能证明减小生成物浓度平衡正向移动
D. 试管c中影响平衡的主要因素是温度
【答案】C
【详解】A.反应前后元素的化合价不变,该反应是一个非氧化还原反应,故A错误;
B.Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+,是可逆反应,转化率不可能达到100%,b试管中存在Cr2O72-,故B错误;
C.滴加浓硫酸,放出热量,温度、浓度均影响平衡移动,则该实验不能证明减小生成物浓度,平衡正向移动,可能升高温度平衡正向移动,故C正确;
D.试管c中温度、氢离子浓度均变化,则c中的现象不能说明影响平衡的主要因素是温度,故D错误;
故选C。
【点睛】本题考查化学平衡的影响因素,把握可逆反应的特点、温度和浓度对平衡移动的影响为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意判断存在的变量,易错点C,注意滴加浓硫酸,放出热量,温度、浓度均影响平衡移动,有多种变量。
12.相同温度下,分别在起始体积均为1L的两个密闭容器中发生反应:X2(g)+3Y2(g) 2XY3(g) △H=-akJ/mol 实验测得反应的有关数据如下表。
容器
反应条件
起始物质的量/mol
达到平衡所用时间/min
达到平衡过程中的能量变化
X2
Y2
XY3
①
恒容
1
3
0
10
放热0.1akJ
②
恒压
1
3
0
t
放热bkJ
下列叙述正确的是( )
A. 对于上述反应,①、②中反应的平衡常数K的数值不同
B. ①中:从开始至10min内的平均反应速率υ(X2)=0.1mol/(L·min)
C. ②中:X2的平衡转化率小于10%
D. b>0.1a
【答案】D
【详解】A.①、②中反应温度相同,平衡常数K的数值相同,A项错误;B.①中反应放热0.1akJ,说明10min内X2反应了0.1mol,物质的量浓度改变量为0.1mol/L,所以其平均速率为υ(X2)=0.01mol/(L·min),B项错误;C.据容器①中数据,可算出X2的平衡转化率为10%,容器②中是恒温恒压,容器①是恒温恒容,容器②相当于在容器①基础上加压,加压平衡右移,所以X2的转化率大于10%,C项错误;D.据C项分析,容器②相当于在容器①基础上右移,所以放出热量比容器①多,D项正确;答案选D项。
13.资料显示:FeF3溶液接近无色。某同学据此进行以下实验,依据上述实验无法获得的结论是( )
A. FeF3是弱电解质
B. ④中发生的离子反应为FeF3+3SCN-Fe(SCN)3+3F-
C. 相同条件下,结合Fe3+的能力:SCN->F->OH-
D. 向Fe(SCN)3溶液中加入NaF固体,溶液颜色会变浅
【答案】C
【详解】A.反应③由黄色转成无色,存在平衡Fe3++3F-FeF3,FeF3是弱电解质,故A正确;
B.④中由无色转变为红色,发生的离子反应为FeF3+3SCN-Fe(SCN)3+3F-,故B正确;
C.相同条件下,结合Fe3+能力:OH->SCN->F-,故C错误;
D.对于平衡FeF3+3SCN-Fe(SCN)3+3F-,向Fe(SCN)3溶液中加入NaF固体,提高氟离子浓度,平衡逆向移动,溶液颜色会变浅,故D正确;
故选C。
14.生产和实验中广泛采用甲醛法测定饱和食盐水样品中的NH4+含量。利用的反应原理为:4NH4++6HCHO=(CH2)6N4H+(一元酸)+3H++6H2O。实验步骤如下:
①甲醛中常含有微量甲酸,应先除去。取甲醛amL于锥形瓶,加入1~2滴指示剂,用浓度为bmol/L的NaOH溶液滴定,滴定管的初始读数为V1mL,当锥形瓶内溶液呈微红色时,滴定管的读数为V2mL。
②向锥形瓶加入饱和食盐水试样cmL,静置1分钟。
③用上述滴定管中剩余的NaOH溶液继续滴定锥形瓶内溶液,至溶液呈微红色时,滴定管的读数为V3mL。
下列说法不正确的是( )
A. 步骤①中的指示剂可以选用酚酞试液
B. 步骤②中静置的目的是为了使NH4+和HCHO完全反应
C. 步骤②若不静置会导致测定结果偏高
D. 饱和食盐水中的c(NH4+)=mol/L
