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简答题

(2015•长沙校级一模)SO2、NO是大气污染物.吸收SO2 和NO,获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):

(1)装置Ⅰ中生成HSO3-的离子方程式为______

(2)含硫各微粒(H2SO3、HSO3-和SO32-)存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中,它们的物质的量分数X(i)与溶液pH 的关系如图1所示.

①下列说法正确的是______(填字母序号).

a.pH=8时,溶液中c(HSO3-)<c(SO32-

b.pH=7时,溶液中c(Na+)=c(HSO3-)+c(SO32-

c.为获得尽可能纯的NaHSO3,可将溶液的pH控制在4~5左右

②向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液,溶液中出现浑浊,pH降为2,用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因:______

(3)装置Ⅱ中,酸性条件下,NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3-、NO2-,写出生成NO3-的离子方程式______

(4)装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+,其原理如图2所示.

①生成Ce4+的电极反应式为______

②生成Ce4+从电解槽的______(填字母序号)口流出.

(5)已知进入装置Ⅳ的溶液中,NO2-的浓度为a g•L-1,要使1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3,需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2______L.(用含a代数式表示,计算结果保留整数)

正确答案

解:(1)二氧化硫是酸性氧化物,能和强碱氢氧化钠之间发生反应:SO2+OH-=HSO3-,NO和氢氧化钠之间不会反应,故答案为:SO2+OH-=HSO3-

(2)①a、当溶液的pH=8时,根据图示得到溶液是亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物,离子浓度大小顺序是:c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+),c(SO32-)>c(HSO3-),故a正确;

b.pH=7时,溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),故溶液中c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-),故b错误;

c.图象可知,为获得尽可能纯的NaHSO3,可将溶液的pH控制在4~5左右.故c正确;

故答案为:ac;

②NaHSO3溶液中HSO3-的电离大于水解,HSO3-⇌SO32-+H+,溶液显示酸性,加入CaCl2溶液后,Ca2++SO32-=CaSO3↓使电离平衡右移,

故答案为:HSO3-在溶液中存在电离平衡:HSO3-⇌SO32-+H+,加CaCl2溶液后,Ca2++SO32-=CaSO3↓使电离平衡右移,c(H+)增大;

(3)在酸性环境下,NO和Ce4+之间会发生氧化还原反应:NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+

故答案为:NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+

(4)①电解池的阴极发生得电子的还原反应,电极反应式为:2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O,阳极电极反应为:Ce3+-e-═Ce4+,故答案为:Ce3+-e-═Ce4+

②在电解池中,阳极上是Ce3+失电子成为Ce4+的过程,所以生成Ce4+从电解槽的阳极上极a极流出,故答案为:a;

(5)NO2-的浓度为a g•L-1,要使1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3,则失去电子数目是:×2,设消耗标况下氧气的体积是V,则得到电子数目是:×4,根据电子守恒:=×4,解得V=243a,故答案为:243a.

解析

解:(1)二氧化硫是酸性氧化物,能和强碱氢氧化钠之间发生反应:SO2+OH-=HSO3-,NO和氢氧化钠之间不会反应,故答案为:SO2+OH-=HSO3-

(2)①a、当溶液的pH=8时,根据图示得到溶液是亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物,离子浓度大小顺序是:c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+),c(SO32-)>c(HSO3-),故a正确;

b.pH=7时,溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),故溶液中c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-),故b错误;

c.图象可知,为获得尽可能纯的NaHSO3,可将溶液的pH控制在4~5左右.故c正确;

故答案为:ac;

②NaHSO3溶液中HSO3-的电离大于水解,HSO3-⇌SO32-+H+,溶液显示酸性,加入CaCl2溶液后,Ca2++SO32-=CaSO3↓使电离平衡右移,

故答案为:HSO3-在溶液中存在电离平衡:HSO3-⇌SO32-+H+,加CaCl2溶液后,Ca2++SO32-=CaSO3↓使电离平衡右移,c(H+)增大;

(3)在酸性环境下,NO和Ce4+之间会发生氧化还原反应:NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+

故答案为:NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+

(4)①电解池的阴极发生得电子的还原反应,电极反应式为:2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O,阳极电极反应为:Ce3+-e-═Ce4+,故答案为:Ce3+-e-═Ce4+

②在电解池中,阳极上是Ce3+失电子成为Ce4+的过程,所以生成Ce4+从电解槽的阳极上极a极流出,故答案为:a;

(5)NO2-的浓度为a g•L-1,要使1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3,则失去电子数目是:×2,设消耗标况下氧气的体积是V,则得到电子数目是:×4,根据电子守恒:=×4,解得V=243a,故答案为:243a.

