高考化学重要考点专题专练卷元素与化合物的转化.docx
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高考化学重要考点专题专练卷元素与化合物的转化
元素与化合物的转化
1.某菱铁矿的主要成分是FeCO3,还含有SiO2、少量CaCO3和Al2O3。
下图是利用该菱铁矿制备磁性Fe3O4胶体粒子的简要工艺流程:
(1)菱铁矿石粉碎的目的是______________________________;碱浸可否用较便宜的Ca(OH)2替代NaOH?
说明理由:
______________________________________________。
(2)“不溶物”加稀盐酸可否改用不易挥发的稀硫酸?
说明理由____________________________________;“不溶物”加稀盐酸后“部分氧化”之前还有项操作,化学实验名称为__________。
(3)“部分氧化”离子方程式为________________________________________。
(4)如何实验验证“部分氧化”的滤液中存在Fe2+?
________________________________________________。
(5)Fe3O4胶粒的直径的范围是______________________。
【答案】增大固体表面积,提升“碱浸”时的化学反应速率不能,Ca(OH)2溶解度较小不能顺利溶解铁矿中的Al2O3不可,CaSO4微溶很难除净固体中的CaCO3过滤ClO3-+6H++6Fe2+=Cl-+6Fe3++3H2O往试样中滴加高锰酸钾酸性溶液,高锰酸钾紫红色褪去,说明滤液中尚存Fe2+(或其它合理答案)1~100nm(或10-9~10-7m等合理答案)
2.磁性纳米四氧化三铁在催化剂、DNA检测、疾病的诊断和治疗等领域应用广泛,其制备方法有多种,“共沉淀法”制备纳米Fe3O4的流程如下:
(1)Ⅱ中的反应温度需控制在50℃~60℃之间,实验室控制该温度的最佳方法是____。
(2)Ⅱ中生成Fe3O4的离子方程式是__________。
(3)操作Ⅲ包含的方法有______。
(4)检验Fe3O4中含有+2价铁元素的方法是______。
(5)某同学依据上述“共沉淀法”的思路在实验室模拟制备纳米Fe3O4,当混合溶液中n(Fe3+)∶n(Fe2+)=1∶1时,容易得到理想的纳米Fe3O4。
①实际制备时选择n(Fe3+)∶n(Fe2+)小于2∶1,原因是_____。
②该实验室无FeCl2溶液,现用5mLFeCl3溶液制备Fe3O4,配制n(Fe3+)∶n(Fe2+)=1∶1混合溶液的方法是____________(其它试剂自选)。
【答案】水浴加热Fe2++2Fe3++8OH-
Fe3O4+4H2O过滤、洗涤取少量样品于烧杯中,加入稀盐酸,加热溶解,过滤,取少量滤液于试管中,滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液,若有蓝色沉淀生成,则说明样品中含+2铁。
制备过程中少量Fe2+被氧化,最终n(Fe3+)∶n(Fe2+)接近理论值2:
1取2mLFeCl3溶液于试管中,加入足量铁粉,振荡使其充分反应,过滤,在滤液中加入剩余的3mLFeCl3溶液,即为n(Fe3+)∶n(Fe2+)=1:
1混合溶液
3.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。
平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2等物质)。
某课题小组以此粉末为原料,设计资源回收的工艺流程如下:
(1)写出第①步反应的离子方程式___________________________________________。
(2)洗涤滤渣B的目的是为了除去______(填离子符号),
(3)写出第③步反应的化学方程式_________________________。
(4)制备绿矾(FeSO4·7H2O)时,向Fe2(SO4)3溶液中加入过量_______,(物质名称)充分反应后,经过滤得到FeSO4溶液,再经________、________、过滤、洗涤、干燥等操作步骤得到绿矾。
(5)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品(质量分数为80%)1.300g,加硫酸溶解后,用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定至终点(铈被还原成Ce3+),则需准确滴加标准溶液的体积为________mL。
【答案】SiO2+2OH-=SiO32-+H2OFe3+2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O
铁粉蒸发浓缩冷却结晶50.00
4.氯化亚铜是白色粉末,微溶于水,不溶于乙醇,在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。
从酸性电镀废液(主要含Cu2+、Fe3+)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下:
金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。
【已知:
金属离子浓度为1mol·L-1时,Fe(OH)3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0,Cu(OH)2开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】
请回答下列问题:
(1)酸浸时发生反应的离子方程式是________;析出CuCl晶体时的最佳pH在_______左右。
(2)铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为________________。
