贵州省安顺市2023-2024学年高二(上)期末考试化学试卷(解析版)
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这是一份贵州省安顺市2023-2024学年高二(上)期末考试化学试卷(解析版),共20页。试卷主要包含了8 g的溶液中, 下列实验设计和结论合理的是,05ml,转移的电子为0等内容,欢迎下载使用。
1.本卷为化学试题单,共18个题,满分100分,共6页。考试时间75分钟。
2.考试采用闭卷形式、用笔在特制答题卡上答题,不能在本题单上作答。
3.答题时请仔细阅读答题卡上的注意事项,并根据本题单各题的编号在答题卡上到答题的对应位置,用规定的笔书写。
可能用到的相对原子质量:H:1 C:12 O:16 Na:23 S:32
一、选择题:本题共14个小题,每小题3分,共42分,每小题只有一个选项符合题意。
1. 中华文化源远流长,化学与文化传承密不可分。下列说法错误的是
A. 布依族乐器“牛骨胡”中牛骨的无机成分主要是蛋白质
B. 苗族“双针锁绣”花卉纹绣片中材料彩色棉线主要是纤维素
C. 布依族“八音坐唱”使用的竹鼓成分之一纤维素属于天然有机高分子
D. 安顺地戏被称为“戏剧活化石”,其行头中大刀的主要材质是合金
【答案】A
【解析】蛋白质是有机物,布依族乐器“牛骨胡”中牛骨的无机成分主要是磷酸钙,A错误;苗族“双针锁绣”花卉纹绣片中材料彩色棉线主要是纤维素,B正确;布依族“八音坐唱”使用的竹鼓成分之一纤维素属于天然有机高分子,C正确;安顺地戏被称为“戏剧活化石”,其行头中大刀的主要材质是合金,D正确;
答案选A。
2. 化学用语是学习化学的重要工具。下列化学用语表示正确的是
A. 的电子式为
B. HCl中共价键类型为极性共价键
C. 氯离子的结构示意图:
D. 基态Si原子价层电子排布式
【答案】B
【解析】的电子式为:,故A错误;不同原子间形成的共价键为极性共价键,即HCl中共价键类型为极性共价键,故B正确;氯离子核外电子数为18,其离子结构示意图:,故C错误;基态Si原子价层电子排布式:3s23p2,故D错误;
故选B。
3. 设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 含有7.8 g的溶液中:的数目为
B. 1 L 1 ml⋅L溴化铵水溶液中与离子数之和大于
C. 标准状况下,11.2 L 含有键的数目为
D. 常温下,1 L 的溶液中,由水电离出的数目为
【答案】B
【解析】易水解,含有7.8 g的溶液中的数目小于,故A错误;1 L 1 ml⋅L溴化铵水溶液中,Br-的物质的量为1ml,根据电荷守恒与离子数之和等于Br-和OH-之和,所以与离子数之和大于,故B正确;标准状况下是液体,11.2 L 的物质的量不是0.5ml,故C错误;水解促进水电离,常温下,1 L 的溶液中,由水电离出的数目为,故D错误;
选B。
4. 下列实验选用装置正确且能达到相应实验目的的是
A. 图1测定分解反应速率B. 图2可用于测定食醋浓度
C. 图3将溶液蒸干制得无水D. 图4模拟保护钢闸门
【答案】A
【解析】针筒可测定一定时间内收集气体的体积,图中装置可测定反应速率,故A正确;氢氧化钠溶液不能用酸式滴定管盛装,故B错误;直接蒸干溶液得到的固体是Fe(OH)3,应在HCl的气流中蒸发,故C错误;钢闸门应该接电源的负极,作阴极,才能受到保护,故D错误;
答案选A。
5. 能量以各种不同的形式呈现在人们面前,我们通过化学反应等方式可以实现不同形式的能量间的转化。下列叙述错误的是
A. 同温同压下,在光照和点燃条件下相同
B. 化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因
C. 水能、风能、潮汐能天然气均属于可再生能源
D. 化学家借助太阳能产生的电能和热能,用空气和水成功地合成了氨气,该过程中电能转化为化学能
【答案】C
