- 硫和氮的氧化物
- 共10865题
实验室用铜制备CuSO4溶液有多种方案，某实验小组给出了以下三种方案：
请回答有关问题：
（1）甲方案：
①写出该反应的离子方程式 ；
②为了节约原料，硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为，n(H2SO4)：n(HNO3)= 。
（2）乙方案：将6.4g铜丝放到90mL 1.5mol·L-1的稀硫酸中，控温在50℃。加入40mL 10%的H2O2，反应0.5小时，升温到60℃，持续反应1小时后，经一系列操作，得CuSO4·5H2O 20.0g【已知有关摩尔质 量：M(Cu)=64g/mol， M(CuSO4·5H2O) =250g/mol】。
①反应时温度控制在50℃~60℃，不宜过高的原因是 ；
②本实验CuSO4·5H2O的产率为 。
（3）丙方案：将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4，即发生反应，生成硫酸铜。反应完全后，加物质A调节pH至4 ，然后过滤、浓缩、结晶。
①物质A可选用以下的 （填序号）；
②反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，FeSO4的作用是 ；
（4）对比甲、乙、丙三种实验方案，丙方案的优点有（写两条）：
、 。
正确答案
（1）①3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O （3分）； ②3:2（2分）
（2）①双氧水受热易分解造成损耗（2分）； ②80％（3分）
（3）①CD（2分）； ②作催化剂（或起催化作用，2分）
（4）无污染；原料利用率高（或常温下反应，耗能少；原料便宜，成本低等）（2分）
试题分析：（1）①铜与稀硫酸、稀硝酸的混合液反应生成铜离子、NO、水，离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；
②硫酸铜的化学式中Cu2+与SO42-的个数比是1:1，离子方程式中Cu2+与NO3-的个数比是是3:2，所以n(H2SO4)：n(HNO3)=3:2；
（2）①因为过氧化氢受热易分解，温度过高，造成过氧化氢的损失，产率降低；
②604gCu的物质的量是0.1mol，硫酸的物质的量是0.135mol，所以硫酸过量，理论上应生成0.1molCuSO4·5H2O，质量是25.0g，实际得到CuSO4·5H2O 20.0g，所以CuSO4·5H2O的产率是20.0g/25.0g×100%=80%;
（3）①加物质A调节pH至4目的是降低溶液酸度，使铁元素沉淀，同时不引入新杂质，所以应选择CuCO3、Cu2(OH)2CO3，二者与硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳气体放出，符合题目要求，而ABE均会引入新杂质，答案选CD。
②反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，而FeSO4不与溶液中的任何物质反应，所以FeSO4的作用只能是催化剂的作用；
（4）与甲、乙比，丙的优点是不会产生污染，耗能少，原料便宜，节约原料等。
某校化学兴趣小组的同学为研究铜与浓硫酸的反应，分别设计了如下图所示的三套实验装置：
（1）该小组同学对这三套装置进行了评价，认为甲和乙装置各有优缺点，甲装置的优点是 ，乙装置的优点是 。
（2）丙装置综合了甲和乙的优点，是一套比较合理的装置，试管C中是 溶液，A中玻璃管可起到防止B中品红溶液倒吸的作用，其原理是 。
为使装置中残留气体完全被C溶液吸收，可采取的操作是 。
（3）写出丙装置中发生反应的化学方程式： ，该小组同学用丙装置进行实验过程中发现除了课本上描述的实验现象外，试管A内还生成了白色固体，白色固体成分可能是 。
正确答案
（1）有尾气处理措施 （1分）；
将铜片改为铜丝，溶液中插入铜丝反应开始，抽出铜丝反应停止，节约药品或“控制反应的进行”（合理描述均给分，1分）
（2）NaOH（或KMnO4等）（1分）；玻璃管可平衡内外气压，A中气压不会减小（1分） ；从玻璃管口处鼓入大量空气（1分）
（3）Cu+2H2SO4（浓）
试题分析：根据题意：（1）有尾气处理措施；将铜片改为铜丝，溶液中插入铜丝反应开始，抽出铜丝反应停止，节约药品或“控制反应的进行”
（2）吸收二氧化硫可以用NaOH（或KMnO4等）；玻璃管可平衡内外气压，A中气压不会减小；从玻璃管口处鼓入大量空气
（3）Cu+2H2SO4（浓）