【答案】C
【详解】A. 酸和碱反应生成甲酸钠,溶液呈碱性,步骤①中的指示剂可以选用酚酞试液,故A正确;
B. 通过延长反应时间,使反应进行得更充分,步骤②中静置的目的是为了使NH4+和HCHO完全反应,故B正确;
C. 步骤②若不静置,4NH4++6HCHO═(CH2)6N4H+(一元酸)+3H++6H2O,反应不完全,生成的酸少,会导致测定结果偏低,故C错误;
D. 除去甲酸后的氢氧化钠溶液读数为V2 mL,加入饱和食盐水试样c mL,再加1~2滴酚酞,再用上述NaOH溶液滴定至微红色,滴定管的读数V3 mL,此时4NH4++6HCHO═(CH2)6N4H+(一元酸)+3H++6H2O,滴入氢氧化钠反应,4NH4++~((CH2)6N4H+(一元酸)+3H+)~4OH-;氢氧化钠物质的量和氮元素物质的量相同,所以饱和食盐水中的c(NH4+)= =mol·L-1,故D正确;
故选C。
15.(1)如图的氮循环是生态系统物质循环的重要部分,人类活动加剧了氮循环中的物质转化。
①下列说法正确的是_______(填字母序号)
A.固氮过程中,N2只做氧化剂
B.硝化过程需要有氧化剂参与
C.反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响
D.同化、氨化过程中,实现了氮元素在无机物和有机物之间的转化
②反硝化过程中,CH3OH可作为反应的还原剂,1mol还原剂失去6mol电子。请将该反应的离子方程式补充完整:5CH3OH+□NO3—□_______+□_______+□_______+□_______,_____________
(2)研究表明,氮氧化物(NOx)和二氧化硫都与大气中雾霾的形成有关。
①已知:SO2生成SO3总反应方程式是2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-196.6kJ/mol
此反应可通过如下两步完成:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH1=-113kJ/mol
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)ΔH2=_______。
②一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1mol,5min达到平衡,此时容器中NO2和NO的浓度之比为1∶3,则NO2的平衡转化率是_______。
(3)砷(As)是第四周期ⅤA族元素,其化合物,有着广泛的用途。
①AsH3的稳定性比NH3的稳定性_______(填“强’’或“弱’’)。用原子结构解释原因____________________________________________________。
②常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式________________________________________。
③298K时,将20mL3xmol•L-1Na3AsO3、20mL3xmol•L-1I2和20mLNaOH溶液混合,发生反应:AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO43﹣)与反应时间(t)的关系如图所示。若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为_______。
【答案】(1). BCD (2). 5CH3OH+6NO3-N2↑+4HCO3-+CO32-+8H2O (3). —41.8kJ/mol (4). 75% (5). 弱 (6). N和As位于同一主族,As的电子层数比N的多,原子半径As比N的大,得电子能力As比N弱,非金属性As比N弱,氢化物AsH3的稳定性比NH3弱 (7). 2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S (8).