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简答题

(2015秋•安徽月考)(1)电解精炼铜阳极的反应为____________

(2)电解精炼铜的阳极泥中含有铜和金、银等贵重金属及稀有金属.提炼阳极泥的方法有多种,湿法提炼是其中重要的一种,其主要生产流程如图:

请回答下列问题:

①生产流程中的各步操作都涉及了同一种分离方法,实验室中不能用这种分离方法来分离液态胶体的原因是______

②固体B用硝酸溶解生成硝酸铅的离子方程式是______

③反应Ⅰ中肼(N2H4)的作用是______

④固体C用盐酸、食盐和氯酸钠混合溶液处理后得到H2PtCl6、AuCl3、PdCl2,反应中每消耗1mol氧化剂转移的电子数为______NA(NA为阿伏加德罗常数);在所得的溶液中通入SO2生成单质金,若得到19.7g单质金,理论上至少需通入______L SO2(标准状况下).

正确答案

解:(1)电解精炼铜阳极的反应为Cu-2e-═Cu2+;Fe-2e-═Fe2+或 Zn-2e-═Zn2+或Ni-2e-═Ni2+,故答案为:Cu-2e-═Cu2+;Fe-2e-═Fe2+或 Zn-2e-═Zn2+或Ni-2e-═Ni2+

(2)①胶粒能通过滤纸,故答案为:胶体的分散质(或胶体粒子)能通过滤纸孔隙;

②碳酸铅可与硝酸反应生成硝酸铅,离子方程式是PbCO3+2H+═Pd2++CO2↑+H2O,故答案为:PbCO3+2H+═Pd2++CO2↑+H2O;

③用氨水溶解氯化银变为银氨溶液,最后用N2H4将其还原为银,故答案为:还原剂;

④用盐酸、氯化钠、氯酸钠等将它们溶解得到H2PtCl6、AuCl3、PdCl2,可知1mol氯酸钠被还原为Cl-转移电子6mol;根据氧化还原反应得失电子数相等知3n(Au)=2n(SO2),n(SO2)==0.15mol,体积为0.15×22.4=3.36,故答案为:6;3.36.

解析

解:(1)电解精炼铜阳极的反应为Cu-2e-═Cu2+;Fe-2e-═Fe2+或 Zn-2e-═Zn2+或Ni-2e-═Ni2+,故答案为:Cu-2e-═Cu2+;Fe-2e-═Fe2+或 Zn-2e-═Zn2+或Ni-2e-═Ni2+

(2)①胶粒能通过滤纸,故答案为:胶体的分散质(或胶体粒子)能通过滤纸孔隙;

②碳酸铅可与硝酸反应生成硝酸铅,离子方程式是PbCO3+2H+═Pd2++CO2↑+H2O,故答案为:PbCO3+2H+═Pd2++CO2↑+H2O;

③用氨水溶解氯化银变为银氨溶液,最后用N2H4将其还原为银,故答案为:还原剂;

④用盐酸、氯化钠、氯酸钠等将它们溶解得到H2PtCl6、AuCl3、PdCl2,可知1mol氯酸钠被还原为Cl-转移电子6mol;根据氧化还原反应得失电子数相等知3n(Au)=2n(SO2),n(SO2)==0.15mol,体积为0.15×22.4=3.36,故答案为:6;3.36.

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某电镀铜厂有两种废水,分别含有CN-和Cr2O72-等有毒离子,拟用NaClO和Na2S2O3按照下列流程进行处理.

请完成下列填空:

(1)HCN有剧毒,电子式是______,其分子属于______(填“极性”、“非极性”)分子.

(2)表示原子结构的化学用语有:原子结构示意图、核外电子排布式、轨道表示式.从中选择最详尽描述核外电子运动状态的方式,来表示氧原子的最外层电子的运动状态:______,其中最外层有______种不同能量的电子.

(3)下列事实能说明氯与硫两元素非金属性相对强弱的是______

a.相同条件下水溶液的pH:NaClO>Na2S2O3      b.还原性:H2S>HCl

c.相同条件下水溶液的酸性:HClO3>H2SO3      d.稳定性:HCl>H2S

(4)写出流程③的离子方程式为:______

(5)反应③中,每消耗0.5mol Cr2O72-转移的电子数为______

(6)取少量待测水样于试管中,加入NaOH溶液观察到有蓝色沉淀生成,继续加至不再产生蓝色沉淀为止,再向溶液中加入足量Na2S溶液,蓝色沉淀转化成黑色沉淀,解释产生该现象的原因______

正确答案

解:(1)HCN是共价化合物,电子式为:,不同元素之间形成的化学键极性共价键,该键形成的不对称分子是极性分子,

故答案为:;极性;

(2)轨道表示式可以详尽描述氧原子的核外电子运动状态的方式,即,从该轨道表示式可以看出:最外层有2种不同能量的电子,

故答案为:2;

