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【化学】河北省武邑中学2018-2019学年高一上学期期末考试试卷(解析版)
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河北省武邑中学2018-2019学年高一上学期期末考试试题
1. 利用太阳能分解制氢,若光解0.02 mol水,下列说法正确的是( )
A. 可生成H2的质量为0.02g
B. 可生成氢的原子数为2.408×1023个
C. 可生成H2的体积为0.224L(标准状况)
D. 生成H2的量理论上等于0.04mol Na与水反应产生H2的量
【答案】D
【解析】根据方程式2H2O=2H2↑+O2↑,光解0.02 mol水,可产生0.02 mol H2和0.01 mol O2。则可得:A.可生成H2的质量为0.04g,错误;B.可生成氢的原子数为2.408×1022个,错误;C.可生成标准状况下H2的体积为0.448L,错误;D.0.04mol Na与水反应产生0.02 molH2。故选D。
2.用如图所示实验装置进行相关实验探究,其中装置不合理的是( )
A. 鉴别纯碱与小苏打 B. 证明Na2O2与水反应放热
C. 证明Cl2能与烧碱溶液反应 D. 探究钠与Cl2反应
【答案】A
【解析】A.加热固体,为防止生成的水倒流,试管口应向下倾斜,故A错误;B.过氧化钠与水反应生成氧气,棉花着火,说明温度升高达到了棉花的着火点,所以证明放出大量的热,故B正确;C.氯气与NaOH反应,则气球变大,可验证氯气与NaOH的反应,故C正确;D.钠与氯气加热生成氯化钠,碱液可吸收过量的氯气,图中装置可验证钠与氯气的反应,故D正确;故选A.
3.常温常压下,某烧碱溶液与0.05mol氯气恰好完全反应,得到pH=9的混合溶液(溶质为NaC1与NaC1O)。下列说法正确的是(NA代表阿伏加德罗常数)( )
A. 氯气的体积为1.12L B. 原烧碱溶液中含溶质离子0.2NA
C. 所得溶液中含OH-的数目为1×10-5NA D. 所得溶液中ClO-的数目为0.05NA
【答案】B
【解析】A项,常温常压不是标准状况,0.05mol氯气体积不是1.12L,故A错误;B项,原溶液中溶质为氢氧化钠,含溶质离子为Na+和OH-,Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,0.05mol氯气和0.1mol氢氧化钠恰好反应,所以原烧碱溶液中含溶质离子0.2NA,故B正确;C项,因为常温常压得到pH=9的混合溶液,所以c(OH-)=10-5mol/L,溶液体积未知不能计算OH-的数目,故C错误;D项,反应生成0.05mol NaClO,因为次氯酸根离子水解,所得溶液中C1O-的数目小于0.05NA,故D错误。
4.下列反应(均未配平)中,氧化剂与还原剂物质的量的关系为1∶2的是( )
A. Cu+H2SO4CuSO4+SO2↑+H2O
B. CH3COOH+Ca(ClO)2HClO+Ca(CH3COO)2
C. I2+NaClO3NaIO3+Cl2
D. HCl+MnO2MnCl2+Cl2↑+H2O
【答案】D
【解析】
【分析】据化合价变化判断氧化还原反应,分析氧化剂、还原剂。又据化合价升降总数相等,求氧化剂、还原剂的物质的量之比。
【详解】A项:Cu元素化合价升高2,Cu是还原剂。S元素化合价降低2,H2SO4是氧化剂。氧化剂、还原剂的物质的量之比为1:1,A项错误;
B项:CH3COOH与Ca(ClO)2发生复分解反应,不属于氧化还原反应,B项错误;
C项:碘元素化合价升高5,I2是还原剂。氯元素化合价降低,NaClO3是氧化剂。NaClO3与I2物质的量之比为2:1,C项错误;
D项:氯元素化合价升高1,HCl是还原剂。锰元素化合价降低2,MnO2是氧化剂。氧化剂、还原剂的物质的量之比为1:2,D项正确。
本题选D。
5.Al与Na2O2的混合物溶于足量的水中,得到澄清溶液,同时产生气体3.5 g,在所得溶液与100 mL 7mol/L盐酸作用过程中,白色沉淀生成后又恰好溶解,则原Al与Na2O2的物质的量之比为( )
A. 2∶1 B. 1∶2 C. 11∶2 D. 2∶11
【答案】B
【解析】
【分析】Na2O2与水反应生成NaOH溶液和O2,Al与NaOH溶液生成NaAlO2和H2。盐酸先中和NaOH,后与NaAlO2反应,所得溶液中只有NaCl和AlCl3两种溶质。
【详解】设原混合物中Al与Na2O2的物质的量分别是x、y,则Na2O2与水反应生成NaOH、O2的物质的量分别是2y、y/2,Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2、H2的物质的量分别是x、3x/2,剩余NaOH物质的量为(2y-x)。由O2、H2共3.5 g,得32g/mol×y/2+2g/mol×3x/2=3.5 g。
溶液与盐酸反应时,据NaOH—HCl、NaAlO2—4HCl,得(2y-x)+4x=0.100 L×7mol/L。解得x=0.1mol,y=0.2mol。即Al与Na2O2的物质的量之比为1∶2。
本题选B。
6.向一定量的盐酸中逐滴加入NaAlO2溶液,生成沉淀Al(OH)3的量随NaAlO2加入量的变化关系如图所示。生成的沉淀过滤除去后,则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是( )
A. a点对应的溶液中:Na+、K+ HCO3- Cl-
B. b点对应的溶液中:Na+、OH-、SO42-、Cl-
C. c点对应的溶液中:Na+、K+、Ag+、NO3-
D. d点对应的溶液中:Na+、K+、OH-、Cl-
【答案】D
【解析】
【分析】由题中图象可判断,向一定量的盐酸中逐滴加入NaAlO2溶液时,依次发生的化学反应。进而根据所得溶液的成分,判断所给离子组能否大量存在。
【详解】向一定量盐酸中逐滴加入NaAlO2溶液时,Ob段反应为NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2O,bc段反应为AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl,c点后加入的NaAlO2不反应。
A项:a点对应的溶液中有生成的NaCl、AlCl3和剩余的HCl, HCO3-与H+反应而不能大量存在,A项不符合题意;
B项:b点恰好反应,溶液中溶质只有生成的NaCl、AlCl3,因OH-能与Al3+反应而不能大量存在,B项不符合题意;
C项:c点两个反应依次进行完全,滤液中溶质只有NaCl,因Ag+与Cl-生成沉淀而不能大量存在,C项不符合题意;
D项:d点对应的滤液中有生成的NaCl和过量的NaAlO2,与Na+、K+、OH-、Cl-都能大量共存,D项符合题意。
本题选D。
7.类推思维是化学解题中常用的一种思维方法,下列有关反应方程式的类推正确的是( )
已知
类推
A
将Fe加入CuSO4溶液中Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
将Na加入到CuSO4溶液中2Na+Cu2+===Cu+2Na+
B
稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应至中性:2H++SO42-+Ba2++2OH-===BaSO4↓+2H2O
NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应至中性2H++SO42-+Ba2++2OH-===BaSO4↓+2H2O
C
铁和氯气反应2Fe+3Cl22FeCl3