直接排放含SO2，的烟气会形成胶雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2
（1）在钠碱循环法中，Na2 SO3溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，
该反应的离子方程式是
（2）吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO3²-)：n(HSO3﹣变化关系如下表:
①上表判断NaHSO3溶液显 性，原因:
②当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):
a、C(Na+)==2C(SO32-)+C(HSO3-)
b、C(Na+)> C(HSO3-)> C(SO32-)>C(H+)==C(OH-)
c、C(Na+)+ C(H+)="=" C(SO32-)+ C(HSO3-)+ C(OH-)
正确答案
2OH-+SO2=H2O+SO32-
①酸 HSO3-存在：HSO3-
（1）SO2是酸性氧化物，和氢氧化钠反应的方程式为2OH-+SO2=H2O+SO32-。
（2）①根据表中数据可知，当溶液中亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的物质的量是1︰1时，溶液显酸性。这是由于 HSO3-存在电离平衡HSO3-
②根据电荷守恒可知a正确；溶液显中性，说明SO32－水解的多，因此b正确；c中不胡符合电荷守恒，不正确，答案选ab。
根据要求完成下列各小题实验目的。（a、b为弹簧夹，加热及固定装置已略去）
(1)验证碳、硅非金属性的相对强弱。（巳知酸性：亚硫酸 >碳酸）
①接仪器并_________________、加药品后，打开a关闭 b，然后滴入浓硫酸，加热。
②铜与浓硫酸反应的化学方程式是： 。
装置A中的试剂可以是： 。
③能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是： 。
(2)验证 SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。
①打开b，关闭a。
②H2S溶液中有浅黄色浑浊出现，化学方程式是：
③BaCl2溶液中无明显现象，将其分成两份，分別滴加下列溶液，将产生的沉淀的化学式填人下表相应位置：
写出SO2与氯水反应的离子方程式 。
正确答案
(1) ①检查装置气密性（2分） ②Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O（2分）
酸性KMnO4溶液或溴水或饱和NaHCO3溶液（2分）③Na2SiO3溶液中产生胶状沉淀（2分）
(2) ②2H2S + SO2 =" 3S↓+" 2H2O（2分） ③BaSO4（2分） BaSO3（2分）
Cl2 + SO2 + 2H2O = SO42－+ 4H＋+ 2Cl－（2分）
（1）装置图组装好以后，首先要检验装置的气密性。浓硫酸具有强氧化性，在加热的条件下能把铜氧化生成硫酸铜、SO2和水。由于亚硫酸的酸性强于碳酸的，所以生成的SO2通入到碳酸氢钠溶液中，会生成CO2气体。而碳酸的酸性又强于硅酸的，所以CO2通入到硅酸钠溶液中，会析出硅酸晶体。为了防止SO2的存在干扰CO2和硅酸钠的反应，需要在通入硅酸钠溶液之前，先把SO2除去，可以选择酸性高锰酸钾溶液或溴水或饱和碳酸氢钠溶液等。
（2）H2S中的硫元素处于最低价，SO2能把硫化氢氧化生成单质硫，反应式为2H2S + SO2 =" 3S↓+" 2H2O。氯气具有强氧化性，能把SO2氧化生成硫酸，从而产生硫酸钡沉淀。氨水和亚硫酸反应生成亚硫酸铵，进而生成亚硫酸钡沉淀。
某课外活动小组的同学，在实验室研究用过量的锌与浓硫酸反应制取二氧化硫的有关问题。
(1)这样制取的二氧化硫气体中可能含有的杂质是 。
(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)。
(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、结论或解释填入下表：
正确答案
(1) 氢气和水蒸气 (2)c d (或d c) a b (或b a) e
(3)
（1）由于在反应过程中，浓硫酸的密度会逐渐减小，所以在反应后期会产生氢气。又因为气体从溶液中挥发出时一定会带有水蒸气，即SO2中含有的杂质是氢气和水蒸气。
（2）检验氢气可用其还原性，即利用氢气还原氧化铜；检验水蒸气一般用无水硫酸铜，且首先要检验水蒸气；又因为氢气在还原氧化铜时应该是干燥的，所以正确的答案是c d (或d c) a b (或b a) e
（3）见分析（2）.
