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填空题

太阳能的开发和利用是21世纪的一个重要课题。制造太阳能电池需要高纯度的硅,其提纯过程如下:

①先把含杂质的粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3): 把所得的三氯硅烷蒸馏提纯。

②用氢气还原三氯硅烷,即得高纯硅:

回答下列问题:

(1)关于上述两个反应,下列叙述正确的是_____。

A.两个反应都属于氧化还原反应

B.两个反应中,硅元素都被氧化

C.两个反应中,氢元素都被氧化

D.两个反应都是置换反应

(2)在电炉里石英砂(主要成分为SiO2)与物质X反应制得粗硅,你认为物质X应具有的性质是______。

A.氧化性

B.还原性

C.酸性

D.碱性

(3)实验室里可用过量的金属镁与研细的石英粉加热制取少量的粗硅,反应的化学方程式为______________________________; 已知硅是一种难溶于水,也难溶于酸[除氢氟酸(HF)外]的单质。简述如何除去加热后所得固体中的杂质以得到较纯的粗硅,有关反应的离子方程式为________________________。

正确答案

(1)AD

(2)B

(3)将加热后所得固体溶于过量盐酸中,反应完毕后过滤,所得滤渣即为较纯的粗硅Mg+2H+ = Mg2++H2↑,MgO+2H+ = Mg2++H2O

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简答题

某活动小组对CuSO4分解产物除CuO外的气体的3种可能性进行假设,并通过实验确定气体的物质的量。

(1)气体的3种可能性为     ;      ;有SO2、SO3和O2。 

(2)为确定SO2、SO3和O2的物质的量之比,请你选用所给的仪器进行实验,按气体从左至右的方向连接各装置。顺序为:      →B。(已知SO3溶于浓硫酸) 

正确答案

(1)仅SO3 仅SO2和O2 (2)A→D→C→(G→)E或A→F→D→C→(G→)E

(1)CuSO4分解得到CuO,根据化合价守恒:化合价没有变化,仅SO3;化合价变化有SO2,一定有O2;(2)D浓硫酸吸收SO3(依据吸收前后质量变化求出SO3的质量),F可以把SO3转化为SO2(也可以依据吸收前后质量变化求出SO3的质量),C吸收SO2(依据吸收前后质量变化求出SO2的质量,吸收前要除去SO2中的SO3或水蒸气),E、B可以测出O2的质量

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填空题

已知某待测液由Ag+、Fe2+、Al3+、K+、Ba2+、NH4+、NO3、SO42中的若干种离子组成,进行如下实验:

第一步:加入过量的稀盐酸,无沉淀生成。

第二步:继续加入过量的稀硫酸,有白色沉淀生成。

第三步:过滤,取少量滤液,滴入NaOH溶液至溶液呈碱性,

在此过程中溶液沉淀量的变化如右图所示,加热该溶液,

可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体。

根据以上实验现象回答下列问题:

(1)该待测液中一定含有     离子,一定没有     离子,可能有     离子。

(2)某同学采用测pH的方法来判断滴入NaOH溶液后是否使溶液呈碱性,该实验操作是 

(3)第三步中产生使湿润红色石蕊试纸变蓝色的气体的离子方程式为      ,该步骤中预

期会出现另外一个特殊的实验现象,该现象对应的化学方程式为     

正确答案

(1)Fe2+、Al3+、Ba2+、NH4+、NO3-      SO42-、Ag+           K+

(2)取一片pH试纸置于表面皿上,用洁净的玻璃棒蘸取待测液,点在pH试纸的中部,半分钟后与标准比色卡对照,判断溶液是否呈碱性。

(3)NH4++OH-  NH3↑+H2O   4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

试题分析:(1)加入HCl无沉淀生成说明不含有Ag+。继续加入过量的稀硫酸,有白色沉淀生成说明含有Ba2+离子。发生的沉淀反应的方程式为Ba2++ SO42=BaSO4↓。向过滤后的滤液中滴入NaOH溶液至溶液呈碱性首先产生沉淀。当沉淀达到最大值后再滴加。沉淀量不变,后沉淀又减少一部分。说明还含有Fe2+、Al3+、NH4+。根据溶液呈电中性可知溶液中还应该含有阴离子。由于Ba2+和 SO42不能共存,含有Ba2+离子,SO42不能存在。故一定还含有NO3离子。故该待测液中一定含有Fe2+、Al3+、Ba2+、NH4+、NO3-;一定不含有SO42-、Ag+; K+可能有也可能没有。(2)判断溶液是否呈碱性,该实验操作是取一片pH试纸置于表面皿上,用洁净的玻璃棒蘸取待测液,点在pH试纸的中部,半分钟后与标准比色卡对照,判断溶液是否呈碱性。(3)产生使湿润红色石蕊试纸变蓝色的气体的离子方程式为NH4++OH-  NH3↑+H2O . 该步骤中可能会出现另外一个特殊的实验现象就是Fe(OH)2不稳定,容易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,会看到首先产生白色沉淀,产生沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。该现象对应的化学方程式为4Fe(OH)2 +O2+ 2H2O=4Fe(OH)3

