- 硫和氮的氧化物
- 共10865题
(11分)某中学高一化学兴趣小组的同学,在实验室探究用过量的锌与浓硫酸反应制取SO2。
①这样制取的SO2中可能含有的杂质有________。
②某同学用下列装置连接成一整套实验装置以验证①的判断是否正确,若按气体从左到右流向时,气体流经的各装置导管的编号依次是______→______→______→______→______→(用a、b……填写;每套装置只允许使用一次)。
③根据②确定的实验过程,请将实验时有关装置中所盛药品、实验现象、结论填入下表:
装置
所盛药品
实验现象
结论
B
C
CuO固体
D
无水CuSO4
正确答案
①H2、H2O(g) ②c→d→a→b→e→(c与d、a与b接口可对调)。
③
装置
所盛药品
实验现象
结论
B
无水CuSO4
白色粉末变成蓝色
气体中含有水蒸气
C
黑色固体变成红色
气体中含有氢气
D
白色粉末变成蓝色
锌和浓硫酸反应时,随着反应的进行,浓硫酸的浓度逐渐减小,锌和稀硫酸反应产生H2,且反应是在溶液中进行的,必然会含有水蒸气。检验反应产物时,一般情况下先检验水蒸气后再检验其他产物。
工业制硫酸的过程中利用反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);△H<0,将SO2转化为SO3,尾气SO2可用NaOH溶液进行吸收。请回答下列问题:
(1)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1mol O2发生反应,则下列说法正确的是 。
A.若反应速率v (SO2) ﹦v (SO3),则可以说明该可逆反应已达到平衡状态
B.保持温度和容器体积不变,充入2 mol N2,化学反应速率加快
C.平衡后仅增大反应物浓度,则平衡一定右移,各反应物的转化率一定都增大
D.平衡后移动活塞压缩气体,平衡时SO2、O2的百分含量减小,SO3的百分含量增大
E.平衡后升高温度,平衡常数K增大
F.保持温度和容器体积不变,平衡后再充入2molSO3,再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大
(2)将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据:
①实验1从开始到反应达到化学平衡时,v(SO2)表示的反应速率为 , 表中y ﹦ 。
②T1 T2 ,(选填“>”、“<”或“="”)," 实验2中达平衡时 O2的转化率为 。
(3)尾气SO2用NaOH溶液吸收后会生成Na2SO3。现有常温下0.1 mol/L Na2SO3溶液,实验测定其pH约为8,完成下列问题:
① 该溶液中c(Na+)与 c(OH-)之比为 。
② 该溶液中c(OH-)= c(H+)+ + (用溶液中所含微粒的浓度表示)。
③ 当向该溶液中加入少量NaOH固体时,c(SO32-) , 水的离子积Kw 。(选填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO2,则理论吸收量由多到少的顺序是 。
A. Na2CO3 B. Ba(NO3)2 C.Na2S D.酸性KMnO4
正确答案
(1)D F;(2)① 0.2 mol· L-1· min-1; 0.2 mol ② >; 90﹪
(3)① 2×105 ; ② c(HSO3-)+2c(H2SO3) ③增大; 不变 (4)B﹥C = D﹥A 。
试题分析:(1)A、没有明确v正和v逆,反应速率v (SO2) ﹦v (SO3),不能说明该可逆反应已达到平衡状态,错误;B、保持温度和容器体积不变,充入2 mol N2,SO2、SO3和O2浓度不变,化学反应速率不变,错误;C、平衡后仅增大反应物浓度,则平衡一定右移,但各反应物的转化率不一定都增大,错误;D、该反应正向为气体体积减小的反应,平衡后移动活塞压缩气体,平衡正向移动,平衡时SO2、O2的百分含量减小,SO3的百分含量增大,正确;E、该反应为放热反应,平衡后升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,错误;F、保持温度和容器体积不变,平衡后再充入2molSO3,平衡逆向移动,再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大,正确;选DF;(2)①根据题给数据分析,实验1从开始到反应达到化学平衡时O2的物质的量变化为1.2mol,根据反应方程式确定SO2的物质的量变化为2.4mol,根据公式v=△n/△tV计算,v(SO2)表示的反应速率为0.2 