- 非金属及其化合物
- 共31702题
已知SO2和H2O2在溶液中发生反应:SO2+H2O2====H2SO4。取0.6 g某含硫、铁的物质在氧气中加热,使硫全部燃烧转化为SO2,用稀H2O2溶液吸收,吸收液用0.1 mol·L-1 NaOH溶液中和,耗去20.0 mL NaOH溶液。
(1)求此含硫、铁的物质中硫的质量分数。
(2)求此含硫、铁的物质中铁与硫的原子个数之比(取整数值)。
正确答案
(1)5.33%
(2)10∶1
(1)根据已知条件可得关系式:
S—SO2—H2SO4—2NaOH
n(S)=n(NaOH)=
×0.1 mol·L-1×0.02 L="0.001" mol
w (S)="0.001" mol×32 g·mol-1××100%=5.33%
(2)m(Fe)="0.6" g-0.001 mol×32 g·mol-1="0.568" g
n(Fe)=≈0.01 mol
n(Fe)∶n(S)="0.01" mol∶0.001 mol=10∶1。
某化工厂排出的废水中含有氯气和硫酸,为了除去此废水中的游离氯,并使废水变为中性,供使用的试剂有碳酸钠和亚硫酸钠溶液,试回答:
(1)应先向废水中加入 溶液,离子方程式为 。
(2)然后再向废水中加入 溶液,离子方程式为 。
正确答案
(1)亚硫酸钠 Cl2+2+2H2O
4H++2Cl-+2
(2)碳酸钠 +2H+
H2O+CO2↑
用亚硫酸钠除去Cl2会产生H+。要使废水变为中性,应先用Na2SO3溶液除去Cl2,然后再用碳酸钠除去H+。
用下列装置可测定SO2转化为SO3的转化率。
(1)根据实验的需要,(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)处应连接合适的装置。请从下面装置中选择合适的装置,将其序号填入以下空格内:(Ⅰ) ;(Ⅱ) ;(Ⅲ) 。
(2)实验时,浓硫酸能顺利地滴入烧瓶中,甲仪器所起作用的原理是 。
(3)用大火加热烧瓶时,SO2的转化率会 (填“提高”“不变”或“降低”)。
(4)用a mol Na2SO3粉末与足量的浓硫酸进行此实验,当反应结束时,继续通入O2一段时间后,称得Ⅲ装置增重b g,则本实验中SO2的转化率为。
正确答案
(1)B A E
(2)维持烧瓶与分液漏斗液面压强相等,以便打开分液漏斗的旋塞时浓硫酸能顺利流下
(3)降低(4)(1-b/64a)×100%
(1)测定SO2转化为SO3的转化率需要SO2开始时的物质的量和消耗的SO2的物质的量两个数据。关键是后者的测量。根据第(4)问提供的实测数据和题给备选仪器的分析,可知将反应后的混合气体中的SO3冷却成固体,再用NaOH溶液吸收未反应的SO2并称量溶液的增重,即可算出消耗的SO2的物质的量。因此,(Ⅱ)处应连接A,(Ⅲ)处应连接E。SO2与SO3反应之前应除去混在原料气中的H2O,则(Ⅰ)处应连接仪器B。 (3)大火加热烧瓶时,生成SO2过快,SO2的转化率降低。
硫单质通常是一种淡黄色固体,它的蒸气有橙色、无色、红棕色三种,它们都是硫的单质,但每个分子中硫原子个数不同,可用Sx表示。对这三种蒸气的测定结果如下:
(1)橙色蒸气的密度折算成标准状况后是11.34 g·L-1,则它的化学式为________________。
(2)红棕色蒸气的质量是相同状况下同体积空气的6.62倍,则它的化学式为_____________。
(3)无色蒸气是相同状况下氢气密度的64倍,则它的化学式为______________________。
(4)以上三种蒸气都属于硫单质的____________________。
正确答案
(1)S8 (2)S6 (3)S4 (4)同素异形体
(1)M(Sx)=ρVm="11.34" g·L-1×22.4 L·mol-1="254" g·mol-1
x=≈8
(2)M(Sx)=6.62M(空气)="192" g·mol-1