铁和碘单质反应2Fe+3I22FeI3
D
向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2:Ca2++2ClO-+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO
向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2:Ca2++2ClO-+SO2+H2O===CaSO3↓+2HClO
【答案】B
【详解】A.金属铁可以将金属铜从其盐中置换出来,钠投入到铜盐溶液反应先与水反应,不会置换出铜,故A错误;B.NaHSO4与Ba(OH)2按照2:1反应生成硫酸钡、硫酸钠和水,溶液呈中性,离子方程式为:2H++SO42-+Ba2++2OH-═BaSO4↓+2H2O,故B类推正确;C、碘的氧化性较弱,与铁反应时生成FeI2,选项C错误;D、向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2发生氧化还原反应,离子方程式为Ca2++3ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2HClO,选项D错误。答案选B。
8.已知:2C(s)+O2(g)= 2CO(g) ΔH=-217 kJ·mol-1,C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=b kJ·mol-1,H—H、O—H和O=O键的键能分别为436 kJ·mol-1、462 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1,则b为( )
A. +352 B. +132 C. -120 D. -330
【答案】B
【详解】①2C(s)+O2(g)= 2CO(g)ΔH= kJ·mol-1,②C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=b kJ·mol-1,根据盖斯定律:②2-①得:2H2O(g)=O2(g)+H2(g) ΔH=2b-(-217)根据键能的关系,2H2O(g)=O2(g)+H2(g) ΔH=4462-436-495 =2b-(-217),所以b=+132。A.+352不符合题意,故A错误;B.+132符合题意,故B正确;C.-120不符合题意,故C错误;D. -330不符合题意,故D错误;答案: B。
9.把500 mL NH4HCO3和Na2CO3的混合溶液分成五等份,取一份加入含a mol氢氧化钠的溶液恰好反应完全,另取一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全,则该混合溶液中c(Na+)为( )
A. (-) mol/L B. (2b-a) mol/L
C. (5b-) mol/L D. (10b-5a) mol/L
【答案】D
【解析】试题分析:把500mL分成5等份,每一份为100ML,一份加入含a mol氢氧化钠的溶液恰好反应完全,据反应式NH4HCO3+2NaOH=Na2CO3+H2O+NH3·H2O得100ML中NH4HCO3的物质的量0.5amol,NH4HCO3消耗盐酸的物质的量是0.5amol,所以和碳酸钠反应的盐酸的物质的量是(b-0.5a)mol,则碳酸钠的物质的量是(0.5b-0.25a)mol,所以每一份中钠离子的物质的量是(b-0.5a)mol,则c(Na+)=(b-0.5a)mol÷0.1L=(10b-5a)mol/L,答案选D。
10.已知固体M只可能是Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4中的一种。若取少量固体M配成稀溶液进行有关实验,下列说法不正确的是( )
A. 只用盐酸一种试剂就可以确定该固体M的具体成分
B. 往溶液中通入二氧化碳,若有白色沉淀,则固体M为Na2SiO3
C. 用pH试纸检验,若pH=7,则固体M一定是Na2SO4
D. 往溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2,若有白色沉淀,则固体M为Na2SO4
【答案】D
【解析】
【分析】根据Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液的酸碱性,与盐酸、二氧化碳等反应现象判断。
【详解】A项:Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液分别与盐酸作用,现象依次为刺激性气味的气体、白色沉淀、无变化,即只用盐酸可以确定M的成分,A项正确;
B项:往Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液中通入二氧化碳,只有Na2SiO3溶液中生成白色沉淀,其余无变化,B项正确;
C项:Na2SO3、Na2SiO3溶液中阴离子水解使溶液呈碱性,Na2SO4不水解、溶液呈中性,C项正确;
D. 往Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2,分别生成BaSO3、BaSiO3、BaSO4白色沉淀。BaSO3也会被稀硝酸氧化为BaSO4,D项不正确。
本题选D。
11.赤铜矿的成分是Cu2O,辉铜矿的成分是Cu2S,将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反应:2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑,对于该反应,下列说法正确的是( )
A. 该反应的氧化剂只有Cu2O B. Cu既是氧化产物,又是还原产物
C. Cu2S既是氧化剂又是还原剂 D. 还原产物与氧化产物的物质的量之比为1∶6
【答案】C
【解析】A.Cu元素的化合价降低,则Cu2O、Cu2S均为氧化剂,故A错误;
B.Cu元素得到电子被还原,则Cu为还原产物,故B错误;
C.Cu元素的化合价降低,S元素的化合价升高,则Cu2S在反应中既是氧化剂,又是还原剂,故C正确;
D.Cu为还原产物,SO2为氧化产物,由反应可知,还原产物与氧化产物的物质的量之比为6:1,故D错误;
12.短周期元素A、B、C、D的原子序数依次递增,它们的核电荷数之和为32,原子最外层电子数之和为10。A与C同主族,B与D同主族,A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数。则下列叙述正确的是( )
A. D元素处于元素周期表中第3周期第ⅥA族
B. 四种元素的原子半径:A C. B、D的最高价氧化物具有相似的物理性质和化学性质
D. 一定条件下,B单质能置换出D单质,C单质能置换出A单质
【答案】D
【解析】试题分析:A与C同主族,A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数,设A的最外层电子数为x,若B为第二周期元素,则2x=2,x=1,则A为H,B与D同主族,原子序数依次递增,它们的核电荷数之和为32,原子最外层电子数之和为10,B为C,C为Na,D为Si,它们的核电荷数1+6+11+14=32,符合题意;A.因硅有3个电子层,最外层电子数为4,则在周期表中的第三周期第ⅣA族,故A错误;B.电子层数越多,半径越大,在同一周期从左到右原子半径在减小,则半径关系为C>D>B>A,故B错误;C.二氧化碳是分子晶体,而二氧化硅中是原子晶体,物理性质不同,故C错误;D.因C+SiO2Si+2CO↑,2Na+2H20═2NaOH+H2↑,即B单质能置换出D单质,C单质能置换出A单质,故D正确;故选D。