mol· L-1· min-1;根据题给数据分析,实验2从开始到反应达到化学平衡时SO2的物质的量变化为3.6mol,根据反应方程式确定O2的物质的量变化为1.8mol,则平衡时O2的物质的量为0.2mol,表中y﹦0.2mol;②根据题给数据分析,温度由T1变为T2,平衡正向移动,该反应为放热反应,根据温度对化学平衡的影响规律判断,改变的条件为降温,故T1>T2 , 根据题给数据分析,实验2从开始到反应达到化学平衡时SO2的物质的量变化为3.6mol,根据反应方程式确定O2的物质的量变化为1.8mol,则实验2中达平衡时 O2的转化率为90﹪;(3)①常温下0.1 mol/L Na2SO3溶液,c(Na+)=0.2mol/L,实验测定其pH约为8,c(OH-)=10—6 mol/L,该溶液中c(Na+)与 c(OH-)之比为2×105;② 根据质子守恒,该溶液中c(OH-)= c(H+)+c(HSO3-)+2c(H2SO3);③ 常温下0.1 mol/L Na2SO3溶液存在水解平衡:SO32- + H2O HSO3- + OH-,当向该溶液中加入少量NaOH固体时,氢氧根浓度增大,平衡逆向移动,c(SO32-)增大,温度不变,水的离子积Kw不变;(4)设各物质物质的量为1mol,A.根据化学方程式2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3 +CO2判断,1molNa2CO3最多吸收2molSO2;B. 根据化学方程式Ba(NO3)2 +3SO2+2H2O=BaSO4+2H2SO 4判断,1molBa(NO3)2 最多吸收3molSO2;C.根据化学方程式2Na2S+SO2 +2H2O=3S+4NaOH和SO2 +NaOH=NaHSO3判断,1molNa2S最多吸收2.5molSO2;D.根据电子守恒判断,1molKMnO4最多吸收2.5molSO2;则理论吸收量由多到少的顺序是B>C = D>A 。
为探究亚硫酸钠的热稳定性,某研究性学习小组将无水亚硫酸钠隔绝空气加热,并利用受热后的固体试样和下图所示的实验装置进行实验。请回答下列有关问题:
(1)若某种固体物质受热发生了分解,下列说法正确的是( )
A.充分加热后一定有固体残留 B.加热前后固体颜色一定无变化
C.加热前后固体质量一定有变化 D.一定生成了新的物质
E.充分加热后得到的残留固体一定为混合物
(2)查阅资料:无水亚硫酸钠隔绝空气受热到600℃才开始分解,且分解产物只有硫化钠和另外一种固体,则Na2SO3固体加热到600℃以上分解的化学方程式 。如果加热温度低于600℃,向所得固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量,在滴加稀盐酸的整个过程中HSO3—的物质的量浓度变化趋势为 ;
(3)如果加热温度高于600℃一段时间后,向所得固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量,观察到烧瓶中出现淡黄色沉淀,且有大量气泡产生,则固体试样跟盐酸反应生成淡黄色沉淀的离子方程式为 ;此时在B、C两装置中可能观察到得现象为 。
(4)在(3)中滴加足量盐酸后,烧瓶内除Cl-外,还存在另一种浓度较大的阴离子(X)。为检验该阴离子(X),先取固体试样溶于水配成溶液,以下是检验阴离子(X)的两种实验方案,你认为合理的方案是 (填“甲”或“乙”),请说明另一方案不合理的原因 。
方案甲:取少量试样溶液于试管中,先加稀HNO3,再加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,证明该离子存在。
方案乙:取少量试样溶液于试管中,先加稀HCl,再加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,证明该离子存在。
正确答案
(1)D(2分)
(2),先逐渐增大,后逐渐减小(2分)
(3)2S2-+SO+6H+ =3S↓+3H2O(2分); B中品红溶液褪色,C中无明显变化(或答“B中无明显变化,C中产生黑色沉淀”, 答“B中品红溶液褪色,C中产生黑色沉淀”不得分) (2分)
(4)乙(2分);甲中先加入具有强氧化性的稀HNO3,它能将SO氧化成SO
,不能判定是否生成SO
(2分)
(2分)