x=="6" g·mol-1
(3) M (Sx)=64M(H2)="128" g·mol-1
x==4。
可以从以下角度判断氯元素和硫元素非金属性的强弱:
(1)在元素周期表中,氯元素和硫元素的相对位置是__________________________,根据____________________________规律来判断氯元素和硫元素非金属性的强弱。
(2)二者气态氢化物中______________(填化学式)更易分解,由此可判断氯元素和硫元素非金属性的强弱。
(3)向硫化氢溶液中通入氯气,溶液变浑浊,反应的化学方程式为__________________,说明氯元素的非金属性比硫元素________________(填“强”或“弱”)。
(4)氯气和硫分别与铁形成化合物的化学式为________________和________________,据此也可判断氯元素和硫元素非金属性的强弱。
正确答案
(1)硫和氯分别位于第3周期中的第ⅥA族和第ⅦA族 同周期元素从左到右非金属性逐渐增强 (2)H2S (3)H2S+Cl2="===S↓+2HCl " 强 (4)FeCl3 FeS
根据元素周期律知识回答。
酸雨主要是燃烧含硫燃料时释放出的二氧化硫造成的。现将每隔一定时间测定某份雨水的pH记录入表所示。
不同时间测得的pH
请说明在测定的时间里,雨水样品的pH变化的原因。
正确答案
雨水呈酸性,是由于二氧化硫溶于水而引起的:SO2 + H2O ="=" H2SO3 ,H2SO3具有还原性,能与空气中的O2发生反应:2H2SO3 + O2 ="=" 2H2SO4,H2SO4的酸性比H2SO3强,所以雨水的pH会逐渐变小。
分析表中数据可知,雨水的pH在测定得4h以前逐渐变小,而4h以后不再变化。雨水呈酸性,是由于二氧化硫溶于水而引起的:SO2 + H2O ="=" H2SO3 ,H2SO3具有还原性,能与空气中的O2发生反应:2H2SO3 + O2 ="=" 2H2SO4,H2SO4的酸性比H2SO3强,所以雨水的pH会逐渐变小,直至H2SO3全部被氧化为H2SO4时,pH变得最小,且不再变化。
氮是蛋白质的重要组成成分,动、植物生长都需要吸收含氮的养料。空气中虽然含有大量的氮气,但多数生物不能直接吸收氮气,只能吸收含氮的化合物。在自然界,大豆、蚕豆等豆科植物的根部都有根瘤菌,能把空气中的氮气变成含氮化合物,所以,种植这些植物时不需施用或只需施用少量氮肥。这种将游离态氮转变为化和态氮的方法,叫做氮的固定。
(1)为防治酸雨,降低燃烧时向大气排放的SO2,工业上经常将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时,有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式:_______________________________________、_____________________________________。
(2)用碳酸钙代替生石灰,能否达到类似的效果? ___________。
正确答案
(1)SO2 + CaO ="=" CaSO3、2CaSO3 + O2 ="=" 2CaSO4
(1)由前面的一段信息,读出所谓“固硫”就是将游离态的硫转变为化合态的硫,而在这过程中,为了防止污染空气,不能让硫以二氧化硫的形式产生,最好的方式是让它转化为某种固体。含硫煤燃烧时硫转化为硫的氧化物,硫的氧化物为酸性氧化物,而CaO为碱性氧化物,二者反应生成CaSO3。再考虑亚硫酸盐的还原性,可知CaSO3又会被O2氧化为CaSO4。
(2)可以用碳酸钙代替生石灰,因为碳酸钙受热分解能生成CaO。
(10分) 硫酸的消费量是衡量一个国家化工生产水平的重要标志。
(1)V2O5是SO2与O2反应的催化剂,请写出该反应的方程式:
_____________________________________________________________________。
(2)一定条件下,SO2与空气反应10 min后,SO2和SO3物质的量浓度分别为1.2 mol/L和2.0 mol/L,则SO2起始物质的量浓度为_____________;生成SO3的化学反应速率为_________________。
(3)若改变外界条件,发生SO2与空气反应生成SO3,使10 min内的用O2表示的反应速率为0.15mol/(L·min),则改变的条件可能是_______________。
(4)工业制硫酸,用过量的氨水对SO2尾气处理,请写出相关的离子方程式
______________________________________________________。
正确答案
(10分) (1) 2SO2 + O22SO3(2分)
(2) 3.2 mol/L 0.2 mol/(L·min)(各2分)
(3) A D(2分)
(4) SO2 + 2NH3·H2O = 2NH4++ SO32-+ H2O(2分)
略
硫酸是极其重要的化工原料,在工业、农业、医药、军事等领域应用广泛。工业上通常用接触法制硫酸,主要原料是硫铁矿和空气。接触法制硫酸的生产过程大致可分为三个阶段:①二氧化硫的制取和净化;②二氧化硫转化为三氧化硫;③三氧化硫的吸收和硫酸的生成。
问题1:设空气中N2、O2的含量分别为0.80和0.20(体积分数),则110 L空气和足量的FeS2完全反应后,气体体积(同温同压)变为L。
问题2:为了防止环境污染并对尾气进行综合利用,硫酸厂常用氨水吸收尾气中的SO2、SO3等气体,再向吸收液中加入浓硫酸,以制取高浓度的SO2及(NH4)2SO4和NH4HSO4固体。
为了测定上述(NH4)2SO4和NH4HSO4固体混合物的组成,现称取该样品四份,分别加入相同浓度的NaOH溶液50.00 mL,加热至120 ℃左右,使氨气全部逸出〔(NH4)2SO4和NH4HSO4的分解温度均高于200 ℃〕,测得有关实验数据如下(标准状况):
(1)由1组数据直接推测:用1.81 g样品进行同样实验时,生成氨气的体积(标准状况)为 L。
(2)试计算该混合物中(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量之比为 。
(3)求所用NaOH溶液的物质的量浓度。(写出计算过程)
正确答案
问题1:104
问题2:(1)0.448 (2)1∶2 (3)3.00 mol·L-1
问题1:由题意,空气中O2的含量为0.20,则110 L空气中V(O2)="110" L×0.20="22" L。
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
11 L 8 L
22 L V(SO2)
V(SO2)="16" L,则反应后气体体积V(N2)+V(SO2)="110" L×80%+16 L="104" L
问题2:由题给数据,第2组样品质量是第1组的2倍,产生NH3体积也是第1组的2倍;第3组样品质量是第1组的3倍,但产生NH3体积小于第1组的3倍,则NaOH溶液在第1、2组中足量,在第3组中不足。
(1)用1.81 g样品进行实验,NaOH过量,产生的NH3体积应为第1组的,即生成NH3的体积为0.448 L。
(2)计算(NH4)2SO4与NH4HSO4的物质的量之比,应根据第1组或第2组数据计算。
(NH4)2SO4~2NH3 NH4HSO4~NH3
设(NH4)2SO4物质的量为x,NH4HSO4物质的量为y,则有:
n〔(NH4)2SO4〕∶n(NH4HSO4)=1∶2
(3)NaOH溶液的物质的量浓度应根据第3组或第4组数据计算,当NaOH不足时,NaOH先中和NH4HSO4电离出的H+,然后再和反应。