(3)析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤,在真空干燥机内于70℃干燥2h、冷却密封包装。
70℃真空干燥、密封包装的目的是_____________。
(4)产品滤出时所得滤液的主要分成是________,若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体,还需要知道的是__________________。
(5)若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜,试写出该反应的化学方程式:
______________。
为提高CuCl的产率,常在该反应体系中加入稀碱溶液,调节pH至3.5。
这样做的目的是_____________。
(6)工业上还可以采用以碳棒为电极电解CuCl2溶液得到CuCl。
写出电解CuCl2溶液中的阴极上发生的电极反应:
___________。
【答案】Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O32Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+
加快乙醇和水的蒸发,防止CuCl被空气氧化Na2SO4和FeSO4
不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度2CuSO4+Na2SO3+2NaCl+H2O=2CuCl↓+2Na2SO4+H2SO4OH-中和了反应中的H+,有利于平衡向右移动,提高CuCl的产率。
但当OH-浓度过大时,Cu+能与OH-结合,生成氢氧化亚铜,从而降低了CuCl的产率Cu2++Cl-+e-=CuCl↓
5.为了充分应用资源,用工业废碱液(Ca(OH)2、NaOH)与烟道气(回收成分SO2)来制取石膏(CaSO4•2H2O)和过二硫酸钠(Na2S2O8)。
设计简要流程如图:
(1)烟道气中SO2与废碱生成沉淀的化学方程式为_____;操作a的名称是_____。
(2)生成CaSO4•2H2O过程中没有涉及到的化学反应类型为_____(填序号)。
A.复分解反应B.化合反应C.分解反应D.氧化反应E.置换反应
(3)溶液Ⅰ通入空气发生反应的化学方程式为_____。
(4)用惰性电极电解时,阳极生成Na2S2O8的电极反应为_____;在整个流程中可以循环利用的物质是H2O和_____(填化学式)。
(5)一定条件下将S8(s)、O2(g)、NaOH(s)转化过程中的能量关系用如图简单表示。
则S8(s)燃烧的热化学反应方程式为_____。
(6)若制取agNa2S2O8时,阳极有bL氧气(标况)产生。
则电解生成的H2体积在标准状况下为_____L。
【答案】Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+H2O 过滤CE.2Na2SO3+O2=2Na2SO4 2SO42--2e-=S2O82-
NaOH .S8(s)+8O2(g)=8SO2(g) ∆H=-8(a-b)kJ/mol
6.软锰矿的主要成分为MnO2,含少量Al2O3和SiO2。
闪锌矿主要成分为ZnS,含少量FeS、CuS、CdS杂质。
现以软锰矿和闪锌矿为原料制备MnO2和Zn,其简化流程如下(中间产物的固体部分已经略去)。
已知:
Ⅰ.矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在。
Ⅱ.各种金属离子完全沉淀的pH如下表:
Zn2+
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
pH
8.0
10.1
9.0
3.2
4.7
回答下列问题:
(1)步骤①中为了加快硫酸的浸取速率,可采用的方法是_________________(任写一种)。
①中发生多个反应,其中MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出,溶液变为棕黄色,写出MnO2、FeS与硫酸共热发生反应的化学方程式______________________。
(2)步骤②加入金属锌是为了回收金属,回收金属的主要成分是_________。
(3)步骤③中MnO2的其作用是__________________,另外一种物质X可以是__________。
A.ZnOB.MgCO3C.MnCO3D.Cu(OH)2
(4)MnO2与Li构成LiMnO2,它可作为某锂离子电池的正极材料,电池反应方程式为:
Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C,写出该锂离子电池的正极电极反应式__________。
(5)已知:
HCN的电离常数K=4.9×10-10,H2S的电离常数K1=1.3×10―7,K2=7.0×10―15,向NaCN溶液中通入少量的H2S气体,反应的离子方程式为__________________。
在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去,向含有0.020mol·L―1Mn2+废水中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS―浓度为1.0×10―4mol·L―1时,Mn2+开始沉淀,则a=______。
[已知:
Ksp(MnS)=1.4×10―15]
【答案】将矿石粉碎、加热、搅拌等3MnO2+2FeS+6H2SO4Fe2(SO4)3+3MnSO4+2S↓+6H2OCu、Cd
将Fe2+氧化为Fe3+ACLi1-xMnO2+xLi++xe-=LiMnO2CN-+H2S=HCN+HS-5
7.某实验小组以粗镍(含少量Fe和Cr杂质)为原料制备Ni(NH3)6Cl2,并测定相关组分的含量。
制备流程示意图如下。
已知:
①部分离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示。
②Ni(OH)2为绿色难溶物。
