第2章 元素与物质世界(计算题解答题)--福建省2023-2024学年高一化学上学期期末专题练习(鲁科版)
一、计算题
1.(2021上·福建莆田·高一校考期末)加热条件下,用二氧化锰与足量的浓盐酸反应,制得氯气1.12L(标准状况)。(MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+ Cl2↑)
(1)理论上需要消耗MnO2的质量是 。
(2)被氧化的HCl的物质的量是 。
2.(2020上·福建莆田·高一校考期末)(1)在标准状况下,物质①4gH2,②33.6LCH4,③1molH2O,④3.01×1023个O2.含分子数最多的是(填序号,下同) ,含原子数最少的是 ,质量最大的是 ,体积最小的是 。
(2)写出过氧化钠和水反应的化学方程式
(3)在上述反应中,氧化剂是 ,还原剂是 ,每有1mol过氧化钠反应,则转移电子个数为 。
3.(2018上·福建泉州·高一福建省泉州市泉港区第一中学校考期末)(1)写出氯碱工业电解饱和食盐水的化学方程式:
(2)已知:2KMnO4 + 16HCl =2KCl+2MnCl2 +5Cl2↑+8H2O,15.8g KMnO4 与100mL12mol/L浓盐酸充分反应,固体完全溶解,生成标准状况下氯气的体积为 L,转移的电子数为 个,若向反应后的溶液中加入足量的硝酸银,过滤、洗涤、干燥,可得到固体 g。
(3)将标准状况下6.72L的HCl溶于水形成250mL溶液,取出10mL于锥形瓶中,溶质的物 质的量浓度为 mol/L,向锥形瓶中滴加0.5mol/LBa(OH)2溶液,恰好反应,消耗Ba(OH)2的体积为 mL。
二、解答题
4.(2022上·福建宁德·高一统考期末)卤水生产纯碱(Na2CO3)的工艺流程如下:
已知:卤水中主要成分是NaCl,还含有。
Ⅰ.“除杂”采用“NaOH—Na2CO3”两碱净化法
(1)除去卤水中所添加的试剂是 。
(2)提高NaOH浓度,增大溶液碱性,有利于的去除,同时减少Na2CO3的用量,请分别写出去除的离子方程式 。
(3)图1是精盐水中钙镁总量在不同NaOH浓度下随Na2CO3添加量的变化情况。生产过程中精盐水中的钙镁离子浓度总量要控制在15mg·L-1以内,结合图1分析,选择的NaOH最佳浓度为 g·L-1。
Ⅱ.“沉淀池”中发生化学反应:
(4)图2是几种物质的溶解度随温度变化的曲线,根据图中物质溶解度变化,“沉淀池”中能析出碳酸氢钠的原因是 。
(5)往“母液”中加入食盐细粉并通入NH3,会析出NH4Cl固体,为使NH4Cl充分析出并分离,结合图2分析合适的温度范围为 (填标号)。
a.0-10℃ b.20-30℃ c.30-50℃
Ⅲ.产品纯度计算
(6)①写出“煅烧炉”内发生反应的化学方程式 。
②称取经充分煅烧后的产品5.8g,与足量稀硫酸反应后,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2固体,固体增重1.4g,计算该产品的纯度为 (结果保留到小数点后1位)。
5.(2022上·福建宁德·高一统考期末)研究表明,燃料燃烧产生的气体物中含氮氧化物(NOx)、二氧化硫,它们转化形成的HNO3、H2SO4与过度施用化肥产生的氨气结合会形成雾霾(含NH4NO3、(NH4)2SO4等颗粒物)。
(1)①SO2 ②NH3 ③H2SO4 ④NH4NO3四种物质中属于电解质的是 (填标号)。
(2)燃料燃烧生成的气体物中与形成光化学烟雾有关的主要物质是 。
(3)对燃料燃烧生成的气体物进行脱硫处理时,可用石灰浆吸收气体物中的SO2,写出该反应的化学方程式 。
(4)尿素[CO(NH2)2](N为-3价)在高温条件下可与气体物中的NO反应转化成三种无毒气体,该反应中CO(NH2)2与NO物质的量之比为 。
(5)请简要描述检验NH4NO3、(NH4)2SO4两种盐中阳离子的方法 。
(6)浓硫酸、硝酸可以和许多物质发生氧化还原反应。
①浓硫酸与生铁在加热条件下反应生成的物质中有Fe2(SO4)3和CO2,生成CO2的原因是 (用化学方程式表示),检验Fe2(SO4)3溶液中的Fe3+,可以选用以下试剂中的 (填标号)。
a.BaCl2溶液 b.酸性KMnO4溶液 c.KSCN溶液 d.新制氯水