(3)a.相同条件下水溶液的pH:NaClO>Na2S2O3,则酸性是:HClO<H2S2O3,但是元素对应最高价氧化物的水化物的酸性强弱才能说明氯元素的非金属性比硫元素强,故a错误;

 b.还原性:H2S>HCl,即氯气与H2S能发生置换反应,说明氯气的氧化性大于S,元素的非金属性Cl大于S,故b正确;

c.相同条件下水溶液的酸性:HClO3>H2SO3,但是元素对应最高价氧化物的水化物的酸性强弱才能说明氯元素的非金属性比硫元素强,故c错误;

d.元素的非金属性越强,对应氢化物的稳定性越强,氯化氢比硫化氢稳定,稳定性:HCl>H2S,故d正确;

故选bd;

(4)在酸性环境下,重铬酸根离子氧化性可将硫代硫酸根离子氧化为硫酸根离子,自身被还原为Cr3+,即3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=6SO42-+8Cr3++13H2O,

故答案为:3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=6SO42-+8Cr3++13H2O;

(5)根据反应:3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=6SO42-+8Cr3++13H2O,每4molCr2O72-被还原转移的电子是24mol,所以每0.5molCr2O72-转移的电子数3.0A(或1.806×1024),故答案为:3.0A(或1.806×1024);

(6)因铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀,CuS比Cu(OH)2更难溶,则加入Na2S溶液能发生沉淀的转化,

故答案为:待检水样中还有Cu2+,加碱发生Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓,再加入Na2S溶液,CuS比Cu(OH)2更难溶,则发生Cu(OH)2(s)+S2-(aq)═CuS(s)+2OH-(aq),使沉淀向更难溶方向转化.

解析

解:(1)HCN是共价化合物,电子式为:,不同元素之间形成的化学键极性共价键,该键形成的不对称分子是极性分子,

故答案为:;极性;

(2)轨道表示式可以详尽描述氧原子的核外电子运动状态的方式,即,从该轨道表示式可以看出:最外层有2种不同能量的电子,

故答案为:2;

(3)a.相同条件下水溶液的pH:NaClO>Na2S2O3,则酸性是:HClO<H2S2O3,但是元素对应最高价氧化物的水化物的酸性强弱才能说明氯元素的非金属性比硫元素强,故a错误;

 b.还原性:H2S>HCl,即氯气与H2S能发生置换反应,说明氯气的氧化性大于S,元素的非金属性Cl大于S,故b正确;

c.相同条件下水溶液的酸性:HClO3>H2SO3,但是元素对应最高价氧化物的水化物的酸性强弱才能说明氯元素的非金属性比硫元素强,故c错误;

d.元素的非金属性越强,对应氢化物的稳定性越强,氯化氢比硫化氢稳定,稳定性:HCl>H2S,故d正确;

故选bd;

(4)在酸性环境下,重铬酸根离子氧化性可将硫代硫酸根离子氧化为硫酸根离子,自身被还原为Cr3+,即3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=6SO42-+8Cr3++13H2O,

故答案为:3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=6SO42-+8Cr3++13H2O;

(5)根据反应:3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=6SO42-+8Cr3++13H2O,每4molCr2O72-被还原转移的电子是24mol,所以每0.5molCr2O72-转移的电子数3.0A(或1.806×1024),故答案为:3.0A(或1.806×1024);

(6)因铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀,CuS比Cu(OH)2更难溶,则加入Na2S溶液能发生沉淀的转化,

故答案为:待检水样中还有Cu2+,加碱发生Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓,再加入Na2S溶液,CuS比Cu(OH)2更难溶,则发生Cu(OH)2(s)+S2-(aq)═CuS(s)+2OH-(aq),使沉淀向更难溶方向转化.

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自然界钨主要以钨(+6)酸盐的形式存在,黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4).黑钨矿传统冶炼工艺流程图如下:

(1)写出上述第一步转化中生成MnO2的化学反应方程式______;整个转化过程中黑钨矿被氧化的元素是______

(2)检验沉淀C是否洗涤干净的操作是______

(3)已知上述转化中W的化合价未发生变化,将产品D用碳或氢气还原均可得到钨,根据实际生产需要,请你选择合适的还原剂,说明理由:______

(4)产品D有一种蓝色非整比的存在形态,其化学式为WO3-x,该化合物中存在五价和六价两种价态的钨.若x=0.1,则化合物中五价和六价的钨原子数之比为______

正确答案

解:(1)黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐,根据流程图的提示知,黑钨矿在空气中熔融生成WO42-、MnO2,、Fe2O3等,其中转化中生成MnO2的化学反应方程式为2MnWO4+O2+4NaOH=2MnO2+2Na2WO4+2H2O,整个转化过程中黑钨矿被氧化的元素是化合价升高的元素,锰从+2价变为+4价,铁从+2价变为+3价,所以被氧化的元素是Mn、Fe,