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填空题

银氨溶液放久后会产生叠氮化银(AgN3)而引起爆炸,直接排放会污染环境,且造成银资源的浪费。某研究小组设计了从银镜反应后的废液中(含过量的银氨溶液,假设不含单质银)回收银的如下两种实验流程:

(已知:[Ag(NH32]在溶液中存在平衡:[Ag(NH32]Ag+2NH3

(1)写出甲方案第①步废液与稀HNO3反应的离子方程式                                                                       

(2)甲方案第②步加入的铁粉要过量的目的是                                                                                                                                               

甲方案流程可能产生的大气污染物是                                                                       

(3)乙方案若最终得到银粉的质量偏大,排除未洗涤干净的因素,可能的原因是                                                                       

(4)实验室配制银氨溶液的操作过程是                                                                                                                                                                                                                       

(5)已知乙方案第③步反应有H2S气体产生,若最终得到银粉21.6 g,不考虑其他损失,理论上该步需要加入铁粉       g。

正确答案

(1)Ag[(NH32]+OH+3H=Ag+2NH4++H2O

(2)使溶液中的Ag全部被还原 NO

(3)铁粉或Ag2S未反应完混于其中

(4)在洗净的试管中,注入1 mL AgNO3溶液,然后逐滴加入氨水,边滴边振荡,直到最初生成的沉淀刚好溶解为止(没有强调“洗净”不算全对,氨水与AgNO3具体浓度不作要求)

(5)5.6

甲方案可解读为:向银氨溶液中加入稀硝酸,使平衡([Ag(NH32]Ag+2NH3)右移,破坏银氨溶液,再加入过量铁粉置换Ag,最后加入过量稀盐酸溶解过量的铁粉,过滤、洗涤得银粉。但此方案中过量的稀硝酸可能与铁反应生成污染性气体NO。乙方案可解读为:向银氨溶液中加入(NH42S使Ag转化为Ag2S沉淀,获取Ag2S后与浓盐酸、铁粉加热煮沸使发生反应:Ag2S+2HCl+Fe=2Ag+FeCl2+H2S,由方程式看出,要获得0.2 mol Ag,需要加入0.1 mol Fe。

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简答题

苯甲酸乙酯(C9H10O2)稍有水果气味,用于配制香水香精和人造精油,大量用于食品工业中,也可用作有机合成中间体、溶剂等。其制备方法为:

已知:

 

*苯甲酸在100 ℃会迅速升华。

实验步骤如下:

a.在100 mL圆底烧瓶中加入12.20 g苯甲酸、25 mL乙醇(过量)、20 mL 环己烷,以及4 mL浓硫酸,混合均匀并加入沸石,按下图所示装好仪器,控制温度在65~70 ℃加热回流2 h。反应时环己烷—乙醇—水会形成“共沸物”(沸点62.6 ℃)蒸馏出来,再利用分水器不断分离除去反应生成的水,回流环己烷和乙醇。

b.反应结束,打开旋塞放出分水器中液体后,关闭旋塞。继续加热,至分水器中收集到的液体不再明显增加,停止加热。

c.将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中,分批加入Na2CO3至溶液呈中性。

d.用分液漏斗分出有机层,水层用25 mL乙醚萃取分液,然后合并至有机层。加入氯化钙,对粗产物进行蒸馏,低温蒸出乙醚后,继续升温,接收210~213℃的馏分。

e.检验合格,测得产品体积为12.86 mL。

回答下列问题:

(1)①步骤a中使用分水器不断分离除去水的目的是__________________________。

②步骤b中应控制馏分的温度在________。

A.65~70 ℃       B.78~80 ℃      C.85~90 ℃      D.215~220 ℃

③加入乙醇过量的主要原因是____________________________________。

(2)若Na2CO3加入不足,在步骤d蒸馏时,蒸馏烧瓶中可见到白烟生成,产生该现象的原因是_____________________________________________________________________。

(3)关于步骤d中的分液操作叙述正确的是________。

A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗中,塞上玻璃塞。将分液漏斗倒转过来,用力振摇

B.振摇几次后需打开分液漏斗下口的玻璃活塞放气

C.经几次振摇并放气后,手持分液漏斗静置待液体分层

D.放出液体时,需将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔

(4)该实验的产率为________。

正确答案

(1)①有利于平衡不断向正反应方向移动 ②C

③步骤b中分水器中放出的液体中含有乙醇

(2)苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸,在受热至100 ℃时发生升华 (3)ABD (4)90%

(1)该反应为可逆反应,除去生成物之一水可使平衡向右移动,有利于苯甲酸乙酯的生成。步骤b中温度应控制在使环己烷和乙醇能挥发至分水器中,通过分水器中液面不再增加判断乙醇已经消耗尽,反应基本完成。步骤b中放出的分水器中的液体中含有乙醇,故乙醇需要过量。

(2)根据题中信息,加入Na2CO3的目的是中和未反应的苯甲酸,使之生成溶于水的苯甲酸钠进入水层而除去,若加入Na2CO3的量少,则剩余苯甲酸,而苯甲酸在100 ℃时升华,产生现象为白烟。

(3)萃取时需要使萃取剂与水层充分接触,故转移至分液漏斗中后需要塞上玻璃塞,将分液漏斗倒转过来,用力振摇,为了防止分液漏斗中气压过大将玻璃塞弹开,需要不断打开玻璃活塞放气;然后置于铁架台上静置、待分层后分液,为了平衡分液漏斗中气压与大气压,分液前需要打开玻璃塞或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔。

(4)由乙醇过量,可根据苯甲酸的质量求其理论产量

m=15.0 g

故其产率为:×100%=90%。

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填空题

海水中有丰富的资源,多种多样的海洋动物和植物,海底有丰富的矿藏、石油、天然气等,此外,海水中还含有大量的电解质,它们电离产生Cl、Br(溴离子)、SO42、Na、Mg2、Ca2等,都是重要资源。

(1)写出步骤①、②、④分离提纯的方法:

                 ; ②                 ; ④                 

(2)步骤②分离提纯过程中需要选用主要玻璃仪器的名称                       

(3)欲除去初步提纯后的粗盐中的MgCl2、CaCl2和Na2SO4,应向该粗食盐水中依次加入NaOH溶液、          溶液、          溶液,然后过滤;为尽可能除去杂质,每次加入的试剂应          。向所得溶液中滴加          至无气泡产生,再经蒸发结晶得到食盐晶体。

(4)检验淡水中是否含有Cl-的操作现象及结论                               

(5)写出加入试剂a后,发生反应的离子方程式                              

(6)工业上用电解饱和食盐水的方法生产氯气、氢气和烧碱,请写出利用氯气和石灰乳制取漂白粉的化学方程式                      ________________________________________________ 

正确答案

(1)①蒸馏     ②萃取分液     ④过滤  (2)②分液漏斗、烧杯

(3)BaCl2      Na2CO3     稍过量     稀盐酸(每空1分)

(4)取样,先滴加几滴稀硝酸,再滴加硝酸银,若产生白色沉淀则有Cl(3分)。

(5)Mg2++2OH=Mg(OH)2↓(2分)  (6)2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(2分)

试题分析:(1)海水变为淡水最常用的的方法是蒸馏;单质碘易溶在有机溶剂中,因此要从含碘的溶液中中分离出单质碘应该用萃取然后分液即可;粗盐中含有难溶性物质,因此操作④是过滤。

(2)萃取分液的主要玻璃仪器是分液漏斗和烧杯。

(3)Ca2用碳酸钠除去,Mg2用氢氧化钠除去,SO42用氯化钡除去,最后加入盐酸酸化。但由于过量的氯化钡要用碳酸钠来除,所以碳酸钠必需放在氯化钡的后面,而氢氧化钠可以随意调整。欲除去初步提纯后的粗盐中的MgCl2、CaCl2和Na2SO4,应向该粗食盐水中依次加入NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液,然后过滤;为尽可能除去杂质,每次加入的试剂应稍过量。向所得溶液中滴加稀盐酸至无气泡产生,再经蒸发结晶得到食盐晶体。

