精品解析:江苏省南通市如东县、海安市2021-2022学年高一下学期期末考试化学试题
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注意事项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.本试卷共6页,包含选择题(第1题~第14题,共42分)、非选择题(第15题~第18题,共58分)两部分。本次考试时间为75分钟,满分100分,考试结束后,请将答题卡交回。
2.答题前,请考生务必将自己的姓名、学校、班级、座位号、考试证号用0.5毫米的黑色签字笔写在答题卡上相应的位置,并将条形码贴在指定区城。
3.选择题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,在其他位置作答一律无效。如需改动,用橡皮擦千净后,再选涂其他答策。非选择题请用0.5毫米的黑色签字笔在答题卡指定区域作答。在试卷或草稿纸上作答一律无效。
4.如有作图需要,可用2B铅笔作答,并请加黑加粗,描写清楚。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 S 32
一、单项选择题:共14题,每题3分,共42分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 化学与生产、生活密切相关。下列说法不正确的是
A. 乙烯可用于催熟果实
B. 碳纳米材料是一类新型有机高分子材料
C. 盐卤点豆腐利用了蛋白质聚沉的原理
D. 用于医用口罩中无纺布的聚丙烯,其合成原料来源于石油化工产品
【答案】B
【解析】
【详解】A.乙烯是植物生长调节剂,可以催熟果实,故A正确;
B.碳纳米材料是单质碳,是无机非金属材料,故B错误;
C.蛋白质溶液具有胶体的性质,遇电解质溶液会发生聚沉,盐卤点豆腐就是利用了聚沉的原理,故C正确;
D.聚丙烯的单体是丙烯,来源于石油的裂解,故D正确;
故选B。
2. 氰酸铵加热生成尿素打破了无机物和有机物的界限。下列说法正确的是
A. 氰酸铵和尿素都是共价化合物B. 氰酸铵和尿素互称同分异构体
C. 尿素分子中含有8个键D. 上述转化中碳原子轨道杂化类型未变
【答案】B
【解析】
【详解】A.氰酸铵是铵盐,是离子化合物,故A错误;
B.氰酸铵和尿素化学式相同,结构不同,互同分异构体,故B正确;
C.尿素的结构式为,单键都是σ 键,双键有一个是σ 键,所以尿素分子中含有7个σ 键,故C错误;
D.氰酸铵中碳原子是sp杂化,尿素中碳原子是sp2杂化,所以上述转化中碳原子轨道杂化类型改变,故D错误;
故选B。
3. 在指定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.苯和液溴反应,不和溴水反应,故A不选;
B.SiO2不和盐酸反应,故B不选;
C.丙烯聚合为聚丙烯,是丙烯分子中的碳碳双键断裂,聚丙烯为 ,故C不选;
D.NO中的N为+2价,可以被CO还原为0价生成氮气,故D选;
故选D。
4. 下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A. 二氧化硫有还原性,可用作葡萄酒的抗氧化剂
B. 浓硫酸具有强氧化性,可用作酯化反应的催化剂
C. 硝酸见光易分解,可用于制氮肥
D. 氨气极易溶于水,可用作制冷剂
【答案】A
【解析】
【详解】A.二氧化硫有还原性,可以吸收氧气做抗氧化剂,故A有对应关系;
B.酯化反应是可逆反应,浓硫酸具有吸水性,可以用作酯化反应的吸水剂,使平衡正移,故B无对应关系;
C.硝酸中含有氮元素,形成的硝酸盐可以用作氮肥,故C无对应关系;
D.氨易液化,液氨气化时吸收大量的热,使周围温度急剧降低,可用作制冷剂,故D无对应关系;
故选A。