【详解】(1)①A.氮气在大气中氧化为亚硝酸根离子、硝酸根离子,N的化合价升高,被氧化,所以N2作还原剂,故A错误;
B.NH3转化成HNO2,增加了O元素,则NH3被氧气氧化,所以在硝化细菌作用下发生的硝化过程需要有氧化剂参与,故B正确;
C.反硝化过程,生成氮气,向大气提供氮气,即反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成影响,故C正确;
D.氨化过程是动植物蛋白转化为氨气或铵根离子,即有机物转化为无机物,同化、氨化过程中,实现了氮元素在无机物和有机物之间的转化,故D正确;
故选BCD。
②反硝化过程中,CH3OH可作为反应的还原剂,1mol还原剂失去6mol电子。CH3OH与硝酸根离子反应生成氮气、碳酸根离子、碳酸氢根离子和水,反应的离子方程式为:5CH3OH+6NO3-N2↑+4HCO3-+CO32-+8H2O,故答案为:5CH3OH+6NO3-N2↑+4HCO3-+CO32-+8H2O;
(2)①Ⅰ.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-1
Ⅱ.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH1=-113kJ·mol-1
盖斯定律计算(Ⅰ-Ⅱ)× 得到NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)ΔH2=-41.8 kJ·mol-1,故答案为:-41.8 kJ·mol-1;
②一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1 mol,5min达到平衡,此时容器中NO2和NO的浓度之比为1:3,结合三行计算列式得到,设消耗NO2的物质的量为x:
NO2和NO的浓度之比为1:3,物质的量之比=1:3,(1-x):x=1:3,x=0.75mol,NO2的平衡转化率=×100%=75%,
故答案为:75%;
(3)①非金属性:N>As,AsH3的稳定性比NH3的稳定性弱,用原子结构解释原因:N和As位于同一主族,As的电子层数比N的多,原子半径As比N的大,得电子能力As比N弱,非金属性As比N弱,氢化物AsH3的稳定性比NH3弱;
②常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫,结合电子转移配平得方程式为:2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S;
故答案为:2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S;
③列三段式如下:
根据平衡常数表达式K= ==,故答案为:。
16.含铬(Ⅵ)废水能诱发致癌,对人类和自然环境有严重的破坏作用。利用Cu2O光催化可以处理含有Cr2O72-的废水。
Ⅰ.制取Cu2O
(1)电解法:利用铜和钛做电极,电解含有NaCl和NaOH的溶液时,反应只消耗了铜和水,体系pH及Cl-浓度维持不变(溶液体积变化忽略不计)。阳极电极反应式是_________________________。
(2)还原法:控制100℃、pH=5的条件时,利用亚硫酸钠与硫酸铜溶液反应可以制得Cu2O,同时产生SO2气体。反应过程中需要不断地加入烧碱,其原因是_______________________
_________________________________________________________________。
Ⅱ.利用Cu2O光催化处理含Cr2O72-的废水的研究。
(1)光照射到Cu2O光催化剂上产生光催化反应,Cr2O72-和H2O分别在光催化反应中形成的微电极上发生电极反应,反应原理如图所示。写出Cr2O72-转化Cr3+的电极反应:________________________________________。
(2)研究中对Cu2O的作用提出两种假设:
a.Cu2O作光催化剂;b.Cu2O与Cr2O72-发生氧化还原反应。
已知:Cu2O的添加量是2×10-4mol/L,Cr2O72-的初始浓度是1×10-3mol/L;对比实验(pH=3.0且其他条件相同),反应1.5小时结果如图所示。结合试剂用量数据和实验结果可得到的结论是________________,依据是_________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)溶液的pH对Cr2O72-降解率的影响如图所示。
已知:Cu2OCu+CuSO4;酸性越大,Cr2O72-被还原率越大。
①pH分别为2、3、4时,Cr2O72-的降解率最好的是___________,其原因是_____________
______________________________________________________________________________。
②已知pH=5时,会产生Cr(OH)3沉淀。pH=5时,Cr2O72-的降解率低的原因是____________