(4)氯离子的检验一般用硝酸酸化的硝酸银溶液,因此检验淡水中是否含有Cl-的操作现象及结论是取样,先滴加几滴稀硝酸,再滴加硝酸银,若产生白色沉淀则有Cl

(5)加入试剂a后生成氢氧化镁白色沉淀,因此该试剂a是强碱,反应的离子方程式为Mg2++2OH=Mg(OH)2↓。

(6)工业制取漂白粉的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。

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简答题

盐泥是氯碱工业中的废渣,主要含有镁、铁、铝、钙等的硅酸盐和碳酸盐。实验室以盐泥为原料制取MgSO4·7H2O的流程如下:

已知:(Ⅰ) Ksp[Mg(OH)2]=6.0×  

(Ⅱ) Fe2+、Fe3+、Al3+开始沉淀到完全沉淀的pH范围依次为:7.1~9.6、2.0~3.7、3.1~4.7

(Ⅲ) 三种化合物的溶解度(S)随温度变化曲线如图。

回答下列问题:

(1)在盐泥中加H2SO4溶液控制pH为1~2以及第一次煮沸的目的是:  

(2)若溶液中Mg2+的浓度为6 mol/L,溶液pH≥  才可能产生Mg(OH)2沉淀。

(3)第二次过滤需要趁热进行,主要原因是  。所得滤渣的主要成分是  

(4)从滤液Ⅱ中获得MgSO4·7H2O晶体的实验操作步骤为:①向滤液Ⅱ中加入  ,②过滤,得沉淀,③  ,④蒸发浓缩,降温结晶,⑤过滤、洗涤得产品。

(5)若获得的MgSO4·7H2O质量为24.6 g,则该盐泥中含镁[以Mg(OH)2计]的百分含量约   (MgSO4·7H2O式量为246)

正确答案

(15分)

(1)提高Mg2+的浸取率(2分)

(2)8(2分)

(3)温度较高时钙盐与镁盐分离更彻底(或高温下CaSO4·2H2O溶解度小)(2分)

Al(OH)3、Fe(OH)3、CaSO4·2H2O     (2分)

(4)NaOH溶液(2分) 向沉淀中加足量稀硫酸(2分)

(5)20.0%(3分)

试题分析:由流程图,①②③酸浸,溶解,④分离溶液和固体杂质,主要是H2SiO3和不溶解的滤渣,⑤将Fe2 氧化成Fe3 以便分步除去,⑥分离Fe (OH)3、Al (OH)3和MgSO4、NaCl溶液,由滤液Ⅱ得到产品。⑴通过煮沸提高反应速率,提高Mg2 的浸出率,答案:提高Mg2+的浸取率;⑵Ksp[Mg(OH)2]=6.0×=c(Mg2)c2(OH )得:c2(OH )= 6.0×/6=1.0×10-12,c(OH )=1.0×10―6mol/L,PH8,答案:8;⑶从图中读出高温下CaSO4·2H2O溶解度小,与溶液分离更彻底,答案:温度较高时钙盐与镁盐分离更彻底(或高温下CaSO4·2H2O溶解度小); Al(OH)3、Fe(OH)3、CaSO4·2H2O;⑷滤液Ⅱ中含有MgSO4、NaCl,要将NaCl分离出去,要先将Mg2 形成Mg(OH)2沉淀,过滤后将NaCl除去,然后加H2SO4重新生成MgSO4,然后蒸发浓缩,降温结晶,过滤、洗涤、干燥后获得晶体。答案:NaOH溶液;向沉淀中加足量稀硫酸;⑸MgSO4·7H2O质量为24.6 g,是0.1mol,则0.1molMg (OH)2为5.8 g,5.8g/29g×100%=20.0%。答案:20.0%。

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填空题

(14分)工业上SnSO4是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业,其制备路线如下:

提示:①已知在酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式.