由(2)可知第3组中n〔(NH4)2SO4〕="0.03" mol,n(NH4HSO4)="0.06" mol,则NH4HSO4电离的n(H+)="0.06" mol
H+~OH- ~OH-~NH3
n(NaOH)=n(OH-)=n(H+)+n(NH3)="0.06" mol+="0.15" mol
c(NaOH)=="3.00" mol·L-1
工业制CuSO4时,不是直接用铜与浓硫酸在加热条件下反应,而是将铜丝浸入稀硫酸中,再不断由容器下部吹入细小的空气泡,这样做的好处是:
(1) ;
(2) 。
正确答案
(1)不会产生污染大气的SO2(2)消耗的硫酸少
用浓硫酸为原料时按如下方程式反应:Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O,该反应中产生大量的有毒气体SO2,严重污染大气。用稀硫酸和空气为原料时按如下总方程式反应:Cu+1/2O2+ H2SO4
CuSO4+ H2O,该反应中没有有毒气体产生,不污染大气。另外,生成等物质的量的硫酸铜时,消耗的硫酸也较少。
设计一个只用BaCl2溶液及试管鉴别Na2SO3溶液和稀H2SO4的实验步骤。简要写出操作和实验结论。
正确答案
各取试样适量,分别置于两支试管A、B中。分别向A、B中滴加足量的BaCl2溶液,都生成白色沉淀。静置,将A中上层清液注入B中,若B试管中沉淀溶解且放出有刺激性气味的气体,则说明B中原来加入的是Na2SO3溶液。A试管中则是稀H2SO4;若试管B中无明显现象,则证明试管B中原来加入的是稀H2SO4,试管A中加入的就是Na2SO3溶液。
BaCl2溶液与Na2SO3溶液和稀H2SO4反应都生成白色沉淀BaSO3和BaSO4。但前者溶于酸而后者不溶于酸。
[化学-化学与技术]煤是重要的能源,也是化工生产的重要原料.
(1)煤燃烧产生的废气直接排放到空气中,可能导致的环境污染问题是______.
(2)下图是对煤燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的流程示意图.
①废气脱硫过程中,主要反应的化学方程式为______、______.
②在煤中直接添加一种物质,可有效减少煤燃烧产生的SO2,该物质是______.
③石膏在工业生产中的用途是______(写出一种用途即可).
(3)煤经过______(填加工方法)可以得到炉煤气、煤焦油和焦炭.煤焦油经过______(填加工方法)可得到芳香族化合物.煤也可以用氢化法转化成燃油,氢化法的本质是______.
正确答案
(1)煤燃烧产生的废气中含有二氧化硫,二氧化硫能引起酸雨;故答案为:酸雨;
(2)①用石灰石和空气进行脱硫工艺是二氧化硫和碳酸钙生成二氧化碳和亚硫酸钙:SO2+CaCO3CaSO3+CO2,亚硫酸钙被氧气氧化为硫酸钙:2CaSO3+O2=2CaSO4,
故答案为:SO2+CaCO3CaSO3+CO2;2CaSO3+O2=2CaSO4;
②因CaCO3、CaO、Ca(OH)2都能和SO2,且最终都能制成石膏,变废为宝,故答案为:CaCO3或CaO或Ca(OH)2;
③石膏用做雕塑、做豆腐、固定骨折的骨头、建筑材料,故答案为:建筑材料;
(3)煤经过干馏可以得到炉煤气、煤焦油和焦炭;煤焦油经过分馏可得到芳香族化合物;因煤中含有碳元素,不含有氢元素,而燃油里面含有碳元素和氢元素,所以煤也可以用加氢转化成燃油,故答案为:干馏;分馏;增加煤中氢元素含量,提高氢原子数与碳原子数的比值.
酸雨对环境的影响极大.酸雨的产生过程为:含硫物质氧化为二氧化硫被排放到空气中,在粉尘等的催化作用下转化为三氧化硫,三氧化硫与雨水结合便形成酸雨,其有关反应方程式如下:
S+O2═SO2Ⅰ
2SO2+O2═2SO3Ⅱ
SO3+H2O═H2SO4Ⅲ
考察上述Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个反应的反应类型,可以发现它们既有相同之处,又有不同之处.
