辽宁省实验中学2023-2024学年高三化学上学期阶段测试试题(Word版附解析)
展开考试时间:75分钟 试题满分:100分
相对原子质量:C-12 O-16 N-14 Na-23 Al-27 Fe-56 S-32
第Ⅰ卷(选择题45分)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意。)
1. 化学与我们的生活息息相关,衣食住行皆化学。下列说法正确的是
A. 用pH试纸测得84消毒液的pH=9,故84消毒液显碱性
B. 浪漫民俗文化“铁树银花”指铁的焰色反应
C. 量子通信材料螺旋碳纳米管、石墨烯等纳米材料属于胶体
D. 为使发面食品松软可口,制作时可添加适量碳酸氢钠
【答案】D
【解析】
【详解】A.84消毒液的有效成分为NaClO,具有漂白性,不能用pH试纸测定pH,A不正确;
B.铁的焰色是我们肉眼看不见的,浪漫民俗文化“铁树银花”是通过打铁时烧红的铁块在锤击下溅出火花而发明出来的,B不正确;
C.螺旋碳纳米管、石墨烯等纳米材料只有分散质,没有分散剂,不属于分散系,所以不属于胶体,C不正确;
D.制作发面食品时,添加适量碳酸氢钠,受热分解产生的气体被面团包住,气体受热时发生膨胀,从而使发面食品松软可口,D正确;
故选D。
2. NA是阿伏加德罗常数的数值。下列说法正确的是
A. 标准状况下,2.24L HF中含有的分子数为
B. 2.6g C2H2和苯蒸气的混合物中含有的键数目为
C. 的溶液中氢离子数目为
D. 1mlCl2与足量的水充分反应转移的电子数为NA
【答案】B
【解析】
【详解】A.标准状况下,HF呈液态,无法求出2.24L HF物质的量,也就无法求出其含有的分子数,A不正确;
B.1个C2H2和1个苯分子中分别含有2个C-H键和6个C-H键,2.6g C2H2和2.6g苯蒸气中都含有0.2mlC-H键,所以2.6g C2H2和苯蒸气的混合物中含有的C-H键数目为,B正确;
C.pH=3的H3PO4溶液的体积未知,无法求出其含有的氢离子数目,C不正确;
D.氯气和水反应为可逆反应,1mlCl2与足量的水充分反应,参加反应的Cl2小于1ml,所以转移的电子数小于NA,D不正确;
故选B。
3. 检验补铁剂中铁元素价态时,(C为价)会与酸性溶液发生如下反应:,下列说法不正确的是
A. 该反应的氧化产物只有
B. 每生成标准状况下,转移电子
C. 在反应中体现氧化性
D. 检验时,可用酸性将氧化为,再加稍过量的溶液
【答案】A
【解析】
【详解】A.KSCN中S为-2价、N为-3价,则反应中,KSCN中S、N元素的化合价均升高,该反应的氧化产物有硫酸根离子、,A错误;
B.根据Mn由+7价降低为+2价,该反应转移电子为110e-,物质的量为1ml,生成标准状况下,转移ml=电子,B正确;
C.中Mn元素化合价降低,得到电子,在反应中体现氧化性,C正确;
D.铁离子遇到KSCN溶液变红,则检验时,可用酸性将氧化为,再加稍过量的溶液,D正确;
故选A。
4. 向等物质的量浓度的NaOH和的混合溶液中加入稀盐酸。下列离子方程式与事实不相符的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.设NaOH和Na2CO3 的物质的量都为2ml,则加入盐酸少量,先发生反应:2OH-+2H + =2H2O,2ml氢氧化钠消耗2ml盐酸,再发生反应+H + =,将两个方程式相加得:,故A与事实相符;
B.设NaOH和Na2CO3 的物质的量都为1ml,则加入盐酸少量,先发生反应:OH-+H + =H2O,1ml氢氧化钠消耗1ml盐酸,再发生反应+H + =,将两个方程式相加得:,故B与事实相符;
