【答案】A
【解析】
【分析】
A和氢氧化钠溶液反应生成B和C,C为气体,C的分子式为ba3,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,根据化学式可推断C为氨气,B为白色沉淀,继续加入氢氧化钠溶液沉淀溶解,则B可推断为氢氧化铝,A中加入酸化的氯化钡溶液形成白色沉淀,则A中含有硫酸根离子,根据以上推断,A为NH4Al(SO4)2,a为H元素,b为N元素,c为O元素,d为Al元素,e为S元素,据此分析解答。
【详解】A.b为N元素,c为O元素,同周期元素随核电荷数增大,半径逐渐减小,则原子半径b>c,故A正确;
B.e为S元素,S的氧化物的水化物有硫酸和亚硫酸,亚硫酸是弱酸,故B错误;
C.A为NH4Al(SO4)2,是离子化合物,故C错误;
D.c为O元素,e为S元素,同主族元素随核电荷数增大非金属性逐渐减弱,元素非金属性强弱c>e,故D错误;
答案选A。
6.某化学小组设计“全氢电池”如图中甲池(其中a、b为多孔石墨电极),拟用该电池电解处理生活污水,达到絮凝净化的目的。
其工作原理示意图:
闭合K工作过程中,下列分析错误的是
A.甲池中a极反应为:
H2-2e-+2OH-=2H2O
B.乙池中Fe电极区附近pH增大
C.一段时间后,乙池的两极间出现污染物颗粒沉降现象
D.如果Al电极上附着较多白色物质,甲池中Na+经过交换膜速率定会加快
【答案】D
【解析】
【分析】
根据此装置电解处理生活污水可知,甲池为原电池,乙为电解池,a为负极,b为正极,铁为阴极,铝为阳极,a极反应为:
H2-2e-+2OH-=2H2O,b极反应为2H++2e-=H2↑,总的电极反应为H++OH-=H2O,利用甲池产生的电流电解乙池,乙池中,铝为阳极,铁为阴极,阳极反应为:
Al-3e-=Al3+,阴极反应为2H++2e-=H2↑由此分析。
【详解】A.甲池为原电池,a为负极,a极通入氢气,氢气在负极上失去电子生成氢离子,结合氢氧根离子生成水,电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O,故A正确;
B.乙池中,铁作阴极,电极反应为:
2H++2e-=H2↑,溶液中氢离子的浓度减小,氢氧根离子的溶度相对增大,pH增大,故B正确;
C.乙为电解池,铝为阳极,铁为阴极,阳极反应为:
Al-3e-=Al3+,阴极反应为2H++2e-=H2↑,溶液中的氢离子的浓度减小,氢氧根离子向阳极移动,在阳极结合铝离子生成氢氧化铝胶体,吸附污染物颗粒一起沉降,在阴极,一段时间后,铝离子向阴极移动,铝离子可以在溶液中形成氢氧化铝胶体,吸附水中的污染物颗粒一起沉降,故C正确;
D.如果Al电极上附着较多白色物质,白导致色物质为氢氧化铝,阻止了铝电极继续放电,导致导线中电荷的数目减小,甲池中Na+经过交换膜速率定会减慢,故D错误;
答案选D。
7.对下列溶液的分析正确的是
A.常温下pH=12的NaOH溶液,升高温度,其pH增大
B.向0.1mol/LNaHSO3溶液通入氨气至中性时
C.0.01mol/L醋酸溶液加水稀释时,原溶液中水的电离程度增大
D.在常温下,向二元弱酸的盐NaHA溶液中加入少量NaOH固体
将增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.NaOH溶液是强碱,氢离子来自于水的电离,常温下pH=12的NaOH溶液,升高温度,溶液中Kw增大,其pH减小,故A错误;
B.0.1mol⋅L−1的NaHSO3溶液中通NH3至pH=7,溶液中存在物料守恒,即c(Na+)=c(SO32−)+c(HSO3−)+c(H2SO3)①,溶液中存在电荷守恒,即c(Na+)+c(H+)+c(NH4+)=2c(SO32−)+c(HSO3−)+c(OH−),因为pH=7即c(Na+)+c(NH4+)=2c(SO32−)+c(HSO3−)②,由①得c(Na+)>c(SO32−);将①式左右两边都加上c(NH4+)得c(Na+)+c(NH4+)=c(SO32−)+c(HSO3−)+c(H2SO3)+c(NH4+)③,结合②③得c(SO32−)=c(NH4+)+c(H2SO3),故c(SO32−)>c(NH4+),故c(Na+)>c(SO32−)>c(NH4+),故C错误;