故答案为:2MnWO4+O2+4NaOH=2MnO2+2Na2WO4+2H2O;Mn、Fe;

(2)沉淀C是H2WO4,是Na2WO4和盐酸反应生成,所以沉淀C表明含有氯离子,检验沉淀C是否洗涤干净只需检验氯离子,具体操作是取最后一次的洗涤液,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀产生则已洗涤干净,反之则未洗净,

故答案为:取最后一次的洗涤液,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀产生则已洗涤干净,反之则未洗净;

(3)因为钨的熔点很高,不容易转变为液态,如果用碳做还原剂,混杂在金属中的碳不易除去,而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨,不容易获得纯的金属钨,若选择H2,则是对所得产品的纯度要求就很高,但冶炼成本高,

故答案为:若选择碳,降低冶炼成本;若选择H2,则是对所得产品的纯度要求就很高,但冶炼成本高;(4)若x=0.1这种氧化钨为WO2.9,WO2.9中存在五价和六价两种价态的钨,设钨的平均价态为x,则x+(-2)×2.9=0,解得x=+5.8,化合物中正负化合价代数和为零,设每个WO2.9中五价的原子个数为m,六价的原子个数为n,则有5m+6n=5.8和m+n=1解之得m=0.2,n=0.8,可知这两种价态的钨原子数之比为1:4,

故答案为:1:4;

解析

解:(1)黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐,根据流程图的提示知,黑钨矿在空气中熔融生成WO42-、MnO2,、Fe2O3等,其中转化中生成MnO2的化学反应方程式为2MnWO4+O2+4NaOH=2MnO2+2Na2WO4+2H2O,整个转化过程中黑钨矿被氧化的元素是化合价升高的元素,锰从+2价变为+4价,铁从+2价变为+3价,所以被氧化的元素是Mn、Fe,

故答案为:2MnWO4+O2+4NaOH=2MnO2+2Na2WO4+2H2O;Mn、Fe;

(2)沉淀C是H2WO4,是Na2WO4和盐酸反应生成,所以沉淀C表明含有氯离子,检验沉淀C是否洗涤干净只需检验氯离子,具体操作是取最后一次的洗涤液,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀产生则已洗涤干净,反之则未洗净,

故答案为:取最后一次的洗涤液,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀产生则已洗涤干净,反之则未洗净;

(3)因为钨的熔点很高,不容易转变为液态,如果用碳做还原剂,混杂在金属中的碳不易除去,而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨,不容易获得纯的金属钨,若选择H2,则是对所得产品的纯度要求就很高,但冶炼成本高,

故答案为:若选择碳,降低冶炼成本;若选择H2,则是对所得产品的纯度要求就很高,但冶炼成本高;(4)若x=0.1这种氧化钨为WO2.9,WO2.9中存在五价和六价两种价态的钨,设钨的平均价态为x,则x+(-2)×2.9=0,解得x=+5.8,化合物中正负化合价代数和为零,设每个WO2.9中五价的原子个数为m,六价的原子个数为n,则有5m+6n=5.8和m+n=1解之得m=0.2,n=0.8,可知这两种价态的钨原子数之比为1:4,

故答案为:1:4;

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填空题

碱式氯化铝是某种高效净水剂的主要成分,实验室利用铝土矿(主要含Al2O3,还含少量Fe2O3及其他不溶杂质)制取碱式氯化铝的过程如下:

(1)溶解铝土矿需要使用质量分数为15%的盐酸,所需的玻璃仪器有:______

(2)盐酸溶解铝土矿过程中,发生反应的主要离子方程式为______,其目的是______

(3)从不引入杂质去考虑,调节溶液的pH时加入的物质最好为______(填序号).

A.NaOH      B.Al   C.氨水     D.Al2O3

(4)写出用pH试纸测定加入试剂X后所得溶液pH的操作:在白瓷板或玻璃片上放一小片pH试纸,______,得出被测液的pH.

(5)实验室利用浓HCl与大理石制取CO2的实验装置如图所示:

则各装置中导管的连接顺序的连接顺序为______,装置C中盛放的试剂为______,其作用是______

正确答案

量筒、烧杯、玻璃棒

Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

将铝土矿中的Al2O3及Fe2O3转化为盐,与其他不溶杂质分离

BD

将被测液滴到试纸上,把试纸显示的颜色与标准比色卡比较

acdfeb

饱和NaHCO3溶液

除去CO2中含有的HCl

解析

解:铝土矿加盐酸溶解,发生反应为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,再加铝粉消耗过量的盐酸生成三氯化铝,过滤得到氯化铁和三氯化铝溶液,加试剂X调节PH至5使氢氧化铁沉淀而除去,过滤得到纯的三氯化铝溶液,再蒸发浓缩得到产品,

(1)浓盐酸配20%的盐酸用到的仪器有:量筒、烧杯、玻璃棒,故答案为:量筒、烧杯、玻璃棒;