_______________________________________________________________________。
【答案】(1). 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O (2). 2Cu2++SO32-+2H2O=Cu2O+4H++SO42-,反应过程中溶液的酸性不断地增强,为控制pH=5的反应条件,所以需要加入烧碱 (3). Cr2O72—+14H++6e-=2Cr3++7H2O (4). Cu2O作光催化剂 (5). 若发生氧化还原反应,则存在比例:3Cu2O—Cr2O72-,计算得:1×10-3×3×70%=2.1×10-3>2×10-4mol/L;实验可以看到只有氧化亚铜和只有光照时,Cr2O72-的转化率很低,说明反应条件是光照条件下和Cu2O同时存在 (6). 3 (7). pH<2.5时Cu2O会歧化(转化)为Cu和Cu2+,所以不选pH=2;酸性越大,Cr2O72-被还原率越大,pH=3酸性强于pH=4的溶液,所以选择pH=3 (8). pH=5时,会产生Cr(OH)3沉淀,沉淀覆盖在催化剂Cu2O表面,影响反应继续进行
【详解】Ⅰ.(1)反应只消耗了铜和水,说明铜在阳极放电,阳极电极反应式是2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O。故答案为:2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O;
(2)利用亚硫酸钠与硫酸铜溶液反应可以制得Cu2O,同时产生SO2气体。反应过程中需要不断地加入烧碱,其原因是:2Cu2++SO32-+2H2O=Cu2O+4H++SO42-,反应过程中溶液的酸性不断地增强,为控制pH=5的反应条件,所以需要加入烧碱。故答案为:2Cu2++SO32-+2H2O=Cu2O+4H++SO42-,反应过程中溶液的酸性不断地增强,为控制pH=5的反应条件,所以需要加入烧碱;
Ⅱ.(1)负极是水中-2价的氧失电子,而正极Cr2O72-转化Cr3+,电极反应为:Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O;故答案为:Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O;
(2)若发生氧化还原反应,则存在比例:3Cu2O-Cr2O72-,计算9.60×10-4×3×69.5%=2.00×10-3>1.74×10-4mol·L-1;实验可以看到只有氧化亚铜和只有光照时,Cr2O72-的转化率很低,说明反应条件是光照条件下和Cu2O同时存在,故答案为:Cu2O作光催化剂;3Cu2O-Cr2O72-,计算9.60×10-4×3×69.5%=2.00×10-3>1.74×10-4mol·L-1;实验可以看到只有氧化亚铜和只有光照时,Cr2O72-的转化率很低,说明反应条件是光照条件下和Cu2O同时存在;
(3)①由图可知:pH<2.5时Cu2O会歧化(转化)为Cu 和Cu2+,故答案为:pH=3;pH<2.5时Cu2O会歧化(转化)为Cu 和Cu2+,所以不选pH=2;酸性越大,Cr2O72-被还原率越大,pH=3酸性强于pH=4的溶液,所以选择pH=3;
②pH=5时,会产生Cr(OH)3沉淀覆盖在催化剂Cu2O表面,故答案为:pH=5时,会产生Cr(OH)3沉淀,沉淀覆盖在催化剂Cu2O表面,影响反应继续进行。
【点睛】本题综合考查环境保护,题目涉及化学平衡原理、氧化还原反应、离子方程式的书写和有关计算等内容,侧重于反应原理的应用的考查,分析时要根据题给信息,结合相关原理进行解答。
17.合成药物盐酸普罗帕酮的中间体E和双酚A型聚碳酸酯H的路线:
已知:i.
ii.
(1)A的结构简式是__________。
(2)试剂a是__________。
(3)C只含有一种官能团,反应②的化学方程式是__________________________________。
(4)反应⑤的反应类型是__________。
(5)E中官能团是__________。
(6)下列说法正确的是:__________(填字母序号)。
a.反应③中C发生氧化反应
b.可用FeCl3溶液检验反应⑤中A是否反应完全
c.反应⑥的反应物与生成物互为同分异构体
d.反应⑩中试剂b的结构简式是
e.反应④是缩合聚合反应,生成了聚酯
(7)I→J转化的一种路线如图,已知中间产物2转化为J是消去反应,写出中间产物1和中间产物2的结构简式。
中间产物1:__________;中间产物2:__________。
(8)G的分子式为C3H6O3,只含一种官能团,且核磁共振氢谱只有一种化学环境的氢,反应⑨的化学方程式是__________________________________。
【答案】(1). (2). H2 (3). (4). 取代反应 (5). 羟基、羰基 (6). abcd (7). (8). (9).
