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题型:填空题
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填空题

回收再利用锗产品加工废料,是生产GeO2的重要途径,其流程如下图:

(1)Ge2+与氧化剂H2O2反应生成Ge4+,写出该反应的离子方程式                

(2)蒸馏可获得沸点较低的GeCl4,在此过程中加入浓盐酸的原因是                       。实验室蒸馏操作时常用的玻璃仪器有:酒精灯、蒸馏烧瓶、             、接收管、锥形瓶等。

(3)GeCl4水解生成GeO2·nH2O,此过程用化学方程式可表示为                                     

温度对GeCl4的水解率产生的影响如图1所示,其原因是                  。 为控制最佳的反应温度,实验时可采取的措施为       (填序号)。

A.用冰水混合物      B.49℃水浴      C.用冰盐水

(4)结合Ge在元素周期表中的位置及“对角线”法则,分析GeO2溶解率随pH 变化的原因                        ,用离子方程式表示pH>8时GeO2溶解率增大可能发生的反应                             

 

正确答案

(15分)(1)Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O(2分)

(2)抑制GeCl4水解   温度计  冷凝管(各1分)

(3)GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O↓+ 4HC1  该水解反应是一个放热反应    C(各2分)

(4)二氧化锗具有两性      GeO2+2OH­= GeO32+H2O (各2分)

试题分析:(1)锗元素由+2升为+4价,则 Ge2+是还原剂,H2O2是氧化剂,氧元素由—1降为—2价,则还原产物为H2O,根据电子、电荷和原子守恒配平,则Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O;(2)GeCl4是强酸弱碱盐,在水溶液中能水解,加入浓盐酸能使其水解平衡左移,抑制其水解,防止其变质;蒸馏主要用到的仪器是酒精灯、蒸馏烧瓶、铁架台、温度计、冷凝管、接收器、锥形瓶;(3)GeO2·nH2O是水解产物,设其系数为1,根据锗原子、氯原子、氢原子、氧原子守恒,则该水解反应为GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O+ 4HC1;读图,升高温度,GeCl4的水解率减小,前者能使平衡向吸热反应方向移动,后者说明平衡向逆反应方向移动,则逆反应是吸热反应,所以正反应速率是放热反应;读图可知,—12℃时GeCl4的水解率最高,所得产品的产率最大;冰水混合物的温度约为0℃,故A错误;49℃时GeCl4的水解率最小,所得产品的产率最小,故B错误;冰盐水的温度可能为—12℃,故C正确;(4)铝、锗均位于元素周期表中金属与非金属交界线附近,铝是锗左上角相邻元素,则锗的性质与铝相似,由此推断GeO2与Al2O3相似,都是两性氧化物;由于Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Al2O3+2OH=2AlO2+H2O,由此可仿写出GeO2+4H+=Ge4++2H2O、GeO2+2OH=GeO32+H2O,前者是pH<8时GeO2溶解率增大的主要原因,后者是pH>8时GeO2溶解率增大的主要原因。

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填空题

回收再利用锗产品加工废料,是生产GeO2的重要途径,其流程如下图。

(1)Ge2+与氧化剂H2O2反应生成Ge4+,写出该反应的离子方程式                   

(2)蒸馏可获GeCl4,在此过程中加入浓盐酸的原因是                         

(3)GeCl4水解生成GeO2·nH2O,化学方程式为                     。温度对GeCl4的水解率产生的影响如图1所示,其原因是该水解反应ΔH      0(“>”或“<”)。为控制最佳的反应温度,实验时可采取的措施为            水浴。

A.用冰水混合物 B.49℃水浴  C.用冰盐水

(4)已知Ge的单质和化合物性质与Al的相似,试用离子方程式表示在pH>8的溶液中GeO2逐渐溶解时发生的反应                           

正确答案

(15分)

(1)Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O (3分)     (2)抑制GeCl4水解 (2分)

(3)GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O+ 4HCl  (3分)    < (2分)   C (2分)

(4) GeO2+2OH­=GeO32—+H2O (3分)

