湖北省新高考联考协作体2023-2024学年高一下学期开学考试化学试卷(Word版附解析)
展开考试时间:2024年2月22日下午14:30—17:05 试卷满分:100分
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
可能用到的相对原子质量:H1 C12 N14 O16 Na23 S32 Cl35.5 Ba137
一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 北京冬奥会备受世界瞩目。下列说法正确的
A. 冬奥会“飞扬”火炬首次使用的燃料为氧化性气体
B. 国家速滑馆“冰丝带”采用跨临界直冷制冰涉及化学变化
C. 冬奥会提供直饮水都经过消毒处理,是利用其强氧化性
D. 航天员通过化学反应让奥运五环在中国空间站上漂浮,其2号黑色环中,碘化钾、碘酸钾遇到乙酸后产生了碘单质,离子方程式:
【答案】C
【解析】
【详解】A.冬奥会“飞扬”,火炬所用的燃料,燃烧时化合价升高生成水,因此燃料为还原性气体,故A错误;
B.跨临界直冷制冰技术是固体二氧化碳升华过程中吸收热量,过程中无新物质生成,为物理变化,故B错误;
C.二氧化氯具有强氧化性,所以能杀菌消毒,二氧化氯作水处理剂时,利用了其强氧化性,故C正确;
D.乙酸为弱酸,书写离子方程式不能拆,应该写为,故D错误;
故答案选C。
2. 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 熔融中含有个阳离子
B. 氢硫酸溶液中数目为
C. 溶液中含有的数目为
D. 常温常压下,和的混合物含有个氧原子
【答案】D
【解析】
【详解】A.熔融的物质的量为0.05ml,在熔融时只能电离为钠离子和硫酸氢根离子,故熔融的含阳离子为个,故A错误;
B.氢硫酸物质的量为0.1ml,氢硫酸为弱酸,在水溶液中部分电离,溶液中数小于,故B错误;
C.溶液体积未知,无法计算物质的量和微粒数,故C错误;
D.氧气和臭氧均由氧原子构成,混合物中含有的氧原子的物质的量为,原子个数为个,故D正确;
答案选D。
3. 科学家以钙离子撞击锎()靶,产生了一种超重元素—— (),其反应可表示为:,下列说法正确的是
A. 该反应为化学反应
B. 与为两种不同核素
C. 气体分子内存在共价键
D. 同族所有元素的原子最外层电子数相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.化学反应过程中原子种类和数目不变,该过程原子种类发生变化,故A错误
B.与是不同的两种核素,互为同位素,故B正确
C.稀有气体中原子均达到2电子或8电子稳定结构,所有没有化学键,故C错误
D.0族中的最外层电子数为2,其余稀有气体原子最外层电子数均为8,故D错误。
答案选B
4. 下列关于钠及其化合物的性质说法错误的是
A. 一定条件下,完全与反应生成产物,失去的电子数为
B. 将过氧化钠投入溶液中,可观察到有无色气体和红褐色沉淀生成
C. 分别向、固体中加入少量水,都伴随着放热现象
D. 用溶液可鉴别溶液、溶液和稀盐酸
【答案】C
【解析】
【详解】A.完全与反应,若完全生成,根据可得生成的质量为,若完全生成,根据可得生成的质量为,则为产物为与的混合物,但生成的钠均为价,可知可得转移的电子数为,故A正确;
B.将过氧化钠投入溶液中,过氧化钠会和水反应生成氧气和氢氧化钠,同时将氧化为,结合氢氧根离子生成红褐色的沉淀,所以看到的现象是:有无色气体和红褐色沉淀生成,故B正确;
C.分别向碳酸钠固体、碳酸氢钠固体中加入少量水溶解,碳酸钠溶于水放热,碳酸氢钠溶于水吸热,故C错误;
D.溶液分别滴入到溶液、溶液和稀盐酸中现象依次为:白色沉淀,无明显现象,有气体生成,故D正确;
故答案选C。
5. 对于下列实验,能正确描述其反应的离子方程式是
A. 向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液至Ba2+恰好沉淀:
B. 向NH4HSO4溶液中滴入过量的NaOH溶液:
C. 向FeI2和FeBr2的混合溶液中通入少量氯气:Cl2+2I-=I2+2Cl-
D. 过氧化钠与水反应:
【答案】C
【解析】
【详解】A.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液至Ba2+恰好沉淀时,二者反应的物质的量的比是1:1,反应产生BaSO4沉淀、NaOH、H2O,反应的离子方程式为:Ba2++OH-+H++ = BaSO4↓+H2O,A错误;
