【题目】工、农业废水以及生活污水中浓度较高的会造成氮污染。工业上处理水体中的一种方法是零价铁化学还原法。某化学小组用废铁屑和硝酸盐溶液模拟此过程,实验如下。
(1)先用稀硫酸洗去废铁屑表面的铁锈,然后用蒸馏水将铁屑洗净。
①除锈反应的离子反程式是__________。
②判断铁屑洗净的方法是__________。
(2)将KNO3溶液的pH调至2.5。从氧化还原的角度分析调低溶液pH的原因是__________。
(3)将上述处理过的足量铁屑投入(2)的溶液中。如图表示该反应过程中,体系内相关离子浓度、pH随时间变化的关系。请根据图中信息回答:
①t1时刻前该反应的离子方程式是__________。
②t2时刻后,该反应仍在进行,溶液中的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是__________。
(4)铁屑与KNO3溶液反应过程中向溶液中加入炭粉,可以增大该反应的速率,提高的去除效果,其原因是__________。
【答案】 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 测最后一次洗涤液的pH,若为7,则说明铁屑已洗净(或取少量最后一次洗涤液加入BaCl2溶液,若无明显现象,则说明铁屑已洗净) 在酸性条件下的氧化性强,易被铁屑还原 4Fe++10H+=4Fe2+++3H2O 生成的Fe2+水解 炭粉和铁构成了无数微小的原电池加快反应速率
【解析】(1). ①. 铁锈的主要成分是Fe2O3,与稀硫酸反应生成硫酸铁和水,反应的离子方程式为:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,故答案为:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
②. 判断铁屑是否洗净的方法是测最后一次洗涤液的pH,若为7,则说明铁屑已洗净,故答案为:测最后一次洗涤液的pH,若为7,则说明铁屑已洗净;
(2). pH调至2.5,是因为NO3-在酸性条件下的氧化性强,易被铁屑还原,故答案为:NO3-在酸性条件下的氧化性强,易被铁屑还原;
(3). ①. 根据图示可知,在t1时刻前,硝酸根离子、氢离子浓度逐渐减小,亚铁离子浓度增大,则在t1时刻前是金属铁和硝酸之间的反应,即4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O,故答案为:4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O;
②. 根据反应4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O可知,溶液中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,所以原因是生成的Fe2+水解所致,故答案为:生成的Fe2+水解;
(4). 构成原电池可以加快化学反应速率,炭粉和铁屑构成了无数微小的原电池加快反应速率,故答案为:炭粉和铁构成了无数微小的原电池加快反应速率。
点睛:本题主要考查硝酸、铁及其化合物的化学性质,试题难度中等。熟练掌握硝酸的化学性质和铁及其化合物的性质是解答本题的关键,本题的难点是第(3)问,解答本问时,需先仔细审图,根据图示得出t1时刻前,硝酸根离子、氢离子浓度是逐渐减小的,亚铁离子浓度是逐渐增大的,所以t1时刻前是金属铁和硝酸之间的反应,随着反应的进行,溶液中铵根离子浓度在增大,亚铁离子的浓度却没有增大,说明是生成的亚铁离子发生了水解反应,据此解答本题即可。
【题型】综合题
【结束】
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【题目】含有K2Cr2O7的废水具有较强的毒性,工业上常用钡盐沉淀法处理含有K2Cr2O7的废水并回收重铬酸,具体的流程如下:
已知:CaCr2O7、BaCr2O7易溶于水,其它几种盐在常温下的溶度积常数如下表所示。
物质 | CaSO4 | CaCrO4 | BaCrO4 | BaSO4 |
溶度积 | 9.1×10-6 | 2.30×10-2 | 1.17×10-10 | 1.08×10-10 |
(1)用离子方程式表示K2Cr2O7溶液中同时存在K2CrO4的原因(将离子方程式补充完整):
+__________=+__________。____________
(2)向滤液1中加入BaCl2·2H2O的目的,是使从溶液中沉淀出来。
①结合上述流程说明熟石灰的作用:__________。
②结合表中数据,说明选用Ba2+而不选用Ca2+处理废水的理由:__________。
③研究温度对沉淀效率的影响。实验结果如下:在相同的时间间隔内,不同温度下的沉淀率,如下图所示。