【分析】根据⑤产物结构简式及A分子式知,A为,⑤为取代反应;①为加成反应,a为H2,B为,②为催化氧化生成C为,D应为,由题给信息结合I的结构简式可知E为,含有羟基、羰基,G的分子式为C3H6O3,只含一种官能团,且核磁共振氢谱只有一种化学环境的氢,应为,由题给信息可知F为。
【详解】(1)A的结构简式是。故答案为:;
(2)A与与氢气发生加成反应生成B,故答案为:H2;
(3)C只含有一种官能团,为环己醇,反应②的化学方程式是:。
(4)反应⑤的反应类型是取代反应,故答案为:取代反应;
(5)结构简式可知E为,含有羟基、羰基,故答案为:羟基、羰基;
(6)a.C与过氧化物反应生成七元环酯,③中C发生氧化反应,故a正确;
b.A能与FeCl3溶液发生显色反应,可用FeCl3溶液检验反应⑤中A是否反应完全,故B正确;
c.E为,反应⑥的反应物与生成物互为同分异构体,故c正确;
d.对比F的结构简式,反应⑩中试剂b的结构简式是,故d正确。
e.反应④生成了聚酯但没有小分子生成,不是缩合聚合反应,故e错误;
故答案为:abcd;
(7)I含有碳碳双键,可与溴发生加成反应生成中间产物1:,脱去HBr生成中间产物2,再脱去HBr可生成J,
故答案为:;;
(8)G的分子式为C3H6O3,只含一种官能团,且核磁共振氢谱只有一种化学环境的氢,反应⑨的化学方程式是。故答案为:。
【点睛】本题考查有机物的合成,侧重考查学生的分析能力,明确合成图中物质的结构与性质的关系、碳链结构与官能团的变化等即可解答,(7)为解答的难点,注意结合信息来分析解答。
18.以废旧锌锰电池初步处理分选出的含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等)为原料制备高纯MnCl2·xH2O,实现锰的再生利用。其工作流程:
资料a.Mn的金属活动性强于Fe,Mn2+在酸性条件下比较稳定,pH高于5.5时易被O2氧化。
资料b.生成氢氧化物沉淀的pH
Mn(OH)2
Pb(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时
8.1
6.5
1.9
完全沉淀时
10.1
8.5
3.2
注:金属离子的起始浓度为0.1mol·L-1
(1)过程Ⅰ的目的是浸出锰。经检验滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。
①MnO2与浓盐酸反应的离子方程式是___________________________________________。
②检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是:取少量滤液1于试管中,滴入铁氰化钾溶液,无蓝色沉淀生成;另取少量滤液1于试管中,_______________________________。
③Fe3+由Fe2+转化而成,可能发生的反应有:
a.2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
b.4Fe2++O2+4H+=2Fe3++2H2O
c.......
写出c的离子方程式:___________________________________________。
(2)过程Ⅱ的目的是除铁。有如下两种方法:
ⅰ.氨水法:将滤液1先稀释,再加适量10%的氨水,过滤。
ⅱ.焙烧法:将滤液1浓缩得到的固体于290℃焙烧,冷却,取焙烧物......。
已知:焙烧中发生的主要反应为2FeCl3+3O2=2Fe2O3+3Cl2,MnCl2和PbCl2不发生变化。
①氨水法除铁时,溶液pH应控制在_____________之间。
②补全ⅱ中的操作:______________________________________________。
③两种方法比较,氨水法除铁的缺点是__________________________________。
(3)过程Ⅲ的目的是除铅。加入的试剂是_____________。
(4)过程Ⅳ所得固体中的x的测定如下:取m1g样品,置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时,质量变为m2g。则x=_____________。
【答案】(1). MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (2). 滴加KSCN溶液,变红 (3). MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O或MnOOH+3H++Fe2+=Mn2++Fe3++2H2O (4). 3.2~5.5 (5). 加水溶解,快速过滤,再加盐酸酸化至pH小于5.5 (6). 引入杂质NH4+ (7). 锰 (8).