【解析】焓变△H=生成物具有的能量-反应物具有的能量,只与物质的起始状态有关,与反应条件无关,所以同温同压下,在光照和点燃条件下的△H相等,故A正确;化学键断裂吸热,化学键形成放热,是化学反应中能量变化的主要原因,故B正确;天然气属于不可再生能源,故C错误;在电能和热能的作用下,用空气和水作原料成功地合成了氨气,电能转化为了化学能,故D正确;
答案选C。
6. 宏观辨识和微观探析是化学学科的核心素养之一,下列相关描述中正确的是
A. (白磷,s)(红磷,s) kJ⋅ml,则白磷比红磷稳定
B. 表示燃烧热的热化学方程式 kJ⋅ml
C. 已知稀溶液中 kJ⋅ml,则稀硫酸与稀氢氧化钡溶液反应生成1 ml水时放出57.3 kJ的热量
D. 已知500℃、30 MPa下, kJ⋅ml,则相同条件下1 ml 和3 mI 充分反应,放出热量小于92.4 kJ
【答案】D
【解析】由热化学方程式可知,白磷转化为红磷的反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,物质的能量越低稳定性越强,则红磷比白磷稳定,故A错误;乙烯的燃烧热为1ml乙烯完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量,则表示乙烯燃烧热的热化学方程式为 kJ⋅ml,故B错误;中和热是强酸稀溶液与强碱稀溶液发生中和反应生成1ml水放出的热量,稀硫酸与稀氢氧化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀和水,生成硫酸钡沉淀时会放出沉淀热,则反应生成1 ml水时放出的热量大于57.3 kJ,故C错误; 合成氨反应为可逆反应,可逆反应不可能完全反应,所以相同条件下1 ml 氮气和3 mI 氢气充分反应放出热量小于92.4 kJ,故D正确;
故选D。
7. 下列电极方程式或离子方程式错误的是
A. 铁作电极电解饱和食盐水:
B. 铅酸蓄电池充电时阳极反应:
C. 用溶液检验亚铁离子:
D. 重晶石中加入碳酸钠溶液:
【答案】A
【解析】铁作电极电解饱和食盐水,阳极的Fe电极会放电,总反应为:,故A错误;铅酸蓄电池充电时,阳极硫酸铅失电子生成二氧化铅,阳极反应式为:,故B正确;与Fe2+生成蓝色沉淀,反应的离子方程式为:,故C正确;重晶石中加入碳酸钠溶液,硫酸钡转化为碳酸钡,离子方程式为:,故D正确;
故选A。
8. 下列实验设计和结论合理的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】B
【解析】加水稀释任意酸溶液,pH均增大,故A错误;向悬浊液中滴加溶液,出现黄色沉淀,说明氯化银沉淀转化为碘化银,则,故B正确;将装有和混合气体的烧瓶,分别浸泡在热水和冰水中,浸泡在热水中烧瓶内红棕色加深,冰水中烧瓶内红棕色变浅,说明转化为反应为放热反应,故C错误;向无色溶液中加入硝酸酸化的溶液,产生白色沉淀,沉淀可能是氯化银,说明溶液中含有Ag+,故D错误;
选B。
9. 微生物脱盐电池既可以处理废水中和,又可以实现海水淡化,原理如图所示。下列说法不正确的是
A. 生物电极b的电势高于生物电极a
B. 生物电极a的电极反应式为
C. 离子交换膜a为阴离子交换膜
D. 标准状况下,每生成时,参加反应的质量为
【答案】D
【解析】该装置为原电池,有机废水中的CH3COOH发生失电子的氧化反应生成CO2,则电极a为负极,负极反应式为CH3COOH+2H2O-8e-═2CO2↑+8H+,电极b为正极,
NO得电子生成N2,正极反应式为2 NO+8H++6e-═N2↑+4H2O,原电池工作时,阴离子移向负极、阳离子移向正极,即海水中的Na+通过阳离子交换膜移向b极、Cl-通过阴离子交换膜移向a极,可实现海水淡化,则a离子交换膜为阴离子交换膜,b离子交换膜为阳离子交换膜,据此分析解答。