已知:BaCrO4(s) Ba2+(aq)+ ΔH>0
的沉淀效率随温度变化的原因是__________。
(3)向固体2中加入硫酸,回收重铬酸。
①硫酸浓度对重铬酸的回收率如下图所示。结合化学平衡移动原理,解释使用0.450mol/L的硫酸时,重铬酸的回收率明显高于使用0.225mol/L的硫酸的原因:__________。
②回收重铬酸的原理如图所示。当硫酸浓度高于0.450mol/L时,重铬酸的回收率没有明显变化,其原因是__________。
(4)综上所述,沉淀BaCrO4并进一步回收重铬酸的效果与__________有关。
【答案】 1 H2O 2 2 H+ 沉淀;调节溶液pH,使转化为而沉淀 BaCrO4比CaCrO4更难溶,可以使沉淀更完全 温度升高,沉淀速率加快 c(H2SO4)增大,则c()增大,与Ba2+生成沉淀,促进BaCrO4(s) Ba2+(aq)+ (aq)ΔH>0平衡右移,c()增大;同时,c(H+)也增大,共同促进+H2O +2H+平衡左移,有利于生成更多的H2Cr2O7 BaSO4与BaCrO4溶解度接近,c(H2SO4)越大,越有利于生成BaSO4,包裹在BaCrO4外,使其难于接触H2SO4,阻碍重铬酸生成 受到溶液pH、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等影响
【解析】含有K2Cr2O7的废水同时含有SO42,加入适量熟石灰过滤得到的固体1为硫酸钙和滤液1,向滤液1中加入BaCl22H2O的目的是使CrO42从溶液中沉淀出来,过滤得到固体2为BaCrO4,滤液2检测CrO42含量达标,向固体2中加入硫酸,回收重铬酸,同时生成固体3为硫酸钡沉淀。
(1). K2Cr2O7溶液中同时存在K2CrO4的原因是重铬酸根离子在水溶液中存在化学平衡生成铬酸根离子和氢离子,反应的离子方程式为Cr2O72+H2O2CrO42+2H+,故答案为:1、H2O、2、2、H+;
(2). ①. 根据表中物质的溶度积常数可知,熟石灰的作用是沉淀硫酸根离子,调节溶液pH使Cr2O72转化为CrO42而沉淀,故答案为:沉淀SO42-,调节溶液pH,使Cr2O72转化为CrO42而沉淀;
②. 根据表中数据可知,BaCrO4比CaCrO4更难溶,所以选用Ba2+处理废水可以使CrO42沉淀更完全,故答案为:BaCrO4比CaCrO4更难溶,可以使CrO42沉淀更完全;
③. 根据图象可知,CrO42的沉淀率随温度升高增大,沉淀速率加快,故答案为;温度升高,沉淀速率加快;
(3). ①. c(H2SO4)增大,则c(SO42-)增大,与Ba2+生成沉淀,促使BaCrO4(s) Ba2+(aq)+CrO42(aq)平衡右移,使c(CrO42)
②. 根据表中各物质的溶度积常数可知,BaSO4与BaCrO4溶解度比较接近,c(H2SO4)越大,越有利于生成BaSO4,包裹在BaCrO4外,使其难与H2SO4接触,阻碍重铬酸生成,故答案为:BaSO4与BaCrO4溶解度接近,c(H2SO4)越大,越有利于生成BaSO4,包裹在BaCrO4外,使其难于接触H2SO4,阻碍重铬酸生成;
(4). 根据上述分析可知,沉淀BaCrO4并进一步回收重铬酸的效果与温度、浓度、溶液pH、硫酸浓度、沉淀颗粒等有关,受到溶液pH、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等因素的影响,故答案为:受到溶液pH、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等影响。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】某研究小组为探究元素周期表中元素性质的递变规律,设计了如下实验:
Ⅰ.(1)将钠、钾、镁、铝各1mol分别投入到足量的同浓度的盐酸中,试预测实验结果:___________________与盐酸反应最剧烈。
(2)向Na2S溶液中通入氯气出现黄色浑浊,可证明Cl的非金属性比S强,反应的离子方程式为__________________________________________
(3)资料显示:钠、镁、铝都可以用于制备储氢的金属氢化物。
NaH是离子化合物,能与水反应生成H2;NaAlH4是一种良好的储氢材料,与水反应也能产生氢气,其化学反应方程式为____________________________
Ⅱ.为验证氯、溴、碘三种元素的非金属性强弱,用下图所示装置进行试验(夹持仪器已略去,气密性已检验)
实验过程:
①打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
②当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