C.设NaOH和Na2CO3的物质的量都为2ml,2ml氢氧化钠消耗2ml氢离子,剩余2ml氢离子与2ml碳酸钠反应生成2ml碳酸氢根离子,离子方程式应为,即,故C与事实不相符;
D.设NaOH和Na2CO3 的物质的量都为1ml,则加入盐酸过量,先发生反应:OH-+H + =H2O,1ml氢氧化钠消耗1ml盐酸,再发生反应+2H + =CO 2 ↑+H2O,将两个方程式相加得:,故D与事实相符;
故选C。
5. 向含a ml NaClO的溶液通入b ml SO2充分反应(不考虑二氧化硫与水之间的反应以及次氯酸的分解)。下列说法不正确的是
A. 当0B. 当b=a时,SO2+H2O+ClO-==2H++Cl-+
C. 当a/3≤b≤a时,反应后溶液中H+的物质的量: 0
【解析】
【分析】根据得失电子守恒可知如果bml恰好被氧化为硫酸需要bml次氯酸钠,生成bml氯化钠,据此回答。
【详解】A.当0B.根据以上分析可知当b=a时,反应的离子方程式为SO2+H2O+ClO-=2H++Cl-+SO42-,故B正确;
C.当a/3=b时过量的次氯酸钠结合生成的氢离子转化为次氯酸,b=a时生成硫酸和氯化钠,氢离子的物质的量为2bml,因此当a/3≤b≤a时,反应后溶液中H+的物质的量:0<n(H+)≤2bml,故C正确;
D.当0<b<a时,次氯酸钠过量,SO2全部转化为bml硫酸,根据得失电子守恒可知生成bml氯离子,剩余的次氯酸钠是(a-b)ml,剩余的次氯酸钠结合氢离子转化为次氯酸,因此最终次氯酸钠的物质的量小于(a-b)ml,故D错误;
故答案选D
【点睛】明确反应的过程和原理是解答的关键,难点是过量的次氯酸钠与生成的硫酸反应过量计算讨论。答题时注意根据电子得失守恒进行分段讨论。
6. 研究小组探究与水反应。取粉末加入水中,充分反应得溶液A(液体体积无明显变化),进行以下实验。
下列说法不正确的是
A. 由②中现象i可知,与水反应有生成
B. 由③、④可知,②中溶液红色褪去是因为是大
C. 由②、③、④可知,①中溶液红色褪去的主要原因是大
D. 向①中褪色后的溶液中滴加5滴盐酸,溶液最终不能变成红色
【答案】C
【解析】
【分析】1.56 g Na2O2的物质的量==0.02ml,加入到40 mL水中,充分反应得溶液A(液体体积无明显变化),完全反应生成氢氧化钠,则氢氧化钠的浓度为=1ml/L,结合实验现象分析判断。
【详解】A.过氧化钠与水反应得到的溶液A中加入二氧化锰,有气体放出,该气体能使带火星木条复燃,说明是氧气,是过氧化氢在二氧化锰催化作用下发生了分解,说明Na2O2与水反应有H2O2生成,选项A正确;
B.由分析知,②步骤ii中得到的氢氧化钠溶液浓度为1ml/L,与③i中氢氧化钠的浓度相等,因此现象都是滴加酚酞后,溶液变红色,10分钟后溶液褪色,ii中滴加几滴盐酸后,氢氧化钠浓度减小,溶液变成红色,由④知,0.1ml/L的氢氧化钠溶液中滴加酚酞,溶液变红色,2小时后无明显变化,说明氢氧化钠溶液的浓度较大时,一段时间后颜色会褪去,浓度较小时,不能褪色,说明②溶液红色褪去是因为c(OH- )大,选项B正确;
C.根据B的分析可知,1ml/L的氢氧化钠溶液中滴加酚酞,溶液变红色,溶液褪色需要10分钟,而①中溶液变红色,20秒后就褪色,说明溶液红色褪去的主要原因不是c( OH- )大,而是过氧化氢的氧化作用,选项C不正确;
D.①中过氧化氢已经将酚酞氧化了,因此褪色后的溶液再滴加5滴6 ml/L盐酸,溶液不能变成红色,选项D正确;
答案选C。
7. 实验测得等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液的pH随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A. NaHCO3固体的分解温度是45℃
