在工农业生产和科学研究中,许多重要的化学反应需要在水溶液中进行,试分析并回答以下问题:
(1)向体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L-1盐酸和醋酸溶液中分别滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液。随加入的NaOH溶液体积的增加,溶液pH的变化如下图所示:
①用NaOH溶液滴定醋酸溶液的曲线是__________________(填“I”或“Ⅱ”);
②实验前,上述三种溶液中由水电离出的c(H+)最大的是______________溶液(填化学式);
③图中V1和V2大小的比较:V1_____V2(填“>”、“<”或“=”);
④图I中M点对应的溶液中,各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是:
______>______>______>________(用离子的物质的量浓度符号填空)。
(2)为了研究沉淀溶解平衡,某同学查阅资料并设计了如下实验(相关数据测定温度及实验环境均为25℃):
资料:AgSCN是白色沉淀;Ksp(AgSCN)=1.0×10-12;Ksp(AgI)=8.5×10-17
①步骤2中溶液变红色,说明溶液中存在SCN-,该离子经过步骤1中的反应,在溶液中仍然存在,原因是:_____________(用必要的文字和方程式说明);
②该同学根据步骤3中现象a推知,加入的AgNO3与步骤2所得溶液发生了反应,则现象a为________(至少答出两条明显现象);
③写出步骤4中沉淀转化反应平衡常数的表达式:K=______________。
(1) 氨催化氧化法是工业制硝酸的主要方法,可进行连续生产。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol
写出氨气经催化氧化生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式_____________________________。
(2) 恒容密闭容器中进行的合成氨反应,其化学平衡常数K与温度t的关系如下表:
t/K |
298 |
398 |
498 |
… |
K |
4.1×106 |
K1 |
K2 |
… |
①写出合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数表达式:__________________________
②上表中K1_______K2(填“>”、“=”或“<”)。
(3) 如果向氨合成塔中充入10molN2和40molH2进行氨的合成,图A和图B为一定温度下平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p)的关系图。
①下列说法正确的是__________(填序号)。
A.图中曲线表明增大体系压强(p),有利于提高氨气在混合气体中体积分数
B.如果图B中T=500℃,则温度为450℃时对应的曲线是b
C.工业上采用500℃温度可有效提高反应速率和氮气的转化率
D.当 2v正(H2) =3v逆(NH3)时,反应达到平衡状态
E.容器内混合气体密度保持不变时,反应达到平衡状态
②图A中氨气的体积分数为15%时,N2的转化率为 。
(4)在1998年希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+),实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨,其实验装置如图C,则正极的电极反应式 。
(5)25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12,Ksp[MgF2]=7.42×10-11。下列说法正确的是( )。
A.25 ℃时,饱和Mg(OH)2溶液中c(OH—)大于饱和MgF2溶液中c(F—)
B.25 ℃时,某饱和Mg(OH)2溶液中c(Mg2+)=0.056 1 mol·L-1,则溶液的pH=9
C.25 ℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,溶液变澄清,Ksp[Mg(OH)2]增大
D.25 ℃时,在Mg(OH)2悬浊液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2可能转化为MgF2
以天然气为原料合成氨是当下主流合成氨方式,其过程简示如下:
(1)甲烷脱硫的主要目的是 。
(2)甲烷一次转化发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) 。
在20L的密闭容器中充入CH4(g)、H2O(g)各1mol,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。压强P1 (选填>、<、=)P2;若3min后在150℃、压强为P2时达到平衡,平均反应速率v(H2)= 。
(3)传统的化学脱碳法是用热碳酸钾溶液洗气,用什么方法可以使洗气后的碳酸钾溶液再生以循环使用? 。
