江苏省2023年高考化学模拟题汇编-02常见无机物及其应用
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一、单选题
1.(2023·江苏南通·统考二模)下列物质性质与用途具有对应关系的是
A.易升华,可用于检验淀粉的存在
B.漂白粉具有强氧化性,可用于消毒杀菌
C.液溴呈红棕色,可用于与苯反应制备溴苯
D.浓硫酸具有脱水性,可用于与反应制HF
2.(2023·江苏南通·统考二模)易水解、易升华,是有机反应中常用的催化剂。实验室用如图所示装置制备少量。下列说法正确的是
A.实验开始,先点燃酒精灯,再滴加浓盐酸
B.实验时若不足量,则可能生成
C.装置丙的作用是收集
D.装置丁中的作用是吸收未反应的
3.(2023·江苏南通·统考二模)室温下,下列实验探究方案能达到探究目的的是
选项
探究方案
探究目的
A
向盛有少量酸性溶液的试管中滴加足量乙醇,充分振荡,观察溶液颜色变化
乙醇具有还原性
B
用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验,观察火焰颜色
溶液中存在
C
向盛有3 mL 0.1 mol·L 溶液的试管中滴加2滴0.1 mol·L NaCl溶液,振荡试管,再向试管中滴加2滴0.1 mol·L KI溶液,观察生成沉淀的颜色
D
将中间裹有锌皮的铁钉放在滴有酚酞的饱和NaCl溶液中,一段时间后观察铁钉周围溶液颜色变化
铁钉能发生吸氧腐蚀
A.A B.B C.C D.D
4.(2023·江苏·统考一模)实验室用如下图所示装置探究与溶液的反应(实验前先通入排除装置中的空气)。下列说法不正确的是
A.用装置甲产生
B.装置乙中无明显现象,则与未发生反应
C.装置丙中注入,产生红棕色气体,说明装置乙中发生了氧化反应
D.装置丁吸收尾气并防止空气进入装置丙
5.(2023·江苏·统考二模)“神舟飞船”接力腾飞、“太空之家”遨游苍穹、“福建号”航母下水、国产“C919”大飞机正式交付都彰显了中国力量。下列成果所涉及的材料为金属材料的是
A.“神舟十五”号飞船使用的耐辐照光学窗材料——石英玻璃
B.“天宫”空间站使用的太阳能电池板材料——砷化镓
C.“福建号”航母使用的高强度甲板材料——合金钢
D.“C919”大飞机使用的机身复合材料——碳纤维和环氧树脂
6.(2023·江苏·统考二模)用如图所示装置制备氨气并验证氨气的还原性,其中不能达到实验目的的是
A.用装置甲生成氨气 B.用装置乙干燥氨气
C.用装置丙验证氨气的还原性 D.用装置丁和戊分别收集氨气和氮气
7.(2023·江苏·统考二模)元素周期表中VIA族元素单质及其化合物有着广泛应用。O2可用作氢氧燃料电池的氧化剂;O3具有杀菌、消毒、漂白等作用。硫有多种单质,如斜方硫(燃烧热为297kJ•mol-1)、单斜硫等,硫或黄铁矿(FeS2)制得的SO2可用来生产H2SO4。用SO2与SeO2的水溶液反应可制备硒;硒是一种半导体材料,在光照下导电性可提高近千倍。下列化学反应表示不正确的是
A.碱性氢氧燃料电池放电时的正极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-
B.斜方硫的燃烧:S(s,斜方硫)+O2(g)=SO2(g) △H=297kJ•mol-1
C.煅烧黄铁矿获得SO2:4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3
D.SO2与SeO2的水溶液反应制备硒:2SO2+SeO2+2H2O=Se↓+2H2SO4
8.(2023·江苏·统考二模)元素周期表中VIA族元素单质及其化合物有着广泛应用。O2可用作氢氧燃料电池的氧化剂;O3具有杀菌、消毒、漂白等作用。硫有多种单质,如斜方硫(燃烧热为297kJ•mol-1)、单斜硫等,硫或黄铁矿(FeS2)制得的SO2可用来生产H2SO4。用SO2与SeO2的水溶液反应可制备硒;硒是一种半导体材料,在光照下导电性可提高近千倍。下列物质性质与用途具有对应关系的是