13.短周期主族元素X、Y、Z在周期表中的位置如图。下列说法正确的是( )
A. Z元素的最高化合价一定大于X元素
B. 三种元素原子半径由高到低的顺序一定是Y>X>Z
C. 若它们的原子最外层电子数之和为11,则X为金属元素
D. 若它们均为金属元素,则Y的最高价氧化物对应水化物的碱性最强
【答案】C
【解析】试题分析:A、若Z是F元素,就没有最高正价,故A错误;B、原子半径是电子层数越多,半径越大,故原子半径X>Y>Z ,故B错误;C、Z和Y同主族最外层电子数相同设为a,X的最外层电子数为a-1故2a+a-1=11,a=4,及Z为C,Y为Si,X是Al,C正确;D、若均为金属元素,Z为Be,X是Na,Y是Mg,故X(Na)的最高价氧化物的水化物的碱性最强,故D错误,此题选C。
14. 短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且W、X、Y、Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2、3、4、2(不考虑零族元素)。下列关于这些元素的叙述错误的是( )
A. X和其他三种元素均可形成至少2种二元化合物
B. W和X、Z两种元素分别形成的二元化合物中,均有直线形分子
C. W、X和Y三种元素可以形成碱性化合物
D. Z和其他三种元素形成的二元化合物,其水溶液均呈酸性
【答案】D
【解析】试题分析:根据W 、X、 Y+、 Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2 、3、 4、 2(不考虑零族元素)判断W的最外层若是2个电子,则只能有1层电子,则W是He,不符合题意,所以W的最外层是4个电子,有2层电子,所以W是C元素;同理X的最外层是6个电子,有2层电子,则X是O元素;Y+的最外层若为4个电子,则只能有1层电子,不符合电子的排布原理,所以该离子有2层电子,最外层8个电子,则Y的最外层是1个电子,所以Y是Na元素;Z的原子序数最大,且是短周期元素,所以Z有3层电子,最外层是6个电子,则Z是S元素。A、O与C、Na、S均可形成至少2种二元化合物,正确;B、C与O、S形成的二元化合物中的二氧化碳、二硫化碳都是直线型分子,正确;C、W 、X和Y三种元素形成的碳酸钠溶液显碱性,正确;D、S和C、O、Na形成的二元化合物的水溶液不都显酸性,如Na2S的溶液显碱性,错误,答案选D。
15.a mol Na2O2和b mol NaHCO3固体混合后,在密闭容器中加热到250℃,使其充分反应,当排出气体为两种气体时,a︰b不可能为( )
A. 3︰4 B. 3︰2 C. 2︰3 D. 4︰5
【答案】B
【解析】
【分析】250℃时,NaHCO3固体可完全分解为Na2CO3、CO2、H2O(g),因CO2与NaOH能反应,故应依次考虑CO2、H2O(g)与Na2O2的反应,排出的两种气体为O2和H2O(g)。
【详解】加热时,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O(g),b mol NaHCO3生成b/2 mol CO2、b/2 mol H2O(g)。Na2O2先与CO2反应,2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2①,Na2O2后与H2O(g)反应,2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2②。要排出两种气体,必须①恰好反应或余Na2O2,且②余H2O(g),故b/2 ≤ a,a-b/2 < b/2,解得1︰2 ≤ a︰b < 1︰1。B项 3︰2不在此范围内。
本题选B。
16.X、Y、Z、R、W为五种原子序数依次增大的短周期元素。已知:
① X元素的原子半径是所有原子中最小的
② Y元素的原子最外层电子数是最内层电子数的2倍
③ Y与R可以形成YR与YR2两种化合物,其中一种是造成温室效应的物质之一
④ W与R能形成原子个数之比为2∶1和1∶1的离子化合物甲和乙。请回答问题:
(1)R在周期表中的位置是____________________
(2)Y、R、W三种元素的原子半径由大到小顺序为____________(用元素符号表示)。
(3)X2R与乙反应的化学方程式是_______________________________________
(4)元素Y、R、W形成的化合物的水溶液常用作清洗厨房的油污,其原理是(用离子方程式表示)____________________________。0.1 mol·L-1的该溶液中,各种阴离子的浓度由大到小关系为________________________
【答案】(10分)
(1)第二周期第ⅥA族(2分)
(2)Na>C>O(2分)
(3)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑(2分)
(4)CO32-+H2OHCO3-+OH-(2分) c (CO32-)>c (OH-)>c (HCO3-) (2分)
【解析】试题分析: H元素的原子半径是所有原子中最小的,所以X是H元素;Y元素的原子最外层电子数是最内层电子数的2倍,则内层电子数不可能是10,也即Y元素不可能有3层电子,所以Y的内层电子数是2,最外层电子数是4,则Y是C元素;造成温室效应的气体是二氧化碳,所以R是O元素,与C形成CO和CO2两种化合物;W与R能形成原子个数之比为2:1和l:1的离子化合物甲和乙,则W是Na元素,与O元素形成的化合物Na2O、Na2O2都是离子化合物。
(1)R为O元素,位于元素周期表的第二周期第ⅥA族;
(2)C、O、Na三种元素中,Na的电子层数最多,所以Na的原子半径最大,C与O是同周期元素,原子半径随核电荷数的增加而减小,所以C的原子半径大于O,则三种元素的原子半径的关系是Na>C>O;
(3)乙为过氧化钠,与水反应生成氢氧化钠和氧气,化学方程式是2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;
(4)元素C、O、Na形成的化合物碳酸钠的水溶液常用作清洗厨房的油污,是因为碳酸根离子水解使溶液成碱性,可去油污,离子方程式是CO32-+H2OHCO3-+OH-;碳酸钠溶液中的阴离子为氢氧根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子,因为溶液为碳酸钠溶液,水解反应毕竟是微弱的,所以碳酸根离子的浓度最大,因为水解生成碳酸氢根离子,水电离还产生氢氧根离子,所以氢氧根离子浓度大于碳酸氢根离子,则碳酸钠溶液中阴离子的浓度关系是c (CO32-)>c (OH-)>c (HCO3-)。
17.下图为相关物质间的转化关系,其中甲、丙为生活中常见的金属单质,乙、丁为非金属单质且丁为气态,E为白色沉淀,D为浅绿色溶液。请回答:
(1)组成甲的元素在元素周期表中的位置为____________,请列举乙单质的一种用途__________,用电子式表示丁的形成过程________________________
(2)在C溶液中滴入2滴酚酞,再逐滴加入稀盐酸至红色消失,可得到一种胶体,该胶体的胶粒成分是________________(化学式)
(3)反应①的离子方程式为____________________________
(4)将B的稀溶液加水稀释,在图中画出溶液的pH随加水体积的变化趋势曲线。__________
(5)将等物质的量的A和NaOH混合溶于水,该溶液中离子的物质的量浓度由大到小的顺序为:________________________