铜洗能较彻底脱碳脱硫。醋酸亚铜溶于过量氨水形成的铜洗液,可吸收H2S、O2、CO、CO2等,该铜洗液吸收CO2的化学方程式: 。
(4)n(N2) :n(H2)="1" : 3原料气进入合成塔,控制反应条件之外采取什么措施提高原料气利用率? 。
(5)NaCl、NaBr、NaI混合溶液中滴入AgNO3溶液至c(Ag+)="0.07" mol·L-1,溶液中浓度比
c(Cl-):c(Br-):c(I-) = : :1。
|
AgCl |
AgBr |
AgI |
Ksp |
2×10-10 |
5×10-13 |
1×10-16 |
重铬酸钾(K2Cr2O7)俗称红矾钾,是工业生产和实验室的重要氧化剂。已知K2Cr2O7溶液中存在平衡Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+。回答下列问题(残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,该离子视为沉淀完全):
(1)重铬酸钾试剂标签上应标注 。(填字母编号)
(2)加热时,重铬酸钾与浓盐酸反应,使氯离子氧化逸出,请写出该反应的离子方程式: 。
(3)已知AgCl、Ag2CrO4(砖红色)的Ksp分别为2×10-10和1.12×10-12。分析化学中,测定含氯的中性溶液中Cl-的含量,以K2CrO4作指示剂,用AgNO3溶液滴定。滴定过程中首先析出沉淀 ,达到滴定终点的实验现象为: 。该沉淀滴定需要注意两个问题:①指示剂的用量,滴定终点时,溶液中的CrO42-浓度为 mol·L-1时合适;②控制溶液的酸度,pH在6.5-10.5之间,请结合反应方程式分析,为什么pH<6.5实验结果将不准确: 。
(4)人体内铬元素的含量过高,会引起急性中毒,甚至致癌。工业上可采用铁作阳极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解的进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,从而使废水中铬含量低于排放标准。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度)[Cr(OH)3是一种两性氢氧化物]。
金属离子 |
Ksp |
pH(10-1 mol·L-1) |
pH(10-5 mol·L-1) |
Fe3+ |
4.0×10-38 |
2.7 |
3.7 |
Cr3+ |
6.0×10-31 |
4.3 |
5.6 |
①阴极的电极反应式为 ;Cr2O72-转化为Cr3 +的离子方程式为 ,电路中每转移6 mol电子,最多有 mol Cr2O72-被还原。
②pH对废水中Cr2O72-去除效率的影响情况如图所示。电解过程中对降低废水中的铬含量最有利的pH范围为 。
(14分)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H=-200.9kJ·mol-1
NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g) △H=-58.2kJ·mol-1
SO2(g)+O3(g)=SO3(g)+O2(g) △H=-241.6kJ·mol-1
(1)反应3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)的△H=_______mol·L-1。
(2)室温下,固定进入反应器的NO、SO2的物质的量,改变加入O3的物质的量,反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3):n(NO)的变化见下图。
①当n(O3):n(NO)>1时,反应后NO2的物质的量减少,其原因是__________。
②增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,其可能原因是_________。
(3)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时,清液(pH约为 8)中SO32-将NO2转化为NO2-,其离子方程式为:___________。
(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液,达到平衡后溶液中c(SO32-)=________[用c(SO42-)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示];CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率,其主要原因是_________。
磷酸铁锂动力电池(LiFePO4电池)的内部结构如图所示。中间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,锂离子可以通过而电子不能通过。
该电池的总反应式为:Li1-xFePO4+ LixC6="=" C6 + LiFePO4
(1)磷酸铁锂电池放电时,正极反应式为 。