C.酸碱对水的电离都有抑制作用,0.01mol/L醋酸溶液加水稀释时,醋酸的浓度减小,对水的电离平衡抑制作用减弱,则原溶液中水的电离程度增大,故C正确;
D.在常温下,向二元弱酸的盐NaHA溶液中
,加入少量NaOH固体,溶液酸性减弱,氢离子浓度减小,该比值将减小,故D错误;
答案选C。
8.二氧化锰不仅是活性好的催化剂,也被广泛用作干电池的正极材料。
某化学小组设计用高硫锰矿(主要成分为锰的化合物和硫化亚铁)为原料制取二氧化锰的工艺流程如图:
已知:
①“混合焙烧”后的烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、MgO、Al2O3
②在该条件下,金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Mn2+
开始沉淀
1.8
6.8
4.0
7.5
完全沉淀
3.2
8.0
5.0
8.4
(1)写出浸出时与铝元素有关的离子反应方程式____。
(2)上述“氧化”步骤是否可省略____(填“是”或“否”),你
依据是_____。
(3)“调pH除铁铝’’时,生成沉淀的pH范围为____;“氟化除杂”中除去的离子为____。
(4)请用平衡移动原理解释除杂处理后的Mn2+用NH4HCO3转化成MnCO3沉淀的过程___(用文字和离子方程式表达)。
(5)用惰性电极电解MnSO4制备MnO2时,其阳极反应式为____;整个流程中能够循环利用的物质除MnO2外还有___(写名称)。
【答案】
(1).Al2O3+6H+=3H2O+2Al3+
(2).否(3).若不进行氧化,则Fe2+被完全沉淀的pH为8.0,此时Mn2+也会被部分沉淀,造成损失(4).5.0≤pH<7.5(5).Mg2+、Ca2+(6).加入NH4HCO3后,Mn2+与HCO3-电离出的CO32-生成MnCO3,HCO3-⇌H++CO32-、Mn2++CO32-⇌MnCO3,HCO3-电离出H+与另一部分HCO3-反应生成H2O和CO2,促进上述两个平衡正向移动,从而生成MnCO3沉淀(7).Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+(8).硫酸
【解析】
【分析】
高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)与氧化锰矿混合焙烧,得到MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO,加入硫酸,得到Mn2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+的酸性溶液,加入二氧化锰将亚铁离子氧化为铁离子便于除去,再加入碳酸钙中和,将铁离子与铝离子以氢氧化物的形式除去,加入MnF2除杂,使溶液中的Mg2+、Ca2+沉淀完全,此时溶液中的金属离子为锰离子,加入碳酸氢铵发生Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O,加入硫酸溶解碳酸锰得到硫酸锰溶液,经过电解得到二氧化锰,据此分析解答。
【详解】
(1)浸出时Al2O3与硫酸反应生成硫酸铝,与铝元素有关的离子反应方程式为:
Al2O3+6H+=3H2O+2Al3+;
(2)根据沉淀表格数据,若不进行氧化,则Fe2+被完全沉淀的pH为8.0,此时Mn2+也会被部分沉淀,造成损失,则上述“氧化”步骤不可省略;
(3)“调pH除铁铝’’时,根据数据,pH为5.0时铝离子完全沉淀,pH为7.5时锰离子开始沉淀,则生成沉淀的pH范围为5.0≤pH<7.5;根据分析,“氟化除杂”中加入MnF2除杂,使溶液中的Mg2+、Ca2+沉淀完全,除去的离子为Mg2+、Ca2+;
(4)加入NH4HCO3后,Mn2+与HCO3-电离出的CO32-生成MnCO3,HCO3-⇌H++CO32-、Mn2++CO32-⇌MnCO3,HCO3-电离出H+与另一部分HCO3-反应生成H2O和CO2,促进上述两个平衡正向移动,从而生成MnCO3沉淀;
(5)用惰性电极电解MnSO4制备MnO2时,其阳极发生氧化还原,化合价升高失电子,锰元素由+2价升高为+4价,失电子被氧化,则阳极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+;硫酸根离子与氢离子结合生成硫酸,则整个流程中能够循环利用的物质除MnO2外还有硫酸。