B. M点之前,升高温度溶液的pH减小,原因是水解平衡逆向移动
C. N点NaHCO3已完全分解
D. 若将N点溶液恢复到25℃,pH>8.62
【答案】D
【解析】
【详解】A.与左图对照,如果45℃时NaHCO3固体完全分解,则溶液的pH约为11.45,所以NaHCO3固体的分解温度不是45℃,A不正确;
B.M点之前,升高温度溶液的pH减小,表明溶液中c(H+)增大,NaHCO3的水解是吸热过程,水解平衡不可能逆向移动,则主要原因是温度升高,水的电离程度增大,B不正确;
C.若N点NaHCO3完全分解,则溶液的pH约为11.45,与碳酸氢钠溶液的pH不符,C不正确;
D.由于N点时有部分NaHCO3转化为Na2CO3,所以若将N点溶液恢复到25℃,pH>8.62,D正确;
故选D。
8. 在复盐NH4Fe(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,可能发生的反应的离子方程式是( )
A. Fe2+++Ba2++2OH-═BaSO4↓+Fe(OH)2↓
B. +Fe3+++Ba2++4OH-═BaSO4↓+Fe(OH)3↓+NH3•H2O
C. 2Fe3++3+3Ba2++6OH-═3BaSO4↓+2Fe(OH)3↓
D. 3+Fe3++3+3Ba2++6OH-═3BaSO4↓+Fe(OH)3↓+3NH3•H2O
【答案】C
【解析】
【详解】A.NH4Fe(SO4)2溶液中不存在Fe2+,A不正确;
B.当、Fe3+为1ml时,应为2ml,此时参加反应的Ba2+应为2ml,正确的离子方程式为+Fe3++2+2Ba2++4OH-═2BaSO4↓+Fe(OH)3↓+NH3•H2O,B不正确;
C.当NH4Fe(SO4)2为2ml时,加入3mlBa(OH)2,此时剩余1ml,未参与反应,所以离子方程式为2Fe3++3+3Ba2++6OH-═3BaSO4↓+2Fe(OH)3↓,C正确;
D.当NH4Fe(SO4)2为3ml时,加入3mlBa(OH)2,与OH-的反应在Fe3+反应结束后发生,但由于OH-不足量,所以不参与反应,Fe3+、都过量,正确的离子方程式为2Fe3++3+3Ba2++6OH-═3BaSO4↓+2Fe(OH)3↓,D不正确;
故选C。
9. 下列实验目的、实验操作及现象、结论有错误的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.向的NaBr溶液中通入标况下,充分反应后再加入淀粉-KI溶液,溶液先变橙后变蓝,在该过程中氯气少量和溴化钠反应消耗完,产生的溴单质氧化碘离子生成碘单质,故出现先变程后变蓝,A正确;
B.灼烧铜丝至其表面变黑、灼热,伸入盛有某有机物的试管中,铜丝恢复亮红色可能是因为醇羟基反应生成红色的铜,也可能是因为含有羧基将黑色氧化铜反应掉剩余红色的铜,B错误;
C.碳酸钠溶于水放热,碳酸氢钠溶于水吸热,故温度降低的是碳酸氢钠,C正确;
D.用pH计测量后,溶液显碱性,溶液显酸性,只能说明碳酸氢钠是强碱弱酸盐对应的碳酸是弱酸,不能说明硫酸氢钠对应的亚硫酸是强酸还是弱酸,因为硫酸氢钠显酸性对应的硫酸是弱酸,当酸式酸根离子的电离大于水解时就显酸性,故不能说明是强酸还是弱酸,D正确;
故选B。
10. 某铁的氧化物溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下恰好将完全氧化。x值为
A. 0.70B. 0.75C. 0.80D. 0.85
【答案】A
【解析】
【详解】FexO中Fe的平均化合价为+价,Fe元素的化合价升高、Cl元素的化合价降低,由得失电子守恒可知,0.005ml×2×(1-0)= ×x×(),解得x=0.7,故A正确。