A.臭氧有强氧化性,可用于水体杀菌消毒
B.浓硫酸有脱水性,可用于干燥某些气体
C.二氧化硫有还原性,可用于织物的漂白
D.硒单质难溶于水,可用于制造硒光电池
9.(2023·江苏·统考一模)硫及其化合物有着广泛的作用。硫元素具有多种化合价,在一定条件下能发生相互转化。不同温度下硫单质的状态和分子结构不同,S8环状分子的结构为。合理应用和处理含硫的化合物,在生产生活中有重要意义。下列有关硫及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A.硫单质呈黄色,可用作橡胶硫化剂
B.SO2具有氧化性,可用于漂白草编织物
C.Na2SO3具有还原性,可用于处理自来水中残留的Cl2
D.浓硫酸具有强氧化性,可用作酯化反应的催化剂
10.(2023·江苏·统考一模)铁铵矾[]常用于制备高铁酸盐。下列反应的离子方程式正确的是
A.铁铵矾溶液与氨水混合反应:
B.向铁铵矾溶液中通入气体:
C.在强碱溶液中,铁铵矾与次氯酸钠反应生成;
D.向铁铵矾溶液中加入过量溶液:
11.(2023·江苏南通·统考一模)易液化,能与多种物质发生反应,将金属钠投入液氨中有产生,能与合生成,加热条件下能将CuO还原成Cu。下列说法正确的是
A.分子中的H-N-H键角为120°
B.与反应生成的白烟成分为
C.金属钠与液氨反应体现了的还原性
D.易液化是由于与分子间形成氢键
12.(2023·江苏南通·统考一模)下列物质性质与用途具有对应关系的是
A.呈淡黄色,可用作供氧剂 B.NaCl熔点较高,可用于制取NaOH
C.溶液呈碱性,可用于除油污 D.易分解,可用于治疗胃酸过多
13.(2023·江苏南通·统考一模)实验室制取并探究其性质,下列实验装置和操作不能达到实验目的的是
A.用装置甲制取 B.用装置乙干燥
C.用装置丙收集 D.用装置丁探究的还原性
14.(2023·江苏南通·统考一模)无水常用作芳烃氯代反应的催化剂。以废铁屑(主要成分Fe,还有少量、C和)制取无水的流程如下,下列说法正确的是
A.“过滤”所得滤液中大量存在的离子有:、、、
B.“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂
C.将“氧化”后的溶液蒸干可获得
D.“脱水”时加入能抑制的水解,原因是与水反应生成和HCl
15.(2023·江苏·统考一模)氨、氮、硫的化合物应用广泛。ClO2(分子空间填充模型为)。NaClO等含氯消毒剂可用于杀菌消毒。人工固氮可将N2转化为NH3,再进一步制备肼(N2H4)、硝酸、铵盐等化合物,肼和偏二甲肼(C2H8N2)常用作火箭燃料,肼的燃烧热为622.08 kJ·mol-1,H2S可除去废水中Hg2+等重金属禹子,H2S 水溶液在空气中会缓慢氧化生成S而变诨浊。下列物质的性质与用途具有对应关系的是
A.H2S具有还原性,可除去废水中的Hg2+
B.HNO3具有强氧化性,可用于制NH4NO3
C.NH4Cl溶液呈酸性,可用于去除铁锈
D.NaClO 溶液呈碱性,可用于杀菌消毒
16.(2023·江苏·统考一模)室温下,下列实验方案能得出相应结论的是
选项
方案
结论
A
将灼热的木炭加入到浓硝酸中,有红棕色气体产生
木炭在加热条件下能与浓硝酸反应
B
用pH计分别测定0.1 mol·L-1NaClO溶液和0.1mol·L-1CH3COONa溶液的pH,前者pH大于后者
HClO酸性强于CH3COOH
C
向Fe(NO3)2和KSCN的混合溶液中滴入酸化的AgNO3溶液振荡,溶液颜色变红
氧化性: Ag+>Fe3+
D
向Na2SO3溶液中滴入酚酞试液,溶液变红,再加入BaCl2溶液后产生白色沉淀且红色褪去
Na2SO3溶液中存在水解平衡
A.A B.B C.C D.D
17.(2023·江苏·统考一模)实验室制取FeSO4溶液和NaHCO3溶液,并利用两者反应制取FeCO3,下列有关实验装置和操作不能达到实验目的的是