a极碳元素价态升高失电子,故a极为负极,b极为正极,生物电极b的电势高于生物电极a,故A正确;a极为负极,电极反应式为CH3COOH-8e-+2H2O═2CO2↑+8H+,故B正确;由分析可知,离子交换膜a为阴离子交换膜,故C正确;正极反应式为2 NO+8H++6e-═N2↑+4H2O,标准状况下的物质的量为0.05ml,转移的电子为0.3ml,则负极参加反应的质量为=2.25g,故D错误;
答案选D。
10. 2023年9月23日晚,第19届亚运会在杭州正式开幕。开幕式主火炬燃料全球首次创新使用零碳甲醇燃料。零碳甲醇制备的原理是综合利用焦炉气中的副产物氢气与工业尾气中捕集的二氧化碳合成绿色甲醇,其反应过程的能量变化曲线如图所示。下列有关说法错误的是
A. 若该过程中使用催化剂,不会改变总反应的
B. 过程①和过程②都是吸热反应
C. 降低温度,将增大的平衡转化率
D. 两个过程中,决定总反应速率的是过程①
【答案】B
【解析】催化剂能降低活化能,不会改变总反应的,故A正确;过程②反应物总能量高于生成物,因此是放热反应,故B错误;正反应放热,降低温度,平衡正向移动,的平衡转化率增大,故C正确;活化能越大反应速率越慢,两个过程中,过程①的活化能大于过程②,过程①是慢反应,决定总反应速率的是过程①,故D正确;
选B。
11. X、Y、Z、W、R为五种短周期主族元素,原子序数依次增大。X核外电子只有一种自旋取向,X与Y能形成两种常见的化合物和Y2X4,基态Z原子有两个未成对电子,W的简单离子是同周期元素中离子半径最小的,R是同周期元素中电负性最大的元素。下列说法一定正确的是
A. 基态原子第一电离能:
B. 简单离子半径大小:
C. 实验室可通过电解熔融获得W单质
D. R原子最高能层所对应的最高能级电子云轮廓形状为球形
【答案】C
【解析】X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的五种短周期主族元素,其中X原子的电子只有一种自旋取向,即原子核外只有1个电子,故X为H元素;X与Y能形成两种常见的化合物和Y2X4,则Y为N元素,基态Z原子有两个未成对电子,Z为O元素,W的简单离子是同周期元素中离子半径最小的,W为Al元素,R是同周期元素中电负性最大的元素,R是Cl元素,即X、Y、Z、W、R分别为H、N、O、Al、Cl;
N的价电子为半满结构,失去电子比O困难,故基态原子第一电离能:,故A错误;H+核外没有电子,半径最小,N3-、O2-、Al3+核外电子层结构相同,核电荷数大的半径小,即N3->O2->Al3+,Cl-有3个电子层,半径最大,故简单离子半径大小Cl-> N3->O2->Al3+>H+,故B错误;由于AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电,故实验室可通过电解熔融Al2O3获得Al单质,故C正确;Cl原子最高能层所对应的最高能级为3p能级,电子云轮廓形状为哑铃形,故D错误;
答案选C。
12. 下列叙述与图像不相对应的是
A. 图1表示反应 速率时间图像,时改变的条件可能是减小压强
B. 图2是温度和压强对反应影响的示意图,则X、Y、Z均为气态
C. 图3表示与足量盐酸的反应速率时间图像,其中段速率增大的原因是反应放热,溶液温度逐渐升高
D. 图4表示用捕碳的反应:,其中b、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为
【答案】B
【解析】时如果减小压强,正逆反应速率都减小,平衡逆向移动,与图像相符合,故A不选;如果X、Y、Z均为气态,为气体体积相等的反应,改变压强,平衡不移动,Z的体积分数不变,与图像不符合,故B选;与盐酸反应是放热反应,开始时温度升高对反应速率的影响占主导地位,故反应速率加快,与图像相符,故C不选;c点之后,CO2的浓度变化是因为平衡移动,升高温度,平衡逆向移动,导致CO2的浓度增大,说明反应为放热反应,对放热反应,升高温度,K值减小,故,故D正确;
答案选B。