5. X、Y、Z、W、R属于周期表中前20号主族元素,且原子序数依次增大。X原子中有7个运动状态完全不同的电子,Z是元素周期表中电负性最大的元素,Z和W同主族,R的最外层电子数是最内层电子数的一半。下列说法正确的是
A. Z的简单氢化物分子间能形成氢键
B. 简单离子半径:
C. 简单气态氢化物的热稳定性:
D. 第一电离能:
【答案】A
【解析】
【分析】每一个电子的运动状态都是独一无二的,所以,X原子核外有7个电子,X为氮元素;元素周期表中除去0族元素,最右上方的元素电负性最大,Z为氟元素;再根据题目中原子序数依次增大信息,Y为氧元素;W与Z同族,原子序数不大于20,W为氯元素;R元素最内层电子数为2,故其最外层电子数为1,则R为IA族元素,原子序数大于17,R为钾元素。
【详解】A.Z的简单氢化物为HF。元素电负性越大,元素原子半径越小,与氢形成的简单氢化物分子极性越强,才越有可能形成分子间氢键。满足这种要求的元素只有N、O、F三种元素,所以HF分子间可以形成氢键,符合题意;
B.Cl-、K+,核外电子排布均是2,8,8;核外电子排布相同的离子,核电荷数越小,离子半径越大,故应是r(Cl-)>r(K+),不符题意;
C.非金属性越强,电负性值越大,其气态氢化物越稳定,故热稳定性:HF>HCl,不符题意;
D.同周期元素第一电离能并不是从左到右依次增大,其变化规律遵循洪特规则补充说明。IIA族元素,价电子层电子排布式:ns2,s能级全满;VA族元素,价电子层电子排布式:ns2np3,s能级全满,p能级半满;0族元素,价电子层电子排布式:ns2np6,s能级p能级均全满。所以这三种元素的气态电中性基态原子更稳定,第一电离能更高一些。0族同周期最高,同周期IIA、VA族元素原子第一电离能均比相邻的IIIA、VIA族元素原子的第一电离能更大一些。所以,N、O、F三元素的第一电离能大小排序应是I1(F) > I1(N) > I1(O),不符题意;
综上,本题选A。
6. 遇酸迅速反应放出气体,和反应生成S和。一种烟气脱硫的过程如下:①脱硫:将含烟气的空气通过装有的脱硫塔,加热发生反应;②再生:将转移到再生塔,加入脱硫煤,高温重新生成,并放出。下列措施不能减少工业排放尾气中含量的是
A. 将含的尾气向高空排放B. 对煤炭进行固硫、脱硫处理
C. 以其他清洁能源代替燃煤D. 用石灰乳+氧气吸收含的尾气
【答案】A
【解析】
【详解】A.二氧化硫和氧气的反应是可逆反应,尾气中含,即使向高空排放也不能减少工业排放尾气中含量,A符合;
B. 对煤炭进行固硫可将二氧化硫气体转变为、由信息知烟气进行脱硫处理可将二氧化硫气体转变为,则能减少工业排放尾气中含量,B不符合;
C. 以其他清洁能源代替燃煤,减少了化石燃料的使用、减少了尾气中含量,C不符合;
D. 用石灰乳+氧气吸收含的尾气,则、减少了尾气中含量,D不符合;
答案选A。
7. 遇酸迅速反应放出气体,和反应生成S和。一种烟气脱硫的过程如下:①脱硫:将含烟气的空气通过装有的脱硫塔,加热发生反应;②再生:将转移到再生塔,加入脱硫煤,高温重新生成,并放出。下列有关的说法正确的是
A. 的沸点比的高B. 与反应体现的还原性
C. 中S原子轨道杂化类型为D. 的空间构型为平面正方形
【答案】C
【解析】
【详解】A. 水分子间形成氢键,硫化氢分子间没有形成氢键,则沸点比的低,常温下,为气体,为液体,故A错误;
B. 与反应的方程式为,该反应为归中反应,体现的氧化性,故B错误;
C. 中S原子的价层电子对数为,则S原子的轨道杂化类型为,故C正确;
D. 中S原子的价层电子对数为,则S原子的轨道杂化类型为,则空间构型为正四面体形,故D错误;
故选C。
8. 遇酸迅速反应放出气体,和反应生成S和。一种烟气脱硫的过程如下:①脱硫:将含烟气的空气通过装有的脱硫塔,加热发生反应;②再生:将转移到再生塔,加入脱硫煤,高温重新生成,并放出。下列关于烟气脱硫的说法正确的是
A. 晶胞(如图)中钙离子周围最近的钙离子数为6