Ni(NH3)6(NO3)2、Ni(NH3)6Cl2均为可溶于水的蓝紫色晶体,水溶液均显碱性。
离子
Fe3+
Cr3+
Ni2+
开始沉淀pH
1.5
4.3
6.9
完全沉淀pH
2.8
5.6
8.9
(1)步骤(a)中Ni和浓硝酸反应的化学方程式为__________________________________。
(2)步骤(b)首先加入试剂X调节溶液的pH约为6,过滤后再继续加入X调节pH以得到绿色沉淀。
①调节pH约为6的原因是____________________________________________。
②试剂X可以是___________________(填标号)。
A.H2SO4B.Ni(OH)2C.NaOHD.Fe2O3E.NiO
(3)NH3含量的测定
i.用电子天平称量mg产品于锥形瓶中,用25mL水溶解后加入3.00mL6mol/L盐酸,以甲基橙作指示剂,滴定至终点消耗0.5000mol/LNaOH标准溶液V1mL;
ii.空白试验:
不加入样品重复实验i,消耗NaOH标准溶液V2mL。
①NH3的质量分数为___________________________。
②在上述方案的基础上,下列措施能进一步提高测定准确度的有___________(填标号)。
A.适当提高称量产品的质量B.用H2SO4溶液替代盐酸
C.用酚酞替代甲基橙D.进行平行试验
(4)为测定Cl的含量,请补充完整下述实验方案。
称量mg产品于锥形瓶中,用25mL水溶解,___________________________________,滴入2—3滴K2CrO4溶液作指示剂,用已知浓度的AgNO3标准溶液滴定至终点,记录读数,重复操作2-3次。
【答案】Ni+4HNO3(浓)
Ni(NO3)2+2NO2↑+2H2O
pH=6时,Fe3+、Cr3+完全沉淀,而Ni2+未开始沉淀C0.5(V2-V1)×10-3×17/m×100%
AD加入稀硝酸至溶液呈弱酸性
8.硫酸铁(PFS)是一种新型高效的无机高分子絮凝剂,广泛用于水的处理。
用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁,为控制水解时Fe3+的浓度,防止生成氢氧化铁沉淀,原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+。
实验步骤如下:
(1)用98%的硫酸配制28%的硫酸,所需的玻璃仪器除量筒外,还有____________。
(a)容量瓶(b)烧杯(c)烧瓶
(2)步骤II取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量,目的是____________。
(a)控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比(b)确定下一步还原所需铁的量
(c)确定氧化Fe2+所需NaClO3的量(d)确保铁的氧化物酸溶完全
(3)用NaClO3氧化时反应方程式如下:
6FeSO4+NaClO3+3H2SO4→3Fe2(SO4)3+NaCl+3H2O
若改用HNO3氧化,则反应方程式如下6FeSO4+2HNO3+3H2SO4→3Fe2(SO4)3+NO↑+4H2O[来源:
学科网]
已知1molHNO3价格0.16元、1molNaClO3价格0.45元,评价用HNO3代替NaClO3作氧化剂的得弊,利是____________________,弊是________________________。
聚合硫酸铁溶液中SO42¯与Fe3+物质的量之比不是3:
2。
根据下列供选择的试剂和基本操作,测定聚合硫酸铁产品溶液中SO42¯与Fe3+物质的量之比。
(4)测定时所需的试剂____________。
(a)NaOH(b)FeSO4(c)BaCl2(d)NaClO3
(5)需要测定____________和____________的质量(填写化合物的化学式)。
(6)选出测定过程中所需的基本操作____________(按操作先后顺序列出)。
(a)萃取、分液(b)过滤、洗涤(c)蒸发、结晶
(d)冷却、称量(e)烘干或灼烧
【答案】bb、c原料成本较低产生气体对大气有污染a、cFe2O3BaSO4b、e、d
9.硼镁泥是一种工业废料,主要成分是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,以此为原料制取的硫酸镁,可用于印染、造纸、医药等工业。
从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O 的流程如下:
根据题意回答下列问题:
(1)实验中需用1mo/L 的硫酸800mL,若用18.4mol/L 的浓硫酸来配制,量取浓硫酸时,需使用的量筒的规格为____________
A.10mLB.20mLC.50mLD.100mL
(2)加入的NaClO 可与Mn2+反应:
Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-,还 有一种离子也会被NaClO氧化,该反应的离子方程式为_________________。
(3)滤渣的主要成分中除含有Fe(OH)3、Al(OH)3 外还有________________。
(4)在“除钙”前,需检验滤波中Fe3+是否被除尽,简述检验方法:
______________。
(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:
温度/℃
40
50
60
70
MgSO4
30.9
33.4
35.6
36.9
CaSO4
0.210
0.207
0.201
0.193
除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明操作步骤:
“操作Ⅰ”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,__________,便得到了MgSO4·7H2O。