(2)氧化铝 氧化铁属于碱性氧化物,均能和强酸之间反应生成对应的盐和水,反应的方程式为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,目的将铝土矿中的Al2O3及Fe2O3转化为盐,与其他不溶杂质分离;

故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;将铝土矿中的Al2O3及Fe2O3转化为盐,与其他不溶杂质分离;

(3)从不引入杂质角度去考虑,加入NaOH和氨水会引入钠离子和铵根离子,故选BD;

(4)用pH试纸测定加入试剂X后所得溶液pH的操作为在白瓷板或玻璃片上放一小片pH试纸,将被测液滴到试纸上,把试纸显示的颜色与标准比色卡比较,得出被测液的pH,故答案为:将被测液滴到试纸上,把试纸显示的颜色与标准比色卡比较;

(5)因为制取的二氧化碳用浓盐酸与碳酸钙,所以制得的二氧化碳中含有氯化氢和水蒸气,应先通饱和NaHCO3溶液出氯化氢,再通过浓硫酸除水蒸气,所以装置中导管的连接顺序为acdfeb;装置C中盛放的试剂为 饱和NaHCO3溶液,作用是除去CO2中含有的HCl.

故答案为:acdfeb;  饱和NaHCO3溶液;  除去CO2中含有的HCl;

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填空题

某同学在探究废干电池内的黑色固体回收利用时,进行如图所示实验:

普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质.请回答以下问题:

(1).操作②玻璃棒的作用是______

(2).操作③灼烧滤渣中的黑色固体时,产生一种使澄清石灰水变浑浊的气体,由此推测滤渣中还存在的物质为______(填化学式);

(3).操作④的试管加入③中所得黑色滤渣,试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体,据此可初步认定黑色固体为______(填化学式);

(4).该同学要对滤液的成分进行检验,以确认是否含有NH4Cl和ZnCl2,下面是他做完实验后所写的实验报告,请你写出其空白处的内容:(答案写在答题卷上)

正确答案

引流

C

MnO2

硝酸酸化的硝酸银溶液

硝酸酸化的硝酸银溶液

浓氢氧化钠溶液并加热,

将润湿的红色石蕊试纸置于试管口附近

石蕊试纸变蓝色

石蕊试纸变蓝色

解析

解:(1)过滤操作中,玻璃棒的作用是引流.

故答案为:引流.

(2)使澄清石灰水变浑浊的气体有二氧化碳和二氧化硫,二氧化碳可由黑色的碳单质灼烧制得,二氧化硫可由淡黄色的硫单质灼烧制得,所以该黑色物质是碳单质.

故答案为:C.

(3)能使带火星的木条复燃的气体是氧气,能使双氧水迅速产生氧气的黑色固体物质是二氧化锰.

故答案为:MnO2

(4)氯离子的检验:取少许滤液于试管中,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,银离子和氯离子反应生成不溶于水的白色沉淀氯化银;如果有白色沉淀生成,就说明有氯离子.

铵根离子的检验:铵根离子能和强碱在加热条件下反应生成氨气,氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色;如果湿润的红色石蕊试纸变蓝色,就说明有铵根离子存在.

故答案为:

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简答题

活性氧化锌用作橡胶硫化的活性剂、补强剂.以氧化锌粗品(含铁的氧化物、CuO和SiO2等杂质)为原料制备活性氧化锌并生产其它副产品的生产工艺流程如下:

已知:Zn(OH)2可溶于NaOH溶液.

(1)操作A所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和______

(2)“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒,目的是______

(3)加入过量铁可回收的金属是______

(4)操作C所得的滤渣P中Fe(OH)2和Fe(OH)3的物质的量之比为5:1,该滤渣在空气中灼烧可获得高性能的磁粉Fe3O4,写出该反应的化学方程式______

(5)“沉淀”的成分为ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,“煅烧”在450~500℃下进行,煅烧获得ZnO的反应的化学方程式为______

(6)取20.00mL滤液N,用O.02mol.L-l的KMnO4溶液进行滴定,消耗KMnO4溶液18.00mL,则滤液N中Fe2+的浓度为______mol•L-l

正确答案

解:根据图示可知,制备流程为:氧化锌粗品(含铁的氧化物、CuO和SiO2等杂质)中加入稀硫酸,氧化锌、铁的氧化物、氧化铜与稀硫酸反应,二氧化硅不反应,通过过滤操作分离出二氧化硅,滤液中含有铁离子、亚铁离子、锌离子、铜离子;向滤液M加入过量铁粉,铜离子被置换成铜单质,通过过滤得到的滤液N中含有亚铁离子、锌离子;向滤液N中加入过量氢氧化钠,反应生成氢氧化铁、氢氧化亚铁沉淀,滤液Q中含有AlO2-;酸化滤液Q后加入适量碳酸钠溶液得到沉淀ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,经过煅烧得到ZnO,