B.向NH4HSO4溶液中滴入过量的NaOH溶液,OH-与H+、都会发生反应,两种物质反应产生NH3·H2O、Na2SO4、H2O,反应的离子方程式为:2OH-+H++=NH3·H2O+ H2O,B错误;
C.在FeI2和FeBr2的混合溶液中含有Fe2+、Br-、I-,由于离子的还原性:I->Fe2+>Br-,所以向FeI2和FeBr2的混合溶液中通入少量Cl2,首先是还原性强的I-与Cl2发生反应:Cl2+2I-=I2+2Cl-,C正确;
D.过氧化钠是固体,在书写离子方程式时不能拆,该反应的离子方程式应该为:2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑,D错误;
故合理选项是C。
6. 工业废水中含有的重铬酸根离子有毒,必须处理达标后才能排放。工业上常用绿矾做处理剂,若恰好与的溶液发生氧化还原反应,若对应氧化产物为,则元素在还原产物中的化合价是
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】被氧化为,失去电子,则得到电子
设元素在产物中的化合价为价,根据电子转移守恒,,解得,故反应后的化合价为价;
故选B。
7. 实验室利用以下反应可以快速制取少量氯气:,关于该反应的说法正确的是
A. 由该反应判断氧化性:KMnO4>Cl2
B. 氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:8
C. 可以用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl
D. 1 ml Cl2与足量的NaOH溶液充分反应制备“84”消毒液,转移电子的物质的量为2 ml
【答案】A
【解析】
【详解】A.在该反应中KMnO4为氧化剂,Cl2为氧化产物,由于氧化性:氧化剂>氧化产物,故物质的氧化性:KMnO4>Cl2,A正确;
B.在该反应中,KMnO4表现氧化性,盐酸表现出还原性和酸性,16个HCl参加反应,其中6个HCl表现酸性,10个表现还原性,故氧化剂和还原剂物质的量之比为1:5,B错误;
C.Cl2能够与溶液中的H2O反应产生HCl和HClO,故Cl2和HCl均能与NaHCO3溶液反应,应该用饱和食盐水除去Cl2中的杂质HCl,C错误;
D.Cl2能够与NaOH溶液反应产生NaCl、NaClO、H2O,Cl2既作氧化剂,又作还原剂,1 ml Cl2与足量的NaOH溶液充分反应转移1 ml电子,故1 ml Cl2发生反应时转移电子物质的量为1 ml,D错误;
故合理选项是A。
8. 已知酸性:,氧化性:。下列有关叙述中正确的是
A. 向溶液中滴加少量氯水,反应的离子方程式为
B. 向溶液中滴加的离子方程式为
C. 向氯水中加入足量氯化亚铁溶液,混合溶液变为无色
D. 的溶液中,、、、能大量共存
【答案】B
【解析】
【详解】A.还原性:,所以少量氯气应先与反应,则离子方程式为:,故A错误;
B.由于,故能与发生反应生成次氯酸根离子和碳酸氢根离子,故B正确;
C.向氯水中加入足量氯化亚铁溶液,混合溶液中有、,所以溶液不可能为无色,故C错误;
D.与能够发生反应而不能大量共存,故D错误;
故选B。
9. 下列关于铁及其化合物的说法正确的是
A. 检验 FeCl2溶液中的Fe2+,可将酸性KMnO4溶液滴加到该溶液中,若酸性KMnO4溶液褪色,证明含有Fe2+
B. Fe3O4中铁的化合价有+2和+3价,是一种混合物
C. 为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质,应取少量样品溶于盐酸,滴加KSCN溶液,若溶液未变红,说明铁粉未变质
D. FeCl3溶液腐蚀铜板的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
【答案】D
【解析】
【详解】A.酸性条件下,氯离子也能够被高锰酸钾氧化,使其褪色,A错误;
B.四氧化三铁是复杂的化合物,属于纯净物,B错误;
C.滴加KSCN溶液未变红,说明溶液中无铁离子;若还原性铁粉变质,则固体中含有氧化铁,溶于少量盐酸后溶液中是否有Fe3+,还要看剩余的铁单质是否将Fe3+完全还原为Fe2+,所以溶液中无Fe2+,也不能证明铁粉未变质,C错误;
D.FeCl3溶液腐蚀铜板,反应生成氯化亚铁和氯化铜,该反应的离子方程式为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,D正确;
故选D。
10. 某溶液中可能含有下表中的若干种离子:
某同学现取三份各溶液进行如下实验,下列说法正确的是
①向第一份中加入溶液,有白色沉淀产生;
②向第二份中加入足量溶液后加热,收集到气体(标准状况);
③向第三份中加入足量溶液,得到沉淀,沉淀经足量盐酸洗涤后,剩余。
A. 实验①中生成沉淀的离子方程式为
B. 原溶液中一定含有、、,一定没有
C. 原溶液中可能含有,可通过焰色试验来确定有无
D. 原溶液中一定含有,且
【答案】D
【解析】
【分析】第一份中加硝酸银产生白色沉淀可能的离子有:、、;
第二份中加入足量溶液后加热,收集到气体(标准状况),可以确定一定含有,且物质的量为;
向第三份中加入足量溶液,得到沉淀,沉淀经足量盐酸洗涤后,剩余,可知硫酸钡沉淀的质量为2.33g、碳酸钡沉淀的质量为6.27g-2.33g=3.94g,可推断出溶液中一定含有、,与Mg2+、Al3+不共存,一定不含Mg2+、Al3+。
【详解】A.实验①中生成的沉淀为碳酸银、硫酸银,可能有氯化银,故A错误;
B.根据以上分析,原溶液中一定含有、、,根据电荷守恒,一定含有,可能有,故B错误;
C.根据电荷守恒,原溶液中一定含有,故C错误;
D.根据电荷守恒,原溶液中一定含有,若不含且,,若含有,,所以且,故D正确;
选D。
11. 如图所示,在处通入未经干燥的氯气。当关闭处的阀门时,处的红布条看不到明显现象;当打开处的阀门后,处的红布条逐渐褪色。则瓶中盛放的试剂可能是
①浓硫酸②浓溶液③④饱和溶液⑤浓溶液⑥浓溶液
A. ①②⑤⑥B. ①②④⑤⑥C. ①②③④⑥D. ①②④⑤
【答案】A
【解析】
【详解】当关闭处的阀门时,处的红布条看不到明显现象;说明没有湿润的到达装置,那么装置就可能吸收或者或者两者均被吸收。①可以吸收水,②⑤⑥均可以和氯气发生反应,故答案选A。
12. 下列除杂试剂选用正确的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.由于氧化性:Fe3+>Cu2+,所以向FeCl3、CuCl2混合溶液中加入Fe粉,Fe先与FeCl3溶液反应,导致物质都变质,A错误;
B.饱和Na2CO3与HCl反应产生NaCl、NaHCO3,且CO2与饱和Na2CO3溶液也会反应,应该使用饱和NaHCO3溶液除杂,B错误;
C.过量盐酸与杂质Na2CO3及被提纯的NaHCO3都会发生反应,应该向溶液中通入足量CO2气体,发生反应:Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,C错误;
D.杂质HCl极易溶于水,Cl2在饱和食盐水中溶解度小,故可以使用饱和食盐水除去Cl2中的杂质HCl,D正确;
故合理选项是D。
13. X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素。
①X的一种核素无中子
②Z的单质可以在Y的单质中燃烧,燃烧时火焰为黄色
③X的单质可与Y的单质化合生成,在常温下为液体
④W的单质溶于中,所得溶液具有漂白性
下列说法错误的是
A. 化合物ZYX与ZWY的化学键类型完全相同
B. Y的简单气态氢化物为同主族中最稳定的
C. 简单离子半径Z大于W
D. Z的最高价氧化物对应水化物的碱性是短周期中最强的
【答案】C
【解析】
【详解】的一种核素无中子,可推测出为;的单质可与的单质化合,生成,在常温下为液体,可推测出为;的单质可以在的单质中燃烧,燃烧时火焰为黄色,推测出为;的单质溶于中,所得溶液具有漂白性,可推测出为,根据以上分析完成该题。
A.和均含有离子键和共价键,故A正确;
B.的非金属性是同主族中最强的,所以稳定性最强,故B正确;
C.半径大于,故C错误;
D.的金属性是短周期中最强的,所以的碱性是短周期中最强的,故D正确;
故选C。
14. A、B、C、X均为中学常见的物质,它们之间有如下转化关系(其它产物已略去):。下列说法错误的是
A. 若是,则可能是
B. 若是,则可能是
C. 若是金属单质,则、中的化合价可能是
D. 若是,则与可能反应生成
【答案】C
【解析】
【详解】A.,能实现转化,故A正确
B.,能实现转化,故B正确
C.,氯化铁中铁化合价高于氯化亚铁中铁化合价,故C错误
D.,碳酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠,能实现转化,故D正确;
故选C。
15. 有一质量为11.76g的Fe、CuO、Fe2O3混合固体,完全溶解在200mL2ml/L稀盐酸中,然后向溶液中加铁粉,剩余固体质量与加入铁粉质量的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 0~m1阶段发生反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑
B. 混合固体中的质量为0.01ml
C. 5.04~m2阶段发生反应为2Fe3++Fe=3Fe2+
D. 图中m2=5.6
【答案】B
【解析】
【分析】由溶液中离子的氧化性:可知,铁粉加入溶液中发生反应的顺序为2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu、Fe+2H+=Fe2++H2↑,结合图像分析可知,加入Fe粉0~m1阶段发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+,m1~5.04阶段发生反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu,5.04~m2阶段发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑。
【详解】A.由分析可知,0~m1阶段发生反应为2Fe3++Fe=3Fe2+,A不正确;
B.m(Cu)=3.84g,溶液中,则混合固体中,5.04g铁粉的物质的量,根据Fe+Cu2+=Fe2++Cu可知,其中与Fe3+反应的铁的物质的量为0.09ml-0.06ml=0.03ml,根据反应2Fe3++Fe=3Fe2+可知,溶液中n(Fe3+)=0.06ml,设混合固体中Fe的物质的量为x,Fe2O3的物质的量为y,由题意可得:,解得:x=0.01ml,y=0.04ml,即混合固体中含有Fe的物质的量为0.01ml,Fe2O3的物质的量为0.04ml,B正确;
C.由分析可知,5.04~m2阶段发生反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑,C不正确;
D.当铁粉质量为m2时,溶液中的溶质是FeCl2,=0.2ml,依据Fe元素守恒,由原固体混合物转化成的FeCl2的物质的量为x+2y=0.09ml,后加入Fe的物质的量为0.2ml-0.09ml=0.11ml,则图中m2=0.11ml×56g/ml=6.16g,D不正确;
故选B。
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16. 掌握电解质和非电解质的概念,能熟练判断一种物质是否是电解质,是了解电解质的性质、研究离子反应的前提。
有以下十种物质:①Cl2 ②C2H5OH ③Fe(OH)3胶体 ④盐酸 ⑤FeSO4 ⑥K2Cr2O7 ⑦Ca(HCO3)2 ⑧NaOH ⑨CO2 ⑩Na2CO3。请按要求填空。
(1)属于电解质的是_____,属于非电解质的是_____(填序号)。
(2)制备③的化学方程式_____。
(3)向⑤溶液中滴入⑧溶液的实验现象为_____。
(4)向④中滴入少量⑩溶液的离子方程式为_____。
(5)⑦的溶液中加入过量的NaOH溶液的离子方程式为_____。
【答案】16. ①. ⑤⑥⑦⑧⑩ ②. ②⑨
17.
18. 生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,过一段时间后有红褐色物质生成。
19.
20.
【解析】
小问1详解】
电解质是在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物;非电解质是在水溶液中和熔融状态下都不能够导电的化合物。可见电解质和非电解质均为化合物,都是纯净物质。在上述物质中,①为单质,③④为混合物;②⑨都是化合物,在熔融或者水溶液中都不能导电,所以②⑨属于非电解质;⑤⑥⑦⑧⑩是化合物,在水溶液或熔融条件能够导电,所以⑤⑥⑦⑧⑩为电解质。故上述物质中属于电解质的为⑤⑥⑦⑧⑩,属于非电解质的为②⑨;
【小问2详解】
将FeCl3饱和溶液滴入沸腾蒸馏水中,继续加热至液体呈红褐色,停止加热,就得到Fe(OH)3胶体,则制备Fe(OH)3胶体的化学反应方程式为:;
【小问3详解】
⑤是FeSO4,⑧NaOH,二者混合发生复分解反应产生Fe(OH)2白色沉淀,Fe(OH)2不稳定,具有强的还原性,容易被溶解在溶液中的氧气氧化变为红褐色Fe(OH)3,反应过程中会看到产生的白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色;
【小问4详解】
④是盐酸,⑩是Na2CO3,向HCl中滴入少量Na2CO3溶液,HCl过量,反应产生NaCl、H2O、CO2,反应的离子方程式为:;