【分析】含锰废料(MnO2、MnOOH、MnO及少量Fe、Pb等)与浓盐酸反应,过滤滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+,过程II除去铁离子,过程III用锰除去铅离子。
【详解】(1)①MnO2与浓盐酸反应产生氯气,反应的离子方程式为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O ,故答案为:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 。
②亚铁离子与铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀,铁离子使KSCN溶液显红色,检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是:取少量滤液1于试管中,滴入铁氰化钾溶液,无蓝色沉淀生成,另取少量滤液1于试管中,滴加KSCN溶液,变红,
故答案为:取少量滤液1于试管中,滴入铁氰化钾溶液,无蓝色沉淀生成,另取少量滤液1于试管中,滴加KSCN溶液,变红;
③Fe3+由Fe2+转化而成,由a、b两个方程式得:可能由氯气、氧气氧化,也可能由二氧化锰氧化,反应的离子方程式为:MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O,故答案为:MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O;
(2)①调节pH除去铁离子,pH大于3.2时,铁离子沉淀完全,铅离子、锰离子不能沉淀,小于5.5时锰离子不易氧化,故pH应小于5.5,
故答案为:3.2~5.5;
②补全ⅱ中的操作:加水溶解,快速过滤,再加盐酸酸化至pH小于5.5 ,故答案为:加水溶解,快速过滤,再加盐酸酸化至pH小于5.5 。
③两种方法比较,氨水法除铁的缺点是:氨水法除铁的过程中,会引入杂质NH4+,
故答案为:引入杂质NH4+;
(3)过程Ⅲ的目的是除铅。用活泼金属置换不活泼金属,加入锰,将铅离子置换与溶液分离,自身生成锰离子,不引入杂质,故答案为:Mn;
(4)过程Ⅳ所得固体中的x的测定如下:取m1g样品,置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时,质量变为m2g。m1gMnCl2·xH2O置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时,生成MnCl2质量为m2g,则n(MnCl2)=,结晶水的质量为(m1-m2)g,n(H2O)=,则1:x=n(MnCl2):n(H2O),解得:x=,
故答案为:。
【点睛】本题考查了物质制备方案设计,侧重于学生的分析、实验能力的考查,题目涉及离子方程式的书写、物质组成的计算等知识,解题关键:注意把握实验的流程、相关物质的性质以及题目信息。
19.实验小组探究KI与Cu(NO3)2的反应,进行实验一:
实验一
注:本实验忽略Cu2+在此条件下的水解。
(1)取棕黄色清液,加入少量______溶液(试剂a),清液变为______色,说明生成了I2。
(2)探究生成I2的原因。
①甲同学进行如下实验:向2mL1mol·L-1KI溶液中加入1mL______溶液(硝酸酸化,pH=1.5),再加入少量试剂a,观察到与(1)相同的现象。甲同学由此得出结论:实验一中生成I2的原因是酸性条件下,氧化了I-。
②乙同学认为仅由甲的实验还不能得出相应结论。他的理由是该实验没有排除____________氧化I-的可能性。
③若要确证实验一中是氧化了I-,应在实验一的基础上进行检验______的实验。
(3)探究棕黑色沉淀的组成。
①查阅资料得知:CuI为难溶于水的白色固体。于是对棕黑色沉淀的组成提出两种假设:
a.CuI吸附I2b._________吸附I2。为证明上述假设是否成立,取棕黑色沉淀进行实验二:
实验二
已知:CuI难溶于CCl4;I2+==2I-+(无色);Cu++S2O32-==(无色)。由实验二得出结论:棕黑色沉淀是CuI吸附I2形成的。
②现象iii为_______________________。