向铜片中加入115mL某浓度的硫酸，在加热条件下反应，待铜片全部溶解后，将其溶液稀释到500mL，再加入足量锌粉，使之充分反应，收集到2．24L（标准状况）气体。过滤残留固体，干燥后称量，质量减轻了7．5g。
（1）求参加反应的锌粉的物质的量
（2）原硫酸的物质的量浓度。
正确答案
（1）1．1 mol
（2）18．2mol/L
试题分析：（1）由题意知，Zn与稀硫酸反应产生0．1mol的氢气，消耗Zn0．1mol，质量减轻6．5g,固体共减轻7．5g，所以Zn与硫酸铜反应置换出铜又减轻1g,根据Zn + CuSO4 =" Cu" + ZnSO4得消耗Zn1mol，则参加反应的Zn的物质的量为1．1mol；
（2）该过程中硫酸先与Cu反应，剩余硫酸与Zn反应。
由Zn+H2SO4（稀）= ZnSO4 + H2↑知产生2．24L（标况下）H2此时消耗H2SO4为0．1mol；
由：Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4固体减重1．0g产生硫酸铜为1mol，
由：Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O知其所消耗硫酸为2mol
因此：115ml硫酸溶液中共有H2SO4为2．1mol,
C（H2SO4）=2．1mol/0．115L=18．2mol/L．
（8分）为测定钢铁中硫的含量，称取0.500g试样，高温下在氧气流中燃烧，使试样中的硫全部转化为二氧化硫。将燃烧后的气体通入加有淀粉指示剂的溶液中吸收，并用已知浓度的碘溶液进行滴定。
（1）滴定过程中反应的化学方程式是__________________________。
（2）若到达滴定终点时，消耗VmL浓度为amol·L－1的碘溶液，则试
（3）为了快速测定结果，配制一定浓度的碘溶液时，要使每消耗0.1mL碘溶液相当于试样中含硫0.001%。则该碘溶液的物质的量浓度应是多少？（需列简要计算过程）
正确答案
（8分）
（1）I2+SO2+2H2O ==H2SO4+2HI （2分）
（2）6.4aV% （2分）
（3）1.56×10-3mol·L－1 （4分）
略
有两种位于短周期的相邻周期、相邻主族的非金属元素X、Y，已知两元素最高价氧化物的水化物均为强酸。根据下图转化关系(反应条件及部分产物已略去)，回答下列问题：
(1)若A、B、C、D均为含X元素的化合物，且A、F的一个分子中都只含有10个电子，则：
①A分子的空间构型为 ，F分子的电子式为 。
②反应 I 的化学方程式为 。
③化合物NaX3是合成“达菲”的中间活性物质，也是汽车安全气囊中的主要物质。NaX3受撞击后生成Na3X和另一种气体单质，请写出该反应的化学方程式 。
④ X的氧化物是形成光化学烟雾原因之一，工业上可采用它与其氢化物反应生成无毒害物质而除去，请用方程式表示该反应 。
(2)若A、B、C、D均为含Y元素的化合物，其中A由两种元素组成，且A的摩尔质量为120g·mol–1，则：
①将反应IV所得的溶液加热蒸干得到的晶体属于 晶体(填“离子”、“分子”、“原子”)
②反应 I 的化学方程式为 。
③含Y元素的化合物Na2Y和次氯酸钠溶液在强碱性环境中能发生反应，产物无沉淀，请写出该反应的离子反应方程式 。
正确答案
(1)①三角锥形(1分) H:O:H ② 4NH3 + 5O24NO + 6H2O(2分) ③3NaN3 = 4N2↑ + Na3N(2分) ④6NO2 + 8NH3 = 7N2 + 12H2O或6NO + 4NH3 = 5N2 + 6H2O 或 6NOx + 4xNH3 = (3+2x)N2 + 6xH2O(2分)
(2)①离子(1分) ②4FeS2 + 11O2
试题分析：位于相邻周期、相邻主族、最高价氧化物的水化物均为强酸的两种短周期非金属元素，只能是氮元素和硫元素。
(1)由A的一个分子中都只含有10个电子可知X为是N元素，结合转化关系图可推知A为NH3，B、C、D、E、F分别为NO、NO2、HNO3、O2和H2O。①NH3的空间构型为三角锥形，H2O的电子式为H:O:H。②反应Ⅰ为氨气的催化氧化，生成NO和H2O。③NaX3为NaN3，受撞击后生成Na3N和N2。④氮的氧化物(NO、NO2等)都可以与NH3反应生成无毒害的物质N2和H2O。