A.用装置甲制取FeSO4溶液 B.用装置乙制取NaHCO3溶液
C.用装置丙制取FeCO3 D.用装置丁过滤所得的浊液
18.(2023·江苏南京·南京师大附中校考一模)氮是生命的基础,氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。工业上用氨的催化氧化生产硝酸,其热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+ 6H2O(g) △H=-904kJ•mol-1。生产硝酸的尾气中主要含有NO、NO2等大气污染物,可用石灰浆等碱性溶液吸收处理,并得到Ca(NO3)2、Ca(NO2)2等化工产品。下列氮及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A.N2不溶于水,可用作保护气
B.NH3极易溶于水,可用作制冷剂
C.NO2具有强氧化性,可用作火箭燃料推进剂
D.HNO3具有易挥发性,可用来制备硝酸纤维
19.(2023·江苏南京·南京师大附中校考一模)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注,下列说法正确的是
A.汽车尾气中NO,主要来源于汽油、柴油的燃烧
B.二氧化硫不仅可以漂白纸浆,还能杀菌消毒
C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定
D.工业废气中的SO2和CO2均可采用石灰法进行脱除
20.(2023·江苏南京·南京师大附中校考一模)氮是生命的基础,氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。工业上用氨的催化氧化生产硝酸,其热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H=-904kJ·mol-1。生产硝酸的尾气中主要含有NO、NO2等大气污染物,可用石灰浆等碱性溶液吸收处理,并得到Ca(NO3)2、Ca(NO2)2等化工产品。实验室采用下列装置制取氨气,正确的是
A.装置甲生成NH3 B.装置乙干燥NH3
C.装置丙收集NH3并验满 D.装置丁吸收多余NH3
二、工业流程题
21.(2023·江苏·统考二模)硫酸亚铁晶体(FeSO4•7H2O)可用于生产聚合硫酸铁。以钕铁硼二次废渣(主要含Fe2O3、Fe3O4等)为原料制备硫酸亚铁晶体的实验流程如图:
(1)“酸浸”时,Fe3O4发生反应的离子方程式为_____。
(2)将“滤渣”返回“酸浸”工序,其目的是_____。
(3)与普通过滤相比,使用图1装置进行过滤的优点是_____。
(4)固定其他条件不变,反应温度、反应时间、铁粉过量系数[]分别对“滤液”中Fe3+还原率的影响如图2、图3、图4所示。
设计由100mL“滤液”[其中c(Fe3+)=0.8mol•L-1]制备硫酸亚铁粗品的实验方案:_____。(须使用的试剂和仪器:铁粉、冰水、真空蒸发仪)
(5)通过下列实验测定硫酸亚铁晶体样品的纯度。准确称取1.2000g样品置于锥形瓶中,用50mL蒸馏水完全溶解,加一定量硫酸和磷酸溶液;用0.02000mol•L-1KMnO4标准溶液滴定至终点(MnO转化为Mn2+),平行滴定3次,平均消耗KMnO4标准溶液42.90mL。计算硫酸亚铁晶体样品中FeSO4•7H2O的质量分数_____。(写出计算过程)
22.(2023·江苏南京·南京师大附中校考一模)实验室研究从炼铜烟灰(主要成分为CuO、Cu2O、ZnO、PbO及其硫酸盐)中分别回收铜、锌、铅元素的流程如图。
(1)酸浸过程中,金属元素均由氧化物转化为硫酸盐,其中生成CuSO4的化学方程式为:CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、____。
