2022届高三化学高考备考一轮复习化学钠及其化合物专项训练
展开这是一份2022届高三化学高考备考一轮复习化学钠及其化合物专项训练,共21页。试卷主要包含了单选题,工业流程题等内容,欢迎下载使用。
一、单选题(15题)
1.下列离子方程式书写正确的是
A.向Fe2O3中加入HI溶液:Fe2O3+6H+=2Fe3++H2O
B.钠与CuSO4溶液反应:2Na+Cu2+=Cu↓+2Na+
C.向AgCl悬浊液中滴加过量的Na2S溶液:2AgCl(s)+S2-(aq)=Ag2S(s)+2Cl-(aq)
D.足量澄清石灰水和少量NaHCO3溶液反应:2OH-+2HCO+Ca2+=2H2O+CO+CaCO3↓
2.一种农业常用肥料的结构如图所示。其中X、Y、Z、W为核电荷数依次增大的前20号主族元素,且位于不同周期,该物质的水溶液显酸性。下列说法正确的是
A.该化合物的焰色反应呈黄色
B.Z的简单气态氢化物的热稳定性比Y的强
C.Y与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物
D.该物质的水溶液中:
3.向0.01ml•L-1的a中匀速滴入0.02ml•L-1的b,不符合图像的是
A.AB.BC.CD.D
4.下列“类比”结果不正确的是
A.与反应生成与,则与反应生成与
B.盐酸与反应生成,则氢碘酸(HI的水溶液)与反应生成
C.溶液蒸干得到,则溶液蒸干得到
D.催化氧化生成,则催化氧化生成
5.侯德榜先生是我国现代化学工业的开拓者和奠基者,他于1943年发明的侯氏制碱法工艺流程如图所示:
下列说法错误的是
A.该工艺中循环利用的物质为CO2和NH3
B.该工艺主产品是纯碱,副产品为NH4Cl
C.“过滤”后的母液中,n(Na)小于n(Cl)
D.该工艺中涉及化合反应、复分解反应和分解反应
6.下列化学或离子方程式中,不能正确表达反应颜色变化的是
A.在空气中放置一段时间,由淡黄色变为白色:
B.“以曾青涂铁,铁赤色如铜”:
C.在空气中迅速变成灰绿色最后变成红褐色:
D.向悬浊液中滴加足量溶液,出现红褐色沉淀:
7.“辛勤的劳动才能创造美好的生活”。下列生产活动中,没有运用相应化学原理的是
A.AB.BC.CD.D
8.海水中NaCl质量分数约为2.72%。工业上利用NaCl为原料可制取钠的单质和化合物,转化关系如下图所示。下列说法错误的是
A.反应①的原理是电解饱和食盐水
B.反应②应向饱和食盐水中依次通入过量的和
C.反应③的转化条件可以是加热
D.反应④的副产物为、可用于工业上制盐酸
9.下列物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化的是(部分反应中的已略去)
A.AB.BC.CD.D
10.为检验溶液里的某种离子,分别取少量待测液进行下列实验,其中结论正确的是
A.先加适量的盐酸将溶液酸化,再加入AgNO3溶液,产生了白色沉淀,则原溶液中一定含有大量的Cl-离子
B.用洁净的铂丝蘸取溶液进行焰色反应,火焰呈黄色,则溶液有Na+,无K+
C.溶液中加入氢氧化钠溶液,加热后产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则溶液中含有离子
D.溶液中加入盐酸,有能使澄清石灰水变浑浊的无色气体放出,则溶液中含有离子
11.某兴趣小组以过氧化钠为对象进行探究:“干燥的CO2不能与Na2O2反应”和“CO2在有水存在时才能与Na2O2反应”,设计如图实验装置。
下列叙述中不正确的是
A.装入药品后,滴加稀硫酸,打开K1,关闭K2,一段时间后,加热铜丝
B.X中应加入试剂为浓硫酸
C.若打开K2,关闭K1,玻璃管中的铜丝由红变黑的现象时,则证明“有水时CO2与Na2O2反应”产生了O2
D.若关闭K2,打开K1,实验观察到铜丝未变化,则得出结论“干燥的CO2不能与Na2O2反应”
12.由下列实验操作及现象能得出相应结论的是
A.AB.BC.CD.D