试题分析:(1)A.充分加热后不一定有固体残留,如碳酸氢铵分解,故A不符合; B.加热前后固体颜色不一定无变化,如高锰酸钾溶液前后有元素变化,故B不符合;C.加热前后固体质量不一定有变化,如亚硫酸钠受热分解生成硫化钠和硫酸钠,因分解产物都是固体,因此反应前后固体质量并没有发生变化,故C不符合; D.一定生成了新的物质,化学反应一定有新物质变化,故D符合;E.充分加热后得到的残留固体不一定为混合物,如氯酸钾完全分解生成氯化钾和氧气,故E不符合;故选D; (2)由题意,Na2SO3要加热到600度以上才分解,因此题中加热温度600度以下冷却后得到的固体仍为Na2SO3向此固体中滴加HCl后,一方面是Na2SO3固体溶于水,这将导致溶液中SO32-浓度增大;另一方面是HCl与SO32-反应,这将导致SO32-浓度减小生成亚硫酸氢根离子浓度增大;加入HCl到一定程度时,SO32-已完全转化为HSO3-,此时前者作用消失,完全是后者起作用,HSO3-浓度先增大后将逐渐减小,直至最后下降到接近于零,故答案为:先逐渐增大,后逐渐减小;(3)如果加热温度为700℃,向所得固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量,观察到烧瓶中出现淡黄色沉淀为硫,且有大量气泡产生说明为二氧化硫,则固体试样跟盐酸反应生成淡黄色沉淀的离子方程式为:2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O;生成二氧化硫的反应为SO32-+2H+=SO2↑+H2O,此时在B、C两装置中可能观察到得现象为二氧化硫具有漂白作用使品红褪色,生成的气体不是硫化氢通过硫酸铜无现象;(4)在(3)中滴加足量盐酸后,烧瓶内除Cl-外,还存在另一种浓度较大的阴离子(X).通过实验分析判断,离子为硫酸根离子,确定分解产物为硫化钠和硫酸钠,为检验该阴离子(X),先取固体试样溶于水配成溶液,为了加速固体试样的溶解,可以用玻璃棒搅拌或加热,检验硫酸根离子是加入盐酸,无变化,再加入氯化钡生成白色沉淀证明是硫酸根离子;甲实验加硝酸,原来溶液中含亚硫酸钠,遇硝酸被氧化为硫酸钠,干扰硫酸根离子的检验,故答案为:搅拌(或加热); 乙;甲中先加入具有强氧化性的稀HNO3,它能将SO32-氧化成SO32-,不能判定是否生成SO32-;(5)依据上述分析判断,亚硫酸钠加热到600℃以上分解生成硫化钠和硫酸钠,反应的化学方程式为4Na2SO3=Na2S+3Na2SO4。
某研究性学习小组的同学为验证浓硫酸与铜能反应而稀硫酸不能,设计了如图所示装置进行探究:将6.4 g铜片和含0.2 moL溶质的18.4 mol/L浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到无气体生成为止。(假定在此过程溶液体积不变)
(1)甲同学认为要证实上述结论,还应进行稀硫酸与铜片混合加热实验,你认为有无必要,并说明理由:________________
(2)下列试剂中能够用来进一步证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是:_____
(3)为定量测定余酸的物质的量浓度,甲、乙两位同学进行了如下设计:
Ⅰ甲同学设想:在A装置增加一个导管通氮气驱赶气体(假定生成的气体全部逸出),先测定生成的SO2的量,然后计算剩余硫酸的浓度。他设计了如下二种方案来测定SO2的量:
方案① 将产生的气体缓缓通入足量用稀硫酸酸化的KMnO4溶液,再加入足量BaCl2溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀。
方案② 将气体缓缓通入足量硝酸钡溶液中,然后过滤、洗涤、干燥、称量沉淀。
经仔细分析后,发现有不合理之处,请填写下表(可以不填满):
Ⅱ乙学生设计的方案是:分离出反应后的溶液并加蒸馏水稀释至1000 mL,取20.00 mL于锥形瓶中,滴入2~3滴酚酞指示剂,用标准NaOH溶液进行滴定(已知氢氧化铜开始沉淀的pH约为5),这种方法能否求出余酸的浓度,理由是_______________________________________。
(4)请再设计其他可行的实验方案,来测定余酸的物质的量浓度,简要写出操作步骤及需要测定的数据(不必计算,不必写操作细节)_____________________________________________________。
正确答案
(1)无必要,随着反应的进行,浓硫酸变成稀硫酸,稀硫酸与铜不反应。 (2)A
(3)I