答案选A。
11. 某些物质之间可以在一定条件下进行如下转化,下列说法正确的是
A. 若A、B、C含同种金属元素,则a可能是NaOH溶液,也可能是氨水
B. 若a为,则A可以为NH3
C. 若a为,则A、B、C可以为NaClO、、
D. 若a为,A为乙醇,B为乙醛,则C一定是乙酸
【答案】B
【解析】
【详解】A. 若A、B、C含同种金属元素,A为氯化铝,B为氢氧化铝,C为偏铝酸钠,则a可能是NaOH溶液,但不可能是氨水,氢氧化铝不溶于氨水,故A错误;
B. 若a为,则A若为NH3,B为N2,N2与生成C,C为NO,氨气与氧气催化氧化能直接生成NO,故B正确;
C. 若a为,则A为NaClO,因为酸性:H2CO3>HClO>HCO,NaClO+CO2+H2O=HClO+,B只能为,不为,故C错误;
D. 乙醇氧化生成乙醛,乙醛氧化生成乙酸,且乙醇、乙醛均可与氧气反应生成二氧化碳,则C可能为乙酸或二氧化碳,若a为,A为乙醇,B为乙醛,则C不一定是乙酸,也可能是CO2,故D错误;
故选B。
12. 已知:①NO可与过氧化钠粉末发生化合反应生成NaNO2,②NO能被酸性KMnO4溶液氧化成。某兴趣小组设计了如图所示的装置制备NaNO2,下列说法不正确的是
A. 装置A需加热
B. 装置B中铜的作用是提高NO的生成率
C. 装置C中装的药品是CaCl2固体
D. 装置E中的酸性KMnO4溶液的主要怍用是吸收多余的NO
【答案】C
【解析】
【分析】本实验的目的是制取NaNO2。装置A中制取的气体为NO2、NO、CO2的混合气,与Na2O2反应前,需除去NO2和水蒸气;装置B的作用是除去NO2,同时提高NO的生成率;装置C的作用是除去水蒸气和CO2,防止参与后续操作中的反应;装置D用于制取NaNO2,装置E用于尾气处理。
【详解】A.在常温下,活性炭与浓硝酸不反应,所以装置A需加热,A正确;
B.从装置A中逸出的气体为NO2、NO、CO2的混合气,在装置B中,NO2与水反应,生成的稀硝酸能与铜反应生成NO气体,所以铜的作用是提高NO的生成率,B正确;
C.装置C的作用是除去NO气体中混有的CO2和水蒸气,而CaCl2固体只能吸收水蒸气,不能吸收CO2,所以应使用碱石灰,C不正确;
D.NO是大气污染物,能被KMnO4溶液氧化成,所以装置E中的酸性KMnO4溶液的主要怍用是吸收多余的NO,D正确;
故选C。
13. 氟化镁可用于制造陶瓷、玻璃,还可用作铝金属的助熔剂、光学仪器中镜头及滤光器的涂层等。用纯净的Mg制备MgF2的流程如图所示:
已知:25℃时,部分物质的溶度积如下:
下列说法错误的是
A. 反应器1中需通入过量的CO2
B. 反应器2中需适当升高温度
C. 沉淀池的上层清液中
D. 从沉淀池中获取纯净MgF2的操作是过滤、洗涤、干燥
【答案】C
【解析】
【分析】反应器1中生成碳酸氢镁,其原理可理解为Mg与水反应生成氢氧化镁和氢气,氢氧化镁与过量二氧化碳反应生成碳酸氢镁溶液,碳酸氢镁不稳定,受热分解产生碳酸镁和二氧化碳、水,由于氟化镁比碳酸镁更难溶,用HF可将碳酸镁转化成氟化镁。
【详解】A.反应器1中得到的是Mg(HCO3)2,故要通入过量的CO2,A项正确:
B.反应器2中的Mg(HCO3)2转化为MgCO3,反应的条件是加热,B项正确;
C.沉淀池的上层清液中,c(Mg2+)一定,则,C项错误;
D.沉淀池中的沉淀为MgF2,通过过滤可得到其固体,然后洗涤、干燥即可,D项正确。
故选C。
14. Cl2O能与水反应生成次氯酸,可杀死新型冠状病毒等多种病毒。一种制备Cl2O的原理为HgO+2Cl2=HgCl2+Cl2O,装置如图所示。
已知:①Cl2O的熔点为-116℃、沸点为3.8℃,具有强烈刺激性气味、易溶于水;