13.某学习小组探究向含Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150mL1ml·L-1HCl溶液,测得溶液中某几种离子物质的量变化如图所示(不考虑盐类水解),下列说法正确的是
A.a曲线表示的离子方程式为+H+=
B.b和c曲线表示的离子反应不相同
C.M点时,溶液中沉淀的质量为3.9g
D.原混合溶液中c(Na+)︰c()︰c()=3︰2︰1
14.根据下列实验操作和现象能得出相应结论的是
A.AB.BC.CD.D
15.科学实验中,要尽可能避免干扰因素对实验的影响。下列分析错误的
A.用甲操作检验K+,应透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色,来排除Na+干扰
B.用乙装置制备氢氧化亚铁,胶头滴管插到覆盖一层苯的液面以下,以防止空气干扰
C.用丙装置制备并检验乙烯,氢氧化钠溶液用来排除CO2对乙烯检验的干扰
D.丁装置中,读出H2的体积时,待装置冷却至室温,将漏斗缓缓下移至两端的液面处于相平,是为了防止温度和压强对气体体积的影响
二、工业流程题(4大题)
16.钒有“工业维生素”之称。我国是世界上主要的钒相关产品出口国。一种以钒矿粉(含+3、+4、+5价钒,同时还含有SiO2、Fe3O4、铝硅酸盐等)为原料制备NH4VO3的工艺流程如图。
该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
已知:Al(OH)3在pH>12时溶解。回答下列问题:
(1)NH4VO3中V的化合价为_______价;“酸浸氧化”时,可以提高反应速率的方法有很多,请写出其中两点:_______、_______。
(2)“酸浸氧化”中,VO+和VO2+被氧化成VO。VO2+转化为VO反应的离子方程式为_______。
(3)“中和沉淀”中加入的NaOH溶液与过量H2SO4发生的反应为_______(填“吸热”或“放热”)反应。从“中和沉淀”的条件看,“滤渣②”中除了含有V2O5·xH2O外,还含有的物质的化学式为_______。
(4)“沉淀转溶”时将V2O5·xH2O转化为钒酸盐,该反应的离子方程式为_______,同时溶解的还有_______(填化学式)。
(5)“沉钒”时,加入的NH4Cl应过量,其原因是_______;检验“滤液⑤”中金属阳离子的方法是_______。
17.硼氢化钠(NaBH4)广泛用于化工生产,常温下能与水反应,易溶于异丙胺(沸点为33℃)。工业上可用硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O,含少量杂质Fe3O4)制取NaBH4,其工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)NaBH4的电子式为___________。
(2)碱溶时Mg2B2O5发生反应的化学方程式是___________。
(3)滤渣的成分是___________。
(4)高温合成中,加料之前需将反应器加热至100℃以上并通入氩气,该操作的目的是___________,实验室取用少量金属钠用到的实验用品有___________、滤纸、玻璃片和小刀。
(5)操作2的名称为___________。流程中可循环利用的物质是___________。
(6)NaBH4常用作还原剂,H2也是常见的还原剂。与相同氧化剂反应时,1gNaBH4的还原能力相当于___________gH2的还原能力(B元素化合价不变,氧化产物中氢元素化合价相同,结果保留两位小数)。
18.联碱法(侯氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如图:
(1)沉淀池中发生反应的离子反应方程式为___。
(2)X是___,Y是___ (填化学式)。
(3)Z中除了溶解的氨气、食盐外,其它溶质还有___;排出液W中的溶质除了氢氧化钙外,还有___。
(4)从理论上分析,在氨碱法生产过程中___(填“需要”或“不需要”)补充氨气。