(2)Y为硫元素，则B、C、D分别为SO2、SO3和H2SO4，由A+O2→SO2且A的摩尔质量为120g·mol–1可推知A为FeS2(硫铁矿主要成分)。①反应IV为铜与浓硫酸的反应，将溶液蒸干可得到硫酸铜晶体，硫酸铜晶体属于离子晶体。②反应Ⅰ为FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2。③ClO–具有强氧化性，其还原产物为Cl–，因产物无沉淀，所以S2–的氧化产物不是单质硫，只能是SO42–(SO32–还可进一步被氧化)，故该反应的离子方程式为：S2– + 4ClO– = SO42– + 4Cl–。
安徽省从2013年12月1日零时起，车用汽油升级为“国Ⅳ”标准，汽油中的硫含量下降三分之二，对二氧化硫的排放有了大大的改善，SO2可以用Fe( NO3)3溶液吸收，某化学兴趣小组对SO2和 Fe( NO3)3溶液的反应[0.1mol/L的Fe(NO3)3溶液的 pH＝2]做了相应探究。
探究I
（1）某同学进行了下列实验:取12.8g铜片和20 mL 18 mol•L-1的浓硫酸放在三颈瓶中共热,直至反应完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余，同时根据所学的知识同学们认为还有较多的硫酸剩余。
①配制1mol/L 的Fe(NO3)3溶液，需准确称量一定质量的Fe(NO3)3固体，在烧杯中溶解恢复到室温后，将溶液转移到容量瓶中，再经过洗涤、定容、摇匀可配得溶液，请回答将溶液转移至容量瓶中的操作方法________________________________。
②装置A中反应的化学方程式是_________________________________________。
③该同学设计求余酸的物质的量实验方案是测定产生气体的量。其方法有多种,请问下列方案中不可行的是______ (填字母）。
A．将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称重
B．将产生的气体缓缓通入足量Na2S溶液后，测量所得沉淀的质量
C．用排饱和NaHSO3溶液的方法测定其产生气体的体积(折算成标准状况）
探究II
（2）为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应进行的操作是____________________。
（3）装置B中产生了白色沉淀，分析B中产生白色沉淀的原因，提出下列三种猜想：
猜想1: SO2与Fe3+反应；
猜想2：在酸性条件下SO2与NO3-反应；
猜想3：____________________________________；
①按猜想1，装置B中反应的离子方程式是______________________________，证明该猜想1中生成的还原产物，某同学取少量溶液滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，紫红色褪去，请分析该同学做法是否正确_________（填“正确”或“不正确”），理由是__________________________________。
②按猜想2,只需将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为等体积的下列某种溶液，在相同条件下进行实验。应选择的替换溶液是______ (填序号）。
A．1 mol/L 稀硝酸
B．pH＝1的FeCl3溶液
C．6.0mol/L NaNO3和0.2 mol/L盐酸等体积混合的溶液
正确答案
（1）①用玻璃棒引流，玻璃棒的底部要在容量瓶的刻度线以下且玻璃棒不能碰到容量瓶口
②2H2SO4(浓)＋Cu
③A
（2）打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N2，关闭弹簧夹
（3）猜想3：SO2和Fe3＋、酸性条件下NO3-都反应
①Ba2＋＋SO2＋2 Fe3＋＋2H2O=BaSO4↓＋4H＋＋2 Fe2＋
也可分步写SO2＋2 Fe3＋＋2H2O=SO42－＋4H＋＋2 Fe2＋，Ba2＋＋SO42－＝BaSO4↓
不正确 SO2也可以使酸性高锰酸钾褪色
②C.