②在浓硝酸中放入铜片,待铜和浓硝酸反应停止后,若铜有剩余,再加入少量25%的稀硫酸,这时铜片上又有无色气体产生,原因是 (用离子方程式表示)。
6.(2023上·福建宁德·高一统考期末)实验小组对氯气的制备和性质进行探究。
Ⅰ.实验室制备和收集氯气的常用装置如下图。
(1)利用该装置制备氯气的化学方程式为 。
(2)在实验过程中饱和食盐水的作用是 。
(3)实验装置接口的连接顺序为 。
_____→_____→_____→_____。
Ⅱ.为探究对溶解性的影响,进行如下实验。
已知在常温下溶解度为。测定不同浓度溶液中的溶解度,结果如下:
0.50 1.00 3.00 4.00 5.00
溶解度/ 0.0658 0.0580 0.0416 0.0360 0.0360
(4)根据实验数据,溶液浓度大于 时,增加溶液浓度对溶解度变化无明显影响。
(5)为进一步探究食盐水中哪些微粒能降低溶解度,取三支试管,分别加入一定浓度溶液、溶液和溶液,通入足量后,测定溶解度。
实验编号 1 2 3
实验装置
溶解度/ 0.0580 0.0665 0.0800
①a= , , 。
②对比实验1和实验2可以得到的结论是 。
③设置实验3的目的是 。
④实验结论:食盐水中能够降低溶解度的微粒有 。
7.(2023上·福建莆田·高一莆田华侨中学校考期末)已知A、B、C是三种含钠元素的白色固体物质,D是无色气体,E是一种难溶物质,它们具有如图所示的转化关系:
(1)写出A、D、E的化学式:A ,D ,E 。
(2)写出①②两个转化过程所发生反应的离子方程式:
① ,
② 。
8.(2023上·福建福州·高一福建省福州第一中学校考期末)食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。
(1)粗食盐常含有少量、、、、等杂质离子,实验室提纯NaCl的流程如下:
提供的试剂:饱和溶液、饱和溶液、NaOH溶液、 溶液、溶液、75%乙醇、四氯化碳
①欲除去溶液Ⅰ中的、、、离子,选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次是 (只填化学式);
②洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl,选用的试剂为 ;
(2)用提纯的NaCl配制500 mL 4.00 NaCl溶液,所用仪器除药匙、玻璃棒外还有 。
(3)电解饱和食盐水的装置如图所示,若收集的为2 L,则同样条件下收集的 (填“>”、“=”或“<”)2 L,原因是 ,装置改进后可用于制备NaOH溶液。
(4)实验室制备和通常采用下列反应:,,据此,从下列所给仪器装置中选择制备并收集的装置 (填代号)和制备并收集干燥、纯净的装置 (填代号)。可选用制备气体的装置见上图。
9.(2023上·福建厦门·高一统考期末)以食盐为钠源制备纯碱的一种工艺流程如图。
(1)熔融氯化钠可以导电是因为 (用化学用语解释)。
(2)电解熔融可制得单质钠,钠与水反应的化学方程式为 。
(3)需要的溶液,配制时需用托盘天平称取固体 g。
(4)制碱系统1中,饱和食盐水吸氨后通入过量碳酸化,过滤。
①煅烧滤渣制取纯碱的化学方程式为 。
②滤渣成分可作膨松剂,制馒头时与食醋共用效果更佳,相关的离子方程式为 。
(5)该流程中,可以循环利用的物质有和 。
10.(2023上·福建南平·高一统考期末)过氧化氢水溶液是医药、卫生行业上广泛使用的消毒剂。某兴趣小组对过氧化氢(H2O2)氧化性和还原性开展如下探究。
【查阅资料】
①BaO2与稀硫酸反应可制得H2O2,反应的化学方程式为BaO2+H2SO4=BaSO4↓+H2O2。
②H2O2在常温下会缓慢分解成水和氧气,在加热或MnO2等催化剂作用下会迅速分解。
③H2O2在碱性条件下能与Mn2+反应生成棕褐色固体,产生大量气泡。
【实验探究】
(1)制备H2O2:将BaO2溶于足量的冷稀硫酸中充分反应,经 (填操作名称)得到含H2O2的溶液A。
(2)检验H2O2:取一定量的溶液A于试管中,加入少量MnO2,迅速产生大量气泡,检验该气体的方法是 。
(3)探究H2O2的氧化性和还原性:
I.向一定量的KMnO4溶液中滴加溶液A,产生气泡,溶液紫色褪去。反应的化学方程式为2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O,其中H2O2作 剂。