②Cl2O与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。
下列说法中正确的是( )
A. 装置③中盛装的试剂是饱和食盐水
B. 装置④与⑤之间可用橡胶管连接
C. 从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O
D. 通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险
【答案】D
【解析】
【详解】A.装置②、③中盛装的试剂依次是饱和食盐水、浓硫酸,保证进入④中试剂无水,故A错误;
B.因Cl2O与有机物或还原剂接触会发生燃烧并爆炸,则④⑤之间不用橡皮管连接,为了防止橡皮管燃烧和爆炸,故B错误;
C.由沸点可知⑤中冷却分离,最后出来的气体为空气及过量的Cl2,Cl2O在⑤中转化为液态,故C错误;
D.通干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释减少爆炸危险,减少实验危险程度,避免接触还原剂等而爆炸,故D正确;
故答案为D。
【点睛】考查物质的制备实验,把握制备原理、实验装置的作用、实验技能为解答的关键,①中浓盐酸与高锰酸钾发生氧化还原反应生成氯气,②为饱和食盐水可除去氯气中的HCl,③中浓硫酸干燥氯气,通干燥空气可将氯气排入④中,④中发生HgO+2Cl2=HgCl2+Cl2O,因Cl2O与有机物或还原剂接触会发生燃烧并爆炸。
15. 向2mL0.2ml/LCuSO4溶液中滴加0.2ml/LNa2SO3溶液时溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀,经检验棕黄色沉淀中不含。通过实验探究棕黄色沉淀的成分。
实验1:向棕黄色沉淀中加入稀硫酸,观察到溶液变蓝,产生红色固体
实验2:
已知:,(白色)。
下列同学对实验现象的分析正确的是
A. 实验1中加入稀后溶液变蓝可证实棕黄色沉淀中含有
B. 实验2中加入KI溶液后产生白色沉淀,可证实棕黄色沉淀中含有
C. 实验2中加入淀粉溶液后无明显现象,说明不存在
D. 在的存在下,与发生了氧化还原反应,产生CuI沉淀和,说明棕黄色沉淀中含有和
【答案】D
【解析】
【详解】A.加入稀硫酸后,溶液变蓝,说明溶液中有Cu2+,可能固体中就有Cu2+,不能说明棕黄色沉淀中含有Cu+,A错误;
B.存在亚硫硫酸亚铜在碘负离子存在下发生沉淀转化的可能,进而生成碘化亚铜沉淀,故棕黄色沉淀中不一定含有Cu2+,B错误;
C.淀粉遇碘单质变蓝,实验2加入淀粉无明显现象,说明不存在碘单质,不能说明不存在Cu2+,C错误;
D.铜离子与碘负离子反应产生碘化亚铜与碘单质,碘单质与亚硫酸根反应生成硫酸根,那总反应就可以写出铜离子与亚硫酸根反应生成碘化亚铜和硫酸根,D正确;
故选D。
第Ⅱ卷(非选择题55分)
二、简答题(本题包括4小题。共计55分。)
16. 向100mL含Na2CO3、NaAlO2混合溶液中逐滴加入HCl溶液,测得溶液中的某几种离子的物质的量的变化如图所示:
(1)已知与在溶液中反应而不能大量共存,写出两者反应的离子方程式:___________。
(2)a和c曲线表示的离子分别是___________、___________。d曲线表示的离子方程式为___________。
(3)加入HCl溶液的物质的量浓度为___________,M点溶液中沉淀的质量为___________。
(4)原混合溶液中的Na+与的物质的量之比为___________。
(5)另取AlCl3溶液和NaOH溶液反应,当时,写出反应的离子方程式:___________。
【答案】(1)
(2) ①. ②. ③.