9.卤代烯烃是合成塑料的重要原料,研究合成卤代烯烃具有重要意义。
T℃时,在10L的密闭容器中充入1mol2-丁炔(CH3-C≡C-CH3,可用X表示)和1molHCl,以Al2O3为催化剂发生如下反应:
Ⅰ
CH3-C≡C-CH3(g)+HCl(g)
(g)∆H=akJ/mol(a<0)
Ⅱ.CH3-C≡C-CH3(g)+HCl(g)
(g)∆H=bkJ/mol(a<0)
已知B比A更稳定,且产物A、B在混合物中的物质的量随时间变化如图所示。
试回答下列问题。
(1)发生反应I、Ⅱ的同时,还有反应A转化为B,且焓变为△H'。
则△H'___0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)①从反应开始至20min时生成B的平均速率v(B)=____;
②反应至20min时CH3-C≡C-CH3的转化率=____;
③在T℃时,反应I的平衡常数为____。
(3)T℃时,E1和E2分别代表反应I,Ⅱ的正反应活化能。
①由图得出:
E1___E2(填“>”、“<”或“=”);
②试从反应方向的角度分析,20min后A的物质的量减小的原因____
(4)其它条件相同时,测出生成A、B的速率随温度变化如图所示,则提高B在较低温度下产率的措施是______
【答案】
(1).<
(2).1×10-3mol/(L∙min)(3).60%(4).100(5).<(6).B的能量低,A转化为B为放热反应,有利于A自发转化为B(7).加入低温下适合生成B的高性能催化剂
【解析】
【分析】
(1)根据盖斯定律计算;
(2)①结合图示,根据v=
B的平均速率;
②反应I、Ⅱ都在发生,反应至20min时,根据生成A、B的量根据反应推断CH3-C≡C-CH3的消耗量,转化率=
×100%;
③在T℃时,根据图像,根据平衡时各物质的量计算反应I的平衡常数;
(3)①结合图像,根据20min前产物A的量大于B分析;
②根据B比A更稳定,A转化为B为放热反应分析;
(4)其它条件相同时,相同温度下生成A、B的速率不同,反应I、Ⅱ都使用催化剂,从催化剂的活性考虑提高B的生成速率的方法。
【详解】
(1)已知:
Ⅰ.CH3-C≡C-CH3(g)+HCl(g)
(g)∆H=akJ/mol(a<0)
Ⅱ.CH3-C≡C-CH3(g)+HCl(g)
(g)∆H=bkJ/mol(a<0)
根据盖斯定律,Ⅱ-Ⅰ可得
△H'=(b-a)kJ/mol,已知B比A更稳定,则反应Ⅱ放出的热量比反应I多,故(b-a)<0,即△H'<0,反应放热;
(2)①结合图示,从反应开始至20min时生成B的物质的量为0.2mol,根据v=
,v(B)=
=1×10-3mol/(L∙min);
②反应I、Ⅱ都在发生,反应至20min时,根据图像,生成A、B的量分别为0.2mol、0.4mol,根据反应I、Ⅱ可得CH3-C≡C-CH3的消耗量为0.2mol+0.4mol=0.6mol,转化率=
×100%=
×100%=60%;
③反应I的产物为A,在T℃时,根据图像,平衡时反应I生成A的物质的量为0.1mol,反应Ⅱ生成B的物质的量为0.8mol,则平衡时CH3-C≡C-CH3的物质的量为1mol-0.1mol-0.8=0.1mol,HCl的物质的量为1mol-0.1mol-0.8=0.1mol,反应I平衡常数K=
=100;
(3)①根据图像所示,20min前,A的产量高于B,说明生成产物A的活化能较低,反应速率快,故E1<E2;
②根据B比A更稳定,说明B的能量低,A转化为B为放热反应,有利于A自发转化为B;
(4)相同温度下生成A、B的速率不同,反应I、Ⅱ都使用催化剂,其它条件相同时,催化剂对反应I、Ⅱ生成A、B的催化效果不同,提高B在较低温度下产率的措施应为加入低温下适合生成B的高性能催化剂。
10.Na2SO3是一种白色粉末,工业上可用作还原剂、防腐剂等。
某化学小组探究不同pH的Na2SO3溶液与同浓度AgNO3溶液反应的产物,进行如下实验。
实验Ⅰ配制500mL一定浓度的Na2SO3溶液
①溶解:
准确称取一定质量的Na2SO3晶体,用煮沸的蒸馏水溶解。
蒸馏水需煮沸的原因是____
②移液:
将上述溶解后的Na2SO3溶液在烧杯中冷却后转入仪器A中,则仪器A为__,同时洗涤____(填仪器名称)2~3次,将洗涤液一并转入仪器A中;