Ⅱ.不能,PH>5时,Cu2+会与碱反应生成沉淀,不能达到滴定终点。
(4)方案一:①取反应后溶液,向其中加入足量锌;②收集并测定氢气的体积;③通过氢气量计算剩余硫酸的物质的量浓度
方案二:反应结束后将烧瓶中的铜片取出,洗净、烘干,称其质量即可
方案三:反应结束后将烧瓶中的铜片取出,然后向溶液中加入足量氯化钡溶液,过滤出沉淀,洗净、干燥后称量。
试题分析:(1)开始是能硫酸与Cu发生反应:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。随着反应的进行。硫酸逐渐变稀。稀硫酸与铜片不发生反应。反应后的溶液中含有CuSO4、H2O及过量的H2SO4。要证明反应结束后的烧瓶中确有余酸,A.加入Fe粉会发生反应:CuSO4+Fe= FeSO4+Cu; H2SO4+Fe= FeSO4+H2↑.会有气体产生,因此会冒出气泡。正确。B.由于溶液中含有大量的水,无论酸是否有剩余,都会发生反应:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。因此不能证明酸剩余。错误。C.溶液中含有CuSO4,一定会发生反应:Ba2++SO42-=BaSO4↓。不能证明酸剩余。错误。D.在金属活动性顺序表中Ag位于H后面,不能把酸中的氢置换出来。错误。因此选项为A。(3)I、方案①中KMnO4溶液酸化是用的硫酸,因此在高锰酸钾溶液中的SO42-包括SO2氧化产生的和外加的两部分,这样产生的硫酸钡沉淀就偏多,导致剩余的硫酸偏少(或偏低)。改变的措施是采用其它的氧化剂如溴水或碘水或硝酸溶液等氧化SO2,使其转化为硫酸,再用氯化钡溶液减小滴定。方案②设计合理、操作无误。Ⅱ、用标准NaOH溶液滴定剩余硫酸时,由于在溶液中含有CuSO4,用酚酞作指示剂,变色点为8,但氢氧化铜开始沉淀的pH约为5。Cu2+也会与碱反应生成沉淀,不能达到滴定终点。无法准确测定剩余硫酸的物质的量的多少。(4)其他可行的用来测定余酸的物质的量浓度实验方案可以是方案一:①取反应后溶液,向其中加入足量锌;②收集并测定氢气的体积;③通过H2量计算剩余硫酸的物质的量浓度。方案二:反应结束后将烧瓶中的铜片取出,洗净、在N2的环境中烘干,称其质量即可。方案三:反应结束后将烧瓶中的铜片取出,然后向溶液中加入足量氯化钡溶液,过滤出沉淀,洗净、干燥后称量。根据反应消耗的Cu的质量科确定由CuSO4产生的沉淀的质量。进而计算出剩余酸的物质的量。在这三种方案中第三种方案可操作性更强,误差更小。第二种方法中要在惰性气体或N2的环境中进行不容易进行。而第一种方法H2的体积测量容易引起误差,而且不容易换算为标准状况下。容易产生误差。
硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称保险粉,可用于照相业作定影剂,也可用于纸浆漂白
作脱氯剂等。实验室可通过如下反应制取:2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2。
(1)用图所示装置制取Na2S2O3,其中NaOH溶液的作用是 。如将分液漏斗中的H2SO4改成浓盐酸,则三颈烧瓶内除Na2S2O3生成外,还有 (填化学式)杂质生成。
(2)为测定所得保险粉样品中Na2S2O3·5H2O的质量分数,可用标准碘溶液进行滴定,反应方程式为2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6。
①利用KIO3、KI和HCl可配制标准碘溶液。写出配制时所发生反应的离子方程式: 。
②准确称取一定质量的Na2S2O3·5H2O样品于锥形瓶中,加水溶解,并滴加 作指示剂,滴定终点的现象是 。
③若滴定时振荡不充分,刚看到溶液局部变色就停止滴定,则测量的Na2S2O3·5H2O的质量分数会 (填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(3)本实验对Na2S的纯度要求较高,利用图所示的装置可将工业级的Na2S提纯。已知Na2S常温下微溶于酒精,加热时溶解度迅速增大,杂质不溶于酒精。提纯步骤依次为:
①将已称量好的工业Na2S放入圆底烧瓶中,并加入一定质量的酒精和少量水;
②按图所示装配所需仪器,向冷凝管中通入冷却水,水浴加热;
③待烧瓶中固体不再减少时,停止加热,将烧瓶取下;
④趁热过滤;
⑤ ;
⑥将所得固体洗涤、干燥,得到Na2S·9H2O晶体。
正确答案
(1)吸收SO2尾气,防止污染空气 NaCl(或S,或NaCl、S)