(1)根据分析可知,操作A为过滤操作,过滤所用的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒和漏斗,还缺少漏斗,故答案为:漏斗;

(2)为了加快反应速率,增大固液接触面积,在“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒,故答案为:增大固液接触面积,加快溶解时的反应速率;

(3)加入过量铁粉后,铁与铜离子发生置换反应生成亚铁离子和铜单质,从而回收了铜,故答案为:Cu;

(4)滤渣P中Fe(OH)2和Fe(OH)3的物质的量之比为5:1,该滤渣在空气中灼烧可获得高性能的磁粉Fe3O4,根据质量守恒,反应产物中还会生成水,反应的化学方程式为:20Fe(OH)2+4Fe(OH)3+3O2=8Fe3O4+26H2O,

故答案为:20Fe(OH)2+4Fe(OH)3+3O2=8Fe3O4+26H2O;

(5)在450~500℃下煅烧ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O获得ZnO,还会生成二氧化碳气体和水,反应的化学方程式为:ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O3ZnO+CO2↑+3H2O↑,

故答案为:ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O3ZnO+CO2↑+3H2O↑;

(6)取20.00mL滤液N,用O.02mol.L-l的KMnO4溶液进行滴定,消耗KMnO4溶液18.00mL,高锰酸钾的物质的量为:0.02mol/L×0.018L=0.00036mol,

高锰酸根离子变成锰离子,化合价降低5价,亚铁离子变成铁离子化合价变化为1,则二者反应的关系式为:KMnO4~5Fe2+

反应消耗的亚铁离子的物质的量为:0.00036mol×5=0.0018mol,

则滤液N中Fe2+的浓度为:c(Fe2+)==0.09mol/L,

故答案为:0.09.

解析

解:根据图示可知,制备流程为:氧化锌粗品(含铁的氧化物、CuO和SiO2等杂质)中加入稀硫酸,氧化锌、铁的氧化物、氧化铜与稀硫酸反应,二氧化硅不反应,通过过滤操作分离出二氧化硅,滤液中含有铁离子、亚铁离子、锌离子、铜离子;向滤液M加入过量铁粉,铜离子被置换成铜单质,通过过滤得到的滤液N中含有亚铁离子、锌离子;向滤液N中加入过量氢氧化钠,反应生成氢氧化铁、氢氧化亚铁沉淀,滤液Q中含有AlO2-;酸化滤液Q后加入适量碳酸钠溶液得到沉淀ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O,经过煅烧得到ZnO,

(1)根据分析可知,操作A为过滤操作,过滤所用的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒和漏斗,还缺少漏斗,故答案为:漏斗;

(2)为了加快反应速率,增大固液接触面积,在“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒,故答案为:增大固液接触面积,加快溶解时的反应速率;

(3)加入过量铁粉后,铁与铜离子发生置换反应生成亚铁离子和铜单质,从而回收了铜,故答案为:Cu;

(4)滤渣P中Fe(OH)2和Fe(OH)3的物质的量之比为5:1,该滤渣在空气中灼烧可获得高性能的磁粉Fe3O4,根据质量守恒,反应产物中还会生成水,反应的化学方程式为:20Fe(OH)2+4Fe(OH)3+3O2=8Fe3O4+26H2O,

故答案为:20Fe(OH)2+4Fe(OH)3+3O2=8Fe3O4+26H2O;

(5)在450~500℃下煅烧ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O获得ZnO,还会生成二氧化碳气体和水,反应的化学方程式为:ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O3ZnO+CO2↑+3H2O↑,

故答案为:ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O3ZnO+CO2↑+3H2O↑;

(6)取20.00mL滤液N,用O.02mol.L-l的KMnO4溶液进行滴定,消耗KMnO4溶液18.00mL,高锰酸钾的物质的量为:0.02mol/L×0.018L=0.00036mol,

高锰酸根离子变成锰离子,化合价降低5价,亚铁离子变成铁离子化合价变化为1,则二者反应的关系式为:KMnO4~5Fe2+

反应消耗的亚铁离子的物质的量为:0.00036mol×5=0.0018mol,

则滤液N中Fe2+的浓度为:c(Fe2+)==0.09mol/L,

故答案为:0.09.

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题型:简答题
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简答题

医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物.以工业碳酸钙(含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂志)生产医药级二水合氯化钙(CaCl2•2H2O的质量分数为97.0%~103.0%)的主要流程如下:

(1)除杂操作是加入氢氧化钙,调节溶液的pH为8.0~8.5,以出去溶液中的少量Al3+、Fe3+.检验Fe(OH)3是否沉淀完全的试验操作是______

(2)酸化操作是加入盐酸,调节溶液的pH约为4.0,其目的有:①将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2; ②防止Ca2+在蒸发时水解;③______

(3)测定样品中Cl-含量的方法是:a.称取0.7500g样品,溶解,在250mL容量瓶中定容;b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;c.用0.05000mol•L-1AgNO3溶液滴定至终点,消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39mL.