【小问5详解】
⑦是Ca(HCO3)2,向其中加入过量NaOH溶液,反应产生CaCO3沉淀、Na2CO3、H2O,反应的离子方程式为:。
17. 我国科学家侯德榜发明了联合制碱法。以氯化钠、氨及二氧化碳为原料,同时生产纯碱和氯化铵两种产品,又称“侯氏制碱法”,对世界制碱工业作出了卓越贡献。根据要求回答下列问题:
I、用纯净的碳酸钠固体配制溶液。
(1)用托盘天平称取固体的质量是_____
(2)本实验中需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管和_____。
(3)下列说法中,正确的是_____(填字母)。
A. 定容时仰视刻度线,会导致配制的溶液浓度偏小
B. 定容时如果加水超过刻度线,要用滴管吸出
C. 摇匀后发现凹液面下降,再加水至刻度线
D. 转移时溶液倒出容量瓶外,要重新配制溶液
II、生成纯碱的流程如下:
(4)工业生成纯碱的第一步是除去饱和食盐水中的、、,依次加入的试剂是_____、_____、_____、过滤、_____。备用的除杂试剂有:①足量溶液;②足量溶液;③适量稀盐酸;④足量的溶液。则正确的试剂添加顺序_____(填字母)。
A. ①②③④B. ②①④③C. ②④①③D. ④②①③
(5)已知:
写出装置I中反应的化学方程式:_____。
(6)制出的纯碱中只含有杂质,下列实验方案中,不能测定出混合物中质量分数的是_____(填字母)。
A. 取混合物充分加热,质量减少
B. 取混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得到固体
C. 取混合物与足量溶液充分反应,沉淀经过滤、洗涤、干燥得到固体
D. 取混合物与足量稀盐酸充分反应,逸出气体经干燥后用碱石灰吸收,质量增加
(7)将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,加热到质量不再变化时,剩余物质的质量,则混合物中碳酸钠的质量分数_____(精确到0.1)。
【答案】(1)2.1 (2)容量瓶 (3)AD (4)AB
(5) (6)D
(7)71.6
【解析】
【小问1详解】
配制90mL溶液,选择使用100mL容量瓶,则用托盘天平称取固体的质量:,盘天平只能精确到,故答案;
【小问2详解】
根据配制步骤,该实验需要使用到的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、容量瓶;
【小问3详解】
A.定容时,仰视刻度线,水超过刻度线,溶液总体积偏大,浓度偏小,A正确;
B.定容时,如果加水超过刻度线,应重新配制,B错误;
C.摇匀后发现凹液面下降,不需要加水,C错误;
D.移液时溶液倒出容量瓶外,溶质减少,需重新配制,D正确;
故选AD。
【小问4详解】
除去饱和食盐水的中要用溶液,除去饱和食盐水的中要用溶液,除去饱和食盐水的中要用溶液,并且除杂时试剂应该过量,最后用稀盐酸调节,且要在之后加,除去过量的;故选AB。
【小问5详解】
溶解度:,故向饱和食盐水中通入和,生成固体,故化学方程式为:;
【小问6详解】
A.取混合物充分加热,质量减少,固体减少为分解生成的和,A正确;
B.混合物与足量稀盐酸反应最终生成固体,B正确;
C.只有氯化钙能和碳酸钠反应生成碳酸钙,根据碳酸钙的量计算碳酸钠的量,所以该方案可行,C正确;
D.混合物与足量稀盐酸充分反应,逸出气体经干燥后用碱石灰吸收,吸收的气体除,还有挥发出来的,所有该方案不可行,D错误;
故选D。
【小问7详解】
由此可得出,故碳酸钠的质量为,故质量分数为;
18. 下表列出了九种元素在周期表中的位置:
请回答下列问题:
(1)i元素与h元素形成化合物的电子式是_____,高温灼烧该化合物时,火焰呈_____色。
(2)b、c、g三种元素的简单离子半径由大到小的顺序是_____(填离子符号);b、f、g三种元素对应简单氢化物的热稳定性由强到弱的顺序是_____(填化学式)。
(3)元素的单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_____。
(4)c元素氢化物与发生反应的化学方程式为_____,所得溶液的_____7.
(5)由a、h组成的一种化合物,分子中a、h原子最外层均达到8电子稳定结构,该化合物遇水可生成一种具有漂白性的化合物,该化合物的结构式为_____。
【答案】18. ①. ②. 紫
19. ①. 、、 ②. 、、
20.
21. ①. ②.