(3) ①. 1ml/L ②. 3.9g
(4)3∶1 (5)
【解析】
【小问1详解】
与在溶液中不能大量共存,则发生反应生成Al(OH)3和,反应的离子方程式:。
【小问2详解】
与在溶液中不能大量共存,则溶液的碱性更强,首先与盐酸发生反应,然后与盐酸反应生成,再与盐酸反应生成CO2和水,所以a和c曲线表示的离子分别是、。d曲线表示与盐酸反应生成CO2和水,离子方程式为。
【小问3详解】
从图中可以看出,Na2CO3、NaAlO2的物质的量都为0.05ml,则二者与盐酸完全反应时,消耗HCl的物质的量为0.05ml×2+0.05ml=0.15ml,HCl溶液的物质的量浓度为=1ml/L,M点溶液中沉淀为Al(OH)3,其物质的量为0.05ml,质量为0.05ml×78g/ml=3.9g。
【小问4详解】
原混合溶液中,Na2CO3、NaAlO2的物质的量都为0.05ml,则Na+与的物质的量之比为0.15ml : 0.05ml=3∶1。
【小问5详解】
另取AlCl3溶液和NaOH溶液反应,当时,先生成Al(OH)3,过量OH-又将Al(OH)3部分溶解,反应的离子方程式:。
【点睛】弱酸盐溶液中滴加盐酸,碱性强的盐先与盐酸反应。
17. 回答以下问题:
(1)向Na2SO3溶液中通入少量Cl2的离子方程式:___________。
(2)在反应:中,当有5ml水未参加氧化还原反应时,由H2O还原的BrF3为___________ml;由BrF3还原的BrF3为___________ml;总的被还原的BrF3为___________ml。
(3)多硫化物在碱性溶液中被氧化为,而被还原为Br-,在反应中,消耗和OH-的物质的量比为2∶3,则该x值为___________,其反应的离子方程式为___________。
(4)向NH4Al(SO4)2溶液中滴加等浓度的Ba(OH)2溶液,写出两种溶液体积比不同时,反应的离子方程式___________。(要求离子方程式中含N、Al、的微粒只有一种存在形式,相同的产物只写Ba(OH)2溶液用量最少的一个)
【答案】(1)
(2) ①. ②. ③.
(3) ①. 5 ②.
(4)或或
【解析】
【小问1详解】
向Na2SO3溶液中通入少量Cl2,发生氧化还原反应,先生成Na2SO4和HCl,生成的HCl再与Na2SO3反应,生成NaHSO3和NaCl,离子方程式:。
【小问2详解】
在反应:中,可建立如下关系式:3BrF3——5H2O——2H2O(还)——3H2O(未),当有5ml水未参加氧化还原反应时,作还原剂的H2O物质的量为ml,2BrF3(氧)——3H2O(还),则由H2O还原的BrF3为ml=ml;此时参加反应的BrF3为5ml,BrF3与BrF3发生氧化还原反应时,BrF3共有5ml-ml=ml,3BrF3(还)——2BrF3(氧),则由BrF3还原的BrF3为ml=ml;总的被还原的BrF3为ml +ml =ml。
【小问3详解】
多硫化物在碱性溶液中被氧化为,而被还原为Br-,在反应中,消耗和OH-的物质的量比为2∶3,设的物质的量为2y,OH-的物质的量为3y,则可得反应方程式为,依据得失电子守恒和电荷守恒可得:6x+2=12y、2x-3y=2,解方程组可得:x=5、y=,从而得出x值为5,其反应的离子方程式为。
【小问4详解】
向NH4Al(SO4)2溶液中滴加等浓度的Ba(OH)2溶液,当Al3+刚好完全沉淀时,NH4Al(SO4)2溶液与Ba(OH)2溶液的体积比为2:3,反应的离子方程式为;当刚好完全沉淀时,NH4Al(SO4)2溶液与Ba(OH)2溶液的体积比为1:2,反应的离子方程式为;当Ba(OH)2溶液足量时,反应的离子方程式为。
18. 1841年美国学者Fremy首次合成了K2FeO4,它是一种“环境友好型氧化剂”。某小组拟制备K2FeO4,并探究其性质。已知20℃时KCl的溶解度为37.4g,K2FeO4的溶解度为11.1g。
实验(一)制备K2FeO4,装置如图所示。
(1)乙装置的作用是___________。
(2)甲装置中副产物为氯化钾。写出生成K2FeO4的离子方程式:___________。