Ⅱ.向一定量的FeSO4溶液中滴加溶液A,溶液变为棕黄色,此反应的离子方程式为 ,其中H2O2作 剂。
Ⅲ.该小组设计如表实验探究H2O2与Mn2+的反应。
序号 实验 溶液 现象
i H2O2 有少量气泡
ii H2O2+H2SO4 有少量气泡
iii H2O2+a 生成棕褐色固体,产生大量气泡
①设计实验i的目的是 。
②试剂a应选 。
A.NaCl B.HCl C.NaOH D.KNO3
③取ii中生成的棕褐色固体,滴加浓盐酸,加热,产生黄绿色气体,应选用的气体发生装置是 (填序号)。
A. B. C. D.
(4)综上所述,H2O2在反应中表现氧化性或还原性,与其它反应物的氧化性或还原性强弱以及溶液的 性等因素有关。
11.(2023上·福建漳州·高一统考期末)在抗击新型冠状病毒的过程中,84消毒液、双氧水、75%的酒精溶液等消毒剂可有效灭活冠状病毒。某84消毒液中NaClO的物质的量浓度为,在实际使用过程中需要稀释。
(1)配制的NaClO消毒液,需要该84消毒液 mL。
(2)配制过程中需要的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、量筒,还需要 、 。
(3)配制的操作顺序应是量取→ →摇匀(各操作只用一次,填标号)。
A.定容 B.转移 C.洗涤、转移 D.稀释
(4)“转移”过程中,为了防止溶液洒出,应采取的措施是 。
(5)下列情况会使所配溶液浓度偏低的是_______(填标号)。
A.转移溶液前容量瓶内有少量蒸馏水
B.溶液转移到容量瓶后,烧杯及玻璃棒未用蒸馏水洗涤
C.定容时,俯视容量瓶的刻度线
D.定容摇匀后,发现液面降低,又补加少量水,重新达到刻度线
(6)含氯消毒剂的消毒能力可以用“有效氧”来表示,“有效氯”是指与含氯消毒剂氧化能力相当的氯气的质量。某溶液中含有(消毒过程中NaClO被还原为NaCl),该溶液的“有效氯”是 g。
12.(2023上·福建漳州·高一统考期末)海水是一个巨大的化学资源宝库。海水综合利用的部分工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)步骤ⅰ中,可以通过沉淀法除去粗盐中的、和,选用的沉淀剂依次为过量的溶液、 溶液(填化学式,下同)、 溶液,经过滤、加适量盐酸,蒸发结晶后获得精盐。
(2)步骤ⅱ制得的金属钠很不稳定,暴露在空气中极易和氧气发生化学反应,生成 (填化学式);氯气与石灰乳反应可制得漂白粉,漂白粉的漂白原理是 (用化学方程式表示)。
(3)步骤ⅲ中分离与含NaBr的溶液的操作名称是 ,在实验室中进行该操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 ;通过一系列操作最后获得无水,写出由制取Mg的化学方程式 。
(4)写出步骤ⅳ主要反应的离子方程式 。
13.(2023上·福建莆田·高一校联考期末)钛是航空、军工、电力等领域的重要原材料。地壳中的含钛矿石之一是金红石,其是冶炼钛的重要原料。生产钛的工艺流程如图:
已知:①常温下,钛既不与常见非金属单质反应,也不与强酸反应;
②加热时,钛可以和常见的非金属单质反应。
(1)在反应I中:
①下列有关的说法正确的是 (填标号)。
A.属于酸性氧化物 B.摩尔质量为28 C.为可燃性气体 D.具有还原性
②反应I的化学方程式为 。
③每转移电子,同时生成的体积为 (标准状况下)。
(2)在反应II中:
①氩气的作用为 。
②该反应的基本反应类型为 。
(3)为了测定反应II制得的金属钛(杂质仅含)中的钛元素含量。常温下,取反应II制得的金属钛置于烧杯中,往烧杯中逐滴滴入物质的量浓度为的稀硫酸,当不再出现气泡时,共用去稀硫酸:
①上述反应的离子方程式为 。
②金属钛的质量分数为 (用含m、c、V的代数式表示)。
14.(2023上·福建宁德·高一校考期末)现有含NaCl、Na2SO4和NaNO3的混合物,选择适当的试剂将其转化为相应的沉淀或溶液,从而实现Cl-、SO和NO的相互分离。相应的实验过程可用如图表示:
请回答下列问题:
(1)写出实验流程中下列物质的化学式。
试剂X: ,沉淀A: ,沉淀B: 。
(2)上述实验流程中加入过量Na2CO3的目的是 。
(3)按此实验方案得到的溶液3中肯定含有 (填化学式)杂质,除去该杂质应向溶液3中加入 溶液,该反应的离子方程式为 。
15.(2022上·福建莆田·高一校考期末)如图为实验室制取纯净、干燥的氯气,并验证氯气性质的装置。其中E瓶放有干燥红色布条,F中为黑色的铁粉,其右端出气管口放有脱脂棉。
(1)在MnO2+4HClMnCl2+2H2O+Cl2↑反应中。
① 元素被氧化, 是氧化剂。
② 是氧化产物, 发生氧化反应。
③用“双线桥”法在标明电子转移的方向和数目 。
MnO2+4HClMnCl2+2H2O+Cl2↑
④参加反应的HCl和被氧化的HCl的物质的量之比 。
(2)装置C中盛装的溶液是 ,
(3)D中溶液的作用是 。
(4)E中干燥红色布条不褪色,请说明原因 。
(5)F中发生反应的化学方程式 。
(6)若H中选用NaOH溶液进行尾气处理,则发生的反应离子方程式是 。
16.(2022上·福建泉州·高一统考期末)某矿石主要成分有SiO2、Al2O3、MgO、CaO和Fe2O3,通过如图工艺流程处理:
回答下列问题:
(1)“焙烧”中,SiO2不发生反应,Al2O3、MgO、CaO和Fe2O3转化为相应的硫酸盐,用硫酸溶液吸收尾气,经处理得可循环利用的物质为 。
(2)“水浸”后“滤液”用氨水(NH3 H2O)逐步调节pH实现“分步沉淀”,依次析出Fe(OH)3、Al(OH)3、Mg(OH)3沉淀。
①“水浸渣”的主要成分为 。
②“滤液”中主要的金属离子为 。
③生成Al(OH)3沉淀的离子方程式为 。
(3)已知5L“母液”残留Mg2+的质量为1.2×10-4g,则c(Mg2+)= 。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1. 4.35g 0.1mol
【分析】标况下1.12L氯气的物质的量为=0.05mol,反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+ Cl2↑中,氧化剂和还原剂、氧化产物的关系为。
【详解】(1)根据关系式,可知生成0.05mol时被还原的的物质的量为0.05mol,质量为==4.35g,故填4.35g;
(2)根据关系式,可知生成0.05mol氯气时,被氧化的HCl的物质的量为0.1mol,故填0.1mol。
2. ① ④ ② ③
【详解】(1)先将不同的表述统一成物质的量,n(H2)=、n(CH4)=、n(O2)=,则分子数最多的是①;
氢气是双原子分子,2mol氢气一共有4mol原子,甲烷是五原子分子,1.5mol甲烷一共有7.5mol原子,水是三原子分子,1mol水一共有3mol原子,氧气是双原子分子,0.5mol氧气一共有1mol原子,综上可知,原子数最少的是④;
根据计算各物质的质量,1.5mol甲烷的质量为24g,1mol水的质量为18g,0.5mol氧气的质量为16g,因此质量最大的为②;
①②④均为气体,标准状况下体积分布为44.8L、33.6L、11.2L,而18g水大约只有18mL,因此③的体积最小;
(2)过氧化钠和水反应的方程式为;
(3)过氧化钠中的氧元素化合价发生改变,一部分从-1价升高到0价,一部分从-1价降低到-2价,属于歧化反应,因此氧化剂和还原剂均为,根据方程式不难看出,每有2mol发生反应,转移2mol电子,则参加反应的过氧化钠和转移电子数之比为1:1,因此答案为。
3. 2NaCl + 2H2O2NaOH + H2↑ +Cl2↑ 5.6 0.5NA(或3.01×1023) 100.45 1.2 12
【详解】(1). 在氯碱工业中,电解饱和食盐水生成NaOH、H2和Cl2,该反应的化学方程式为:2NaCl + 2H2O2NaOH + H2↑ +Cl2↑,故答案为:2NaCl + 2H2O2NaOH + H2↑ +Cl2↑;
(2). 15.8g KMnO4的物质的量为:15.8g÷158g/mol=0.1mol,与100mL12mol/L浓盐酸充分反应,固体完全溶解,根据反应方程式可知,生成氯气的物质的量为0.1mol×5/2=0.25mol,在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L,在该反应中,Mn元素的化合价从+7价降低到+2价,所以0.1mol KMnO4完全反应转移电子的物质的量为0.1mol×(7-2)=0.5mol,个数为0.5NA或3.01×1023,100mL12mol/L的浓盐酸中含有HCl的物质的量为0.1L×12mol/L=1.2mol,与KMnO4反应后溶液中剩余Cl-的物质的量为1.2mol-2×n(Cl2)=1.2mol-2×0.25mol=0.7mol,向反应后的溶液中加入足量的硝酸银,生成AgCl沉淀的质量为0.7mol×143.5g/mol=100.45g,故答案为5.6;0.5NA(或3.01×1023);100.45;
(3). 标准状况下6.72L HCl的物质的量为6.72L÷22.4L/mol=0.3mol,溶于水形成250mL溶液,HCl的物质的量浓度为:c(HCl)=0.3mol÷0.25L=1.2mol/L,取出10mL于锥形瓶中,向锥形瓶中滴加0.5mol/LBa(OH)2溶液,二者反应的化学方程式为:Ba(OH)2+2HCl=BaCl2+2H2O,根据方程式可知,恰好反应时,消耗Ba(OH)2的物质的量为0.01L×1.2mol/L÷2=0.006mol,体积为0.006mol÷0.5mol/L=0.012L=12mL,故答案为:1.2;12。
4.(1)BaCl2溶液
(2)+OH-=+H2O、+Ca2+=CaCO3↓
(3)0.25
(4)相同条件下碳酸氢钠的溶解度相对较小
(5)a
(6) 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 91.4%
【分析】卤水除杂后获得精盐水,向精盐水中通入氨气使溶液呈碱性,可吸收更多的二氧化碳气体生成碳酸氢钠,将碳酸氢钠煅烧可分解出碳酸钠,生成的二氧化碳可循环使用;
【详解】(1)除去卤水中的硫酸根离子可选择氯化钡溶液,钡离子与硫酸根离子形成沉淀,过滤除去;
(2)除去钙离子,选择加入碳酸钠,离子方程式:+Ca2+=CaCO3↓;碳酸氢根离子可与碱反应,离子方程式:+OH-=+H2O;
(3)生产过程中精盐水中的钙镁离子浓度总量要控制在15mg·L-1以内,结合图像可知NaOH最佳浓度为0.25 g·L-1;