(1)三个反应都属于同一类型的反应,其反应类型为______.
(2)三个反应中,有一个反应与另外两个反应不属于同种类型,该反应是______(填序号),另外两个反应均属于______(填反应类型).
正确答案
(1)S+O2═SO2Ⅰ,2SO2+O2═2SO3Ⅱ,SO3+H2O═H2SO4 Ⅲ,分析反应特征可知都是两种物质反应生成一种物质的反应属于化合反应,
故答案为:化合反应;
(2)反应Ⅰ、Ⅱ在反应过程中硫元素化合价发生变化属于氧化还原反应,反应Ⅲ中三氧化硫和水反应生成硫酸,反应过程中无元素化合价变化,不是氧化还原反应;Ⅲ与另外两个反应不属于同种类型;
故答案为:Ⅲ;氧化还原反应.
请回答下列化工生产中的一些问题:
(1)若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂,你认为厂址宜选在 的郊区(填标号)。
(2)CuFeS2 是黄铁矿的另一成分,煅烧时CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2,该反应的化学方程式为 。
(3)为提高SO3吸收率,实际生产中通常用 吸收SO3。
(4)已知反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH <0,现将0.050 mol SO2和0.030 mol O2充入容积为1 L的密闭容器中,反应在一定条件下达到平衡,测得反应后容器压强缩小到原来压强的75%,则该条件下SO2的转化率为 ;该条件下的平衡常数为 。
(5)由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成),其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)
已知CuSO4在低于660 ℃时不会分解,请简要分析上表中CuSO4 的质量分数随温度升高而降低的原因 。
(6)在硫酸工业尾气中,SO2是主要大气污染物,必须进行净化处理,处理方法可用 (填名称)吸收,然后再用硫酸处理,重新生成SO2和一种生产水泥的辅料,写出这两步反应的化学方程式 。
正确答案
(1)C
(2)4CuFeS2+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2
(3)98%的浓硫酸
(4)80% 1.6×103
(5)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度升高,平衡左移,SO3物质的量减少,所以CuSO4的量减少(或温度升高,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少)
(6)石灰水 SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O
CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O
(1)硫酸具有很强的腐蚀性,运输成本较高,故硫酸厂厂址应靠近硫酸消费中心;(2)由题意可知,反应物为CuFeS2和O2,产物为CuO、Fe2O3和SO2,配平即可;(3)SO3与水反应放出大量的热,易形成酸雾,影响SO3的吸收,故用水吸收的效率很低,而用98%的浓硫酸则可避免酸雾的形成,达到较高的吸收率;(4)设平衡时反应的O2的物质的量为x,可得反应的三段式:
2SO2 + O2 2SO3
开始时 0.050 mol 0.030 mol 0
反应了 2x mol x mol 2x mol
平衡时 (0.050-2x)mol (0.030-x)mol 2x mol
由题意可知反应后气体分子物质的量为反应前的75%。则:×100%=75%,解得x=0.020,则SO2的转化率为
×100%=80%;该条件下的平衡常数K=
=
=1.6×103;
(6)SO2溶于水显酸性,可用碱性溶液吸收,和硫酸反应后可得到一种生产水泥的辅料,可知所用碱性溶液为Ca(OH)2溶液,反应为SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O,CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O。