(6)实验中提供的硼镁泥共10g,得到的MgSO4·7H2O 为17.22g,则MgSO4·7H2O的产率为__________________。
【答案】D2Fe2++C1O-+2H+=2Fe3++Cl-+H2OMnO2、SiO2
取少量滤液,向其中加入硫氰化钾容液.如果溶液不变红色.说明溶液中不含Fe3+,如果溶液变红色,说明滤液中含Fe3+过滤(或过滤洗涤)70%
10.水是生命之源,它与我们的生活密切相关。
自来水厂常用高铁酸钠(Na2FeO4)改善水质。
高铁酸钠具有很强的氧化性,是一种新型的绿色净水消毒剂,在工业上制备高铁酸钠的方法有多种。
(1)简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理_________________________________________________________________________。
(2)干法制备高铁酸钠的反应原理如下:
2FeSO4+6Na2O2==aNa2FeO4+bM↑+2Na2O+2Na2SO4
①高铁酸钠中铁元素的化合价为________________。
②上述方程式中b=____。
每生成1molM,该反应转移电子的物质的量为_____________mol。
(3)工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠,生产过程如下:
①步骤③中除生成Na2FeO4外,还有副产品Na2SO4、NaCl,则步骤③中反应的离子方程式为____________________________________。
②己知Na2FeO4在强碱性溶液中的溶解度较小。
可向Na2FeO4溶液中继续加入氢氧化钠固体得到悬浊液。
从Na2FeO4悬浊液得到固体的操作名称为_____________________。
(4)计算Na2FeO4的消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)约是氯气的_______倍(结果保留两位小数。
)
【答案】高铁酸钠具有很强的氧化性,能杀菌消毒,本身被还原为Fe3+、Fe2+水解生成氢氧化铁胶体能吸附水中的杂质,起到净水作用+61102Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O过滤0.64
11.将少量氯水加入到NaI溶液中”的学生实验产生了大量含碘废液。
某研究小组用该含碘废液制备NaI固体,实验流程如下:
已知:
反应②2I−+2Cu2++SO32−+H2O=2CuI↓+SO42−+2H+
回答下列问题:
(1)产生含碘废液的离子方程式为____________________________________。
(2)①中I2与Na2SO3溶液反应的离子方程为_________________________________。
(3)③中CuI发生了_____(填“氧化”或“还原”)反应,当有95.5gCuI参与反应,电子转移的数目为_______________,若还原产物只有NO2,写出该反应的化学方程式______________。
(4)化合物B中含两种元素,铁元素与另一种元素物质的量之比为3:
8,则化合物B的化学式为____________。
(5)反应⑤中生成黑色固体和无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,黑色固体的俗称为磁性氧化铁,则⑤的化学方程式为_____________________________________________。
【答案】Cl2+2I−=I2+2Cl−I2+SO32−+H2O=SO42−+2I−+2H+氧化NA2CuI+8HNO3=2Cu(NO3)2+I2+4NO2+4H2OFe3I8
Fe3I8+8NaHCO3=Fe3O4+8NaI+8CO2↑+4H2O
12.二氧化钛被认为是现今世界上性能最好的一种白色颜料。
同时它有较好的紫外线掩蔽作用,超细的二氧化钛粉末也被加入到防晒膏中制成防晒化妆品。
现在某实验小组按照下面的流程来合成纳米二氧化钛。
实验机理:
TiOSO4+2NH3•H2O=TiO(OH)2↓+(NH4)2SO4
信息提示:
①钛元素化合物的性质和铝有一定的相似性。
TiO2具有两性,Ti(OH)4不稳定,容易失去一分子水形成TiO(OH)2。
②钛的原子量:
48
③浓氨水的密度:
0.91g•cm-3
(1)灼烧时用到的硅酸盐容器是_______。
(2)下列说法正确的是_______。
A.为了加快反应速率,可以用氢氧化钠溶液代替浓氨水
B.为了提高产率,反应容器需要用滤液洗
C.为了防止抽滤时滤纸破裂,抽滤时可以使用两层滤纸
D.为了加快干燥的速率,干燥时可以用小火加热
E.灼烧后需要冷却到室温,称量一次所得数值即为TiO2的质量
(3)为了使实验过程中尽可能的减少环境污染,同时要注意操作的安全性,请你指出该反应装置图中的需要改进之处(指出两处即可)_____________。
(4)反应后的白色粘稠混合液经过抽滤、洗涤可以得到白色滤饼。
如何证明白色滤饼已经洗干净了呢?
_____。
(5)焙烧后有时会有少量的TiO2残留在容器中无法去除,我们可以用NaOH溶液将残留的TiO2洗干净。
请你用化学方程式表示该洗涤原理___________。
(6)最后称得纳米TiO2的质量是a克,请你计算用该方法制备TiO2的产率________。
【答案】坩埚BCD①将分液漏斗改成恒压漏斗,避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境;②因为三颈烧瓶里面有磁子,所以温度计放在外面可以避免被打碎。
(温度计测水浴的温度,所以应该放在外面。
)所以干燥管里放P2O5或无水氯化钙用于吸收氨气取最后一次洗涤液,滴加BaCl2溶液,若出现白色浑浊,说明沉淀还没有洗干净;若没有白色浑浊,说明沉淀已经洗干净了TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2Oa/5