①上述测定过程中需要溶液润洗的仪器有______

②计算上述样品中CaCl2•2H2O的质量分数为______

③若用上述办法测定的样品中CaCl2•2H2O的质量分数偏高(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有____________

正确答案

解:(1)Fe3+与KSCN反应生成红色物质Fe(SCN)3,检验Fe3+是否存在的,选用KSCN溶液.

故答案为:取少量上层清液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,则表明Fe(OH)3 沉淀完全;

(2)Ca(OH)2易吸收空气中的CO2,生成CaCO3沉淀,故答案为:防止溶液吸收空气中CO2

(3)①标准液为硝酸银溶液,所以用酸式滴定管,如用碱式滴定管会腐蚀橡胶管,故答案为:酸式滴定管;

②样品中n(Cl-)=0.05000mol•L-1×0.02039L×10=0.010195mol,根据n(AgCl)=2n(CaCl2.2H2O),则

n(CaCl2.2H2O)=0.0050975mol,所以m(CaCl2.2H2O)=0.0050975mol×147g/mol=0.7493325g,

则有:×100%=99.9%,故答案为:99.9%;

③样品中存在少量的NaCl会导致CaCl2.2H2O的物质的量增大.同样若CaCl2.2H2O失水导致分母变小,值偏大.

故答案为:样品中存在少量的NaCl;少量的CaCl2.2H2O失水

解析

解:(1)Fe3+与KSCN反应生成红色物质Fe(SCN)3,检验Fe3+是否存在的,选用KSCN溶液.

故答案为:取少量上层清液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,则表明Fe(OH)3 沉淀完全;

(2)Ca(OH)2易吸收空气中的CO2,生成CaCO3沉淀,故答案为:防止溶液吸收空气中CO2

(3)①标准液为硝酸银溶液,所以用酸式滴定管,如用碱式滴定管会腐蚀橡胶管,故答案为:酸式滴定管;

②样品中n(Cl-)=0.05000mol•L-1×0.02039L×10=0.010195mol,根据n(AgCl)=2n(CaCl2.2H2O),则

n(CaCl2.2H2O)=0.0050975mol,所以m(CaCl2.2H2O)=0.0050975mol×147g/mol=0.7493325g,

则有:×100%=99.9%,故答案为:99.9%;

③样品中存在少量的NaCl会导致CaCl2.2H2O的物质的量增大.同样若CaCl2.2H2O失水导致分母变小,值偏大.

故答案为:样品中存在少量的NaCl;少量的CaCl2.2H2O失水

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题型:简答题
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简答题

为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,主要流程如下:

部分含钒物质在水中的溶解性如下:

回答下列问题:

(1)工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,写出该反应的化学方程式______

(2)图中所示滤液中含钒的主要成分为______(写化学式).

(3)该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,该步反应的离子方程式______;沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度.根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为____________

(4)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO22SO4溶液,以测定反应②后溶液中含钒量,完成反应的离子方程式:

□VO2+□H2C2O4+□______═□VO2++□CO2↑+□H2O.

(5)全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液,电池的工作原理为V+V2++2H+VO2++H2O+V3+,电池充电时阳极的电极反应式为______

正确答案

解:废钒催化剂粉碎、水浸,将溶解性物质溶于水,然后过滤得到滤渣和滤液,根据溶解性表知,滤液中含有VOSO4,滤渣中含有V2O5等不溶性杂质,向滤渣中加入亚硫酸钠和稀硫酸,亚硫酸钠具有还原性,能将V2O5还原为VOSO4,然后过滤得到滤渣和滤液,将两部分滤液混合并加入氯酸钾,氯酸钾具有氧化性,能将VOSO4氧化为(VO22SO4,调节溶液pH为8且采用离子交换方法得到VO3-,向溶液中加入氯化铵,得到难溶性的NH4VO3,焙烧NH4VO3得到V2O5

(1)工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,铝和五氧化二钒在高温下发生置换反应生成V,根据反应物、生成物及反应条件知,该反应方程式为3V2O5+10Al5Al2O3+6V,故答案为:3V2O5+10Al5Al2O3+6V;

(2)VOSO4为可溶性物质,所以溶液中的溶质为VOSO4,故答案为:VOSO4

(3)该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,铵根离子和VO3-反应生成难溶性的NH4VO3,离子方程式为NH4++VO3-=NH4VO3↓,根据图知,在80℃、氯化铵系数为4时沉降率最大,故答案为:NH4++VO3-=NH4VO3↓;4;80℃;