(6)若反应②中盐酸过量,向D溶液中滴加84消毒液,溶液的颜色发生了变化,该反应的离子方程式为________________________________________,小辉同学欲设计实验,验证D溶液中的阳离子尚未完全被氧化,请你将实验过程补充完整:取反应液少许于试管中,滴加______________________,则证明D中的阳离子未完全被氧化。
【答案】(1). 第三周期第IIIA族 (2). 光电池或半导体材料 (3). H· + ·H → H︰H (4). H2SiO3 (5). Al3+ + 3AlO2-+ 6H2O═4Al(OH)3↓ (6). (7). c(Na+)>c(OH-)>c(AlO2-)>c(H+) (8). ClO-+ 2Fe2++ 2H+===Cl-+ 2Fe3++ H2O (9). 滴加铁氰化钾{ K3[Fe(CN)6] }溶液,若生成蓝色沉淀
【解析】
【分析】应用元素化合物知识,结合题中文字信息,推断框图中各物质,进而回答相关问题。
【详解】生活中常见金属单质有铝、铁、铜,图中甲能与稀盐酸、NaOH溶液反应生成气体非金属单质丁,则甲为Al,丁为H2,A为NaAlO2溶液,B为AlCl3溶液,进而白色沉淀E为Al(OH)3。因D为浅绿色溶液,则丙为Fe,D为FeCl2溶液。非金属单质乙能与NaOH溶液反应生成H2,则乙为Si,C为Na2SiO3溶液。
(1)甲(Al)原子核外有3个电子层,最外层有3个电子,在元素周期表中位于第三周期第IIIA族。乙单质(Si)是常用的半导体材料,用于光电池、计算机芯片。电子式表示丁(H2)的形成过程为H· + ·H → H︰H。
(2)在Na2SiO3溶液中滴入稀盐酸得到硅酸胶体,胶粒成分是H2SiO3。
(3)反应①为双水解反应,其离子方程式为Al3+ + 3AlO2-+ 6H2O═4Al(OH)3↓。
(4)AlCl3溶液中存在水解平衡Al3+ + 3H2OAl(OH)3+ 3H+,加水稀释时平衡右移,n(H+)增大,c(H+)减小,pH增大,但始终小于7。
(5)等物质的量NaAlO2和NaOH的混合溶液中,溶质完全电离,c(Na+)最大;AlO2-水解AlO2-+ 2H2OAl(OH)3+OH-,使c(OH-)>c(AlO2-);考虑水电离,c(H+)最小。故溶液中离子的物质的量浓度由大到小的顺序c(Na+)>c(OH-)>c(AlO2-)>c(H+)。
(6)反应②中盐酸过量,则D溶液中溶质为FeCl2和HCl,滴加84消毒液(NaClO)后发生氧化还原反应,该反应的离子方程式为ClO-+ 2Fe2++ 2H+==Cl-+ 2Fe3++ H2O。证明Fe2+未完全被氧化,即检验Fe2+,可滴加铁氰化钾{ K3[Fe(CN)6] }溶液,生成蓝色沉淀。
18.钼是一种过渡金属元素,通常用作合金及不锈钢的添加剂,这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性,还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。
(1)写出在高温下发生反应①的化学方程式_________________________
(2)生产中用足量的浓氨水吸收反应①的尾气合成肥料,写出该反应的离子方程式:________________________________
(3)如果在实验室模拟操作1和操作2,则需要使用的主要玻璃仪器有_______________________
(4)某同学利用下图所示装置来制备氢气,利用氢气还原三氧化钼,根据要求回答问题:
① 请设计一个实验方案验证H2的还原性并检验其氧化产物,其装置连接顺序是___________
② 在烧瓶A中加入少量硫酸铜的目的是____________________________
③ 两次使用D装置,其中所盛的药品依次是____________________、______________________
(5)工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2 + CH42CO + 2H2 CH4 + H2OCO + 3H2,含甲烷体积分数为80%的a L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应,甲烷转化率为90%,用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3制钼,理论上能生产钼的质量为________________ (保留两位小数,钼的相对原子质量为96)
【答案】(1). 2MoS2 + 7O22MoO3 + 4SO2 (2). SO2 + 2NH3·H2O=== 2NH4+ + SO32-+ H2O (3). 烧杯、漏斗、玻璃棒 (4). ACBDD (5). 加快反应速率 (6). 无水硫酸铜 (7). 碱石灰 (8). 4.11a g
【解析】
【分析】根据流程图分析主要反应和主要操作,完成化学方程式、选择所需仪器。根据实验目的,设计相关实验,并防止空气的影响。根据化学反应计量关系,进行有关计算。
【详解】(1)据流程图找出反应①的反应物、生成物,并用化合价升降法配平,得2MoS2 + 7O22MoO3 + 4SO2;
(2)足量的浓氨水吸收SO2生成正盐,离子方程式为SO2 + 2NH3·H2O= 2NH4+ + SO32-+ H2O;
(3)步骤②得固体和溶液,操作1为过滤。步骤③复分解反应能进行,则钼酸难溶于水,操作2为过滤。需要使用的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;
(4)①制备H2并还原MoO3可证明其还原性,用无水硫酸铜检验氧化产物水,必须对氢气干燥,并防止空气中水汽干扰。故装置连接顺序是ACBDD。
②在烧瓶A中加入少量硫酸铜,可形成原电池,加快生成氢气的速率。
③第一次使用D装置,所盛药品为无水硫酸铜,用于检验氧化产物水。第二次使用D装置,所盛药品为碱石灰等,防止空气中的水汽使无水硫酸铜变蓝。
(5)据CO2 + CH42CO + 2H2、CH4 + H2OCO + 3H2,当二氧化碳和水蒸气足量时,CH4 ~ 4(CO + H2);又据MoO3 +3CO=Mo +3CO2、MoO3 +3H2=Mo +3H2O,有3(CO + H2) ~ Mo,故3CH4 ~ 4Mo。则m(Mo)=×80%×90%××96g·mol-1=4.11a g。
1. 利用太阳能分解制氢,若光解0.02 mol水,下列说法正确的是( )
A. 可生成H2的质量为0.02g
B. 可生成氢的原子数为2.408×1023个
C. 可生成H2的体积为0.224L(标准状况)
D. 生成H2的量理论上等于0.04mol Na与水反应产生H2的量
【答案】D
【解析】根据方程式2H2O=2H2↑+O2↑,光解0.02 mol水,可产生0.02 mol H2和0.01 mol O2。则可得:A.可生成H2的质量为0.04g,错误;B.可生成氢的原子数为2.408×1022个,错误;C.可生成标准状况下H2的体积为0.448L,错误;D.0.04mol Na与水反应产生0.02 molH2。故选D。
2.用如图所示实验装置进行相关实验探究,其中装置不合理的是( )
A. 鉴别纯碱与小苏打 B. 证明Na2O2与水反应放热
C. 证明Cl2能与烧碱溶液反应 D. 探究钠与Cl2反应
【答案】A
【解析】A.加热固体,为防止生成的水倒流,试管口应向下倾斜,故A错误;B.过氧化钠与水反应生成氧气,棉花着火,说明温度升高达到了棉花的着火点,所以证明放出大量的热,故B正确;C.氯气与NaOH反应,则气球变大,可验证氯气与NaOH的反应,故C正确;D.钠与氯气加热生成氯化钠,碱液可吸收过量的氯气,图中装置可验证钠与氯气的反应,故D正确;故选A.