13. 2023年8月1日起,为了国家信息安全,我国禁止镓和锗的出口,锗是一种重要的半导体材料,工业上用精硫锗矿(主要成分为)制取高纯度锗的工艺流程如图所示:
下列有关说法错误的是
A. 酸浸时温度不能过高是为了防止浓硝酸受热分解
B. 分子中均达到8电子稳定结构
C. 升华时通入目的之一是避免被氧化,得到较纯净的
D. 还原过程中,每消耗理论上转移的电子数为
【答案】D
【解析】精硫锗矿粉碎后在氮气的氛围中升华,用氨气还原生成GeS,用浓硝酸“酸浸”GeS生成GeO2;600℃时GeO2、反应生成GeCl4,GeCl4水解生成 ,600℃时,失去结晶水生成纯GeO2,用氢气还原GeO2得到Ge。
硝酸受热分解速率加快,酸浸时温度不能过高是为了防止浓硝酸受热分解,故A正确;分子中硫氯之间是单键,硫氧之间是双键,结构式为:,O显-2价、Cl显-1价,均达到8电子稳定结构,故B正确;N2性质稳定,升华时通入目的之一是避免被氧化,得到较纯净的,故C正确;没有明确是否为标准状况,的物质的量不一定是0.5ml,不能计算转移的电子数,故D错误;
选D。
14. 酒石酸(用表示)是一种易溶于水的二元有机弱酸,是葡萄酒中主要的有机酸之一、常温下,向一定浓度的溶液中加入固体,保持溶液体积和温度不变,测得溶液与 [X为]的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A. 曲线N表示随pH的变化
B. 从a点至b点溶液中水的电离程度逐渐增大
C. 常温下,的一级电离常数
D. b点溶液中存在:
【答案】D
【解析】向某浓度H2A溶液中加入KOH固体时,c(H2A)逐渐减少,-lgc(H2A)逐渐增大,c(A2-)逐渐增大,-lgc(A2-)逐渐减小,Ka2=,-lg=-pH-lgKa2(H2A),-lg与pH呈直线形关系,所以图中曲线M表示-lgc(H2A)与pH变化关系,N表示-lgc(A2-)与pH变化关系,L表示-lg与pH变化关系,由(4.3,0)数值计算Ka2(H2A)=10−4.3,据此计算解答
由上述分析可知,曲线N表示随pH的变化,故A正确;从a点至b点,逐渐减小,表示逐渐增大,故水的电离程度逐渐增大,故B正确;由上述分析可知,Ka2(H2A)==10−4.3,a点时,c(A2-)=c(H2A)=10-3ml/L,c(H+)=10-2.8ml/L,c(HA-)=10-1.5ml/L,Ka1(H2A)===10-1.3;故C正确;b点时,电荷守恒为c(K+)+c(H+)= c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),此时pH=4.3,即-lg=0,所以c(HA-)=c(A2-),所以上式变形为:c(K+)+c(H+)= c(OH-)+3c(A2-),c(K+)-3c(A2-)= c(OH-)-c(H+),因为c(OH−)<c(H+),所以,故D错误;
答案选D。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 周期表是学习物质结构和性质的重要工具,下图是元素周期表的一部分,A、B、C、D、E、F、G、H、J、W、Q各代表一种化学元素。请回答下列问题。
(1)基态W原子有___________个未成对电子:Q位于元素周期表的___________区;基态J原子核外简化电子排布式为___________;
(2)F最高价氧化物对应的水化物的浓溶液与J的单质反应的化学方程式为:___________;
(3)B、C、D三种元素电负性从大到小的顺序是___________(填元素符号);
(4)基态G原子有___________种不同运动状态的电子;HG的电子式为___________;
(5)已知AD化学性质与相似,写出AD与溶液反应的离子方程式:___________
(6)有机物甲由B、氢、D三种元素的原子按个数比为组成,可作为燃料电池的原料,写出该燃料电池在碱性条件下的负极反应式:___________。
【答案】(1)①.6 ②. ③.