实验完毕后,对甲装置中混合液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥。
实验(二)探究K2FeO4性质及应用。
取10g草酸溶于40mL水中,加入5g K2FeO4粉末,充分混合,观察到有大量气泡产生,并产生黑色固体。将所得气体通入足量澄清石灰水中,溶液变浑浊。根据上述实验现象,可以判断产生的气体中含有CO2,经测定所得气体中还含有O2
(3)实验完毕后,将混合物经过滤、洗涤、干燥得到黑色固体。利用如图实验装置探究黑色固体的成分。
当黑色固体完全反应后,测得浓硫酸质量净增bg。当等于___________(用分数表示)时,黑色固体为Fe3O4。
(4)在其他条件相同时,测得一定浓度的K2FeO4稳定性(用浓度表示)与pH关系如图,其消毒效率与温度关系如图所示:
①根据左图得出结论___________。
②在相同条件下,K2FeO4作消毒剂最佳温度是___________
(5)查阅资料可知,K2FeO4溶液呈紫红色,为探究KMnO4和K2FeO4的电位相对大小,设计如下方案。(已知:电位一般指“电势”,用“”表示。氧化剂的电位是衡量其氧化性强度主要参数,电位越高,对应2条件下氧化剂的氧化性越强。)
方案1:在MnSO4溶液中加过量的K2FeO4粉末,溶液呈紫红色。
方案2:如图所示。关闭K时,观察到电流计指针偏转,铂极产生红褐色物质,石墨极附近无色溶液变紫红色。实验___________(填“1”或“2”)能证明。
【答案】(1)吸收氯气,防止污染空气
(2)
(3)
(4) ①. 溶液pH越大,K2FeO4越稳定 ②. 35℃
(5)2
【解析】
【分析】制备K2FeO4时,将Cl2通入Fe(OH)3与KOH溶液的混合物中,用搅拌棒不断搅拌,反应生成K2FeO4和KCl;已知20℃时KCl的溶解度为37.4g,K2FeO4的溶解度为11.1g,提取产品时,需对甲装置中混合液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥。另外,未反应完的Cl2是大气污染物,需使用NaOH溶液吸收。
【小问1详解】
由分析可知,乙装置的作用是:吸收氯气,防止污染空气。
【小问2详解】
甲装置中副产物为氯化钾,则生成K2FeO4的离子方程式:。
【小问3详解】
若黑色固体为Fe3O4,发生反应为Fe3O4+4H23Fe+4H2O,则==。
【小问4详解】
①从左图可以看出,溶液的pH越大,c()越大,从而得出结论是:溶液pH越大,K2FeO4越稳定。
②从图上可以看出,在相同条件下,K2FeO4作消毒剂最佳温度是35℃。
【小问5详解】
方案1:KMnO4、K2FeO4溶液都是紫红色,在MnSO4溶液中加过量的K2FeO4粉末,即便发生反应,溶液的颜色也没有明显的改变,无法进行正确判断。
方案2:关闭K时,观察到电流计指针偏转,铂极产生红褐色物质,石墨极附近无色溶液变紫红色,表明K2FeO4得电子转化为Fe(OH)3,MnSO4失电子转化为KMnO4,所以实验2能证明。
【点睛】K2FeO4在碱性环境中稳定性强。
19. 铍有“核时代金属”之称,从含氟铍矿石(主要成分为3BeO•Al2O3•6SiO2,杂质为Fe2+、F-等)中提取铍的工艺流程如图。
已知:①铍和铝的单质及化合物性质相似:②适宜的浓度下,Be2+可以分别与F-、Cl-形成BeF和BeCl;③25℃时,几种氢氧化物的溶度积如表。
回答下列问题:
(1)“湿磨”的目的为______。
(2)“除铁、铝”时,获得矾渣[主要成分为NH4Al(SO4)2和(NH4)2Fe(SO4)2]的操作为______。
(3)“深度除杂”时所加的试剂为______。已知此时滤液的pH=4.7,则Al3+的物质的量浓度为______。
(4)“沉铍”时,溶液中的铍元素转化为Be(OH)2沉淀,对应的离子方程式为______。根据最终产物中F元素的含量(如图)选择合适的“沉铍”条件为_______。
(5)“碱洗”时,若所加NaOH溶液过量,可能导致的后果为______。