3.常温常压下,某烧碱溶液与0.05mol氯气恰好完全反应,得到pH=9的混合溶液(溶质为NaC1与NaC1O)。下列说法正确的是(NA代表阿伏加德罗常数)( )
A. 氯气的体积为1.12L B. 原烧碱溶液中含溶质离子0.2NA
C. 所得溶液中含OH-的数目为1×10-5NA D. 所得溶液中ClO-的数目为0.05NA
【答案】B
【解析】A项,常温常压不是标准状况,0.05mol氯气体积不是1.12L,故A错误;B项,原溶液中溶质为氢氧化钠,含溶质离子为Na+和OH-,Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,0.05mol氯气和0.1mol氢氧化钠恰好反应,所以原烧碱溶液中含溶质离子0.2NA,故B正确;C项,因为常温常压得到pH=9的混合溶液,所以c(OH-)=10-5mol/L,溶液体积未知不能计算OH-的数目,故C错误;D项,反应生成0.05mol NaClO,因为次氯酸根离子水解,所得溶液中C1O-的数目小于0.05NA,故D错误。
4.下列反应(均未配平)中,氧化剂与还原剂物质的量的关系为1∶2的是( )
A. Cu+H2SO4CuSO4+SO2↑+H2O
B. CH3COOH+Ca(ClO)2HClO+Ca(CH3COO)2
C. I2+NaClO3NaIO3+Cl2
D. HCl+MnO2MnCl2+Cl2↑+H2O
【答案】D
【解析】
【分析】据化合价变化判断氧化还原反应,分析氧化剂、还原剂。又据化合价升降总数相等,求氧化剂、还原剂的物质的量之比。
【详解】A项:Cu元素化合价升高2,Cu是还原剂。S元素化合价降低2,H2SO4是氧化剂。氧化剂、还原剂的物质的量之比为1:1,A项错误;
B项:CH3COOH与Ca(ClO)2发生复分解反应,不属于氧化还原反应,B项错误;
C项:碘元素化合价升高5,I2是还原剂。氯元素化合价降低,NaClO3是氧化剂。NaClO3与I2物质的量之比为2:1,C项错误;
D项:氯元素化合价升高1,HCl是还原剂。锰元素化合价降低2,MnO2是氧化剂。氧化剂、还原剂的物质的量之比为1:2,D项正确。
本题选D。
5.Al与Na2O2的混合物溶于足量的水中,得到澄清溶液,同时产生气体3.5 g,在所得溶液与100 mL 7mol/L盐酸作用过程中,白色沉淀生成后又恰好溶解,则原Al与Na2O2的物质的量之比为( )
A. 2∶1 B. 1∶2 C. 11∶2 D. 2∶11
【答案】B
【解析】
【分析】Na2O2与水反应生成NaOH溶液和O2,Al与NaOH溶液生成NaAlO2和H2。盐酸先中和NaOH,后与NaAlO2反应,所得溶液中只有NaCl和AlCl3两种溶质。
【详解】设原混合物中Al与Na2O2的物质的量分别是x、y,则Na2O2与水反应生成NaOH、O2的物质的量分别是2y、y/2,Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2、H2的物质的量分别是x、3x/2,剩余NaOH物质的量为(2y-x)。由O2、H2共3.5 g,得32g/mol×y/2+2g/mol×3x/2=3.5 g。
溶液与盐酸反应时,据NaOH—HCl、NaAlO2—4HCl,得(2y-x)+4x=0.100 L×7mol/L。解得x=0.1mol,y=0.2mol。即Al与Na2O2的物质的量之比为1∶2。
本题选B。
6.向一定量的盐酸中逐滴加入NaAlO2溶液,生成沉淀Al(OH)3的量随NaAlO2加入量的变化关系如图所示。生成的沉淀过滤除去后,则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是( )
A. a点对应的溶液中:Na+、K+ HCO3- Cl-
B. b点对应的溶液中:Na+、OH-、SO42-、Cl-
C. c点对应的溶液中:Na+、K+、Ag+、NO3-
D. d点对应的溶液中:Na+、K+、OH-、Cl-
【答案】D
【解析】
【分析】由题中图象可判断,向一定量的盐酸中逐滴加入NaAlO2溶液时,依次发生的化学反应。进而根据所得溶液的成分,判断所给离子组能否大量存在。
【详解】向一定量盐酸中逐滴加入NaAlO2溶液时,Ob段反应为NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2O,bc段反应为AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl,c点后加入的NaAlO2不反应。
A项:a点对应的溶液中有生成的NaCl、AlCl3和剩余的HCl, HCO3-与H+反应而不能大量存在,A项不符合题意;
B项:b点恰好反应,溶液中溶质只有生成的NaCl、AlCl3,因OH-能与Al3+反应而不能大量存在,B项不符合题意;
C项:c点两个反应依次进行完全,滤液中溶质只有NaCl,因Ag+与Cl-生成沉淀而不能大量存在,C项不符合题意;
D项:d点对应的滤液中有生成的NaCl和过量的NaAlO2,与Na+、K+、OH-、Cl-都能大量共存,D项符合题意。
本题选D。
7.类推思维是化学解题中常用的一种思维方法,下列有关反应方程式的类推正确的是( )
已知
类推
A
将Fe加入CuSO4溶液中Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
将Na加入到CuSO4溶液中2Na+Cu2+===Cu+2Na+
B
稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应至中性:2H++SO42-+Ba2++2OH-===BaSO4↓+2H2O
NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应至中性2H++SO42-+Ba2++2OH-===BaSO4↓+2H2O
C
铁和氯气反应2Fe+3Cl22FeCl3
铁和碘单质反应2Fe+3I22FeI3
D
向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2:Ca2++2ClO-+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO
向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2:Ca2++2ClO-+SO2+H2O===CaSO3↓+2HClO
【答案】B
【详解】A.金属铁可以将金属铜从其盐中置换出来,钠投入到铜盐溶液反应先与水反应,不会置换出铜,故A错误;B.NaHSO4与Ba(OH)2按照2:1反应生成硫酸钡、硫酸钠和水,溶液呈中性,离子方程式为:2H++SO42-+Ba2++2OH-═BaSO4↓+2H2O,故B类推正确;C、碘的氧化性较弱,与铁反应时生成FeI2,选项C错误;D、向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2发生氧化还原反应,离子方程式为Ca2++3ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2HClO,选项D错误。答案选B。