(2)置换过程中,铁屑完全消耗后,铜的产率随时间延长而下降,其可能原因为____。
(3)已知,25℃时,Ksp(PbSO4)=2.5×10-8;PbSO4+2Cl-PbCl2+SO。一定条件下,在不同浓度的NaCl溶液中,温度对铅浸出率的影响、PbCl2的溶解度曲线分别如图1、图2所示。
浸出后溶液循环浸取并析出PbCl2的实验结果如表所示。
参数
循环次数
0
1
2
3
结晶产品中PbCl2纯度/%
99.9
99.3
98.7
94.3
①为提高原料NaCl溶液利用率,请补充完整利用酸浸渣制备化学纯(纯度≥98.5%)PbCl2晶体的实验方案:取一定质量的酸浸渣,____,将所得晶体洗涤、干燥。(可选用的试剂:5mol·L-1NaCl溶液,1mol·L-1NaCl溶液,NaCl固体)
②循环一定次数后的溶液中加入适量CaCl2溶液,过滤并加水稀释至其中NaCl浓度为1mol·L-1的目的是____。
(4)ZnSO4·7H2O产品的纯度可用配位滴定法测定。准确称取一定量的ZnSO4·7H2O晶体加入250mL的锥形瓶中,加水约20mL。再加入2~3滴5%的二甲酚橙作指示剂、约5mL六亚甲基四胺缓冲溶液,摇匀。用已标定的00160mol/LEDTA溶液滴定,滴定至溶液由红紫色变成亮黄色,即为终点(ZnSO4·7H2O与EDTA按物质的量之比1∶1反应)。实验数据如表:
m(ZnSO4·7H2O)/g
起始滴定管读数/mL
终点滴定管读数/mL
0.1692
0.20
26.50
ZnSO4·7H2O产品的纯度为____(保留2位有效数字)。
参考答案:
1.B
【详解】A.碘单质遇淀粉变蓝色,因此可用于检验淀粉,与升华无关,故A错误;
B.漂白粉具有强氧化性,可使蛋白质变性,因此可用于杀菌消毒,故B正确;
C.液溴在催化剂作用下能与苯发生取代反应生成溴苯,与其颜色无关,故C错误;
D.浓硫酸与反应生成HF,利用的是难挥发制备易挥发,与脱水性无关,故D错误;
故选:B。
2.C
【详解】A.实验开始,先滴加浓盐酸,利用生成的氯气排尽装置内的空气,以免铁粉与氧气发生反应,故A错误;
B.铁与氯气只能生成氯化铁,即使少量氯气也不能生成氯化亚铁,故B错误;
C.装置丙的作用是收集冷凝后的固体氯化铁,故C正确;
D.与氯气不能反应,其目的是防止NaOH溶液中的水蒸气进入丙中使水解,故D错误;
故选:C。
3.A
【详解】A.酸性溶液的试管中滴加足量乙醇,若溶液褪色说明被还原为无色离子,则乙醇表现还原性,否则则无还原性,故A正确;
B.焰色试验只能确定金属元素是否存在,不能确定具体物质,故B错误;
C.所用硝酸银溶液过量,滴入的碘化钾直接与硝酸银反应生成AgI沉淀,不能说明是AgCl转化为AgI,因此不能验证Ksp大小,故C错误;
D.锌比铁活泼,形成原电池时Zn作负极,Fe作正极,铁钉不被腐蚀,故D错误;
故选:A。
4.B
【分析】甲为二氧化硫发生装置,乙为二氧化硫与硝酸钠的反应装置,反应生成NO进入丙,但是整个过程没有明显现象,因此只能通过向丙中通入氧气,看是否有红棕色气体生成,来确定乙中是否发生反应。
【详解】A. 甲为二氧化硫的发生装置,方程式为H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2↑+H2O,A正确;
B.由于生成NO为无色无味气体,故该其反应没有明显现象,B错误;
C.注入氧气,产生红棕色气体,说明装置丙中有NO,进一步证明乙中发生了反应,C正确;
D. 丁做尾气处理,并且防止空气进入丙,D正确;
故选B。
5.C
【分析】金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。一般分为黑色金属和有色金属两种。黑色金属包括铁、铬、锰等。
【详解】A.石英玻璃主要成分为SiO,SiO为新型无机非金属材料,不属于金属材料,故A错误;
B.砷化镓为是一种无机化合物,属于半导体材料,不属于金属材料,故B错误;
C.合金钢是是指钢里除了铁、碳外,加入其他金属元素,所以属于金属材料;故C正确;