B. 脱硫塔中参与反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比为
C. 理论上每处理64.0吨,将会排放出44.0吨
D. 烟气脱硫能减少“温室效应”的形成
【答案】B
【解析】
【详解】A.从图中可以看出,钙离子位于顶点和面心,钙离子周围最近的钙离子数是12个,故A错误;
B.脱硫塔中的反应里,CaS中S的化合价从-2价升高到S单质中的0价,SO2中的+4价S升高到CaSO4中的+6价,氧气中的0价O降低到反应后的-2价,所以CaS和SO2均为还原剂,氧气为氧化剂,参与反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比为 2:1,故B正确;
C.64.0吨SO2的物质的量为1×106ml,根据脱硫反应,生成1×106mlCaSO4,CaSO4再生的反应为:CaSO4+2CCaS+2CO2↑,则1×106mlCaSO4生成2×106mlCO2,2×106mlCO2的质量为88.0吨,故C错误;
D.CaS烟气脱硫能减少排放到空气中的二氧化硫,从而减少酸雨的产生,不能减少引起“温室效应”的二氧化碳的生成,故D错误;
故选B。
9. 一定温度下有关物质的转化如图所示,下列有关说法不正确的是
A. 可循环使用
B. 反应①实现了氮的固定
C. 高温下发生反应②的化学方程式为
D. 图示转化可实现用获得和
【答案】B
【解析】
【详解】A.先与氯化铵反应生成MgCl2,然后MgCl2再与空气反应生成MgO,所以可循环使用,A正确;
B.氮的固定为N2转化为化合态,①不是氮的固定,B错误;
C.由图可知,反应为空气和MgCl2,生成物为MgO和,所以反应②为,C正确;
D.由图示可知,氯化铵进入循环体系,和从体系中出来,且循环使用,所以转化可实现用获得和,D正确;
故选B。
10. 乳酸()广泛用作乳制品酸味剂。下列有关说法正确的是
A. 乳酸分子不存在手性异构体
B. 乳酸能发生取代、加成、氧化、水解等反应
C. 乳酸使酸性溶液、滴有酚酞的溶液都褪色的原理不同
D. 乳酸分子能和反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.乳酸分子中的中间碳原子连有甲基、羟基、羧基和氢原子四个不同的原子或原子团,是手性碳原子,所以乳酸分子存在手性异构体,故A错误;
B.乳酸分子中有羟基,具有醇的性质,能发生取代、氧化等反应,乳酸分子中有羧基,具有羧酸的性质,能发生酯化反应即取代反应,没有能发生加成和水解反应的官能团,故B错误;
C.乳酸使酸性高锰酸钾溶液褪色是被高锰酸钾溶液氧化,使滴有酚酞的NaOH溶液褪色是羧基和NaOH发生中和,使溶液的pH降低,原理不同,故C正确;
D.乳酸分子中只有羧基能和NaOH反应,故1ml乳酸只能和1mlNaOH反应,故D错误;
故选C。
11. 已知苯环侧链上烃基在一定条件下能被氧化成羧基。通过下列实验探究有机化工原料A(相对分子质量为104)的组成和结构。
实验1:称取,完全燃烧生成和
实验2:将A加入到的溶液中,溶液褪色
实验3:将A加入到酸性溶液中振荡,分离出有机产物加入溶液中,产生气泡。下列说法不正确的是
A. 实验1说明A分子中不含氧元素
B. 实验2说明A分子中可能含有碳碳双键
C. 实验3说明A被酸性溶液氧化的产物中有乙酸
D. 推测有机物A是苯乙烯
【答案】C
【解析】
【详解】A.5.2gA的物质的量为0.05ml,17.6gCO2的物质的量为0.4ml,3.6gH2O的物质的量为0.2ml,则1mlA中有8mlC原子和8mlH原子,该有机物的相对分子质量为104,所以该有机物中没有氧原子,分子式为C8H8,故A正确;
B.含碳碳双键的有机物能使溴的四氯化碳溶液褪色,故B正确;
C.含羧基的物质能和NaHCO3反应生成二氧化碳,含羧基的不一定是乙酸,故C错误;
D.苯乙烯的结构简式为 ,分子式为C8H8,含有碳碳双键,故D正确;