(4)该反应中V元素化合价由+5价变为+4价、C元素化合价由+3价变为+4价,转移电子数为2,再结合原子守恒、电荷守恒配平方程式为2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O,故答案为:2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O;

(5)全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液,电池的工作原理为VO2++V2++2H+VO2++H2O+V3+,电池充电时阳极上VO2+失电子发生氧化反应,电极反应式为VO2++H2O-e-=VO2++2H+,故答案为:VO2++H2O-e-=VO2++2H+

解析

解:废钒催化剂粉碎、水浸,将溶解性物质溶于水,然后过滤得到滤渣和滤液,根据溶解性表知,滤液中含有VOSO4,滤渣中含有V2O5等不溶性杂质,向滤渣中加入亚硫酸钠和稀硫酸,亚硫酸钠具有还原性,能将V2O5还原为VOSO4,然后过滤得到滤渣和滤液,将两部分滤液混合并加入氯酸钾,氯酸钾具有氧化性,能将VOSO4氧化为(VO22SO4,调节溶液pH为8且采用离子交换方法得到VO3-,向溶液中加入氯化铵,得到难溶性的NH4VO3,焙烧NH4VO3得到V2O5

(1)工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,铝和五氧化二钒在高温下发生置换反应生成V,根据反应物、生成物及反应条件知,该反应方程式为3V2O5+10Al5Al2O3+6V,故答案为:3V2O5+10Al5Al2O3+6V;

(2)VOSO4为可溶性物质,所以溶液中的溶质为VOSO4,故答案为:VOSO4

(3)该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,铵根离子和VO3-反应生成难溶性的NH4VO3,离子方程式为NH4++VO3-=NH4VO3↓,根据图知,在80℃、氯化铵系数为4时沉降率最大,故答案为:NH4++VO3-=NH4VO3↓;4;80℃;

(4)该反应中V元素化合价由+5价变为+4价、C元素化合价由+3价变为+4价,转移电子数为2,再结合原子守恒、电荷守恒配平方程式为2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O,故答案为:2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O;

(5)全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液,电池的工作原理为VO2++V2++2H+VO2++H2O+V3+,电池充电时阳极上VO2+失电子发生氧化反应,电极反应式为VO2++H2O-e-=VO2++2H+,故答案为:VO2++H2O-e-=VO2++2H+

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题型:填空题
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填空题

(2013春•淮安校级期末)实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4,主要流程如图1:

(1)为使Mg2+、Al3+同时转化为沉淀,应先向沉淀反应器中加入______(填“A”或“B”),然后再滴加另一反应物.

(2)过滤操作所需的玻璃仪器有______

(3)如何对过滤器中的沉淀进行洗涤?______

(4)高温焙烧时,最适合用于盛放固体的仪器是______

A.蒸发皿      B.坩埚      C.试管       D.烧杯

(5)无水氯化铝是白色晶体,易吸收水分,在183°C升华,遇潮湿空气会自动爆炸并产生大量白雾.实验室可用下列装置制备如图2.

①B装置的主要作用是:______

②F装置所起的作用有:______

③无水氯化铝在潮湿空气中,会产生大量白雾,有关反应的化学方程式为:______

正确答案

B

烧杯、玻璃棒、漏斗

沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水,至完全淹没沉淀,静置待液体全部流下,再重复此操作2~3次至洗涤干净

B

除去Cl2中HCl

吸收多余Cl2,防止其污染空气;干燥作用,防止空气中的水蒸气进入D装置中,使AlCl3水解

AlCl3+3H2O=Al(OH)3+3HCl

解析

解:(1)如先加入MgCl2、AlCl3的混合溶液,再加氨水,氨水少量,应先生成氢氧化镁沉淀,反之,先加氨水,因氨水足量,则同时生成沉淀,故答案为:B;

(2)过滤操作所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗,故答案为:烧杯、玻璃棒、漏斗;

(3)沉淀的洗涤方法:沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水,至完全淹没沉淀,静置待液体全部流下,再重复此操作2~3次至洗涤干净,

故答案为:沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水,至完全淹没沉淀,静置待液体全部流下,再重复此操作2~3次至洗涤干净;

(4)高温焙烧固体应在坩埚中进行,故选:B;

(5)①制得的氯气中含有氯化氢杂质,饱和食盐水是为了除去混有的HCl气体,故答案为:除去Cl2中HCl;

②因为氯化铝易发生水解,应该防止空气中的水蒸气进入D装置,并且碱石灰还可以吸收反应剩余的氯气,故答案为:吸收多余Cl2,防止其污染空气;干燥作用,防止空气中的水蒸气进入D装置中,使AlCl3水解;

③无水氯化铝在潮湿空气中,会产生大量白雾,发生反应:AlCl3+3H2O=Al(OH)3+3HCl,故答案为:AlCl3+3H2O=Al(OH)3+3HCl.

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