试题分析:(1)锗元素由+2升为+4价,说明Ge2+是还原剂,过氧化氢是氧化剂,所含氧元素由—1降为—2,根据最小公倍数法配平,则该反应为Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O;(4)锗位于金属元素与非金属元素交界位置,因此推断它与铝相似,则GeCl4是强酸弱碱盐,蒸馏时加入盐酸能抑制它水解,防止转变为GeO2;(3)根据盐类水解原理,1mol GeCl4与4molH2O完全水解生成1molGe(OH)4和4molHCl,1molGe(OH)4受热分解生成1mol GeO2和2molH2O,由此可得GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O+ 4HCl;读图,相同时间内,随着反应温度的升高,水解率减小,前者使平衡向吸热反应方向移动,后者说明平衡向逆反应方向,则逆反应是吸热反应,由于正、逆反应的反应热恰好相反,则正反应是放热反应,因此该水解反应的焓变小于0;根据实验目的,为了制取更快、更多地制备GeO2·nH2O,应选择的温度为—12℃,由于冰水混合物的温度为0℃,盐可以降低水的凝固点,则冰盐水的温度低于0℃,因此只有C项正确;(4)根据相似类推,Al2O3与强碱溶液反应的原理为Al2O3+2OH=2AlO2+H2O,由此推断在碱性溶液反应生成锗酸盐和水,即 GeO2+2OH­=GeO32—+H2O。

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题型:填空题
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填空题

工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:

(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_______吸收。

a.浓H2SO4     b.稀HNO3          c.NaOH溶液    d.氨水

(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,检验溶液中是否含有Fe3+的方法是_____________________________(注明试剂、现象)。若检验溶液中还存在Fe2的方法是__________(注明试剂、现象),写出反应的离子方程式:____________________________

己知:Ksp [Fe(OH)3]= 4.0×10-38, 若所得溶液中只含Fe3+,在溶液中加入一定量的石灰水,调节溶液的pH为5,此时Fe3+的浓度                  

(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为                             

(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是                          

a.CuSO4溶液的浓度不变      b.粗铜接电源正极,发生氧化反应

c.溶液中Cu2向阳极移动  d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

精炼后电解质溶液中的阳离子有:_____________________________________

(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为                             

正确答案

(1)c,d(2)加入KSCN溶液,若溶液变为血红色,证明有Fe3,若无现象,证明没有Fe3;加入K3[Fe(CN)6]溶液,若生成蓝色沉淀,证明有Fe2+;若无现象,则无Fe2+

3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓   4×10-11mol/L (3)3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu

(4)b,d     Al3+、Zn2+、Cu2+   (5)4H+O2+4e=2H2O

试题分析:(1)由流程图转化可知,气体A中的大气污染物主要是二氧化硫,选择试剂吸收二氧化硫,不能产生新的污染气体。a、浓H2SO4不能吸收二氧化硫,故a错误;b、稀HNO3可以吸收二氧化硫,但生成NO污染大气,故b错误;c、NaOH溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠,故c正确;d、氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵,故d正确,故选cd。(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明含有Fe3+;若无现象,证明没有Fe3;检验溶液中还存在Fe2的方法是加入K3[Fe(CN)6]溶液,若生成蓝色沉淀,证明有Fe2+;若无现象,则无Fe2+,反应的离子方程式是3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓。溶液的pH为5时,溶液中OH的浓度是109mol/L,则根据溶度积常数可知,此时Fe3+的浓度=4×10-11mol/L。

(3)由流程图转化可知,Cu2O与Al反应置换反应生成Al2O3与Cu,反应方程式为3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu。

(4)a、粗铜中含有杂质,则开始阶段阳极不是铜失去电子,但阴极始终是铜离子放电,所以溶液中硫酸铜额浓度是变化但,a不正确。b、精炼铜时,粗铜做阳极,连接电源正极,发生氧化反应,故b正确;c、溶液中Cu2+向阴极移动,故c错误;d、Ag、Pt、Au不如铜活泼,铜放电后Ag、Pt、Au从粗铜脱落,利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属,故d正确,故选bd。

(5)原电池中正极得到电子,所以根据总的反应式可知,正极是氧气得到电子,因此电极反应式是4H+O2+4e=2H2O。

点评:该题是高考中的常见题型,难度大,综合性强,对学生的要求高。试题在注重对基础知识巩固和训练的同时,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有利于培养学生规范严谨的实验设计能力、评价能力以及知识的迁移能力。该类试题综合性强,理论和实践的联系紧密,有的还提供一些新的信息,这就要求学生必须认真、细致的审题,联系所学过的知识和技能,进行知识的类比、迁移、重组,全面细致的思考才能得出正确的结论。注意离子的检验是高考的热点,选取的试剂和检验离子反应后要有特殊现象,会运用知识迁移方法解决问题。

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题型:简答题
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简答题