(4)根据溶解度图像可知,碳酸氢钠溶解度相对较小,所以“沉淀池”中能析出碳酸氢钠;
(5)结合溶解度图像可知在0-10℃氯化铵溶解度小于氯化钠溶解度,所以为使NH4Cl充分析出并分离,应控制温度在0-10℃;
(6)煅烧炉内碳酸氢钠受热分解,分解出碳酸钠、水和二氧化碳,反应方程式:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;分解出的碳酸钠与稀硫酸反应产生的二氧化碳气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2固体,固体增重1.4g,即,增重的部分相当于是吸收的CO有1.4g,根据反应方程式,则,其产品纯度:;
5.(1)③④
(2)NOx或NO或NO2
(3)Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O
(4)1∶3
(5)取少量固体于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝说明原固体中含有
(6) C+2H2SO4(浓)2H2O+CO2↑+2SO2↑ c 3Cu+8H++2=4H2O+3Cu2++2NO↑
【详解】(1)①SO2溶于水生成H2SO3:H2O+SO2H2SO3H+,电离出自由移动离子的是H2SO3而非SO2,H2SO3是电解质,SO2不是电解质;
②NH3溶于H2O,发生下列反应:NH3 +H2ONH3·H2O+ OH-,氨水能够导电,但电离出自由移动离子的是NH3·H2O而非NH3,故NH3·H2O是电解质,NH3不是电解质;
③H2SO4(l)虽不导电,但H2SO4(aq)能够导电,故H2SO4是电解质;
④NH4NO3的水溶液或在熔融状态下能导电,属于化合物,因而是电解质;
综上,属于电解质的有③④;
(2)可导致光化学烟雾的气体主要是氮氧化物,答案为NOx或NO或NO2;
(3)用石灰浆吸收气体物中的SO2,反应生成亚硫酸钙和水,反应的化学方程式为Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O;
(4)尿素[CO(NH2)2](N为-3价)在高温条件下可与气体物中的NO反应转化成三种无毒气体,结合元素种类可推知产物为CO2、H2O、N2,根据氧化还原反应可得反应2CO(NH2)2+6NO5N2+2CO2+4H2O,该反应中CO(NH2)2与NO物质的量之比为2:6=1:3;
(5)检验NH4NO3、(NH4)2SO4两种盐中阳离子的方法为:取少量固体于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝说明原固体中含有;
(6)①浓硫酸具有强氧化性,生铁中含有碳,在加热条件下反应有二氧化碳生成,化学方程式为C+2H2SO4(浓)2SO2↑+CO2↑+ 2H2O,检验Fe2 (SO4 )3溶液中的Fe3+,用硫氰化钾溶液,Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,溶液呈红色,答案选c;
②在浓硝酸中放入铜片,待铜和浓硝酸反应停止后,若铜有剩余,再加入少量25%的稀硫酸,这时铜片上又有无色气体产生,原因是氢离子与硝酸根离子继续将铜氧化,反应的离子方程式为3Cu+8H++2=4H2O+3Cu2++2NO↑。
6.(1)
(2)除去氯气中的氯化氢气体
(3)dcab
(4)4.00
(5) 1.00 1.00 0.50 食盐水中钠离子能在一定程度降低氯气的溶解度 研究氯离子对氯气溶解度的影响
【分析】浓盐酸与MnO2在加热的条件下发生反应生成Cl2:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,饱和食盐水用于除去Cl2中的HCl,浓硫酸用于除去Cl2中的水蒸气,氯气能溶于水密度比空气大,用向上排空气法收集, Cl2有毒,可使用NaOH等强碱来吸收尾气,离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。探究影响氯气的溶解度实验时,要注意变量控制。
【详解】(1)二氧化锰和浓盐酸在加热条件下生成氯气、氯化锰、水,化学方程式为。
(2)浓盐酸具有挥发性,挥发出氯化氢气体导致氯气不纯;在实验过程中饱和食盐水的作用是除去氯气中的氯化氢气体。
(3)发生装置得到氯气,应该先除杂再干燥,故通过饱和食盐水后再通过浓硫酸干燥,氯气密度大于空气且有毒,使用万用瓶装置长进短出收集,然后使用氢氧化钠溶液吸收尾气减小污染,故实验装置接口的连接顺序为e→d→c→a→b→i→h→g→f。
(4)根据实验数据,NaCl溶液浓度大于4.00时,氯气的溶解度不再变化,此时增加NaCl溶液浓度对溶解度变化无明显影响。
(5)①实验探究食盐水中哪些微粒能降低溶解度,实验1中氯气溶解度为0.0580,结合已知图表,可知此时氯化钠溶液浓度为a=1.00;
实验1、2控制变量应为氯离子浓度相同,研究钠离子的影响,则b=1.00;
实验1、3控制变量应为钠离子浓度相同,研究氯离子的影响,则c=0.50;
②对比实验1和实验2数据可知,食盐水中钠离子能在一定程度降低氯气的溶解度。
③设置实验3的目的是和实验1进行对比,研究氯离子对氯气溶解度的影响,由实验数据可知,氯离子对降低氯气的溶解度作用更大。