(2)若用该电池电解精炼铜,阴极质量增重19.2g时,则电池中通过聚合物隔膜的Li +数目为 。
(3)以该电池为电源,用Fe2O3为阳极,石墨为阴极,NaOH溶液为电解质溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4),写出阳极的电极反应式 。
(4)学生在实验时若被白磷(以P表示)灼伤,可用硫酸铜溶液涂抹伤处,有铜和H3PO4生成,写出此反应的化学方程式 。
(5)一般来说,如果一个反应的平衡常数大于105,通常认为反应进行得较完全;相反,如果一个反应的平衡常数小于10-5,则认为这个反应很难进行。已知常温下各物质的溶度积及电离平衡常数:
CuS:Ksp=8.4×10-36mol2·L-2;H2S:Ka1=1.2×10-7mol·L-1,Ka2=7×10-15mol·L-1
①通过计算说明反应CuS(s)+2H+Cu2++H2S进行的程度 。
②常温下,NaHS溶液呈碱性,此溶液中离子浓度由小到大的顺序是 。若向此溶液中加入硫酸铜溶液,恰好完全反应,所得溶液pH 7(填“>”“<”或“﹦”),其原因是 (用离子方程式表示)。
铁及其化合物有着广泛用途。
(1)将饱和三氯化铁溶液滴加至沸水中可制取氢氧化铁胶体,写出制取氢氧化铁胶体的化学方程式 。
(2)含有Cr2O72-的废水有毒,对人畜造成极大的危害,可加入一定量的硫酸亚铁和硫酸使Cr2O72-转化为Cr3+,该反应的离子方程式为 。然后再加入碱调节溶液的pH在6-8 之间,使Fe3+和Cr3+转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀而除去。
(3)铁镍蓄电池又称爱迪生蓄电池,放电时的总反应为Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2,充电时阳极附近的pH (填:降低、升高或不变),放电时负极的电极反应式为 。
(4)氧化铁是重要的工业原料,用废铁屑制备氧化铁流程如下:
①铁屑溶于稀硫酸温度控制在50~800C的主要目的是 。
②写出在空气中煅烧FeCO3的化学方程式为 。
③FeCO3沉淀表面会吸附S042-,需要洗涤除去。
洗涤FeCO3沉淀的方法是 。
判断沉淀是否洗净的方法是 。
(16分)氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
(1)室温下,0.1mol/L的亚硝酸(HNO2)、次氯酸的电离常数Ka分别为: 7.1×10-4, 2.98×10-8。将0.1mol/L的亚硝酸稀释100倍,c(H+)将 (填“不变”、“增大”、“减小”);Ka值将(填“不变”、“增大”、“减小”) 。写出HNO2、HClO、NaNO2、NaClO四种物质之间发生的复分解反应的离子方程式 。
(2)羟胺(NH2OH) 可看成是氨分子内的l 个氢原子被羟基取代的产物,常用作还原剂,其水溶液显弱碱性。已知NH2OH 在水溶液中呈弱碱性的原理与NH3在水溶液中相似,请用电离方程式表示其原因 。
(3)亚硝酸钠与氯化钠都是白色粉末,且都有咸味,但亚硝酸盐都有毒性,通常它们可以通过加入热的白醋鉴别,亚硝酸钠遇到白醋会产生一种红棕色刺激性气味气体和一种无色刺激性气味气体,该反应的离子方程式为 。
(4)磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。
①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一,反应在1300℃的高温炉中进行,其中SiO2的作用是用于造渣(CaSiO3),焦炭的作用是 。
②不慎将白磷沾到皮肤上,可用0.2mol/L CuSO4溶液冲洗,根据步骤Ⅱ可判断,1mol CuSO4所能氧化的白磷的物质的量为 。
(5)若处理后的废水中c(PO43-)=4×10-7 mol·L-1,溶液中c(Ca2+)= mol·L-1。(已知Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10-29)
(6)某液氨-液氧燃料电池示意图如下,该燃料电池的工作效率为50%,现用作电源电解500mL的饱和NaCl溶液,电解结束后,所得溶液中NaOH的浓度为0.3 mol·L-1,则该过程中消耗氨气的质量为 。(假设溶液电解前后体积不变)
CrO3主要用于电镀工业,做自行车、仪表等日用五金电镀铬的原料。CrO3具有强氧化性,热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如图所示。
请回答下列问题:
(1)B点时剩余固体的化学式是____________。
(2)加热至A点时反应的化学方程式为______________________________。
(3)CrO3具有两性,写出CrO3溶解予KOH溶液的反应化学方程式____________________。
(4)三氧化铬还用于交警的酒精测试仪,以检查司机是否酒后驾车。若反应后红色的CrO3变为绿色的Cr2(SO4)3,酒精被完全氧化为CO2,则其离子方程式为_______________。