②已知Ksp[Sn(OH)2] =1.0×10-26

回答下列问题:

(1)SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是__________,加入Sn粉的作用是_________。

(2)反应I生成的沉淀为SnO,写出该反应的离子方程式___________________________。

(3)检验沉淀已经“漂洗”干净的方法__________________________________________。

(4)反应Ⅱ硫酸的作用之一是控制溶液的pH,若溶液中c(Sn2+)=1.0mol•L-1,则应控制溶液pH_____。

(5)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,请写出发生反应的离子方程式____________。

正确答案

(1)抑制Sn2+水解 (2分)  防止Sn2+被氧化(2分)(2)Sn2+ + CO32-=SnO↓ + CO2↑(3分)

(3)取最后一次洗涤液,向其中加入AgNO3溶液,若无沉淀,则说明洗涤干净;(2分)

(4)小于1; (2分) (5)Sn2+ + H2O2 + 2H+=Sn4+ + 2H2O (3分)

试题分析:(1)SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡,存在平衡Sn Cl2+H2OSn(OH)Cl+HCl,加入盐酸,使该平衡向左移动,抑制Sn2+水解;Sn2+易被氧化,加入Sn粉除调节溶液pH外,还防止Sn2+被氧化;

(2)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,Sn元素化合价没有变化,属于非氧化还原反应,同时生成气体,该气体为二氧化碳,离子方程式为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑;

(3)沉淀表面有吸附的氯离子,因此检验沉淀已经“漂洗”干净的方法是:取最后一次洗涤液,向其中加入AgNO3溶液,若无沉淀,则说明洗涤干净;

(4)根据 Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10-26=c(OH-2×c(Sn2+),将c(Sn2+)=1.0mol•L-1带人可得c(OH-)=10-13mol/L,c(H+)=0.1mol/L,故pH小于1,Sn2+完全沉淀;

(5)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,双氧水有强氧化性,Sn2+易被氧化为Sn4+,自身被还原为水,离子方程式为:Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O。

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填空题

在锌湿法冶炼过程中,会产生大量铜镉渣(主要含有Zn、Cd、Fe、Cu等),直接丢弃会造成环境污染,也是资源浪费,以下为回收处理铜镉渣制备硫酸锌晶体的工业流程:

已知:硫酸锌晶体易溶于水,难溶于酒精。

(1)加入硫酸的目的            

(2)硫酸不能溶出铜,加入锰粉是为了结合铁离子的变价来传递电子,将铜溶出,锰粉的主要成分为MnO2,相关方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+              

(3)由硫酸锌溶液获得硫酸锌晶体,必要的操作方法为                       

(4)制得的硫酸锌晶体需要洗涤,选择的试剂为   ,原因是          

正确答案

(10分)

(1)溶出铜镉渣中的Zn、Cd、Fe等金属(2分)

(2) MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O  (3分)

(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(2分)

(4)酒精(1分)硫酸锌晶体易溶于水,水洗会造成硫酸锌晶体的损失(2分)

试题分析:

(1)该工艺流程图中可以看出金属单质在硫酸的作用下转变为离子;

(2)根据工艺流程图中可以看出溶液中没有Fe2+,且MnO2转变为Mn2+,该反应为氧化还原反应MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

(3)从溶液中得到晶体的操作;

(4)结合题中信息,由于硫酸锌晶体易溶于水,难溶于酒精,应选择酒精洗涤。

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简答题

海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下:

(1)指出提取碘的过程中有关实验操作名称 ①         ③      

(2)写出过程②中有关反应的离子方程式                          

(3)提取碘的过程中,可供选择的有机试剂是                     

正确答案

(8分)(1)①过滤 ③ 萃取 (2)Cl2+2I- =I+ 2Cl-(3)BC。

(以上每空2分,但第(3)小题漏答得1分,多选得0分)

试题分析:(1)过滤适用于不溶于水的固体和液体,分离固体和液体采用过滤的方法;将碘水中的碘单质萃取出来,选择合适的萃取剂即可。

(2)过程②是氯气氧化碘离子的过程,反应的离子方程式是Cl2+2I- =I+ 2Cl-

(3)萃取的基本原则两种溶剂互不相溶,且溶质在一种溶剂中的溶解度比在另一种大的多,萃取剂与溶质不反应。碘在四氯化碳或苯中的溶解度大于在水中的溶解度,四氯化碳或苯和水都不互溶,且四氯化碳或苯和碘都不反应,故可用四氯化碳或苯,而乙醇和乙酸与水都是互溶的,不能作为萃取剂,答案选BC。

点评:该题以海水中单质碘的提取为载体,重点考查对常见物质分离与提纯方法的连接掌握情况,有利于调动学生的学习兴趣,激发学生的学习求知欲。旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的应试能力和逻辑推理能力。掌握过滤、萃取、蒸馏等操作是解答本题的关键。

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