故选C。
12. 合成氨反应为人类解决粮食短缺问题作出了巨大贡献,其反应为。反应的微观过程如下:
下列说法不正确的是
A. 和在催化剂表面发生反应
B. 的电子式可表示
C. 反应过程中有“”“”原子团生成
D. 合成时,非极性和极性共价键发生断裂,并生成氨分子
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,和在催化剂表面发生旧键断裂新键形成,发生化学反应生成氨气,A正确;
B.中N和H共用1对电子对,N满足8电子结构,电子式为,B正确;
C.由第3个图可知有“”原子团生成,由第4个图可知有“”原子团生成,C正确;
D.氮气断裂N≡N非极性共价键,氢气断裂H-H非极性共价键,无极性共价键断裂,D错误;
故选:D。
13. 下列实验现象、解释与结论均正确的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.沉淀中加入的足量稀硫酸能与亚硫酸钡反应生成硫酸钡,所以沉淀不消失不能说明亚硫酸钠已变质氧化,故A错误;
B.醋酸铅是重金属盐,所以向鸡蛋清溶液中加入几滴醋酸铅溶液产生白色沉淀是因为醋酸铅能使蛋白质发生变性,故B错误;
C.葡萄糖溶液与新制的氢氧化铜悬浊液在碱性条件下共热才能生成氧化亚铜砖红色沉淀,酸性条件下不反应,则向淀粉溶液中滴加少量稀硫酸,加热,待冷却后,未加入氢氧化钠溶液中和稀硫酸,直接加入新制的氢氧化铜悬浊液共热未见砖红色沉淀不能说明淀粉未发生水解,故C错误;
D.将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满二氧化碳的集气瓶,瓶中产生大量白烟和黑色颗粒说明反应中有碳生成,碳元素的化合价降低被还原,二氧化碳是反应的氧化剂,表现氧化锌,故D正确;
故选D。
14. 一种以、硼酸三甲酯为原料,生产还原剂(B为价)的工艺流程如下(反应温度未注明),己知:。
下列说法不正确的是
A. “反应1”反应前应排尽装置中的空气
B. 可由和发生酯化反应制得
C. “反应2”的化学方程式为
D “反应2”所用无需充分干燥
【答案】D
【解析】
【分析】由题给流程可知,熔融钠在排尽空气装置中与通入的氢气发生反应1生成氢化钠,氢化钠与加入的干燥硼酸三甲酯发生反应2生成四氢合硼酸钠和甲醇钠,向反应后的固体中加入水,甲醇钠和过量的氢化钠与水反应生成氢氧化钠,蒸馏得到甲醇和氢氧化钠、四氢合硼酸钠混合溶液,混合溶液经处理得到四氢合硼酸钠。
【详解】A.由分析可知,反应1为熔融钠在排尽空气的装置中与通入的氢气反应生成氢化钠,故A正确;
B.含氧酸硼酸和甲醇一定条件下能发生酯化反应生成硼酸三甲酯和水,故B正确;
C.由分析可知,反应2为氢化钠与加入的干燥硼酸三甲酯反应生成四氢合硼酸钠和甲醇钠,反应的化学方程式为,故C正确;
D.由题给信息可知,氢化钠易与水反应生成氢氧化钠和氢气,所以反应2所用硼酸三甲酯必需要充分干燥,防止氢化钠与水反应,故D错误;
故选D。
二、非选择题:共4题,共58分。
15. 浩瀚的大海中蕴藏着丰富的化学资源。
(1)“吹出法”是工业上常用的一种海水提溴技术,该技术主要流程如下:
①热空气吹出溴是利用了___________(填溴的一种物理性质)。
②写出“吸收”步骤中反应的化学方程式:___________。氧化性由强到弱的顺序为___________。
③“分离”操作名称为___________。
(2)“吹出法”中的“吸收”及后续步骤的工艺也可采用如下流程:
写出步骤②中反应的离子方程式:___________。
(3)溴量法测定废水中苯酚(,相对分子质量为94)含量(每升水中含苯酚的质量,单位)的过程如下(废水中不含干扰测定的物质)。
步骤1 向盛有溶液的锥形瓶中加入过量,加酸化一段时间:
步骤2 加入废水,充分反应;
步骤3 向锥形瓶中加入过量,生成的恰好和反应。
计算该废水中苯酚的含量(写出计算过程)___________(己知:)。