D.碳纤维指的是含碳量在百分之九十以上的高强度高模量纤维,不属于金属材料;环氧树脂是一种高分子聚合物,也不属于金属材料,故D错误;
故选C。
6.D
【详解】A.反应可用于制备氨气,A正确;
B.NH3是碱性气体,可用碱石灰进行干燥,B正确;
C.装置丙发生发应,可验证氨气的还原性,C正确;
D.氨气的密度比空气小,收集时应从短管进长管出,D错误;
故选D。
7.B
【详解】A.碱性氢氧燃料电池中,通入氧气的一极是正极,故正极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-,A项正确;
B.燃烧热为1mol燃料充分燃烧生成稳定的氧化物时所释放的能量,故斜方硫的燃烧:S(s,斜方硫)+O2(g)=SO2(g) △H= -297kJ•mol-1,B项错误;
C.煅烧黄铁矿获得SO2:4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3,C项正确;
D.SO2与SeO2的水溶液反应制备硒,根据氧化还原反应配平,故方程式:2SO2+SeO2+2H2O=Se↓+2H2SO4,D项正确;
故答案选B。
8.A
【详解】A.臭氧有强氧化性,可用于水体杀菌消毒,A正确;
B.浓硫酸有吸水性,可用于干燥某些气体,B错误;
C.二氧化硫有漂白性,可用于织物的漂白,C错误;
D.制造硒光电池与硒的导电性有关,与溶解性无关,D错误;
故选A。
9.C
【详解】A.硫单质可用作橡胶硫化剂,体现的是硫的化学性质,与颜色无关,A不符合题意;
B.SO2用于漂白草编织物,发生非氧化还原反应,体现SO2的漂白性,B不符合题意;
C.Na2SO3具有还原性,与自来水中残留的Cl2发生氧化还原反应,从而去除Cl2,C符合题意;
D.浓硫酸用作酯化反应的催化剂,与氧化性无关,D不符合题意;
故选C。
10.B
【详解】A.一水合氨为弱碱,应以化学式表示,则铁铵矾溶液与氨水混合反应:Fe3++3NH3∙H2O=Fe(OH)3↓+3,A不正确;
B.向铁铵矾溶液中通入气体,Fe3+将H2S氧化为S,Fe3+被还原为Fe2+,离子方程式为:,B正确;
C.在强碱溶液中,铁铵矾与次氯酸钠反应生成;,另外还发生与OH-的反应,C不正确;
D.向铁铵矾溶液中加入过量溶液:,D不正确;
故选B。
11.B
【详解】A.分子中N原子与其直接相连的原子形成三角锥形结构,H-N-H键角接近107°,故A错误;
B.与发生氧化还原反应生成氯化铵,反应现象为产生白烟,故B正确;
C.金属钠与液氨反应,钠为活泼金属体现还原性,故C错误;
D.易液化是由于与分子间形成氢键,故D错误;
故选:B。
12.C
【详解】A.能与水和二氧化碳反应生成氧气,因此可做供氧剂,与颜色无关,故A错误;
B.电解饱和NaCl溶液生成NaOH,与NaCl熔点无关,故B错误;
C.溶液呈碱性,可使油污水解呈溶水物质除去,故C正确;
D.能与胃酸中HCl反应生成二氧化碳,因此可以用于治疗胃酸过多,与其不稳定性无关,故D错误;
故选:C。
13.B
【详解】A.实验室采用氯化铵与熟石灰混合固体加热制取氨气,故A正确;
B.氯化钙能与氨气发生反应,不能干燥氨气,故B错误;
C.氨气的密度比空气小,应采用向下排空气法收集,故C正确;
D.氨气具有一定还原性,能与氧化铜发生氧化还原反应,通过观察试管中CuO颜色变化,可判断反应的发生,从而证明氨气的还原性,故D正确;
故选:B。
14.B
【分析】废铁屑加入盐酸酸溶,碳、二氧化硅不反应,铁转化为盐溶液,过滤滤液加入新制氯水将亚铁离子氧化为铁离子,处理得到,加入脱水得到;
【详解】A.铁屑中主要成分Fe ,铁和铁离子生成亚铁离子,故“过滤”所得滤液中大量存在的离子有:、、,A错误;
B.氯气具有氧化性,且不引入新杂质,故“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂,B正确;