(5)根据联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程推测,所得结论正确是___(填序号)。
a.常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小
b.通入氨气目的是使氯化铵更多析出
c.加入食盐细粉目的是提高Na+的浓度,促进碳酸氢钠结晶析出
19.氢化铝锂(LiAlH4)以其优良的还原性能在医药、香料、农药、染料等行业中广泛应用。纯氢化铝锂是一种白色晶状固体,熔点 125℃,加热至 130℃时分解,溶于醚、四氢呋喃,在 120℃以下和干燥的空气中相对稳定,但遇水即爆炸性反应。目前世界上有四种工业生产 LiAlH4的方法,其中施莱兴格(Schlesinger)法和高压合成法最为常见。
Ⅰ. 施莱兴格(Schlesinger)法
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Ⅱ.高压合成法
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请根据题中信息回答以下问题:
(1)Schlesinger 中的反应器需要附加电磁搅拌器,目的是________。
(2)Schlesinger 的反应器中发生的化学反应方程式是________。
(3)采用 Schlesinger 时需要使用大量高纯度氩气,氩气的作用是________。
(4)为了降低成本,在 Schlesinger 工艺中有一种原料可以循环使用,这种原料是________。
(5)已知乙醚沸点为 35℃,某工厂准备在蒸发室采用减压蒸发分离出产品,你认为有无必要,请简述理由________。
(6)两种工艺均使用过滤器,中学实验室中过滤装置需要的玻璃仪器有________。
(7)使用氢化铝锂要注意安全, 少量未反应完的需要分解处理。其中一种处理方法是向其中缓慢加入适量的稀盐酸,待无气体放出后视为处理完全。请写出此过程的化学反应方程式______________________________________。
选项
A
B
C
D
a
Ba(OH)2
Ba(OH)2
Ca(OH)2
Ca(OH)2
b
H2SO4
CuSO4
NaHCO3
NH4HCO3
选项
生产活动
化学原理
A
古代科技:我国古代湿法炼铜
发生置换反应
B
现代建筑:港珠溴大桥的钢铁护栏涂刷防锈漆
钢铁与潮湿空气隔绝可防止腐蚀
C
科学研究:屠呦呦从青蒿中提取青蒿素
主要利用蒸馏原理
D
民间艺术:五颜六色的烟花
金属和金属离子的焰色反应
选项
A
B
C
D
实验操作
现象
结论
A
向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡,静置
溶液分层,下层呈紫红色
氧化性:
B
在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的玻璃棒
火焰出现黄色
溶液中含Na元素
C
用pH计测定pH:①NaHCO3溶液②CH3COONa溶液
pH:①>②
H2CO3酸性弱于CH3COOH
D
把水滴入盛有少量Na2O2的试管中,立即把带火星木条放在试管口
木条复燃
反应生成了O2
选项
实验操作和现象
结论
A
分别加热 Na2CO3和NaHCO3固体试管内壁均有水珠
两种物质均受热分解
B
新制氯水中加入碳酸钙粉末,有无色气体生成
酸性: HClO >H2CO3
C
将打磨过的铝箔加热,铝箔熔化但并不滴落
铝表面的氧化膜熔点高, 包在熔化的铝外面
D
向浓度均为0.1 ml·L-1的 NaCl和Nal的混合溶液中滴加少盘稀AgNO3溶液,生成黄色沉淀
Ksp( AgCl)
Fe3+
Fe2+
Al3+
Mn2+
开始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
10.1
参考答案
1.C
【详解】
A.向Fe2O3中加入HI溶液,生成的铁离子会继续氧化碘离子,正确离子方程式为:Fe2O3+6H++2I-=2Fe2++I2+3H2O,A错误;