(5)由于CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,所以电镀废水的排放是造成铬污染的主要原因。某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意图如图:
①A为电源___________极,阳极区溶液中发生的氧化还原反应为________________________。
②已知电解后阳极区溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13 mol·L-1,则c(Cr3+)为__________mol·L-1。{已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31}
(共14分)(1)美国麻省理工学院(MIT)近年来设计出镁锑液态金属电池,其工作原理如图所示,负极金属失去电子,并通过外电路做功,而负极金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化;充电则执行相反的过程。
写出电池放电时的正极反应式为 。
(2)我国锑的蕴藏量占世界第一位,辉锑矿(Sb2S3)是其主要矿物。某冶金课题组进行三氯化锑水溶液的电解研究,然后利用电解过程中阳极生成的五氯化锑作为浸出剂,对辉锑矿进行酸性浸出;从而实现浸出-电解的闭路循环,解决了传统炼锑过程中“工业三废”排放量大的问题。流程如图:
①写出锑元素在周期表中的位置 。
②“工业三废”指的是 。
③电解过程中阳极主要是Sb3+被氧化成Sb5+。请写出阴极的电极反应式 。
④根据流程图写出“浸出”步骤发生反应的化学方程式 。
⑤已知浸出液中除Sb3+外,还有Cu2+、Pb2+等重金属离子,其中c(Cu2+)=1.6×10-3mol·L-1,向浸出液中加入硫化钠至溶液中的Cu2+刚好完全沉淀,则c(S2-)= 。(已知Ksp(CuS)=8×10-45 Ksp(PbS)=3.4×10-28)
⑥还原除砷的原理是:在大于4mol·L-1的HCl溶液中,以次磷酸钠(Na3PO2)做还原剂,保持微沸温度,使AsCl3被还原为棕色单质砷沉淀,请配平该反应的化学方程式:
AsCl3 + Na3PO2 + HCl + H2O = As ↓+ H3PO3 + NaCl
(14分,每空2分))镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,设计实验流程如下:
已知:①NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+。
②已知实验温度时的溶解度:NiC2O4> NiC2O4·H2O > NiC2O4·2H2O
③Ksp[Ni(OH)2]=5.0×10-16, Ksp(NiC2O4)=5.0×10-10;
回答下列问题:
(1)酸溶后所留残渣的主要成分为 (填物质名称)。
(2)用NiO调节溶液的pH,析出沉淀的成分为 (填化学式)。
(3)写出加入Na2C2O4溶液后反应的化学方程式: 。
(4)写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式: 。
(5)电解过程中阴极反应式 ,沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧化,写出氧化反应的离子方程式 。
(6)铁镍蓄电池,放电时总反应为:
Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2,下列有关该电池的说法不正确的是
A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe |
B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2 |
C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低 |
D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O |
(1)有人研究证明:使用氯气作自来水消毒剂,氯气会与水中有机物反应,生成如CHCl3等物质,这些物质可能是潜在的致癌致畸物质。目前人们已研发多种饮用水的新型消毒剂。下列物质不能作自来水消毒剂的是 (填序号)。
A.明矾 | B.二氧化氯 |
C.臭氧 | D.高铁酸钠(Na2FeO4) |
(2)高铁(VI)酸盐是新一代水处理剂。其制备方法有:次氯酸盐氧化法(湿法)和高温过氧化物氧化法(干法)等。湿法是在碱性溶液中用次氯酸盐氧化铁(III)盐,写出该法的离子方程式: 。
(3)用高铁(VI)酸盐设计的高铁(VI)电池是一种新型可充电电池,电解质溶液为KOH溶液,放电时的总反应:3Zn+2K2FeO4+8H2O→3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
①写出正极发生的电极反应式: 。
②用高铁(VI)电池作电源,以Fe作阳极,以Cu作阴极,对足量KOH溶液进行电解,当有0.1molK2FeO4反应时,在电解池中生成H2 L(标准状况),同时生成Fe(OH)3= mol。