③用化学平衡移动原理解释产生现象ii的原因:______________________________________
________________________________________________________________。
【答案】(1). 淀粉 (2). 蓝 (3). 2mol·L−1NaNO3(或KNO3) (4). 溶液中的Cu2+,空气中的O2 (5). NO3-的还原产物(NO、NO2等) (6). Cu (7). 棕黑色固体颜色变浅,溶液变为紫红色 (8). CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡:CuI(s)Cu+(aq)+I-(aq),加入足量Na2S2O3溶液后,S2O32-与Cu+反应生成Cu(S2O3)23-使c(Cu+)减小,平衡右移从而使白色沉淀溶解
【分析】实验一:KI溶液中滴加硝酸酸化的硝酸铜溶液反应得到棕黑色浊液,静置得到棕黑色沉淀和棕黄色溶液,(1)取棕黄色清液,加入少量淀粉。遇到碘单质变蓝色;
(2)①探究硝酸根离子酸性溶液中的强氧化性,能氧化碘离子生成碘单质,可以取用硝酸根离子浓度相同的硝酸钠验证;
②溶液中溶解的O2,铜离子也具有氧化性,能氧化碘离子为碘单质;
③若要确证实验一中是NO3-氧化了I-,需要验证硝酸根离子被还原生成的产物,一氧化氮或二氧化氮的存在;
(3)①结合假设a,铜离子化合价降低为+1价,也可能降为0价;
②I2易溶于有机溶剂,CuI不溶于CCl4;
③CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡:CuI(s)Cu+(aq)+I-(aq),加入足量Na2S2O3溶液后,S2O32-与Cu+反应生成Cu(S2O3)23-使c(Cu+)减小。
【详解】(1)KI溶液中滴加硝酸酸化的硝酸铜溶液反应得到棕黑色浊液,静置得到棕黑色沉淀和棕黄色溶液,取棕黄色清液,加入少量淀粉溶液(试剂a),清液变为蓝色,证明生成了碘单质,故答案为:淀粉; 蓝;
(2)①上述实验中铜离子有可能氧化碘离子,因此需要排除铜离子的干扰,甲同学进行如下实验:向2mL1mol·L-1KI 溶液中加入1mL2 mol·L-1 NaNO3(或KNO3),溶液( 硝酸酸化,pH=1.5 ),再加入少量试剂a,观察到与(1)相同的现象。甲同学由此得出结论:实验一中生成I2 的原因是酸性条件下,NO3- 氧化了I-,
故答案为:2 mol·L-1 NaNO3(或KNO3);
②乙同学认为仅由甲的实验还不能得出相应结论。他的理由是该实验没有排除溶液中的Cu2+,溶液中溶解的O2氧化I-的可能性,故答案为:溶液中的Cu2+,空气中的O2;
③若要确证实验一中是NO3-氧化了I-,应在实验一的基础上进行检验NO3-的还原产物(NO、NO2等)的实验,故答案为:NO3-的还原产物(NO、NO2等);
(3)①结合假设a,铜离子化合价降低为+1价,也可能降为0价,因此假设b是Cu吸附I2,故答案为:Cu;
②I2易溶于有机溶剂,CuI不溶于CCl4,因此实验iii的现象是棕黑色固体颜色变浅,四氯化碳溶液变化为紫红色,故答案为:棕黑色固体颜色变浅,溶液变为紫红色;
③用化学平衡移动原理解释产生现象ii的原因:CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡:CuI(s)Cu+(aq)+I-(aq),加入足量Na2S2O3溶液后,S2O32-与Cu+反应生成Cu(S2O3)23-使c(Cu+)减小,平衡右移从而使白色沉淀溶解;
故答案为:CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡:CuI(s)Cu+(aq)+I-(aq),加入足量Na2S2O3溶液后,S2O32-与Cu+反应生成Cu(S2O3)23-使c(Cu+)减小,平衡右移从而使白色沉淀溶解。
【点睛】本题考查了实验方案的设计与评价、物质性质和反应现象判断,主要是题干信息的理解和应用,掌握提出假设、分析问题、解决问题的方法是解题关键,难点(2)③若要确证实验一中是NO3-氧化了I-,应在实验一的基础上进行检验NO3-的还原产物(NO、NO2等)的实验。