B.钠与CuSO4溶液反应,Na与水反应生成氢氧化钠,再与CuSO4反应生成氢氧化铜沉淀:2Na+2H2O+Cu2+=Cu(OH)2↓+2Na++H2↑,B错误;
C.向AgCl悬浊液中滴加过量的Na2S溶液,由于Ag2S的溶解度比AgCl小很多,会发生沉淀的转化:2AgCl(s)+S2-(aq)=Ag2S(s)+2Cl-(aq),C正确;
D.足量澄清石灰水和少量NaHCO3溶液反应,离子方程式为:OH-+HCO+Ca2+=H2O+CaCO3↓,D错误。
故答案选C。
2.C
【分析】
由题干信息可知,一种农业常用肥料(即含有N、P、K中一种或几种)的结构如图所示。其中X、Y、Z、W为核电荷数依次增大的前20号主族元素,且位于不同周期,则X为H,Y能形成2个共价键,则Y为O,Z能形成5个共价键,故Z为P,W形成+1价的阳离子,故W为K,该物质为KH2PO4,其水溶液显酸性,据此分析解题。
【详解】
A.由分析可知,该化合物含有钾元素不含钠元素,故其的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃片观察),而不呈黄色,A错误;
B.由分析可知,Z为P,Y为O,O的非金属性强于P,故Z的简单气态氢化物即PH3的热稳定性比Y的即H2O弱,B错误;
C.由分析可知,Y为O与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物分别有:H2O、H2O2,P2O5、P2O3、P4O10,K2O、K2O2、KO2等,C正确;
D.由于该物质的水溶液呈酸性,即的电离>水解,则有c(H3PO4)<c(),即,D错误;
故答案为:C。
3.C
【分析】
由图可知,向0.01ml•L-1的a溶液中匀速滴入0.02ml•L-1的b溶液时,溶液中离子浓度减小,导电性减弱,当a溶液完全反应后,继续加入b溶液时,溶液中离子浓度又增大,溶液的导电性增强。
【详解】
A.向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸溶液发生的反应为氢氧化钡溶液与稀硫酸反应生成硫酸钡沉淀和水,反应的离子方程式为2H++SO+Ba2++2OH—=BaSO4↓+2H2O,反应中溶液中离子浓度减小,导电性减弱,当氢氧化钡溶液完全反应后,再加入稀硫酸使溶液中离子浓度又增大,溶液的导电性增强,反应过程与图示吻合,故A不符合题意;
B.向氢氧化钡溶液中加入硫酸铜溶液发生的反应为氢氧化钡溶液与硫酸铜溶液反应生成硫酸钡沉淀和氢氧化铜,反应的离子方程式为Cu2++SO+Ba2++2OH—=BaSO4↓+Cu(OH)2↓,反应中溶液中离子浓度减小,导电性减弱,当氢氧化钡溶液完全反应后,再加入硫酸铜使溶液中离子浓度又增大,溶液的导电性增强,反应过程与图示吻合,故B不符合题意;
C.向氢氧化钙溶液中加入碳酸氢钠溶液发生的反应为氢氧化钙溶液与碳酸氢钠溶液反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,反应的离子方程式为Ca2++HCO+OH—=CaCO3↓+H2O,溶液中含有钠离子和氢氧根离子,导电能力不能为0,反应过程与图示不吻合,故C符合题意;
D.向氢氧化钙溶液中加入碳酸氢铵溶液发生的反应为氢氧化钙溶液与碳酸氢铵溶液共热反应生成碳酸钙沉淀、氨气和水,反应的离子方程式为Ca2++HCO+NH+2OH—CaCO3↓+NH3↑+2H2O,当氢氧化钙溶液完全反应后,再加入碳酸氢铵使溶液中离子浓度又增大,溶液的导电性增强,反应过程与图示吻合,故D不符合题意;
故选C。
4.B
【详解】
A.与反应生成与,其规律为过氧化钠与最高价氧化物反应生成相应的盐和氧气,所以与反应生成与,故A正确;
B.氢碘酸与氧化铁反应生成铁离子,其中铁离子能将碘离子氧化成碘单质,故B错误;
C.在溶液中氯化铜因为水解,在加热时,水解平衡正向移动,生成大量氢氧化铜沉淀,生成的HCl因为挥发最终得到氢氧化铜固体,即:加热挥发性酸的强酸弱碱盐,得不到相应的盐,所以溶液蒸干得到,故C正确;