(2)①IO3-+5I-+6H+= 3I 2+3H2O 淀粉
②溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色
③偏低
(3)将所得滤液冷却结晶,过滤
试题分析:(1)实验中使用污染性气体SO2,防止其逸出污染空气,故用碱液吸收;浓盐酸引入了氯离子,故有NaCl杂质,还可能有硫元素的归中反应产物S;(2)①发生归中反应,IO+5I-+6H+=3I2+3H2O;有碘单质参与或生成的反应均用淀粉做指示剂;实验是用碘溶液滴定Na2S2O3·溶液,滴定前溶液为无色,滴定终点后碘与淀粉显蓝色,且要保证试剂充分反应故应让现象半分钟内不褪色;③该现象会有Na2S2O3没反应完全,导致碘标准液量偏少,计算出Na2S2O3也偏少,结果偏低;(3)根据信息提示Na2S提纯应在温度高的情况下溶解于酒精,趁热过滤除去杂质,然后冷却结晶过滤洗涤干燥得到纯净的产品。
为研究铜与浓硫酸的反应,某化学兴趣小组进行如下实验。
实验Ⅰ 反应产物的定性探究
实验装置如图所示。(固定装置已略去)
(1)A中反应的化学方程式为 。
(2)F烧杯中的溶液通常是 。
(3)实验过程中,能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是 。
(4)实验结束后,证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是 。
(5)为说明浓硫酸中的水是否影响B装置现象的判断,还须进行一次实验。实验方案为 。
实验Ⅱ 反应产物的定量探究
(6)在铜与浓硫酸反应的过程中,发现有黑色物质出现,经查阅文献获得下列资料。
资料1:
资料2:X射线晶体分析表明,铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为Cu2S、CuS、Cu7S4中的一种或几种。仅由上述资料可得出的正确结论是 __。
a.铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个
b.硫酸浓度选择适当,可避免最后产物中出现黑色物质
c.该反应发生的条件之一是硫酸浓度≥15 mol·L-1
d.硫酸浓度越大,黑色物质越快出现、越难消失
(7)为测出硫酸铜的产率,将该反应所得溶液中和后配制成250.00 mL溶液,取该溶液25.00 mL加入足量KI溶液振荡,以淀粉溶液为指示剂,用b mol·L-1Na2S2O3溶液滴定生成的I2,3次实验平均消耗该Na2S2O3溶液V mL。若反应消耗铜的质量为a g,则硫酸铜的产率为 _。(已知:2Cu2++4I-=2CuI+I2,2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)
正确答案
(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液等)
(3)D装置中黑色固体颜色无变化,E中溶液褪色
(4)将A装置中试管内冷却的混合物沿杯壁(或玻璃棒)缓缓倒入盛有水的烧杯中,并不断搅拌,看溶液是否变蓝
(5)使用上述装置,不放入铜丝进行实验,观察无水硫酸铜是否变蓝
(6)abd (7)%
(1)反应的还原产物为SO2;(2)该实验尾气为SO2,可以用强碱或者强氧化剂溶液吸收;(3)要证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素则需证明A中还原产物为SO2而非H2,产物为SO2则D中黑色固体颜色不变,E中品红溶液会褪色;(4)若含有Cu2+则溶于水显蓝色;(5)对比实验中,不加入铜丝则反应不会发生,由现象可以判断反应外的因素对实验是否存在影响;(6)生成物可能不止一种,则反应可能不止一个,a项正确;硫酸浓度越低,黑色物质出现的温度越高,消失的温度越低,则硫酸浓度选择适当,可避免最后产物中出现黑色物质,b项正确;只要控制在合适的温度,浓硫酸浓度小于15 mol/L也可与铜反应,c项错误;硫酸浓度越大,黑色物质出现温度越低,消失温度越高,d项正确;(7)滴定反应溶液中铜离子的物质的量为 mol,滴定I2消耗的Na2S2O3的物质的量为
mol,可知反应生成的I2的物质的量为
mol,反应生成的Cu2+的物质的量为
mol,则CuSO4的产率为
%。
(9分)下图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质, 其中C为O2、D为Cl2、E为Fe单质,其余为化合物。它们存在如图转化关系,反应中生成的水及次要产物均已略去。