④由以上分析可知,食盐水中能够降低溶解度的微粒有Na+、Cl-。
7.(1) NaOH CO2 CaCO3
(2) CO+Ca2+=CaCO3↓ CO2+Ca2++2OH- =CaCO3↓+H2O
【分析】A、B、C是三种含钠元素的白色固体物质,D是无色气体,B、C、D都能与石灰水反应生成E,E是一种难溶物质,B加热放出气体D,则D是二氧化碳、A是氢氧化钠、B是碳酸氢钠、C是碳酸钠、E的碳酸钙。
【详解】(1)根据以上分析,A是氢氧化钠,化学式为NaOH;D是二氧化碳,化学式为CO2;E是碳酸钙,化学式为CaCO3;
(2)①是碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,反应的离子方程式是CO+Ca2+=CaCO3↓;
②是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,反应的离子方程式CO2+Ca2++2OH- =CaCO3↓+H2O。
8.(1) 、NaOH、 75%乙醇
(2)托盘天平、烧杯、500mL容量瓶、胶头滴管
(3) < 电解生成的氯气与电解生成的NaOH发生了反应
(4) e d
【分析】由题给流程可知,将粗食盐在加热条件溶于水得到粗盐溶液Ⅰ,向溶液中依次加入氯化钡溶液、氢氧化钠溶液、饱和碳酸钠溶液将溶液中的钙离子、铁离子、镁离子、硫酸根离子除去,过滤得到沉淀和滤液;向滤液中加入盐酸调节溶液pH将过量的氢氧根离子、碳酸根离子除去得到溶液Ⅱ,溶液经蒸发浓缩得到糊状物,冷却、过滤得到晶体,晶体用75%乙醇洗涤除去钾离子后,烘干得到纯氯化钠。
【详解】(1)①由分析可知,将溶液中的钙离子、铁离子、镁离子、硫酸根离子除去的试剂依次为氯化钡溶液、氢氧化钠溶液、饱和碳酸钠溶液,故答案为:BaCl2、NaOH、Na2CO3;
②由分析可知,洗涤除去氯化钠晶体表面附带的少量氯化钾的试剂为75%乙醇,故答案为:75%乙醇;
(2)由配制一定物质的量浓度溶液配制的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶可知,配制500 mL4.00 mol/L氯化钠溶液需要用到的仪器为托盘天平(带砝码)、胶头滴管、药匙、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶,则配制溶液所用仪器除药匙、玻璃棒外还有托盘天平、烧杯、500mL容量瓶、胶头滴管,故答案为:托盘天平、烧杯、500mL容量瓶、胶头滴管;
(3)电解饱和食盐水的反应方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,电解生成的氯气能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,所以若收集的氢气的体积为2 L,同样条件下收集的氯气的体积小于2L,故答案为:<;电解生成的氯气与电解生成的NaOH发生了反应;
(4)由方程式可知,制备氢气的制备氢气的装置应为固液不加热装置,由氢气的性质可知,应选择向下排空气法或者排水法收集氢气,所以制备并收集氢气的装置为e;制备氯气的装置应为固液加热的装置,浓盐酸具有挥发性,制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,所以应选择盛有饱和食盐水的洗气瓶除去氯化氢气体、盛有浓硫酸的洗气瓶干燥氯气,则制备并收集干燥、纯净氯气的装置为d,故答案为:e;d。
9.(1)可以电离出钠离子和氯离子,反应为NaClNa++Cl-
(2)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(3)0.6
(4) 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O CH3COOH+HCO=H2O+CO2↑+CH3COO-
(5)NH3
【分析】首先NaCl溶液吸收氨气后,通入过量的CO2气体生成氯化铵和NaHCO3,过滤得到碳酸氢钠,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠和水、CO2,CO2返回碳酸化步骤再利用;滤液再加入氨气,进行冷析,过滤分离得到氯化铵,滤液加入NaCl盐析也得到氯化铵,氯化铵分解可以得到氨气和HCl,氨气可以重复利用。
【详解】(1)存在自由移动的离子或电子的物质可以导电,则熔融氯化钠可以导电是因为可以电离出钠离子和氯离子,反应为NaClNa++Cl-;
(2)钠与水反应的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;
(3)配制的时,需用托盘天平称取固体m=cVM=0.1mol/L×0.1L×58.5g/mol≈0.6g;
(4)①制碱系统1中,饱和食盐水吸氨后通入过量碳酸化,过滤所得滤渣为碳酸氢钠,煅烧滤渣制取纯碱的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
②滤渣成分为碳酸氢钠,制馒头时与食醋反应的相关离子方程式为CH3COOH+HCO=H2O+CO2↑+CH3COO-;
(5)根据分析,该流程中,可以循环利用的物质有和NH3。