D.伯醇催化氧化生成醛,仲醇催化氧化生成酮,故D正确;
故选B。
5.A
【详解】
A.据图可知该工艺中原料为NaCl、NH3、CO2,循环利用的物质只有CO2,A项错误;
B.由工艺目的和图示知,该工艺主产品是纯碱,副产品为NH4Cl ,B项正确;
C.“碳化”和“过滤”,分离出NaHCO3,此时溶液中主要含NaCl和NH4Cl,所以母液中n(Na)小于n(Cl),C项正确;
D.工艺中涉及:NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 (化合反应)、NH4HCO3 +NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl (复分解反应)、2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ (分解反应),D项正确;
综上所述答案为A。
6.A
【详解】
A.呈淡黄色,在空气中放置后变为白色,是因为吸收空气中的CO2和H2O转化成了Na2CO3和NaOH,故A错误;
B.“以曾青涂铁,铁赤色如铜”是指铁置换出铜:,故B正确;
C.在空气中被氧气氧化生成了,迅速变成灰绿色最后变成红褐色,故C正确;
D.向悬浊液中滴加足量溶液,出现红褐色沉淀,发生反应,故D正确;
故选A。
7.C
【详解】
A.湿法炼铜就是把铁放在胆矾(硫酸铜)溶液里,化学原理为置换反应,A项不选;
B.刷防锈漆防腐蚀原理为将钢铁与潮湿空气隔绝,B项不选;
C.从青蒿中提取青蒿素主要利用萃取,C项选;
D.烟花的颜色利用了焰色反应,D项不选;
答案选C。
8.A
【详解】
A.反应①是由NaCl生产Na,其原理应为电解熔融NaCl而不是电解饱和食盐水,A错误;
B.反应②是侯氏制碱法的主要反应,向饱和食盐水中依次通入过量的和,使溶解度较小的从溶液中析出,反应的化学方程式为,B正确;
C.反应③是将加热分解生成,C正确;
D.反应④是电解饱和食盐水,反应的化学方程式为,生成NaOH的同时获得副产物、,二者相互反应得HCl,溶于水可制取盐酸,D正确;
故答案为:A。
9.D
【详解】
A.C在氧气中不充分燃烧生成CO,CO在氧气中燃烧得二氧化碳,碳单质和二氧化碳在高温下反应得到CO,故A正确;
B.足量氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠,碳酸钠与二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠,碳酸氢钠与氢氧化钠能反应生成碳酸钠和水,故B正确;
C.氯化铝与少量氢氧化钠反应生成氢氧化铝沉淀,氢氧化铝溶于氢氧化钠得到偏铝酸钠,偏铝酸钠与氯化铝反应生成氢氧化铝沉淀,故C正确;
D.Fe在氯气中燃烧只能生成氯化铁,得不到氯化亚铁,故D错误;
故选:D。
10.C
【详解】
A.加入盐酸酸化,引入氯离子,对检验原溶液中的氯离子产生干扰,A项错误;
B.黄光遮挡紫光,检验钾离子,应透过蓝色钴玻璃,B项错误;
C.能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,则该溶液中一定含有,C项正确;
D.和均能和H+反应生成二氧化碳,则溶液中可能含有或或二者都有,D项错误;
答案选C。
11.C
【详解】
A.装入药品后,滴加稀硫酸,硫酸与碳酸钠反应产生CO2,打开K1,关闭K2,浓硫酸将CO2气体干燥,先用CO2排进装置内的O2,一段时间后,再加热铜丝,A正确;
B.浓硫酸具有吸水性,能够干燥除去CO2气体中的水蒸气,防止其与铜反应干扰实验的验证,B正确;
C.若打开K2,关闭K1,玻璃管中的铜丝由红变黑的现象时,则证明有O2生成。由于Na2O2与H2O反应也产生了O2,因此不能证明“有水时CO2与Na2O2反应产生了O2,C错误;
D.实验观察到铜丝未变化,则可得出结论“干燥的CO2不能与Na2O2反应”,在没H2O的情况下,没有生成O2,说明干燥的CO2不能与Na2O2反应,D正确;