K2SO4是无氯优质钾肥,Mn3O4是生产软磁铁氧体材料的主要原料。以硫酸工业的尾气联合制备K2SO4和Mn3O4的工艺流程如下:

     

(1)几种盐的溶解度见图。反应III中,向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反应后,进行蒸发浓缩、     、洗涤、干燥等操作即得K2SO4产品。

(2)检验K2SO4样品是否含有氯化物杂质的实验操作是:                       

(3)反应IV的化学方程式为                       

(4)Mn3O4与浓盐酸加热时发生反应的离子方程式为                    

(5)下图是煅烧MnSO4•H2O时温度与剩余固体质量变化曲线。

①该曲线中B段所表示物质的化学式为                                   

②煅烧过程中固体锰含量随温度的升高而增大,但当温度超过1000℃时,再冷却后,测得产物的总锰含量反而减小。试分析产物总锰含量减小的原因:         

正确答案

(1)趁热过滤

(2)取少量样品于试管中配成溶液,滴加过量Ba(NO3)2溶液,取上层清液滴加AgNO3溶液

(3)MnO2+SO2=MnSO4

(4)Mn3O4+8H+2Cl3Mn2+Cl2↑+4H2O

(5)①Mn3O4②部分Mn3O4又被氧化为Mn2O3或MnO2,造成总锰含量减小

试题分析:(1)四种物质中相同温度下硫酸钾溶解度最小,所以反应III中蒸发浓缩后硫酸钾析出,趁热过滤得硫酸钾晶体,再洗涤、干燥即可。(2)检验Cl-一般用硝酸银溶液和稀硝酸,但SO42-也能与Ag+形成硫酸银沉淀,所以检验Cl-前要先加过量硝酸钡溶液将SO42-沉淀,过滤后向滤液中加硝酸银溶液看是否产生白色沉淀。(3)二氧化锰与二氧化硫生成硫酸锰。(4)Mn常见价态有+2、+4、+6、+7,四氧化三锰可改写为MnO2·2MnO,MnO2与浓盐酸生成MnCl2、Cl2和H2O、MnO与盐酸生成MnCl2和H2O。(5)由流程图可知硫酸锰晶体锻烧得到四氧化三锰,根据图中数据,由Mn守恒确认B为四氧化三锰。温度超过1000℃时,再冷却后,测得产物的总锰含量反而减小原因可能是四氧化三锰被氧化为二氧化锰或三氧化二锰,使锰含量减小。

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题型:填空题
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填空题

氮化硅( Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷,在工业生产和科技领域有重要用途.

I.工业上有多种方法来制备氮化硅,常见的方法有:

方法一:直接氮化法:在1300℃-1400℃时,高纯粉状硅与纯氮气化合,其反应方程式为

                                                                  

方法二:化学气相沉积法:在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HC1,与方法一相比,用此法制得的氮化硅纯度较高,其原因是                  

方法三:Si(NH24热分解法:先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH24和一种气体(填分子式)________;然后使Si(NH24受热分解,分解后的另一种产物的分子式为              

II.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下:

已知:X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应,Y与X在光照或点燃条件下可反应,Z的焰色呈黄色.

(1)原料B的主要成分是(写名称)                                 

(2)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式:                           

(3)上述生产流程中电解A的水溶液时,阳极材料能否用Cu               (填“能”或“不能”),写出Cu为阳极电解A的水溶液开始一段时间阴阳极的电极方程式:

阳极:                            ;阴极:                           

正确答案

I:3Si + 2N2 Si3N4;方法一所得产品中混有硅或方法二除产品是固体外其它物质均为气体;HCl(1分),NH3(1分)

Ⅱ:(1)二氧化硅 

(2)SiO2 + 2C Si + 2CO↑

(3)不能(1分),阳Cu -2e- =Cu2+   阴2H+ +2e-=H2↑(除标注外,其余各2分)

试题分析:I.硅与纯氮气发生化合反应,制得Si3N4,但所得产品中混有硅,不容易分离,方法二中除Si3N4外,其余都为气体,产品纯度高;方法三根据质量守恒定律,可以推断气体成分。II.Y与X在光照或点燃条件下可反应,可推断为H2和Cl2,X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应,Z的焰色呈黄色.可推断Z是NaOH,X是Cl2,Y是H2, B是SiO2,A是NaCl,电解是若用Cu做阳极,铜的还原性强,失电子发生氧化反应,阴极H+得电子发生还原反应。

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