【答案】(1) ①. 溴易挥发 ②. ③. ④. 蒸馏
(2)
(3)
【解析】
【分析】海水中的溴大部分以溴离子的形式存在,用氧化性比溴单质强的氯气将其氧化为溴单质,根据溴单质的沸点低,易挥发可用热空气将其吹出,吹出的溴单质需要再进行富集、提纯,可用还原性较强的二氧化硫素将溴单质还原为溴离子,最后再次用氯气将其氧化为溴单质,通过萃取、蒸馏等步骤得到纯净的液溴。
【小问1详解】
①热空气吹出溴,因碘沸点低,易挥发成气体从溶液中逸出;故答案为易挥发;②“吸收”步骤中二氧化硫化合价升高,体现还原性,生成硫酸根离子,溴单质化合价降低,生成溴离子,故该过程的化学方程式为;根据“以强制弱”的原理,氧化性由强到弱的顺序为;故该题答案为:;;③据分析“分离”操作名称为:蒸馏;
【小问2详解】
若“吹出法”中的“吸收”及后续步骤的工艺采用流程:
,步骤2中, 在酸性条件下发生归中反应,溴离子化合价升高,中的溴元素化合价降低,则该过程的离子方程式为:;
【小问3详解】
步骤1发生反应的方程式为,步骤三发生反应的方程式为、,其化学计量关系为,,则该废水中苯酚的含量。
16. 钴(27C)的常见化合价有+2、+3等,均容易形成相应配离子,如[C(NH3)6]2+、[C(NH3)6]3+等,已知:[C(NH3)6]2+易被氧化为[C(NH3)6]3+。
(1)基态C2+电子排布式为___________。
[C(NH3)6]2+脱除烟气中NO的机理如下:
Ⅰ.活化氧气:[C(NH3)6]2+在氨水中与氧气作用生成具有强氧化性的微粒X(其中C的化合价为+3),X的结构如上图所示。
(2)用“☐”标识出X中体现强氧化性的基团:___________。
(3)X中含有的配位键的数目为___________。
Ⅱ.配位[C(NH3)6]2+较钴的其它配位离子易吸收NO生成[C(NH3)5NO]2+,将NO由气相转入液相。溶液的pH对NO的配位脱除率的影响如图所示。
(4)图中pH=9.75时,NO脱除率较低,其原因可能是___________。
(5)同一pH下,随着反应的进行,NO的脱除率下降,可能原因是___________。
Ⅲ.氧化吸收:[C(NH3)5NO]2+被X氧化为[C(NH3)5NO2]2+,[C(NH3)5NO2]2+在氨水中生成硝酸铵和亚硝酸铵。
(6)写出[C(NH3)5NO2]2+在氨水中反应生成硝酸铵和亚硝酸铵的离子方程式:___________。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d7或[Ar] 3d7
(2) (3)12
(4)[C(NH3)6]2+在pH相对较低的溶液中不稳定
(5)随着反应的进行,[C(NH3)6]2+被氧化为[C(NH3)6]3+,不利于后续反应的进行
(6)或
【解析】
【小问1详解】
C是27号元素,根据构造原理可知基态C原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d74s2,C2+是C原子失去最外层的2个电子形成的,则基态C2+核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d7或写为[Ar] 3d7;
【小问2详解】
在该微粒中含有双氧链,该结构具有强氧化性,故用“☐”标识出X中体现强氧化性的基团为;
【小问3详解】
在X中C原子上有空轨道,与C原子结合的NH3上的N原子及双氧链的O原子上有孤对电子,它们之间形成配位键,每个C原子形成6个配位键,则X中含有的配位键数目是6×2=12个;
【小问4详解】
图中pH=9.75时,NO脱除率较低,其原因可能是[C(NH3)6]2+在pH相对较低的溶液中不稳定;
【小问5详解】
同一pH条件下,随着反应的进行,NO的脱除率下降,可能原因是随着反应的进行,[C(NH3)6]2+被氧化为[C(NH3)6]3+,不利于后续反应的进行;