故合理选项是C。
12.D
【详解】
A.向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡,静置,溶液分层,下层呈紫红色,说明反应产生I2,发生反应:2KI+Cl2=2KCl+I2,证明氧化性:Cl2>I2,Br2>I2,但不能比较Br2与Cl2的氧化性强弱,A错误;
B.玻璃中含有Na元素,因此灼烧时使火焰呈黄色,不能证明溶液中含Na元素,B错误;
C.应该采用对照方法进行实验,但两种溶液的浓度未知,盐的种类也不同,因此不能通过测定溶液的pH来判断H2CO3、CH3COOH的酸性强弱,C错误;
D.氧气有助燃性,把水滴入盛有少量Na2O2的试管中,立即把带火星木条放在试管口,木条复燃,可以证明Na2O2与水反应产生了O2,D正确;
故合理选项是D。
13.C
【分析】
Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150mL1ml·L-1HCl溶液,先发生反应:+H++H2O=Al(OH)3↓,a线表示减小;第二阶段,反应完毕,发生反应+H+=,b线表示减小,c表示的增加;第三阶段,反应完毕,发生反应:+H+=CO2↑+H2O,d线表示减小,此阶段氢氧化铝不参与反应。
【详解】
A.结合以上分析可知,a曲线表示的离子方程式为+H++H2O=Al(OH)3↓,故A错误;
B.结合以上分析可知,b和c曲线表示的离子反应相同,故B错误;
C.盐酸50mL时,偏铝酸钠中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀,加50mL盐酸之后,反应,氢氧化铝沉淀不溶解,则M点沉淀的质量和盐酸50mL时沉淀的质量相同,由反应离子方程式:+H++H2O=Al(OH)3↓可知,n(Al(OH)3)=n(NaAlO2)=n(HCl)=0.05ml,m(Al(OH)3)=0.05ml×78g/ml=3.9g,故C正确;
D.第一、第二阶段消耗的盐酸的体积都是50mL,所以消耗的氯化氢的物质的量相等,依据第一阶段、第二阶段发生反应:+H++H2O=Al(OH)3↓,+H+=可知,与的物质的量之比为1:1,根据电荷守恒可知,原混合液中c(Na+)︰c()︰c()=3︰1︰1,故D错误;
故选C。
14.C
【详解】
A.碳酸氢钠加热分解,碳酸钠不能,可能是碳酸钠不干燥导致的,故A错误;
B.氯水含氢离子,与碳酸钙反应生成二氧化碳,则有气体生成,与盐酸的酸性大于碳酸的酸性有关,而酸性为HClO<H2CO3,故B错误;
C.氧化铝的熔点高,包裹在Al的外面,可观察到熔化的铝不滴落,故C正确;
D.溶度积越小的越易生成沉淀,则出现黄色沉淀,说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),故D错误;
故选:C。
15.C
【详解】
A.用焰色试验检验钾离子时,观测钾元素的焰色时要透过蓝色钴玻璃片,滤去钠元素的黄光的干扰,来排除钠离子的干扰,故A正确;
B.氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化,制备氢氧化亚铁时,长胶头滴管插到覆盖一层苯的液面以下,以防止空气干扰,故B正确;
C.用乙醇与浓硫酸共热制备乙烯时,乙醇具有挥发性,浓硫酸具有脱水性和强氧化性,会发生副反应,使得乙烯气体中混有乙醇、二氧化硫、二氧化碳等杂质,其中乙烯和乙醇、二氧化硫都能与酸性高锰酸钾溶液反应,使酸性高锰酸钾溶液褪色,则检验乙烯时,应将混合气体通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶吸收乙醇、二氧化硫、二氧化碳等,用来排除乙醇、二氧化硫对乙烯检验的干扰,故C错误;
D.测定气体体积时必须测定实验时的室温和压强,则读出氢气的体积时,应待装置冷却至室温,将漏斗缓缓下移至两端的液面处于相平测定氢气体积,防止温度和压强对氢气体积的影响,故D正确;
故选C。
16.