(2)
(3)
(4)①.17 ②.
(5)或
(6)
【解析】根据元素在周期表中的位置,可知A是Be元素;B是C元素;C是N元素;D是O元素;E是Al元素;F是S元素; G是Cl元素;H是Na元素;W是Cr元素; J是Cu元素;Q是Br元素;
【小问1详解】
W是Cr元素,价电子排布式为3d54s1,基态Cr原子有6个未成对电子:Q是Br元素,价电子排布式为4s24p5,位于元素周期表的区;J是Cu元素,基态J原子核外简化电子排布式为;
【小问2详解】
F是S元素,最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Cu在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫、水,反应的化学方程式为;
【小问3详解】
同周期元素,从左到右电负性逐渐增大,C、N、O三种元素电负性从大到小的顺序是;
【小问4详解】
G是Cl元素,氯原子核外有17个电子,基态Cl原子有17种不同运动状态的电子;NaCl是离子化合物,电子式为;
【小问5详解】
BeO的化学性质与Al2O3相似,Al2O3与NaOH反应生成, 则BeO与溶液反应生成,反应的离子方程式为。
【小问6详解】
有机物甲由C、H、O三种元素的原子按个数比为组成,该有机物为甲醇,可作为燃料电池的原料,该燃料电池在碱性条件下,甲醇在负极失电子生成碳酸根离子和水,负极反应式为。
16. 硫代硫酸钠()又名大苏打、海波,是重要的化工原料,易溶于水,难溶于乙醇,在酸性条件下不稳定。某课外活动小组利用如图所示的实验装置制备并测定产品纯度。已知,制备反应原理及。
(1)装置c的名称为___________,球形冷凝管中冷凝水的流向应从___________(填“a”或“b”)口进。
(2)水浴加热一段时间后,将装置c中所得溶液趁热过滤,将滤液经蒸发浓缩、___________、过滤、洗涤、___________,得到样品,洗涤时为尽可能避免产品损失应选用的试剂是___________。
(3)该实验一般控制在中性或碱性环境下进行,用离子反应方程式表示其可能的原因:___________。
(4)测定样品的纯度(杂质不参与反应)时,准确称取产品,溶于蒸馏水配成溶液,取注入锥形瓶,以淀粉作指示剂,用标准碘溶液滴定。已知:
①滴定终点的现象为___________。
②重复上述操作,记录数据如下,则产品中的质量分数为___________。(列出算式即可)
③下列操作测得的质量分数偏小的是___________
a.读取标准碘溶液体积刻度时,滴定前仰视,滴定后平视
b.滴定前滴定管内有气泡,滴定后气泡消失
c.滴定过程中,锥形瓶振荡过于剧烈,有少量溶液溅出
d.滴定管用蒸馏水洗净后,直接加入标准碘溶液
(5)市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根离子,可用溶液除去市售硫代硫酸钠溶液中硫酸根离子,当刚好除尽时(金属离子浓度认为完全除尽)溶液中的浓度至多为___________。(已知:该温度下,,)。
【答案】(1)①.圆底烧瓶 ②.b
(2)①.冷却结晶 ②.干燥 ③.乙醇
(3)
(4)①.当最后半滴标准溶液滴入时,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不裉色 ②. ③.ac
(5)4.0
【解析】根据制备反应原理:,取一定量的Na2SO3于烧杯中,溶于水,另取过量的硫粉,加入少量乙醇充分搅拌均匀后,加到上述溶液中,水浴加热,微沸,反应后趁热过滤,滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤并低温干燥得到Na2S2O3⋅5H2O晶体;
【小问1详解】
c的名称是圆底烧瓶,用冷凝管进行冷凝回流时,采用下进上出方式,故冷凝水应从b口进;
【小问2详解】
需要从溶液得到,应该对溶液趁热过滤,将滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;由于难溶于乙醇,应该用乙醇洗涤;
【小问3详解】
该实验一般控制在中性或碱性环境下进行,因为在酸性条件下反应生成SO2、S和水,离子方程式为:;
【小问4详解】
①硫代硫酸钠溶液无色,用标准确碘溶液滴定时,淀粉遇到I2变蓝色,即滴定终点的现象为:当最后半滴标准溶液滴入时,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不裉色;