8.已知:2C(s)+O2(g)= 2CO(g) ΔH=-217 kJ·mol-1,C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=b kJ·mol-1,H—H、O—H和O=O键的键能分别为436 kJ·mol-1、462 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1,则b为( )
A. +352 B. +132 C. -120 D. -330
【答案】B
【详解】①2C(s)+O2(g)= 2CO(g)ΔH= kJ·mol-1,②C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=b kJ·mol-1,根据盖斯定律:②2-①得:2H2O(g)=O2(g)+H2(g) ΔH=2b-(-217)根据键能的关系,2H2O(g)=O2(g)+H2(g) ΔH=4462-436-495 =2b-(-217),所以b=+132。A.+352不符合题意,故A错误;B.+132符合题意,故B正确;C.-120不符合题意,故C错误;D. -330不符合题意,故D错误;答案: B。
9.把500 mL NH4HCO3和Na2CO3的混合溶液分成五等份,取一份加入含a mol氢氧化钠的溶液恰好反应完全,另取一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全,则该混合溶液中c(Na+)为( )
A. (-) mol/L B. (2b-a) mol/L
C. (5b-) mol/L D. (10b-5a) mol/L
【答案】D
【解析】试题分析:把500mL分成5等份,每一份为100ML,一份加入含a mol氢氧化钠的溶液恰好反应完全,据反应式NH4HCO3+2NaOH=Na2CO3+H2O+NH3·H2O得100ML中NH4HCO3的物质的量0.5amol,NH4HCO3消耗盐酸的物质的量是0.5amol,所以和碳酸钠反应的盐酸的物质的量是(b-0.5a)mol,则碳酸钠的物质的量是(0.5b-0.25a)mol,所以每一份中钠离子的物质的量是(b-0.5a)mol,则c(Na+)=(b-0.5a)mol÷0.1L=(10b-5a)mol/L,答案选D。
10.已知固体M只可能是Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4中的一种。若取少量固体M配成稀溶液进行有关实验,下列说法不正确的是( )
A. 只用盐酸一种试剂就可以确定该固体M的具体成分
B. 往溶液中通入二氧化碳,若有白色沉淀,则固体M为Na2SiO3
C. 用pH试纸检验,若pH=7,则固体M一定是Na2SO4
D. 往溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2,若有白色沉淀,则固体M为Na2SO4
【答案】D
【解析】
【分析】根据Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液的酸碱性,与盐酸、二氧化碳等反应现象判断。
【详解】A项:Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液分别与盐酸作用,现象依次为刺激性气味的气体、白色沉淀、无变化,即只用盐酸可以确定M的成分,A项正确;
B项:往Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液中通入二氧化碳,只有Na2SiO3溶液中生成白色沉淀,其余无变化,B项正确;
C项:Na2SO3、Na2SiO3溶液中阴离子水解使溶液呈碱性,Na2SO4不水解、溶液呈中性,C项正确;
D. 往Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2,分别生成BaSO3、BaSiO3、BaSO4白色沉淀。BaSO3也会被稀硝酸氧化为BaSO4,D项不正确。
本题选D。
11.赤铜矿的成分是Cu2O,辉铜矿的成分是Cu2S,将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反应:2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑,对于该反应,下列说法正确的是( )
A. 该反应的氧化剂只有Cu2O B. Cu既是氧化产物,又是还原产物
C. Cu2S既是氧化剂又是还原剂 D. 还原产物与氧化产物的物质的量之比为1∶6
【答案】C
【解析】A.Cu元素的化合价降低,则Cu2O、Cu2S均为氧化剂,故A错误;
B.Cu元素得到电子被还原,则Cu为还原产物,故B错误;
C.Cu元素的化合价降低,S元素的化合价升高,则Cu2S在反应中既是氧化剂,又是还原剂,故C正确;
D.Cu为还原产物,SO2为氧化产物,由反应可知,还原产物与氧化产物的物质的量之比为6:1,故D错误;
12.短周期元素A、B、C、D的原子序数依次递增,它们的核电荷数之和为32,原子最外层电子数之和为10。A与C同主族,B与D同主族,A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数。则下列叙述正确的是( )
A. D元素处于元素周期表中第3周期第ⅥA族
B. 四种元素的原子半径:A C. B、D的最高价氧化物具有相似的物理性质和化学性质
D. 一定条件下,B单质能置换出D单质,C单质能置换出A单质
【答案】D
【解析】试题分析:A与C同主族,A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数,设A的最外层电子数为x,若B为第二周期元素,则2x=2,x=1,则A为H,B与D同主族,原子序数依次递增,它们的核电荷数之和为32,原子最外层电子数之和为10,B为C,C为Na,D为Si,它们的核电荷数1+6+11+14=32,符合题意;A.因硅有3个电子层,最外层电子数为4,则在周期表中的第三周期第ⅣA族,故A错误;B.电子层数越多,半径越大,在同一周期从左到右原子半径在减小,则半径关系为C>D>B>A,故B错误;C.二氧化碳是分子晶体,而二氧化硅中是原子晶体,物理性质不同,故C错误;D.因C+SiO2Si+2CO↑,2Na+2H20═2NaOH+H2↑,即B单质能置换出D单质,C单质能置换出A单质,故D正确;故选D。
13.短周期主族元素X、Y、Z在周期表中的位置如图。下列说法正确的是( )
A. Z元素的最高化合价一定大于X元素
B. 三种元素原子半径由高到低的顺序一定是Y>X>Z
C. 若它们的原子最外层电子数之和为11,则X为金属元素