22.
【解析】
【分析】根据元素在周期表中的位置,可知a是N元素、b是O元素、c是Na元素、d是元Mg素、e是Al元素、f是P元素、g是S元素、h是Cl元素、i是K元素。
【小问1详解】
和形成,为离子化合物,电子式为,钾元素焰色为紫色,高温灼烧该化合物时,火焰呈紫色。
【小问2详解】
电子层数越多半径越大,电子层数相同,质子数越多半径越小,O、Na、S三种元素的简单离子半径由大到小的顺序是>>;元素非金属性越强气态氢化物越稳定,非金属性O>S>P,三种元素对应简单氢化物的热稳定性由强到弱的顺序是>>。
【小问3详解】
与溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气,反应的离子方程式为;
【小问4详解】
与形成的化合物是,与发生反应生成氢氧化钠和氢气,反应的化学方程式为,所得溶液的>7;
【小问5详解】
N、Cl组成的一种化合物,分子中N、Cl原子最外层均达到8电子稳定结构,和形成化合物为,结构式为。
19. 高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,同时在化工制备和电池材料等方面具有广泛的应用前景。某实验小组制备高铁酸钾并探究其性质。
资料:K2FeO4可溶于水、微溶于浓KOH溶液,具有强氧化性,在碱性溶液中较稳定;在酸性或中性溶液中快速产生O2。
(1) K2FeO4中铁元素的化合价_____。
(2)装置B中的试剂为_____,作用_____。
(3)装置C中制备K2FeO4时,发生反应的化学方程式为_____,每得到1ml K2FeO4,理论上消耗Cl2的物质的量为_____ml。
(4)高铁酸钾与水反应其中一种产物为Fe(OH)3 (胶体),则离子方程式为_____,高铁酸钾作为水处理剂起到的作用是_____。
(5)制备 K2FeO4可以采用干式氧化法,初始反应为,该反应中每消耗6mlNa2O2时转移电子数为_____。
【答案】(1)+6 (2) ①. 饱和食盐水 ②. 除去Cl2中的HCl
(3) ①. 2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH =2K2FeO4+6KCl+8H2O ②. 1.5
(4) ①. ②. 杀菌消毒,同时Fe(OH)3胶体吸附水中悬浮物而沉淀
(5)10NA(6.02×1024)
【解析】
【分析】装置A中,KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2等,装置B中应加入饱和食盐水,以除去Cl2中混有的HCl;装置C中,Cl2、Fe(OH)3、KOH溶液发生反应,生成K2FeO4等,装置D用于吸收Cl2尾气,防止污染空气。
【小问1详解】
K2FeO4中K为+1价,O为-2价,故为+6价。
【小问2详解】
高锰酸钾与浓盐酸制备的氯气中含有挥发出来的HCl、H2O(g),装置B中的试剂为饱和食盐水,其作用是:除去Cl2中的HCl。
【小问3详解】
装置C中制备K2FeO4时,Cl2、Fe(OH)3、KOH溶液发生反应,生成K2FeO4等,发生反应的化学方程式为2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH =2K2FeO4+6KCl+8H2O。由反应方程式可建立关系式:3Cl2——2K2FeO4,则每得到1ml K2FeO4,理论上消耗Cl2的物质的量为1.5ml。
【小问4详解】
高铁酸钾与水反应其中一种产物为Fe(OH)3 (胶体),依据氧化还原反应的规则,H2O应作还原剂,其氧化产物为O2,则离子方程式为,高铁酸钾作为水处理剂时,一方面高铁酸钾具有强氧化性,能杀菌消毒,另一方面生成的氢氧化铁胶体具有吸附水中悬浮颗粒物的能力,则起到的作用是:杀菌消毒,同时Fe(OH)3胶体吸附水中悬浮物而沉淀。
【小问5详解】
制备 K2FeO4可以采用干式氧化法,初始反应为,由反应方程式可建立关系式:6mlNa2O2——10e-,则该反应中每消耗6mlNa2O2时转移电子数为10NA(6.02×1024)。阳离子
、、、
阴离子
、、
被提纯物质
杂质
除杂试剂
A
FeCl3
CuCl2
Fe
B
CO2
HCl
饱和Na2CO3
C
NaHCO3
Na2CO3
过量盐酸
D
Cl2
HCl
饱和食盐水
溶解度(20℃)
36.0
21.7
9.6
37.2
周期
族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2
a
b
3
c
d
e
f
g
h
4
i
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