C.铁离子水解生成氢氧化铁,故不能将“氧化”后的溶液蒸干来获得,C错误;
D.是与水反应生成和HCl,D错误;
故选B。
15.C
【详解】A.H2S部分电离产生的硫离子与汞离子结合生成沉淀,可除去废水中的Hg2+,A错误;
B.HNO3具有酸性,可与氨水反应用于制NH4NO3,B错误;
C.NH4Cl溶液因铵根离子水解呈酸性,可用于去除铁锈,C正确;
D. 溶液具有强氧化性,可用于杀菌消毒,D错误;
故选C。
16.D
【详解】A.浓硝酸受热分解生成二氧化氮,也可能是碳与浓硝酸反应生成二氧化氮,因此无法得出碳在加热条件下能与浓硝酸反应的结论,A错误;
B.用pH计分别测定0.1mol/LNaClO溶液和0.1mol/LCH3COONa溶液的pH,前者pH大于后者,说明次氯酸根离子水解程度大于醋酸根离子,则醋酸酸性强于HClO,B错误;
C.酸化的AgNO3中氢离子和硝酸根离子可组成硝酸从而氧化亚铁离子生成铁离子,无法说明氧化性Ag+>Fe3+,C错误;
D.,亚硫酸根离子水解生成氢氧根离子从而使溶液呈碱性,加入BaCl2后Ba2+与反应生成BaSO3,消耗了亚硫酸根离子,导致亚硫酸根离子的水解平衡逆向移动,溶液中氢氧根离子浓度减小,产生白色沉淀的同时红色褪去,D正确;
故答案选D。
17.C
【详解】A.稀硫酸与Fe反应生成硫酸亚铁,同时过量的铁屑可防止Fe2+被氧化成Fe3+,A正确;
B.碳酸钠溶液中通入二氧化碳,两者反应生成碳酸氢钠,B正确;
C.碳酸氢钠和FeSO4反应生成FeCO3的同时还会生成CO2,不能关闭止水夹,C错误;
D.装置丁可用于过滤所得到的浊液分离出FeCO3,且过滤操作正确,D正确;
故答案选C。
18.C
【详解】A.氮气含有氮氮三键,其化学性质稳定,一般不与物质发生反应,可用作保护气,与氮气难溶于水无关,故A错误;
B.液氨汽化吸收大量的热,具有制冷作用,可以用作制冷剂,与其溶解性无关,故B错误;
C.NO2具有强氧化性,可作氧化剂,可用作火箭燃料推进剂,故C正确;
D.硝酸具有酸性,可发生酯化反应,用来制备硝酸纤维,与挥发性无关,故D错误;
故答案为C。
19.B
【详解】A.汽车尾气中,主要来源于汽车气缸中氮气和氧气在高温下反应生成的,与汽油、柴油的燃烧无关,故A错误;
B.二氧化硫具有漂白性和弱氧化性,不仅可以漂白纸浆,也能杀菌消毒,故B正确;
C.植物直接吸收利用的是铵盐和硝酸盐可作为肥料,不能吸收空气中的和,氮的固定为氮气转化为含氮化合物的过程,故C错误;
D.生石灰的主要成分是,能与反应生成,再被氧化为硫酸钙,则工业废气中的可采用石灰法进行脱除,但不可采用石灰法进行脱除,故D错误;
故选:。
20.D
【详解】A.加热氯化铵分解后生成氨气和HCl,气体在试管口冷凝生成氯化铵固体,应加热氯化铵和熟石灰制取氨气,故A错误;
B.NH3是碱性气体,可与硫酸反应,不能用来干燥,故B错误;
C.氨气的密度比空气小,应向下排空气法收集氨气,导管应插入试管底部,故C错误;
D.氨气极易溶于水,为防倒吸,可将漏斗倒扣来吸收多余NH3,故D正确;
故选:D。
21.(1)Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
(2)提高铁元素的浸出率
(3)过滤速度更快
(4)在80℃水浴加热条件下,向“滤液”中加入2.688g铁粉,搅拌下反应2h后,过滤;滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤
(5)99.39%
【分析】废渣溶于硫酸生成硫酸亚铁和硫酸铁,过滤后滤液中加足量铁粉将硫酸铁还原为硫酸亚铁,再过滤,通过蒸发浓缩冷却结晶得到粗品,再重结晶得到硫酸亚铁晶体,据此解答。
【详解】(1)Fe3O4与硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁,反应离子方程式为:Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,故答案为:Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;