10.(1)过滤
(2)将带火星的木条放在试管口,木条复燃
(3) 还原剂 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 氧化剂 做为对照实验或空白实验 C B
(4)酸碱性
【详解】(1)BaO2溶于足量的冷稀硫酸中充分反应,反应后生成BaSO4沉淀,固液分离故用过滤;
(2)少量MnO2使H2O2迅速分解产生大量气泡,该气体为氧气,检验氧气的方法是:将带火星的木条放在试管口,木条复燃;
(3)I.H2O2在反应中转化为O2,氧元素化合价升高,被氧化做还原剂;
Ⅱ.向一定量的FeSO4溶液中滴加溶液A,溶液A含有H2O2,由于Fe2+转化为Fe3+溶液变为棕黄色,反应的化学方程式为:2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O,H2O2中的氧元素化合价降低被还原作氧化剂;
Ⅲ.①三个实验进行对比,i只用H2O2,ii和iii均是在H2O2中加了其它试剂,故i是做为对照实验或空白实验;
②依资料中:H2O2在碱性条件下能与Mn2+反应生成棕褐色固体,产生大量气泡,由实验iii现象可知应加入碱,即NaOH,故选C;
③取ii中生成的棕褐色固体,滴加浓盐酸,加热,产生黄绿色气体,发生装置应选固+液需加热的装置类型,故选B;
(4)依据实验Ⅲ可知,H2O2在反应中表现氧化性或还原性,除与其它反应物的氧化性或还原性强弱有关外,还与溶液的酸碱性有关。
11.(1)125
(2) 500mL容量瓶 胶头滴管
(3)DBCA
(4)用玻璃棒进行引流
(5)BD
(6)71
【详解】(1)设配制的NaClO消毒液,需要该84消毒液VmL,根据稀释前后溶质物质的量不变,500mL×1mol/L=VmL×4 mol/L,V=125mL。
(2)配制溶液的步骤有计算、量取、稀释并冷却、移液、洗涤、定容、摇匀,需要的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、量筒,还需要胶头滴管、500mL容量瓶。
(3)配制的步骤有计算、量取、稀释、移液、洗涤、定容、摇匀。
(4)“转移”过程中,为了防止溶液洒出,应采取的措施是用玻璃棒引流;
(5)A.转移溶液前容量瓶内有少量蒸馏水,不影响溶质物质的量、溶液体积,所配溶液浓度无影响,故不选A;
B.溶液转移到容量瓶后,烧杯及玻璃棒未用蒸馏水洗涤,溶质物质的量偏少,会使所配溶液浓度偏低,故选B;
C.定容时,俯视容量瓶的刻度线,溶液体积偏小,会使所配溶液浓度偏高,故不选C;
D.定容摇匀后,发现液面降低,又补加少量水,重新达到刻度线,溶液体积偏大,会使所配溶液浓度偏低,故选D;
选BD。
(6)某溶液中含有(消毒过程中NaClO被还原为NaCl),氯元素化合价由+1降低为-1,转移2mol电子;氯气作氧化剂时,氯元素化合价由0降低为-1,转移2mol电子需要1mol氯气,所以该溶液的“有效氯”是71g。
12.(1)
(2)
(3) 过滤 漏斗
(4)
【分析】海水蒸发、过滤,得到粗盐和母液;粗盐溶解,依次加入氢氧化钠、氯化钡、碳酸钠除去粗盐中的和,经过滤、加足量盐酸,蒸发后获得精盐,电解氯化钠得到钠和氯气;母液中加氢氧化钙,过滤分离出氢氧化镁沉淀;含有的溶液中通氯气把氧化为Br2,鼓入热空气,挥发出Br2蒸气,冷凝得粗溴。
【详解】(1)为除去粗盐中的和,沉淀上述离子时选用的沉淀剂依次为过量溶液除Mg2+、加入过量BaCl2溶液除、加入过量的Na2CO3溶液除,经过滤、加足量盐酸,蒸发后获得精盐,答案为:,;
(2)金属钠很不稳定,暴露在空气中极易和氧气发生化学反应,生成,氯气与石灰乳反应可制得漂白粉,漂白粉的漂白原理是,利用生成的次氯酸达到漂白的目的,答案为:
,;
(3)分离与母液的操作属于固液分离,名称是过滤;在实验室中进行该操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗;通过一系列操作最后获得无水,制取Mg是电解熔融态的,答案为:过滤,漏斗,;
(4)步骤ⅳ主要反应是氯气将溴离子氧化成溴单质,离子方程式为:。
13.(1) CD
(2) 防止生成的钛被空气中的氧气氧化 置换反应
(3)
【分析】根据流程可知,C、TiO2、Cl2在高温下生成TiCl4、CO,利用Mg的还原性强,将Ti置换出来,据此分析;
【详解】(1)①A.CO不属于酸性氧化物,属于不成盐氧化物,故A错误;
B.摩尔质量的单位是g/mol,因此CO的摩尔质量为28g/mol,故B错误;
C.CO为可燃性气体,与氧气燃烧生成二氧化碳,故C正确;
D.CO具有还原性,可以还原金属氧化物得到金属单质,如氧化铜,故D正确;
答案为CD;
②反应Ⅰ中得到TiCl4和CO,其反应方程式为2C+TiO2+2Cl2TiCl4+2CO;故答案为2C+TiO2+2Cl2TiCl4+2CO;
③根据②的分析,生成2molCO时,转移电子物质的量为4mol,因此每转移0.2mol电子,同时生成标况下CO的体积为=2.24L;故答案为2.24L;
(2)①氩气为稀有气体,因此氩气的作用是防止生成的钛被空气中的氧气氧化;故答案为防止生成的钛被空气中的氧气氧化;
②反应Ⅱ为2Mg+TiCl42MgCl2+Ti,该反应为置换反应;故答案为置换反应;