②第一次滴定数据为28.11mL-0mL=28.11mL,第二次滴定数据为30.30mL-0.30mL=30.00mL,第三次滴定数据为28.35mL-0.22mL=28.13mL,第二次数据误差较大,故舍去,则平均消耗标准液体积为mL=28.12mL,关系式为2Na2S2O3•5H2O~I2,则n(Na2S2O3•5H2O)=2n(I2)=2×0.1000ml/L×28.12×10-3L=5.624×10-3ml,产品中的含量为;
③a.读取标准碘溶液体积刻度时,滴定前仰视,滴定后平视,导致标准液读数偏小,测定结果偏小,故a选;
b.滴定前滴定管内有气泡,滴定后气泡消失,使消耗标准液的体积读数偏大,测定结果偏大,故b不选;
c.滴定过程中,锥形瓶振荡过于剧烈,有少量溶液溅出,消耗标准液的体积偏小,测定结果偏小,故c选;
d.定管用蒸馏水洗净后,直接加入标准碘溶液,标准液的浓度偏小,消耗标准液的体积偏大,测定结果偏大,故d不选;
答案为ac;
【小问5详解】
当刚好除尽时,c(Ba2+)=,的浓度===4.0(ml/L)。
17. 二氧化碳的资源化利用有利于碳中和目标实现。请回答下列问题:
(1)加氢合成甲醇以及甲醇脱水生成二甲醚的热化学方程式如下: , ,则的___________。该反应___________(填“自发进行”或“非自发进行”或“高温自发”或“低温自发”)
(2)向一容积为的恒容密闭容器中通入和,一定温度下发生反应。时达到化学平衡状态,测得的物质的量分数为。
①达到化学平衡状态的标志是___________ (填标号)。
A.
B.容器内混合气体的密度不再改变
C.容器内混合气体压强下再发生改变
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
E.键断裂的同时生成键
②内,用表示的平均反应速率___________,平衡时的转化率为___________。该温度下,反应的平衡常数K为___________。
(3)可以被捕获。若所得溶液中,,则溶液的pH为___________。若所得溶液主要转化为___________(填离子符号)。(已知:室温下的)
【答案】(1)①. ②.低温自发
(2)①.CD ②·L-1·min-1 ③.或 ④.3/16
(3) ①.10.3 ②.
【解析】
【小问1详解】
①
②
根据盖斯定律,方程式2①+②可得,故2=;该反应的、,要自发进行,则需要,则需要低温的条件,即低温自发;
【小问2详解】
①,速率之比不等于计量数之比,正逆反应速率不等,反应未达平衡,故A不选;容器是恒容的,容器内混合气体的密度始终不改变,故不能说明反应达到平衡,故B不选;反应是气体体积缩小的反应,若未达平衡,向右进行时气体的压强要变小,现容器内混合气体压强下再发生改变能说明反应达到平衡,故C选;反应是气体体积缩小的反应,若未达平衡,向右进行时气体的平均相对分子质量要变大,现容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变能说明反应达到平衡,故D选;键断裂的同时生成键,都描述的是正反应方向,故不能说明达到平衡,故E不选;
答案为CD;
②由题干数据,列三段式如下:
时达到化学平衡状态,测得的物质的量分数为,即,解得x=,内,用表示的平均反应速率=0.2ml·L-1·min-1;平衡时的转化率为=;反应的平衡常数K===;
【小问3详解】
,,,pH=-lgc(H+)=11-lg5=11-0.7=10.3;此时碳酸氢钠和碳酸钠浓度接近,所以当,碳酸氢钠进一步转化为碳酸钠,即CO2主要转化为。
18. 钛(Ti)的性质稳定,有良好的耐高温、抗酸碱、高强度、低密度等特性,工业上常用钛铁矿(主要含)和少量等)通过如图所示工艺流程制取钛,并回收镁、铝、铁等。
已知:①易水解,只能存在于强酸性溶液中;
②常温下,相关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如表所示。
(1)中钛元素的化合价为___________;“酸溶”时,常将钛铁矿粉碎的目的是___________;滤渣的成分是___________(填化学式)。
(2)“酸溶”后,钛主要以形式存在,写出相应反应的离子方程式:___________。
(3)“分步沉淀”中当沉淀完全时,“母液”中的浓度为___________。
(4)“水浸”后,过滤、洗涤得水浸渣检验已洗涤干净的方法为___________。
(5)已知 ,该反应极难进行,从化学平衡的角度解释“氯化”时需向反应体系中加入焦炭的原因是___________。
(6)研究发现,可以用石墨、钛网作电极、熔融作电解质,利用如图装置获得金属钙,并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。若由制得金属,则理论上产生的的体积换算成标准状况时为___________L。
【答案】(1)①. ②.增大接触面积,加快酸溶速率 ③.