D. 若它们均为金属元素,则Y的最高价氧化物对应水化物的碱性最强
【答案】C
【解析】试题分析:A、若Z是F元素,就没有最高正价,故A错误;B、原子半径是电子层数越多,半径越大,故原子半径X>Y>Z ,故B错误;C、Z和Y同主族最外层电子数相同设为a,X的最外层电子数为a-1故2a+a-1=11,a=4,及Z为C,Y为Si,X是Al,C正确;D、若均为金属元素,Z为Be,X是Na,Y是Mg,故X(Na)的最高价氧化物的水化物的碱性最强,故D错误,此题选C。
14. 短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且W、X、Y、Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2、3、4、2(不考虑零族元素)。下列关于这些元素的叙述错误的是( )
A. X和其他三种元素均可形成至少2种二元化合物
B. W和X、Z两种元素分别形成的二元化合物中,均有直线形分子
C. W、X和Y三种元素可以形成碱性化合物
D. Z和其他三种元素形成的二元化合物,其水溶液均呈酸性
【答案】D
【解析】试题分析:根据W 、X、 Y+、 Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2 、3、 4、 2(不考虑零族元素)判断W的最外层若是2个电子,则只能有1层电子,则W是He,不符合题意,所以W的最外层是4个电子,有2层电子,所以W是C元素;同理X的最外层是6个电子,有2层电子,则X是O元素;Y+的最外层若为4个电子,则只能有1层电子,不符合电子的排布原理,所以该离子有2层电子,最外层8个电子,则Y的最外层是1个电子,所以Y是Na元素;Z的原子序数最大,且是短周期元素,所以Z有3层电子,最外层是6个电子,则Z是S元素。A、O与C、Na、S均可形成至少2种二元化合物,正确;B、C与O、S形成的二元化合物中的二氧化碳、二硫化碳都是直线型分子,正确;C、W 、X和Y三种元素形成的碳酸钠溶液显碱性,正确;D、S和C、O、Na形成的二元化合物的水溶液不都显酸性,如Na2S的溶液显碱性,错误,答案选D。
15.a mol Na2O2和b mol NaHCO3固体混合后,在密闭容器中加热到250℃,使其充分反应,当排出气体为两种气体时,a︰b不可能为( )
A. 3︰4 B. 3︰2 C. 2︰3 D. 4︰5
【答案】B
【解析】
【分析】250℃时,NaHCO3固体可完全分解为Na2CO3、CO2、H2O(g),因CO2与NaOH能反应,故应依次考虑CO2、H2O(g)与Na2O2的反应,排出的两种气体为O2和H2O(g)。
【详解】加热时,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O(g),b mol NaHCO3生成b/2 mol CO2、b/2 mol H2O(g)。Na2O2先与CO2反应,2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2①,Na2O2后与H2O(g)反应,2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2②。要排出两种气体,必须①恰好反应或余Na2O2,且②余H2O(g),故b/2 ≤ a,a-b/2 < b/2,解得1︰2 ≤ a︰b < 1︰1。B项 3︰2不在此范围内。
本题选B。
16.X、Y、Z、R、W为五种原子序数依次增大的短周期元素。已知:
① X元素的原子半径是所有原子中最小的
② Y元素的原子最外层电子数是最内层电子数的2倍
③ Y与R可以形成YR与YR2两种化合物,其中一种是造成温室效应的物质之一
④ W与R能形成原子个数之比为2∶1和1∶1的离子化合物甲和乙。请回答问题:
(1)R在周期表中的位置是____________________
(2)Y、R、W三种元素的原子半径由大到小顺序为____________(用元素符号表示)。
(3)X2R与乙反应的化学方程式是_______________________________________
(4)元素Y、R、W形成的化合物的水溶液常用作清洗厨房的油污,其原理是(用离子方程式表示)____________________________。0.1 mol·L-1的该溶液中,各种阴离子的浓度由大到小关系为________________________
【答案】(10分)
(1)第二周期第ⅥA族(2分)
(2)Na>C>O(2分)
(3)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑(2分)
(4)CO32-+H2OHCO3-+OH-(2分) c (CO32-)>c (OH-)>c (HCO3-) (2分)
【解析】试题分析: H元素的原子半径是所有原子中最小的,所以X是H元素;Y元素的原子最外层电子数是最内层电子数的2倍,则内层电子数不可能是10,也即Y元素不可能有3层电子,所以Y的内层电子数是2,最外层电子数是4,则Y是C元素;造成温室效应的气体是二氧化碳,所以R是O元素,与C形成CO和CO2两种化合物;W与R能形成原子个数之比为2:1和l:1的离子化合物甲和乙,则W是Na元素,与O元素形成的化合物Na2O、Na2O2都是离子化合物。
(1)R为O元素,位于元素周期表的第二周期第ⅥA族;
(2)C、O、Na三种元素中,Na的电子层数最多,所以Na的原子半径最大,C与O是同周期元素,原子半径随核电荷数的增加而减小,所以C的原子半径大于O,则三种元素的原子半径的关系是Na>C>O;
(3)乙为过氧化钠,与水反应生成氢氧化钠和氧气,化学方程式是2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;
(4)元素C、O、Na形成的化合物碳酸钠的水溶液常用作清洗厨房的油污,是因为碳酸根离子水解使溶液成碱性,可去油污,离子方程式是CO32-+H2OHCO3-+OH-;碳酸钠溶液中的阴离子为氢氧根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子,因为溶液为碳酸钠溶液,水解反应毕竟是微弱的,所以碳酸根离子的浓度最大,因为水解生成碳酸氢根离子,水电离还产生氢氧根离子,所以氢氧根离子浓度大于碳酸氢根离子,则碳酸钠溶液中阴离子的浓度关系是c (CO32-)>c (OH-)>c (HCO3-)。
17.下图为相关物质间的转化关系,其中甲、丙为生活中常见的金属单质,乙、丁为非金属单质且丁为气态,E为白色沉淀,D为浅绿色溶液。请回答:
(1)组成甲的元素在元素周期表中的位置为____________,请列举乙单质的一种用途__________,用电子式表示丁的形成过程________________________
(2)在C溶液中滴入2滴酚酞,再逐滴加入稀盐酸至红色消失,可得到一种胶体,该胶体的胶粒成分是________________(化学式)