(2)将“滤渣”返回“酸浸”工序,可使Fe3O4和氧化铁更充分与硫酸发生反应,提高铁的浸取率,故答案为:提高铁元素的浸出率;
(3)抽滤装置通过减小锥形瓶内的压强,可以加快过滤速率,故答案为:过滤速度更快;
(4)由图可知温度再80℃时还原率最高,因此温度选80℃;在稳定一定是过量系数为1.2时还原率最高,因此过量系数为1.2,而在前两者相同时反应时间2h时还原率高,因为搅拌时间控制在2h,结合过量系数可得:应加入铁粉的量为氯化铁消耗铁粉量的1.2倍,则100mL“滤液”[其中c(Fe3+)=0.8mol•L-1],结合反应可知消耗铁粉0.04mol,则需加0.04×1.2mol=0.048mol,铁粉质量为0.048×56=2.688g,同时为防止硫酸亚铁被氧化,应在真空蒸发仪中蒸发,然后冷却结晶后过滤,具体步骤为:在80℃水浴加热条件下,向“滤液”中加入2.688g铁粉,搅拌下反应2h后,过滤;滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤,故答案为:在80℃水浴加热条件下,向“滤液”中加入2.688g铁粉,搅拌下反应2h后,过滤;滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤;
(5)根据电子得失守恒可得关系式:,n()==0.02000mol•L-1×0.0429L×5=0.00429 mol,硫酸亚铁晶体样品中FeSO4•7H2O的质量分数=,故答案为:99.39%。
22.(1)2Cu2O+O2+4H2SO4=4CuSO4+4H2O
(2)铁屑消耗后,随时间延长,生成的Fe2+被空气氧化为Fe3+;Fe3+与置换出的Cu反应,降低了Cu的产率
(3) 加入一定量5mol·L-1NaCl溶液,在90℃条件下搅拌使其充分反应,一段时间后趁热过滤;将滤液冷却至室温结晶,过滤;向滤液中补充适量NaCl固体,循环浸取酸浸渣2次 加入Ca2+,将SO转化为CaSO4沉淀,避免影响后续析出PbCl2的纯度;加水稀释NaCl浓度至1mol·L-1,使溶液中的PbCl2充分析出
(4)71%
【详解】(1)酸浸过程中,氧化铜能与稀硫酸反应生成硫酸铜和水,而氧化亚铜和氧气在稀硫酸环境中会生成硫酸铜和水,反应的化学方程式为:2Cu2O+O2+4H2SO4=4CuSO4+4H2O。
(2)铁屑消耗后,随时间延长,溶液中生成的亚铁离子被空气氧化为铁离子,铁离子与置换出的铜反应,铁离子与置换出的铜反应,降低了铜的产率。
(3)①根据分析可知酸浸渣中主要含有硫酸铅,根据图表数据可知当氯化钠溶液的浓度为5mol/L、温度为90℃时,铅的浸出率最大,而PbCl2在5mol/L的氯化钠溶液中的溶解度受温度影响较大,为防止PbCl2提前析出,要趁热过滤,同时还要注意循环浸取的次数不能超过2次,具体操作为:取一定质量的酸浸渣,加入一定量5mol·L-1NaCl溶液,在90℃条件下搅拌使其充分反应,一段时间后趁热过滤;将滤液冷却至室温结晶,过滤;向滤液中补充适量NaCl固体,循环浸取酸浸渣2次。
②加入Ca2+是为了将SO转化为CaSO4沉淀,避免影响后续析出PbCl2中混有CaSO4沉淀;加水稀释NaCl浓度至1mol·L-1,有利于溶液中的PbCl2充分析出,从而提高PbCl2的产率。
(4)ZnSO4·7H2O与EDTA按物质的量之比1∶1反应,根据表中数据知,消耗EDTA的体积为(26.50-0.20)10-3L=2.6310-2L,则ZnSO4·7H2O的质量为2.6310-2L0.016mol/L287g/mol≈0.1208g,ZnSO4·7H2O的纯度为≈71%。
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