③定容:
加水至刻度线1~2cm处,改用胶头滴管滴加蒸馏水至液面与刻度线相切,盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
实验Ⅱ探究不同pH的Na2SO3溶液与pH=4的AgNO3溶液反应的产物
查阅资料:
i.Ag2SO3为白色固体,不溶于水,溶于过量Na2SO3溶液
ii.Ag2O,棕黑色固体,不溶于水,可与浓氨水反应
(1)将pH=8的Na2SO3溶液滴人pH=4的AgNO3溶液中,至产生白色沉淀。
假设一:
该白色沉淀为Ag2SO3
假设二:
该白色沉淀为Ag2SO4
假设三:
该白色沉淀为Ag2SO3和Ag2SO4的混合物
①写出假设一的离子方程式____;
②提出假设二的可能依据是_____;
③验证假设三是否成立的实验操作是____。
(2)将pH=4的AgNO3溶液逐滴滴人足量的pH=11的Na2SO3溶液中,开始产生白色沉淀A,然后变成棕黑色物质。
为了研究白色固体A的成分,取棕黑色固体进行如下实验:
①已知反应(b)的化学方程式为Ag(NH3)2OH+3HCl=AgCl↓+2NH4Cl+H2O,则反应(a)的化学方程式为____;
②生成白色沉淀A的反应为非氧化还原反应,则A的主要成分是____(写化学式)。
(3)由上述实验可知,盐溶液间的反应存在多样性。
经验证,
(1)中实验假设一成立,则
(2)中实验的产物不同于
(1)实验的条件是___。
【答案】
(1).去除蒸馏水中的氧气,防止亚硫酸钠被氧化
(2).500mL容量瓶(3).烧杯、玻璃棒(4).SO32-+2Ag+=Ag2SO3(5).Na2SO3被酸化的NO3-氧化成Na2SO4,Na2SO4与AgNO3溶液反应生成Ag:
2SO4沉淀(6).取固体少许加入足量Na2SO3溶液(或向试管中继续滴加Na2SO3溶液)(7).Ag2O+4NH3·H2O=2Ag(NH3)2OH+3H2O或Ag2O+4NH3+H2O=2Ag(NH3)2OH(8).AgOH(9).Na2SO3溶液滴加顺序不同(或用量不同),溶液酸碱性不同(或浓度不同)
【解析】
【分析】
配置一定物质的量浓度的溶液时,
①溶解时:
Na2SO3晶体易被溶液中溶解的氧气氧化,故需煮沸;
②移液时:
配置一定物质的量浓度的溶液时需要使用容量瓶,移液时需要洗涤烧杯和玻璃棒;
实验Ⅱ探究不同pH的Na2SO3溶液与pH=4的AgNO3溶液反应的产物
①假设一是银离子与亚硫酸根离子反应生成亚硫酸银;
②考虑加入的酸性的硝酸银溶液具有氧化性,将亚硫酸银氧化成硫酸银;
③由于Ag2SO3溶于过量Na2SO3溶液,可以加入Na2SO3溶液验证溶液中是否有Ag2SO3;
(2)①Ag2O为棕黑色固体,与氨水反应生成Ag(NH3)2OH和3H2O;
②从非氧化还原反应分析得化合价不变,判断A的成分;
(3)
(1)中实验和
(2)中实验中溶液的滴加顺序不同,溶液酸碱性不同。
【详解】①溶解时:
Na2SO3晶体易被溶液中溶解的氧气氧化,故需煮沸,防止亚硫酸钠被氧化;
②移液时:
配置一定物质的量浓度的溶液时需要使用500ml的容量瓶,移液时需要洗涤烧杯和玻璃棒2~3次;
(1)①假设一是银离子与亚硫酸根离子反应生成亚硫酸银SO32-+2Ag+=Ag2SO3;
②将pH=8的Na2SO3溶液滴人pH=4的AgNO3溶液中,酸性溶液中存在氢离子,氢离子和硝酸根相当于硝酸,具有氧化性,可能会将亚硫酸根离子氧化成硫酸根;
③.Ag2SO3为白色固体,不溶于水,溶于过量Na2SO3溶液,故可以加入过量Na2SO3溶液,看是否继续溶解,若继续溶解一部分,说明假设三成立;
(2)①Ag2O,棕黑色固体,不溶于水,可与浓氨水反应,反应a为Ag2O+4NH3·H2O=2Ag(NH3)2OH+3H2O;
②将pH=4的AgNO3溶液逐滴滴人足量的pH=11的Na2SO3溶液中,由于亚硫酸银易溶于亚硫酸钠,故生成的白色沉淀不是亚硫酸银,溶液呈碱性,也不是硫酸银,银离子在碱性条件下,例如银离子和氨水反应可以生成氢氧化银,是白色沉淀,A为AgOH;
(3)实验
(1)将pH=8的Na2SO3溶液滴人pH=4的AgNO3溶液中,实验
(2)将pH=4的AgNO3溶液逐滴滴人足量的pH=11的Na2SO3溶液中,对比两次实验可以看出,滴