(1) +5 适当升高温度 搅拌
(2)2VO2++MnO2=2VO+Mn2+
(3) 放热 Fe(OH)3、Al(OH)3
(4) V2O5·xH2O+2OH-=2VO+(1+x)H2O Al(OH)3
(5) 使NH4VO3充分析出 焰色试验
【分析】
钒矿粉经酸浸氧化,二氧化锰做氧化剂,可以将VO+、VO2+氧化成VO,将二价铁离子氧化为三价铁离子,同时除去二氧化硅,中和沉淀调节pH=3.2所得滤渣中含有V2O5·xH2O还含有Fe(OH)3、Al(OH)3,“沉淀转溶”时pH大于13将V2O5·xH2O转化为钒酸盐,同时将氢氧化铝转化为偏铝酸盐,调节pH=8.5除去铝元素,最后制得NH4VO3,据此分析答题。
(1)
根据化合物中元素化合价代数和为0计算可知NH4VO3中V的化合价为+5价;提高温度,搅拌,可以提高“酸浸氧化”时的反应速率;答案为:+5;适当升高温度;搅拌;
(2)
“酸浸氧化”中,二氧化锰做氧化剂,可以将VO+、VO2+氧化成VO,氧化VO2+的离子方程式为2VO2++MnO2=2VO+Mn2+,答案为:2VO2++MnO2=2VO+Mn2+;
(3)
酸碱中和反应是放热反应;通过表格信息可知三价铁离子在pH=3.2时已经完全沉淀,铝离子在pH=3.0时开始沉淀,所以 “滤渣②”中除了含有V2O5·xH2O外,还含有Fe(OH)3、Al(OH)3,答案为:放热;Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)
“沉淀转溶”时将V2O5·xH2O转化为钒酸盐,反应的离子方程式为V2O5·xH2O+2OH-=2VO+(1+x)H2O;Al(OH)3在强碱性环境下也可以溶解,所以同时溶解的还有Al(OH)3;答案为:V2O5·xH2O+2OH-=2VO+(1+x)H2O;Al(OH)3;
(5)
“沉钒”时,加入的NH4Cl应过量,可以利用同离子效应使NH4VO3充分析出;“滤液⑤”中金属阳离子为钠离子,可以采用焰色试验进行检验;答案为:使NH4VO3充分析出;焰色试验。
17. Mg2B2O5+2NaOH+H2O=2NaBO2+2Mg(OH)2 Fe3O4和Mg(OH)2 除去反应器中的水蒸气和空气 镊子 蒸馏 异丙胺 0.21
【分析】
硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O,含少量杂质Fe3O4)中的Fe3O4不溶于NaOH溶液,过滤后形成滤渣,得到的NaBO2经过结晶得到Na2B4O7 ⋅ 10H2O,脱水后生成Na2B4O7,Na2B4O7在钠和氧气条件下与二氧化硅反应生成NaBH4和硅酸钠,用异丙胺溶解生成的NaBH4,除去硅酸钠,通过蒸馏分离得到NaBH4,以此解答。
【详解】
(1)NaBH4的是离子化合物,阳离子为Na+,阴离子为,电子式为;
(2)由流程图可知,碱溶时Mg2B2O5与NaOH反应转化为NaBO2,发生反应的化学方程式为Mg2B2O5+2NaOH+H2O=2NaBO2+2Mg(OH)2;
(3)硼镁矿中Fe3O4不溶于浓NaOH溶液,以滤渣的形式析出,另外,碱溶时生成的Mg(OH)2也以滤渣的形式析出,所以滤渣的成分为Mg(OH)2和Fe3O4;
(4)Na的性质活泼,能与水和空气中的氧气反应,结合题干中硼氢化钠在常温下能与水反应,所以加料前须先排除水蒸气和空气的干扰;原料金属钠通常保存在煤油中,实验室取用少量金属钠用到的实验用品有镊子、滤纸、玻璃片和小刀;
(5)NaBH4易溶于异丙胺且异丙胺的沸点低,结合流程图可知,操作2是蒸馏NaBH4的异丙胺溶液,回收异丙胺,异丙胺可循环利用;
(6)NaBH4和H2作还原剂时氧化产物中氢元素都为+1价,NaBH4作还原剂氢元素由-1价→+1价,H2作还原剂氢元素由0价→+1价,1g NaBH4作还原剂转移的电子的物质的量为 =0.21ml,转移电子的物质的量为0.21ml时消耗H2的质量为 =0.21g,则1g NaBH4的还原能力相当于0.21g H2的还原能力,故答案为:0.21。
18.Na++NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH CO NH3 NaHCO3、NH4Cl CaCl2、NaCl 不需要 b
【详解】