【小问6详解】
[C(NH3)5NO2]2+在氨水中反应生成硝酸铵和亚硝酸铵,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,结合物质的拆分原则及物质的实际存在形式,可知该反应的离子方程式为:或。
17. F是合成吡啶类农药的重要中间体,其主要合成路线如下:
(1)F分子中采取杂化的原子数目是___________。
(2)A的一种同分异构体中不同化学环境的氢原子个数比是,写出该同分异构体的结构简式:___________。
(3)A分子中亚甲基上的氢原子容易被金属取代。一种被称为二茂铁[化学式为]的物质,其结构如图所示,10个碳原子等同地与中间亚铁离子键合,形成一种“夹心”型具有芳香族性质的有机过渡金属化合物。二茂铁比苯更容易发生硝化反应,二茂铁的一硝基化合物有___________种,不能用浓硝酸和浓硫酸的混合酸对其进行硝化的原因是___________。
(4)已知:仿照如下虚线方框示例,补充完整以和乙烯为原料制备的合成路线流程图_____ (无机试剂和有机溶剂任用,有机物用结构简式表示)。
【答案】(1)6 (2)
(3) ①. 1 ②. 浓硝酸和浓硫酸的混合酸具有强氧化性,会将二茂铁中亚铁离子氧化,破坏二茂铁的结构
(4)
【解析】
【分析】有机物A发生1,4加成与丙烯醛反应生成有机物B,B再与丙烯晴发生反应生成有机物C,C在一定条件下重新脱去A结构,得到有机物D,D与Cl2发生加成反应得到有机物E,E在一定条件下反应成环得到有机物F;
【小问1详解】
原子采用sp2杂化的成键特点是形成双键结构,所以F分子中六元环上的五个C原子和1个N原子共“6”个原子采用了sp2杂化;
【小问2详解】
根据题目所给信息,A的同分异构体有5个C原子,3个不会饱和度,6个H原子的核磁共振氢谱峰面积比为2﹕1﹕2﹕1,说明只有四个C原子连接H原子,分子结构中有碳碳双键及碳碳三键,所以该同分异构体的结构简式是“”;
【小问3详解】
二戊铁结构呈中心对称结构,10个H原子核磁共振氢谱只有一个峰,所以该物质的两个五元碳环上任意一个H原子被硝基取代,形成产物无同分异构体,所以本问第一空应填“1”;Fe2+还原性强,浓硫酸与浓硝酸的混合算氧化性强,Fe2+易被氧化,所以本文第二空应填“浓硝酸和浓硫酸的混合酸具有强氧化性,会将二茂铁中亚铁离子氧化,破坏二茂铁的结构”;
【小问4详解】
该合成方案很明显需要借用题目中有机物A生成有机物B的反应原理,所以五元环状有机物应形成共轭双烯结构,所以利用最初的环戊烯先加成Br2,再消去两分子HBr形成环戊二烯,所以该合成路线为“ ”。
18. 纳米零价铁具有很高的还原活性和吸附性能,广泛用于环境修复。
(1)制备。将一定量溶液与维生素C溶液、溶液中的一种配成混合液,加到三颈瓶中(装置如图),下通过滴液漏斗边搅拌边滴入另一种溶液,充分反应。
①滴液漏斗中的溶液是___________。
②反应为,反应前后B的化合价均为价,则能氧化的物质的量是___________。
(2)运用。纳米零价铁能有效的将酸性废水中毒性高的还原为低毒性的,其反应过程描述中的一种可表示如下。
①纳米零价铁去除铬的反应过程中,废水的___________(填增大、减小或不变)。
②写出和共沉为的离子方程式:___________。
③废水的初始越小,纳米零价铁去除铬的效果越好,可能原因是___________。
(3)再生。处理后的废水中主要含和等,为回收、再生纳米零价铁,请补充实验方案:取一定量废水于烧杯中,___________,烘干、灼烧后和无烟煤一起放入坩埚中,置于管式炉内,通入氮气,迅速升温至高温,保持一段时间,自然冷却到室温,研磨得到纳米零价铁。(实验中选用的试剂有:溶液、溶液、溶液、蒸馏水)。已知相关金属离子生成氢氧化物沉淀的(开始沉淀的按金属离子浓度为计算)如下表。
【答案】(1) ①. (溶液) ②.