(3)反应①的离子方程式为____________________________
(4)将B的稀溶液加水稀释,在图中画出溶液的pH随加水体积的变化趋势曲线。__________
(5)将等物质的量的A和NaOH混合溶于水,该溶液中离子的物质的量浓度由大到小的顺序为:________________________
(6)若反应②中盐酸过量,向D溶液中滴加84消毒液,溶液的颜色发生了变化,该反应的离子方程式为________________________________________,小辉同学欲设计实验,验证D溶液中的阳离子尚未完全被氧化,请你将实验过程补充完整:取反应液少许于试管中,滴加______________________,则证明D中的阳离子未完全被氧化。
【答案】(1). 第三周期第IIIA族 (2). 光电池或半导体材料 (3). H· + ·H → H︰H (4). H2SiO3 (5). Al3+ + 3AlO2-+ 6H2O═4Al(OH)3↓ (6). (7). c(Na+)>c(OH-)>c(AlO2-)>c(H+) (8). ClO-+ 2Fe2++ 2H+===Cl-+ 2Fe3++ H2O (9). 滴加铁氰化钾{ K3[Fe(CN)6] }溶液,若生成蓝色沉淀
【解析】
【分析】应用元素化合物知识,结合题中文字信息,推断框图中各物质,进而回答相关问题。
【详解】生活中常见金属单质有铝、铁、铜,图中甲能与稀盐酸、NaOH溶液反应生成气体非金属单质丁,则甲为Al,丁为H2,A为NaAlO2溶液,B为AlCl3溶液,进而白色沉淀E为Al(OH)3。因D为浅绿色溶液,则丙为Fe,D为FeCl2溶液。非金属单质乙能与NaOH溶液反应生成H2,则乙为Si,C为Na2SiO3溶液。
(1)甲(Al)原子核外有3个电子层,最外层有3个电子,在元素周期表中位于第三周期第IIIA族。乙单质(Si)是常用的半导体材料,用于光电池、计算机芯片。电子式表示丁(H2)的形成过程为H· + ·H → H︰H。
(2)在Na2SiO3溶液中滴入稀盐酸得到硅酸胶体,胶粒成分是H2SiO3。
(3)反应①为双水解反应,其离子方程式为Al3+ + 3AlO2-+ 6H2O═4Al(OH)3↓。
(4)AlCl3溶液中存在水解平衡Al3+ + 3H2OAl(OH)3+ 3H+,加水稀释时平衡右移,n(H+)增大,c(H+)减小,pH增大,但始终小于7。
(5)等物质的量NaAlO2和NaOH的混合溶液中,溶质完全电离,c(Na+)最大;AlO2-水解AlO2-+ 2H2OAl(OH)3+OH-,使c(OH-)>c(AlO2-);考虑水电离,c(H+)最小。故溶液中离子的物质的量浓度由大到小的顺序c(Na+)>c(OH-)>c(AlO2-)>c(H+)。
(6)反应②中盐酸过量,则D溶液中溶质为FeCl2和HCl,滴加84消毒液(NaClO)后发生氧化还原反应,该反应的离子方程式为ClO-+ 2Fe2++ 2H+==Cl-+ 2Fe3++ H2O。证明Fe2+未完全被氧化,即检验Fe2+,可滴加铁氰化钾{ K3[Fe(CN)6] }溶液,生成蓝色沉淀。
18.钼是一种过渡金属元素,通常用作合金及不锈钢的添加剂,这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性,还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。
(1)写出在高温下发生反应①的化学方程式_________________________
(2)生产中用足量的浓氨水吸收反应①的尾气合成肥料,写出该反应的离子方程式:________________________________
(3)如果在实验室模拟操作1和操作2,则需要使用的主要玻璃仪器有_______________________
(4)某同学利用下图所示装置来制备氢气,利用氢气还原三氧化钼,根据要求回答问题:
① 请设计一个实验方案验证H2的还原性并检验其氧化产物,其装置连接顺序是___________
② 在烧瓶A中加入少量硫酸铜的目的是____________________________
③ 两次使用D装置,其中所盛的药品依次是____________________、______________________
(5)工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2 + CH42CO + 2H2 CH4 + H2OCO + 3H2,含甲烷体积分数为80%的a L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应,甲烷转化率为90%,用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3制钼,理论上能生产钼的质量为________________ (保留两位小数,钼的相对原子质量为96)
【答案】(1). 2MoS2 + 7O22MoO3 + 4SO2 (2). SO2 + 2NH3·H2O=== 2NH4+ + SO32-+ H2O (3). 烧杯、漏斗、玻璃棒 (4). ACBDD (5). 加快反应速率 (6). 无水硫酸铜 (7). 碱石灰 (8). 4.11a g
【解析】
【分析】根据流程图分析主要反应和主要操作,完成化学方程式、选择所需仪器。根据实验目的,设计相关实验,并防止空气的影响。根据化学反应计量关系,进行有关计算。
【详解】(1)据流程图找出反应①的反应物、生成物,并用化合价升降法配平,得2MoS2 + 7O22MoO3 + 4SO2;
(2)足量的浓氨水吸收SO2生成正盐,离子方程式为SO2 + 2NH3·H2O= 2NH4+ + SO32-+ H2O;
(3)步骤②得固体和溶液,操作1为过滤。步骤③复分解反应能进行,则钼酸难溶于水,操作2为过滤。需要使用的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;
(4)①制备H2并还原MoO3可证明其还原性,用无水硫酸铜检验氧化产物水,必须对氢气干燥,并防止空气中水汽干扰。故装置连接顺序是ACBDD。
②在烧瓶A中加入少量硫酸铜,可形成原电池,加快生成氢气的速率。
③第一次使用D装置,所盛药品为无水硫酸铜,用于检验氧化产物水。第二次使用D装置,所盛药品为碱石灰等,防止空气中的水汽使无水硫酸铜变蓝。
(5)据CO2 + CH42CO + 2H2、CH4 + H2OCO + 3H2,当二氧化碳和水蒸气足量时,CH4 ~ 4(CO + H2);又据MoO3 +3CO=Mo +3CO2、MoO3 +3H2=Mo +3H2O,有3(CO + H2) ~ Mo,故3CH4 ~ 4Mo。则m(Mo)=×80%×90%××96g·mol-1=4.11a g。
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