(2)
(3)
(4)取少量最后一次洗液于试管中,先加入盐酸,再加入氯化钡溶液,若有沉淀生成,则未洗净,反之则洗净
(5)与反应减少了的浓度,且与反应放热,温度升高,使平衡右移
(6)22.4
【解析】钛铁矿(主要含和少量等)为原料,加入稀硫酸溶解加入水中浸取,过滤,滤渣为,浸取液含有Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、TiO2+,加热水水浸,得到固体TiO2•xH2O,过滤分离出TiO2•xH2O,煅烧得到TiO2,继续在高温下与C和Cl2反应得到,用Mg还原,得到单质Ti;水浸后的滤液加氨水分步沉淀,得到氢氧化物沉淀;
【小问1详解】
中铁为+2价,O为-2价,故钛元素的化合价为+4价;“酸溶”时,常将钛铁矿粉碎的目的是增大接触面积,加快酸溶速率;由分析可知,滤渣的成分是;
【小问2详解】
酸溶时发生的是硫酸和FeTiO3反应生成TiO2+的过程,离子方程式为:;
【小问3详解】
根据Al3+沉淀完全时的 pH=4.7,可知溶液中c(OH-)=10-9.3 ml•L-1时,溶液中c(Al3+)=1.0×10-5ml•L-1,则Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-5×(10-9.3)3=1×10-32.9,“分步沉淀”中当沉淀完全时pH=11.0,即溶液中c(OH)=10-3.0ml•L-1,则此时溶液中c(Al3+)===(ml/L);
【小问4详解】
水浸后其中含有硫酸根离子,检验硫酸根离子是否洗涤干净就可以了,检验方法是:取最后一次洗涤液,用稀盐酸酸化,无明显现象,再滴入几滴BaCl2溶液,没有白色沉淀产生,则证明洗涤干净;
【小问5详解】
已知 ,加入焦炭后,与反应减少了的浓度,且与反应放热,温度升高,使平衡右移;
【小问6详解】
根据图知,阳极上C失电子和氧离子反应生成二氧化碳,电极反应式为C+2O2--4e-═CO2↑,若由制得金属,电路中转移4ml电子,此时生成的CO2为1ml,标况下体积为22.4L。
选项
实验设计
结论
A
向的溶液中加水稀释,并测定
若溶液增大,说明是弱酸
B
向悬浊液中滴加溶液
若出现黄色沉淀,说明
C
将装有和混合气体的烧瓶,分别浸泡在热水和冰水中
浸泡在热水中烧瓶内红棕色加深,冰水中烧瓶内红棕色变浅,说明转化为反应为吸热反应
D
向无色溶液中加入硝酸酸化的溶液
若产生白色沉淀,说明溶液中一定含有
滴定次数
滴定前/
滴定后/
第一次
0.00
28.11
第二次
0.30
3030
第三次
0.22
28.35
金属离子
开始沉淀的pH
2.2
6.5
3.5
9.5
沉淀完全()的pH
3.2
9.7
4.7
11.0
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