(1)写出有关物质的化学式:
F______,G______,H______。
(2)指出MnO2在相关反应中的作用,反应①中是______剂,反应②中是______。
(3)若反应①是在加热条件下进行,则A是______;若反应①是在常温条件下进行,则A是______。
(4)写出B与MnO2共热获得D的离子方程式________________________________。
(5)写出B与F反应的化学方程式_______________________________________。
正确答案
(1)Fe3O4 FeCl2 FeCl3
(2)催化剂 氧化剂
(3)KClO3 H2O2
(4)4H++2Cl-+MnO2Mn2++Cl2↑+2H2O
(5)Fe3O4+8HCl===FeCl2+2FeCl3+4H2O
本题主要考查了O2和Cl2制备的化学反应、Fe和酸的反应及Fe2+和Fe3+的相互转化关系,结合题目中提供的信息不难得出结论。
二氧化硫是硫的重要化合物,在生产、生活中有广泛应用。探究二氧化硫的制取和性质都有着非常重要的意义。
(1)工业上用黄铁矿(FeS2,其中S元素为-1价)在高温下和氧气反应制备SO2:
该反应中被氧化的元素是__________(填元素符号)。当该反应转移5.50mol电子时,生成的二氧化硫在标准状况下的体积为________L。
(2)①实验室可用70%的浓硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,如果能控制反应速度,下图中可选用的发生装置是_______(填写字母)。
②若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L(标准状况)二氧化硫,如果已有4.0%亚硫酸钠(质量分数)被氧化成硫酸钠,则至少需称取该亚硫酸钠_______g(保留一位小数)。
(3)某化学兴趣小组设计用如图装置验证二氧化硫的化学性质。
①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为___________________________。
②为验证二氧化硫的还原性,充分反应后,取试管b中的溶液分成三份,分别进行如下实验:
方案Ⅰ:向第一份溶液加入品红溶液,红色褪去
方案Ⅱ:向第二份溶液加入BaCl2溶液,产生白色沉淀
方案Ⅲ:向第三份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成
上述方案中合理的是________(填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”);试管b中发生反应的离子方程式为______________。
正确答案
(1)S、Fe(2分) 22.4(2分)
(2)①a d(2分) ②19.8(2分)
(3)①a试管中有淡黄色沉淀生成(2分)
②II (2分) Cl2+SO2+2H2O=4H++2Cl-+SO42-(2分)
试题分析:(1)4FeS2 + 11O22Fe2O3 + 8SO2,该反应中化合价升高的元素有S、Fe,所以被氧化的元素是S、Fe;设生成二氧化硫的体积是x L。
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 转移电子
179.2 L 44 mol
x L 5.50 mol x=22.4
(2)①用硫酸和亚硫酸钠制取SO2的试剂为固态和液态,反应条件不需加热,可通过控制添加硫酸的速率来控制反应速率,结合装置可知a、d可达到目的。亚硫酸钠为粉末状固体,不能用装置e。②由硫守恒可得:Na2SO3~SO2,因此需称取纯净Na2SO3的质量为:m(Na2SO3)=126g·mol-1×3.36L/22.4 L·mol-1=18.9g;4g亚硫酸钠氧化为硫酸钠后质量变为(4×142)/126=4.5g,则有4.0%亚硫酸钠被氧化为硫酸钠的样品中亚硫酸钠的质量分数为:96/100.5×100%=95.5%,因此称取变质样品的质量应为:18.9g÷95.5%=19.8g。(3)①硫化钠能和二氧化硫发生氧化还原反应生成硫单质,所以现象是a试管中有淡黄色沉淀生成。②II合理,二氧化硫被氧化生成硫酸根离子,和钡离子反应生成白色沉淀,据此能证明二氧化硫的还原性;氯气和二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和盐酸,离子方程式为:Cl2+SO2+2H2O=4H++2Cl-+SO42-