(1)依据流程图分析可知,生产流程联碱法和氨碱法生产流程中沉淀池中发生的反应是氨气、二氧化碳、水、氯化钠反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵,且析出的均是,发生的反应是,则离子方程式为Na++NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH;
(2)两种方法中煅烧炉内发生的反应均是:,可循环的X是;氨碱法生产中的母液主要含有、,加入过量CaO后,CaO和H2O反应生成Ca(OH)2,与反应生成可循环利用,故Y是;
(3)联碱法中,母液中含有NaCl、、、 (少量),则Z中除了含有溶解的氨气、食盐外,还含有;氨碱法中,母液中含有NaCl、、、(少量),向母液加入CaO后,生成,与反应生成循环利用,排出液W中主要含有、NaCl等;
(4)从理论上分析,氨碱法生产过程中, 母液中加入氧化钙反应生成氢氧化钙会和铵盐生成氨气,反应过程中氨气转化为铵盐,铵盐转化为氨气,氨气循环使用,不需要补充氨气;
(5)联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程中:
a.常温时氯化铵的溶解度比氯化钠大,故a错误;
b. 通氨气作用增大的浓度,使NH4Cl更多地析出和使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl的纯度,故b正确;
c.加入食盐细粉目的是提高Cl-的浓度,促进氯化铵结晶析出,故c错误;
故选b。
19.加快反应速率,使反应更充分 4LiH+AlCl3=LiAlH4+3LiCl 保护气,排出设备中的空气和水蒸气 乙醚 无必要,乙醚沸点远低于LiAlH4的分解温度,直接加热蒸发即可分离 烧杯、漏斗、玻璃棒 LiAlH4+4HCl=LiCl+AlCl3+4H2↑
【分析】
纯氢化铝锂的熔点 125℃,加热至 130℃时分解,在 120℃以下和干燥的空气中相对稳定,但遇水即爆炸性反应。根据施莱兴格(Schlesinger)法和高压合成法生产 LiAlH4的流程,结合化学实验的基本操作和方法分析解答。
【详解】
(1)Schlesinger 中的反应器中附加电磁搅拌器,可以增大反应物的接触面积,加快反应速率,使反应更充分,故答案为:加快反应速率,使反应更充分;
(2)根据流程图,Schlesinger 的反应器中高纯度LiH粉末和无水AlCl3反应生成LiAlH4和LiCl,反应的化学反应方程式为4LiH+AlCl3=LiAlH4+3LiCl,故答案为:4LiH+AlCl3=LiAlH4+3LiCl;
(3) 纯氢化铝锂在 120℃以下和干燥的空气中相对稳定,但遇水即爆炸性反应,采用 Schlesinger 时需要使用大量高纯度氩气,氩气性质稳定,可以用作保护气,排出设备中的空气和水蒸气,防止氢化铝锂遇水爆炸,故答案为:保护气,排出设备中的空气和水蒸气;
(4)根据流程图,蒸发室中蒸发出来的物质中含有乙醚,为了降低成本,在 Schlesinger 工艺中乙醚可以循环使用,故答案为:乙醚;
(5)乙醚沸点为 35℃,远低于LiAlH4的分解温度(130℃),因此在蒸发室没有必要采用减压蒸发,故答案为:无必要,乙醚沸点远低于LiAlH4的分解温度,直接加热蒸发即可分离;
(6)两种工艺均使用过滤器,中学实验室中过滤装置需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,故答案为:烧杯、漏斗、玻璃棒;
(7) 氢化铝锂加热至 130℃时分解,在 120℃以下和干燥的空气中相对稳定,但遇水即爆炸性反应,使用氢化铝锂要注意安全,少量未反应完的氢化铝锂需要及时处理。其中一种处理方法是向其中缓慢加入适量的稀盐酸,待无气体放出后视为处理完全,氢化铝锂与盐酸反应放出氢气,反应的化学反应方程式为LiAlH4+4HCl=LiCl+AlCl3+4H2↑,故答案为:LiAlH4+4HCl=LiCl+AlCl3+4H2↑。
【点睛】
正确理解氢化铝锂的性质特点和生产的流程图是解题的关键。本题的易错点为(4),要注意从流程图中寻找可以循环利用的物质,难点为(7),要注意氢化铝锂中H为-1价,与盐酸发生氧化还原反应放出氢气。
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