试题分析：（1）在配制物质的量浓度的溶液时，将溶液从烧杯转移至容量瓶中的操作方法是①用玻璃棒引流，将玻璃棒的底部插在容量瓶的刻度线以下且玻璃棒不能碰到容量瓶口。②装置A中浓硫酸与Cu反应的化学方程式是2H2SO4(浓)＋Cu
（12分）某化学兴趣小组为了探究锌与浓硫酸反应生成气体的成分做了如下实验：
将50g锌粉与50mL浓H2SO4在加热条件下充分反应，锌粉有剩余，收集到一定体积的气体，将该气体体积折算成标准状况为11.2L。
(1)化学兴趣小组所制得的气体X中混有的主要杂质气体可能是
（填分子式）。产生这种结果的主要原因是（用离子方程式表示） 。
（2）实验验证：为了检验主要杂质气体的成分，化学兴趣小组的同学设计了如下实验，对气体X取样进行探究。
①A中加入的试剂可能是 ，作用是 。
B中加入的试剂可能是 。
②证实气体X中混有杂质气体，D中应选择的试剂是 ，同时应观察到C中的实验现象是 。
（3）理论分析：
①该小组有同学提出只需要再测出一个数据，便能准确的确定该气体的组成，你认为他可以是测下列 。
A、反应后剩余锌的质量为17.5g
B、收集到气体的质量为25.8g
C、浓硫酸的物质的量浓度为18.0mol/L
②根据你在①中所选数据，通过计算确定气体X中各成分物质的量分别为： 。
正确答案
（12分）
（1）H2 Zn+2H+＝Zn2++H2↑（2分）
（2）①NaOH溶液(或其他合理答案) ，吸收SO2气体，浓H2SO4
②无水CuSO4，黑色固体变红
（3）①BC ②SO2为0.4mol，H2为0.1mol
锌与浓硫酸可生成SO2气体：①Zn＋2H2SO4(浓)=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O
当浓硫酸逐渐变为稀硫酸时，生成H2：②Zn+H2SO4(稀)＝ZnSO4+H2↑
（1）可见所谓有杂质气体就是氢气
（2）为了检验氢气的存在，结合题目所给装置及药品可知：用氢气还原CuO（黑色粉末变红），生成的水用无水硫酸铜（装置D）来检验
先用碱液吸收SO2，再通过KMnO4溶液是否褪色来检验并再次吸收SO2；随后必须用浓硫酸干燥气体，得到干燥纯净的氢气，通入装置C中来还原CuO；
（3）设混合气体中SO2、H2的物质的量分别为x mol、y mol
由①②两方程式及题目所给数据可知，确定该混合气体（SO2、H2）的组成，已经知道混合气体的体积（标准状况下x+y=11.2/22.4=0.5），只要知道收集到气体的质量或浓硫酸的物质的量浓度均可再列出一等式，即可满足题意
64x+2y=25.8或2x+y=0.05×18
但知道反应后剩余锌粉的质量只能列出同样的等式，即：x+y=
故答案为BC
最终解得：x=0.4mol y=0.1mol
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