(3)常温下金属钛不与强酸反应,金属镁与强酸能发生反应,金属镁与稀硫酸反应的离子方程式为Mg+2H+=Mg2++H2↑;故答案为Mg+2H+=Mg2++H2↑;
金属镁与稀硫酸反应消耗稀硫酸的体积为VmL,根据Mg+2H+=Mg2++H2↑,样品中镁的物质的量为VmL×10-3L/mL×cmol/L=Vc×10-3mol,金属钛的质量分数为×100%=;故答案为。
14.(1) BaCl2[或Ba(NO3)2] BaSO4 AgCl
(2)除去过量的Ba2+、Ag+
(3) Na2CO3 HNO3 2H++CO=CO2↑+H2O
【分析】由于硝酸盐全部可溶,所以NO一定存在于溶液3中,根据步骤②可知AgNO3溶液用于沉淀Cl-,沉淀B为AgCl,则试剂X用于沉淀SO,可以是BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液,沉淀A为BaSO4。溶液2中含有的过量的Ba2+、Ag+用过量的Na2CO3溶液除去;溶液3中过量的Na2CO3可用HNO3溶液除去。
【详解】(1)根据分析,试剂X为BaCl2或Ba(NO3)2;沉淀A为BaSO4;沉淀B为AgCl;
(2)溶液2中含有的过量的Ba2+、Ag+用过量的Na2CO3溶液除去,即加入过量Na2CO3的目的是:除去过量的Ba2+、Ag+;
(3)步骤③中加入了过量的Na2CO3,因此溶液3中肯定含有Na2CO3杂质;根据分析,硝酸盐全部可溶,所以NO一定存在于溶液3中,则为不引入新的杂质,除去该溶液中的Na2CO3可加入HNO3溶液;该反应的离子方程式为2H++CO=CO2↑+H2O。
15.(1) 氯 MnO2 氯气 氯化氢 2:1
(2)饱和食盐水
(3)干燥氯气
(4)氯气没有漂白性
(5)2Fe+3Cl22FeCl3
(6)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
【分析】分液漏斗A中的浓盐酸滴入烧瓶B中的二氧化锰固体中,加热发生反应生成氯气,反应的化学方程式为MnO2+4HClMnCl2+2H2O+Cl2↑,生成的氯气中含水蒸气和氯化氢气体杂质,通过装置C中饱和食盐水除去氯化氢气体,再通过装置D中浓硫酸除去水蒸气,装置E检验干燥的氯气是否具有漂白性,装置F中的铁粉在加热条件下与氯气发生反应生成氯化铁,装置G收集氯气,剩余氯气通过装置H中的氢氧化钠溶液吸收,据此分析解答。
【详解】(1)在MnO2+4HClMnCl2+2H2O+Cl2↑反应中。
①反应中氯元素化合价升高,失去电子被氧化,即氯元素被氧化,锰元素化合价降低,被还原,得到电子,二氧化锰是氧化剂。
②氯元素化合价升高,氯气是氧化产物,氯化氢发生氧化反应。
③反应中转移2个电子,则用“双线桥”法在标明电子转移的方向和数目为;
④参加反应的HCl和被氧化的HCl的物质的量之比为4:2=2:1;
(2)生成的氯气中混有氯化氢气体,C中用饱和食盐水除去氯化氢气体,装置C中盛装的溶液是饱和食盐水;
(3)装置D中为浓硫酸除去氯气中的水蒸气得到干燥纯净的氯气,即D中溶液的作用是干燥氯气;
(4)由于干燥的氯气没有漂白性,氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性,所以E中干燥红色布条不褪色。
(5)F装置中铁和氯气加热反应生成氯化铁,反应的化学方程式为2Fe+3Cl22FeCl3;
(6)氯气有毒,需要用氢氧化钠溶液吸收,所以H中试剂为氢氧化钠溶液,反应的化学方程式为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
16.(1)(NH4)2SO4或硫酸铵
(2) SiO2、CaSO4 Fe3+、Al3+、Mg2+ Al3++3NH3 H2O=Al(OH)3↓+3NH
(3)1.0×10 6 mol L 1
【分析】矿石主要成分有SiO2、Al2O3、MgO、CaO和Fe2O3,矿石粉中加入硫酸铵焙烧反应生成相应的硫酸盐和氨气,加热水水浸后过滤,向滤液中加入氨水逐步沉淀,过滤后得到母液。
【详解】(1)“焙烧”中,SiO2不发生反应,Al2O3、MgO、CaO和Fe2O3转化为相应的硫酸盐和氨气,氨气是尾气,用硫酸溶液吸收得到硫酸铵,因此经处理得可循环利用的物质为(NH4)2SO4或硫酸铵;故答案为:(NH4)2SO4或硫酸铵。
(2)“水浸”后“滤液”用氨水(NH3 H2O)逐步调节pH实现“分步沉淀”,依次析出Fe(OH)3、Al(OH)3、Mg(OH)3沉淀。
①根据信息后面不断沉淀铁离子、铝离子、镁离子,二氧化硅不反应,硫酸钙微溶于水,因此“水浸渣”的主要成分为SiO2、CaSO4;故答案为:SiO2、CaSO4。
②硫酸铁、硫酸铝、硫酸镁易溶于水,因此“滤液”中主要的金属离子为Fe3+、Al3+、Mg2+;故答案为:Fe3+、Al3+、Mg2+。
③生成Al(OH)3沉淀的离子方程式为Al3++3NH3 H2O=Al(OH)3↓+3NH;故答案为:Al3++3NH3 H2O=Al(OH)3↓+3NH。
(3)已知5L“母液”残留Mg2+的质量为1.2×10 4g,则c(Mg2+)= ;故答案为:1.0×10 6 mol L 1。
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