工业废水随意排放会造成严重污染,根据成分不同可采用不同的处理方法。
(1)电池生产工业废水中常含有Cu2+等重金属离子,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2。
①请用离子方程式说明上述除杂的原理 。
②FeS高温煅烧产生的SO2气体通入下列溶液中,能够产生沉淀的是 (填序号)
③若将足量SO2气体通入0.2 mol·L-1的NaOH溶液,所得溶液呈酸性,则溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
(2)采用电解法处理含有Cr2O72-的酸性废水,在废水中加入适量NaCl,用铁电极电解一段时间后,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成,从而降低废水中铬元素的含量。若阳极用石墨电极则不能产生Cr(OH)3沉淀,用必要的化学语言说明原因___________________。
(3)废氨水可以转化成氨,氨再设计成碱性燃料电池。如图是该燃料电池示意图,产生的X气体可直接排放到大气中。a电极作 极(填“正”“负”“阴”或“阳”),其电极反应式为 ;T℃下,某研究员测定NH3·H2O的电离常数为1.8×10-5,NH4+的水解平衡常数为1.5×10-8(水解平衡也是一种化学平衡,其平衡常数即水解常数),则该温度下水的离子积常数为 ,请判断T 25℃(填“>”“<”“=”)。
正确答案
(1)①FeS(s)+Cu2+(aq)=" CuS(s)+" Fe 2+(aq)
②A C D
③c(Na+)>c(HSO3-)> c (H+)>c(SO32-)> c(OH-)。
(2)因为Fe电极在电解过程中产生还原性的Fe2+,将溶液中Cr2O72-还原为Cr3+,Cr2O72-+6Fe2++14H+ =2Cr3++6Fe3++7H2O。若改用石墨电极,阳极产生的是Cl2,不能将Cr2O72-还原为Cr3+。
(3)负 2NH3+6OH--6e- =N2+6H2O 2.7×10-13;>
试题分析:(1) FeS尽管难溶,也有一定的溶解度,在溶液中存在着沉淀溶解平衡:FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq) ,由于Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2>>Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2,所以当溶液中含有Cu2+时,Cu2+就会与FeS电离产生的S2-结合产生更难溶的沉淀CuS。Cu2++ S2-=CuS↓,FeS再溶解电离,产生的S2-再反应变为CuS沉淀。最终能够把溶液中的Cu2+完全沉淀除去。反应的两种方程式为:①FeS(s)+Cu2+(aq)=" CuS(s)+" Fe 2+( aq). ② SO2+H2O=H2SO3,溶液显酸性。A.当向其中加入Ba(NO3)2时,也就相当于存在硝酸。硝酸有强氧化性,能把H2SO3氧化产生H2SO4.故会产生BaSO4沉淀。正确。B.假如能与BaCl2发生反应,则反应的方程式为:B.BaCl2+ SO2+H2O=BaSO3↓+2HCl. BaSO3能与HCl发生反应,所以在酸性环境不存在。即该反应是不能发生的。换句话说就是不能发生反应产生沉淀。C.酸性氧化物SO2能与碱发生反应:Ba(OH)2+ SO2=BaSO3↓+ H2O.正确。D.首先发生反应:2NH3+ SO2+H2O= (NH4)2SO3,然后发生:(NH4)2SO3+BaCl2= BaSO3↓+ 2NH4Cl .正确。因此选项为A、C、D。③由于SO2足量。所以反应的方程式为:SO2+NaOH=NaHSO3。NaHSO3=Na++HSO3-。HSO3-在溶液中存在电离平衡HSO3-
H++SO32-和水解平衡HSO3-+ H2O
H2SO3+OH-。电离使溶液显酸性,水解使溶液显碱性。因为所得溶液呈酸性,所以电离大于水解。c (H+)>c(OH-).在溶液中除了存在水解平衡外还存在H2O