③下表列出了某厂排放的含锌废水中的含量及国家环保标准值的有关数据:
|
含锌废水水质 |
经处理后的水国家环保标准值 |
Zn2+浓度/(mg·L-1) |
≤800 |
≤3.9 |
pH |
1~5 |
6~9 |
经处理后的废水pH=8,此时废水中Zn2+的浓度为 mg/L(常温下,Ksp[Zn(OH)2]=1.2×1017), (填“符合”或“不符合”)国家环保标准。
工业制备氯化铜时,将浓盐酸用蒸气加热到80℃左右,慢慢加入粗CuO粉末(含杂质Fe2O3、FeO),充分搅拌使之溶解,得一强酸性的混合溶液,现欲从该混合溶液中制备纯净的CuCl2溶液[参考数据:pH≥9.6时,Fe2+完全水解成Fe(OH)2;pH≥6.4时,Cu2+完全水解成Cu(OH)2;pH≥3.7时,Fe3+完全水解成Fe(OH)3]。请回答以下问题:
(1)第一步除Fe2+,能否直接调整pH=9.6将Fe2+沉淀除去?______,理由是_____________________。
有人用强氧化剂NaClO将Fe2+氧化为Fe3+:
①加入NaClO后,溶液的pH变化是___________(填序号);
A.一定增大 B.一定减小
C.可能增大 D.可能减小
②你认为用NaClO作氧化剂是否妥当?__________,理由是____________________________。
③现有下列几种常用的氧化剂,可用于除去该混合溶液中Fe2+的有_________(填序号)。
A.浓HNO3 B.KMnO4 C.Cl2 D.O2
(2)除去溶液中的Fe3+的方法是调整溶液的pH=3.7,现有下列试剂均可以使强酸性溶液的pH调整到3.7,可选用的有__________(填序号)。
A.NaOH B.氨水 C.Cu2(OH)2CO3 D.Na2CO3
按要求回答下列问题:
(1)常温下,向VL 0.1mol/L的醋酸溶液中加水稀释,下列说法中正确的是 (填字母)
A.溶液中导电粒子的数目将减少
B.由水电离的c(H+)浓度将减小
C.溶液中不变
D.溶液中将减小
E.醋酸的电离程度将增大,c(H+)也增大
(2)①常温下,将0.1mol/L的硫酸V1mL与0.1mol/LNaOH溶液V2mL混合后,溶液的pH=1则V1:V2= (忽略溶液体积的变化)。
②常温下,若溶液由pH=3的盐酸V1mL与pH=11的某碱BOH溶液V2mL混合而得,则下列假设和结论都正确的是 (填字母)
A.若混合后溶液呈中性,则c(H+)+c(OH-)=2×10-7mol/L
B.若V1=V2,则混合后溶液的pH一定等于7
C.若V1=V2,则混合后一定有:c(Cl-)>c(B+)>c(H+)>c(OH-)
D.混合后的溶液中一定有c(B+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
(3)常温下,浓度均为0.1mol/L的五种溶液的pH如下表所示:
溶液 |
CH3COONa |
NaHCO3 |
Na2CO3 |
NaClO |
NaCN |
pH |
8.8 |
9.7 |
11.6 |
10.3 |
11.1 |
①写出向NaClO溶液中通入少量CO2的离子方程式 。
②将浓度均为0.01mol/L下列溶液分别加水稀释10倍,pH变化最小的是 (填字母)
A.HCN B.HClO C.H2CO3 D.CH3COOH
③常温下,等浓度的醋酸与醋酸钠组成的混合溶液pH=6,则c(CH3COO-)-c(CH3COOH)= (填准确数值)。
(4)已知常温下Ksp(AgCl)=1.0×10-10,Ksp (CH3COOAg)=9.0×10-4。常温下,CH3COOAg若要在NaCl溶液中开始转化为AgCl沉淀,则NaCl的浓度必须不低于 。
(10分)已知磺酰氯(SO2Cl2)是一种有机氯化剂,SO2(g)+Cl2(g)SO2C12(g) H<0,SO2Cl2是一种无色液体,熔点—54.1 ℃,沸点69.1 ℃,极易水解,遇潮湿空气会产生白雾。
(1)化合物SO2Cl2中S元素的化合价是 。
(2)用二氧化锰和浓盐酸制氯气的化学方程式为 。
(3)用如图所示的装置制备SO2Cl2,下列说法正确是 (选填编号)
a.A、E处洗气瓶中盛放的可能分别是饱和食盐水和饱和NaHSO3溶液
b.B处反应管内五球中玻璃棉上的活性碳作催化剂
c.装置C处吸滤瓶应放在冰水中冷却,更有利于SO2Cl的收集
(4)B处反应管冷却水应从 (填“m”或“n”)接口通入,
从化学平衡移动角度分析,反应管通水冷却的目的是 ,D处U形管中盛放的试剂可以是 。
(5)向C中所得液体中加水,出现白雾,振荡、静置得到无色溶液。经检验该溶液中的阴离子只有SO42—、Cl—(OH—除外),写出SO2Cl2与H2O反应的化学方程式 。
(6)已知室温下,Ksp[AgCl]=2.0×10—10,Ksp[Ag2SO4]=1.6×10—5,在SO2Cl2溶于水所得溶液中逐滴加入AgNO3稀溶液,使SO42—和Cl—完全沉淀。当浊液中Ag+浓度为0.1 mol/L时,此浊液中Cl—与SO42—的物质的量浓度之比为 。
试题篮
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