(6)已知熔融态的BeO导电,但在实际工业生产中,从BeO中得到金属Be分两步进行:①将BeO转化为BeCl2;②用石墨电极电解NaCl-BeCl2混合熔盐制备金属铍,阴极的电极反应式为______。
【答案】(1)“湿磨”可以增大反应物间的接触面积,从而提高铍元素“酸浸”时的浸出速率和浸出率,减少扬尘
(2)蒸发浓缩、降温结晶、过滤
(3) ①. 双氧水(或氧气)和氨气(或氨水) ②. 1×10-5.1ml•L-1
(4) ①. Be2++2NH3•H2O=Be(OH)2↓+2NH、BeF+2NH3•H2O=Be(OH)2↓+2NH+4F- ②. 9%的氨水,沉淀温度为100℃
(5)部分Be(OH)2固体溶于NaOH溶液,BeO产率降低
(6)BeCl+2e-=Be+4Cl-
【解析】
【分析】含氟铍矿石(主要成分为3BeO•Al2O3•6SiO2,杂质为Fe2+、F-等),加方解石碳酸钙熔炼反应生成硅酸钙、偏铝酸钙,铍酸钙,熔炼后湿磨,加硫酸酸浸,过程中反应生成硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铍、硅酸和硫酸钙沉淀,过滤除去硅酸和硫酸钙,滤液中加氨水,将来铁铝转化为沉淀,过滤滤液中主要成分为NH4Al(SO4)2和(NH4)2Fe(SO4)2经蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得到钒渣;固体加氧化剂将铁氧化成三价铁,充分沉淀铁,滤液中加氨水沉淀铍,生成氢氧化铍,适量NaOH溶液洗涤沉淀,然后煅烧氢氧化铍得到BeO。
【小问1详解】
增大接触面积,提高铍元素“酸浸”时的浸出速率和浸出率,减少扬尘;
【小问2详解】
“除铁、铝”时,铁、铝转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,过滤除去,滤液中主要含有NH4Al(SO4)2和(NH4)2Fe(SO4)2,经蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得到钒渣;
【小问3详解】
“深度除杂”时需加氧化剂,将亚铁离子氧化成三价铁离子,再调节溶液pH值,为不引入杂质,可用双氧水(或氧气)氧化亚铁离子,用氨水调节溶液pH;滤液的pH=4.7,则Al3+的物质的量浓度= ml•L-1;
【小问4详解】
“沉铍”时,溶液中的铍元素转化为Be(OH)2沉淀,反应离子方程式为:Be2++2NH3•H2O=Be(OH)2↓+2NH、BeF+2NH3•H2O=Be(OH)2↓+2NH+4F-;由图可知当氨水浓度为9%、沉淀温度100℃时,的比最小,此时F元素的含量最低,沉铍效果最好;
【小问5详解】
铍和铝的单质及化合物性质相似,可知Be(OH)2也为两性氢氧化物,能溶于强碱,若碱洗时NaOH过量,部分Be(OH)2固体溶于NaOH溶液,BeO产率降低;
【小问6详解】编号
①
②
③
④
操作
现象
溶液变红色,20秒后褪色
i.产生大量能使带火星木条复燃的气体
ii.溶液变红色,10分钟后褪色
i.溶液变红色,10分钟后溶液褪色。
ii.变红色
溶液变红色,2小时后无明显变化
选项
实验目的
实验及现象
结论
A
比较、、的氧化性
向的NaBr溶液中通入标况下,充分反应后再加入淀粉-KI溶液,溶液先变橙后变蓝
氧化性
B
验证有机物中有醇羟基
灼烧铜丝至其表面变黑、灼热,伸入盛有某有机物的试管中,铜丝恢复亮红色
该有机物中有醇羟基
C
验证某固体是还是
室温下取少量固体于试管中,插入温度计,加入几滴水,温度降低
该固体是
D
判断强酸和弱酸
用pH计测量后,溶液显碱性,溶液显酸性
可以确定是弱酸,无法判断是否为弱酸
物质
MgF2
MgCO3
溶度积(Ksp)
6.4×10-9
2.4×10-5
氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Be(OH)2
Al(OH)3
Ksp
4.8×10-16
3.8×10-38
1.0×10-21
1.0×10-33
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