(2) ①. 增大 ②. ③. 较低下零价铁腐蚀加剧,产生更多的还原;还原为也需要消耗;而较大会导致和的氢氧化物在零价铁表面沉积而影响六价铬的去除效果(或酸性条件下,零价铁表面吸附的阳离子有利于的吸附还原,而碱性条件下,零价铁表面吸附的阴离子排斥的吸附还原等合理答案)
(3)边振荡边加入稍过量的溶液,测定反应液的,再用溶液或溶液调节溶液的在3.2~4.3之间,过滤、用蒸馏水洗涤
【解析】
【分析】该实验分为两阶段,第一阶段是制备纳米零价铁,第二阶段是运用纳米零价铁去除酸性废水中的重铬酸根离子,使之转变为低毒性的Cr3+。
【小问1详解】
①将一定量 FeSO4 溶液与维生素C溶液配成混合液,维生素C起到保护Fe2+防止其被氧化的作用,将NaBH4 溶液加到分液漏斗中,NaBH4的作用是还原Fe2+为Fe,所以滴液漏斗中加入的是NaBH4溶液。
②Fe2+氧化,Fe2+得电子数值等于中H失电子数值,中H的化合价为-1价,被氧化后化合价升高到0价,1ml失去4ml电子。1mlFe2+得到2ml电子,则需要0.5ml失去2ml电子,所以1mlFe2+ 能氧化的物质的量是0.5ml。
【小问2详解】
①纳米零价铁去除铬的反应过程中,铁消耗H+生成Fe2+,还原为Cr3+也需要消耗H+,废水的 pH 会增大。
②Fe3+ 和Cr3+共沉为CrxFe(1-x)OOH的离子方程式为:xCr3++(1-x)Fe3++2H2O=CrxFe(1-x)OOH↓+3H+。
③废水的初始 pH 越小,纳米零价铁去除铬的效果越好,可能原因是初始pH较低的条件下零价铁腐蚀加剧,产生更多的Fe2+还原;还原为Cr3+也需要消耗H+;而pH较大会导致Cr和Fe的氢氧化物在零价铁表面沉积而影响六价铬的去除效果(或酸性条件下,零价铁表面吸附的阳离子有利于的吸附还原,而碱性条件下,零价铁表面吸附的阴离子排斥的吸附还原)。
【小问3详解】
处理后的废水中主要含 Fe2+、Fe3+ 和 Cr3+ 等,为回收、再生纳米零价铁,需要除去Cr3+,可以利用Fe3+沉淀完全而Cr3+还没开始沉淀,用调节溶液pH的方法除去Fe3+,Fe2+可以先氧化为Fe3+,然后再调节溶液的pH除去,故实验方案为:取一定量废水于烧杯中,边振荡边加入稍过量的 H2O2 溶液,测定反应液的 pH ,再用 H2SO4 溶液或 NaOH 溶液调节溶液的 pH 在3.2~4.3之间,过滤、用蒸馏水洗涤,烘干、灼烧后和无烟煤一起放入坩埚中,置于管式炉内,通入氮气,迅速升温至高温,保持一段时间,自然冷却到室温,研磨得到纳米零价铁。编号
实验操作
实验现象
解释与结论
A
取溶液少许,滴加溶液,向所得沉淀中加入足量稀硫酸
沉淀不消失
已变质氧化
B
向鸡蛋清溶液中加入几滴醋酸铅溶液
产生白色沉淀
醋酸铅能使蛋白质发生盐析
C
向淀粉溶液中滴加少量稀硫酸,加热,待冷却后,再加入少量新制的,加热
未见砖红色沉淀
淀粉未发生水解
D
将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满的集气瓶
瓶中产生大量白烟和黑色颗粒
体现氧化性
金属离子
开始沉淀的
沉淀完全的
1.9
3.2
4.3
5.6
7.0
9.0
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