H++OH-,SO32-只有HSO3-电离产生,所以c (H+)>c(SO32-)。电解质的电离程度:HSO3-> H2O。因此c(SO32-)> c(OH-)。无论HSO3-是电离还是水解都要消耗,所以c(Na+)>c(HSO3-).因此溶液中各种离子的浓度关系为:c(Na+)>c(HSO3-)> c (H+)>c(SO32-)> c(OH-)。(2) 用铁电极电解一段时间后, Fe(OH)3沉淀生成,说明Fe与电源的正极相连接,作阳极,被氧化发生还原反应:Fe-2e-=Fe2+.产生的Fe2+有还原性,能将溶液中Cr2O72-还原为Cr3+,二者发生的反应为:Cr2O72-+6Fe2++14H+ =2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr3+与Fe3+水解产生Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀,从而可以降低废水中铬元素的含量。若阳极用石墨电极,则电极本身不参加反应,是溶液中的Cl-失去电子。在阳极产生的是Cl2,就不能将Cr2O72-还原为Cr3+。(3)氨设计成碱性燃料电池,产生的X气体可直接排放到大气中。则X为N2,a电极作负极,电极反应为2NH3+6OH--6e- =N2+6H2O。通入空气的电极为正极,发生反应:O2+4e-+2H2O=4OH-。NH3·H2O
NH4++OH-,
- NH4++ H2O
H+ + NH3·H2O,
.将两式相乘,可得
。c (H+)·c(OH-)=K(电离) ·K(水解) ·c(H2O)="Kw." 所以在该温度下水的离子积常数Kw=2.7×10-13.水是弱电解质,升高温度,促进水的电离,水电离产生的离子浓度增大,水的离子积常数也增大。由于2.7×10-13>1.0×10-14.所以温度高于25℃。2的除去方法、含有Cr2O72-的酸性废水的电解法处理、原电池的反应原理及电极式的书写、弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡、水的离子积常数的计算的知识。
某校化学兴趣小组设计了图示实验装置(图中省略了夹持仪器)来测定某铁碳合金中铁的质量分数,并探究铁与浓硫酸的反应。
(1)m克铁碳合金中加入过量浓硫酸,未点燃酒精灯前,A、B均无明显现象,其原因是①常温下碳与浓硫酸不反应;② 。
(2)写出加热时A中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式 。
(3)B中的现象是: ;
C的作用是: 。
(4)待A中不再逸出气体时,停止加热,拆下E并称重,E增重bg。则铁碳合金中铁的质量分数为 (写含m、b的表达式)。
⑸反应一段时间后,用滴管吸取A中的溶液滴入到适量水中作为试样,试样中所含金属离子的成分有以下三种可能:
A:只含有Fe3+;B:只含有Fe2+;C: 。
验证C的实验方法是
。
正确答案
(1) 常温下Fe遇浓硫酸发生钝化 (1分)
(2) C + 2H2SO4(浓) CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O(2分)
(3) 品红溶液褪色,或“颜色变浅” (1分) 除尽反应产物中的SO2气体 (1分)
(4)(11m-3b)/11m (2分)
⑸既有Fe3+又有Fe2+ (1分)
取试样少许于试管中,先滴加少量的KSCN溶液,振荡后溶液显红色证明有Fe3+ (1分);再取试样少许于另一支试管中,滴加少量的酸性KMnO4溶液,若浅红色褪去,证明溶液中含有Fe2+(1分)。 (2分,检验Fe3+ 1分,检验Fe2+ 1分)
试题分析:(1)依据铁在常温下在浓硫酸中钝化,碳和浓硫酸需要加热反应分析可知,往铁碳合金中加入浓硫酸,未点燃酒精灯前,A、B均无明显现象。
(2)碳和浓硫酸加热反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,则化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O,
(3)气体中含有二氧化硫,通过品红溶液会褪色,通过高锰酸钾溶液可以除去二氧化硫,避免干扰二氧化碳的测定。
(4)根据CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O,E增重b g,可算出碳的质量有 g,则铁的质量分数:
(5)由A、B假设可推出C假设为:既有Fe3+又有Fe2+;可用KSCN检验Fe3+、然后用酸性KMnO4溶液检验Fe2+。
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