资料显示:在煤中加入适量石灰石粉可使煤(含S)燃烧时产生的SO2转化成固体CaSO4 ,从而减少SO2排放,该方法被称为钙基固硫。这一过程是通过以下两步反应实现的:
㈠ CaCO3CaO+CO2 ㈡ 2CaO+2SO2+O2 =2CaSO4
对此,某实验小组利用下列实验装置和药品对其可行性进行了模拟探究。
已知实验所用样品:Ⅰ---S粉与CaCO3粉末的混合物
Ⅱ---CaSO4粉末
(1)实验一:①取样品Ⅰ装入A中。连续通入过量O2,加热至500℃左右,充分反应发现,B中红色消失、C中出现大量白色浑浊。停止该步实验的正确操作是 。
②取反应后D中溶液滴加过量盐酸,无明显现象。由此得知实验一过程中: A中发生反应的化学方程式是 ;C中反应的离子方程式是 。
③要获得与以上实验事实相一致的结论,可替代B中品红溶液的是 。
a.酚酞的NH3·H2O溶液 b.酸性KMnO4溶液
c.酚酞的NaHCO3溶液 d.Br2的CCl4溶液
(2)实验二:①取样品Ⅰ装入A中。连续通入过量O2,并迅速加热升温,控制在1000℃左右,充分反应。发现B中红色消失,C中出现白色浑浊。
②取反应后D中溶液滴加过量盐酸,出现大量无色气泡,反应的离子方程式是 。
③反应结束后,将A中余下固体溶入水中,取其上层清液,滴加BaCl2溶液,立即有白色沉淀出现。
由此得知实验二: A中发生的反应有 (填选 “㈠”、“㈡”)。
(3)实验三:取样品Ⅱ装入A中。连续通入过量O2,加热至1200℃左右,充分反应,B中红色消失,则A中发生反应的化学方程式是 。比较实验一、二、三可知,如用该方法固硫,可行的基本条件是 。
(4)在中学化学实验室里,装置A通常只能选 为材料制作的玻璃管,但这种选择有一点不妥,其理由用化学方程式解释是: 。
(5)实验所需O2若改由空气提供,且对上述实验探究事实不产生影响,应在A前添加一装有某药品的装置。请将该药品和装置图示在图中的虚线框内。
正确答案
① 撤掉喷灯,继续通入O2至A冷却
② S +O2 SO2 2SO2+2H2O+O2+2Ba2+=2BaSO4↓+4H+
③ a、b(2)② CO32-+2H+=CO2 ↑+H2O③ (一)、(二)
(3)2CaSO42CaO+2SO2↑+O2 ↑ 燃烧温度需1000℃左右
(4)石英 , SiO2+CaO CaSiO3(2分)
(5)图略(装置+药品)
试题分析:(1)实验一:①取S粉与CaCO3粉末的混合物高温灼烧,有SO2产生,C中产生硫酸钡沉淀,D用来吸收过量的SO2,停止实验时,为了避免倒吸,撤掉酒精喷灯以后,要持续通氧气一直到冷却。②取反应后D中溶液滴加过量盐酸,无明显现象,说明没有CO2生成,CaCO3粉末没有分解,只有硫燃烧生成了SO2,C中SO2被氧气氧化产生硫酸钡沉淀,③要获得与以上实验事实相一致的结论,可替代B中品红溶液的用酚酞的NH3·H2O溶液,红色褪去,a正确;b.酸性KMnO4溶液,紫色褪去,正确;c.酚酞的NaHCO3溶液,亚硫酸酸性比碳酸强,会产生CO2,NaOH溶液会吸收CO2,加盐酸有气体产生,错误;d.Br2的CCl4溶液,与SO2不反应,无现象,错误。(2)实验二控制温度在1000℃左右,CaCO3粉末分解,硫燃烧生成了SO2,D中溶液吸收CO2,产生碳酸盐,加入盐酸有大量气泡。(3)实验三:取样品CaSO4粉末装入A中。连续通入过量O2,加热至1200℃左右,充分反应,B中红色消失,说明CaSO4分解,有SO2生成,因此用此方法固硫时,温度应选择实验二的温度,过低CaCO3粉末没有分解,过高CaSO4分解又有SO2生成,不能起到固硫的作用。(4)在中学化学实验室里,装置A通常选择石英材料,但是SiO2和CaO在高温下会反应。(5)实验所需O2若改由空气提供,且对上述实验探究事实不产生影响,应在A前添加一装有NaOH的洗气瓶,除去空气中的CO2。
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