③当B中溶液由黄色变为棕红色时,关闭活塞a。
④……
(4)A中发生反应生成氯气,请写出该反应的离子方程式:________________________
(5)B、C管口“浸有NaOH溶液的棉花”的作用是__________________________________________
(6)为验证溴的氧化性强于碘,过程④的操作和现象是___________________________
(7)过程③实验的目的是_________________________________________________
(8)请运用原子结构理论解释氯、溴、碘非金属性逐渐减弱的原因:_________________
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】Ⅰ已知34Se的原子结构示意图如图所示,回答下列问题:
(1)Se在元素周期表中的位置是__________。
(2)由Se在周期表中的位置分析判断下列说法正确的是__________。
A.热稳定性:PH3>H2S>H2Se B.还原性:H2Se>HBr>HCl
C.离子半径:Se2->Cl->K+ D.酸性:HClO3>HBrO3>H2SeO3
Ⅱ在温度t1和t2下,X2(g)和H2反应生成HX的平衡常数如下表:
化学方程式 | K(t1) | K(t2) |
F2+H2===2HF | 1.8×1036 | 1.9×1032 |
Cl2+H2===2HCl | 9.7×1012 | 4.2×1011 |
Br2+H2===2HBr | 5.6×107 | 9.3×106 |
I2+H2===2HI | 43 | 34 |
(1)已知,HX的生成反应是放热反应,则温度t2__________t1(填“<”或“>”)。
(2)用电子式表示HX的形成过程__________。
(3)共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强,HX共价键的极性由强到弱的顺序是__________。
(4)X2都能与H2反应生成HX,用原子结构解释原因:__________。
(5)K的变化体现出X2化学性质的递变性,用原子结构解释原因:__________,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。
(6)仅依据K的变化,可以推断出:随着卤素原子核电荷数的增加,__________(选填字母)。
a.在相同条件下,平衡时X2的转化率逐渐降低 b.HX的稳定性逐渐减弱
c.X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱 d.HX的还原性逐渐减弱
(7)不同卤素原子之间可形成卤素互化物,其性质与卤素单质相近。写出BrCl和SO2在水溶液中发生反应的化学方程式__________.
【答案】 第4周期第ⅥA族 BC > HF、HCl、HBr、HI 卤素原子的最外层电子数都是7 同一主族元素从上至下原子核外电子层数依次增多 ab BrCl+SO2+2H2O=H2SO4+HCl+HBr
【解析】I.(1). 根据Se的原子结构示意图可知,Se有四个电子层,最外层有6个电子,因电子层数等于周期数、最外层电子数等于主族序数,所以Se元素位于元素周期表的第4周期第VIA族,故答案为:第4周期第VIA族;
(2) A. 同一周期从左到右元素的非金属性逐渐增强,同一主族从上到下元素的非金属性逐渐减弱,则非金属性S>P、S>Se,又因元素的非金属性越强,其气态氢化物热稳定性越强,所以热稳定性H2S>PH3、H2S>H2Se,故A错误;B. 非金属性Cl>Br>Se,因非金属性越强,其对应阴离子的还原性越弱,则还原性:H2Se>HBr>HCl,故B正确;C. 电子层数越多,离子半径越大,则离子半径Se2->Cl-,具有相同核外电子排布的离子,原子序数越大,离子半径越小,则离子半径Cl->K+,所以离子半径:Se2->Cl->K+,故C正确;D. 最高价氧化物对应的水化物酸性越强,元素的非金属性越强,但HClO3、HBrO3、H2SeO3均不是该元素的最高价氧化物对应的水化物,所以无法比较酸性强弱,故D错误;答案选BC;
II. (1). 因HX的生成反应是放热反应,则升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,由表中数据可知,K(t1)>K(t2),说明t2>t1,故答案为:>;
(2). 因HX都是共价化合物,氢原子最外层电子与X原子最外层电子形成一对共用电子对,其形成过程可表示为:,故答案为:;
(3). F、Cl、Br、I属于ⅦA族元素,同主族元素自上而下随着核电荷数的增大,原子核外电子层数逐渐增多,导致原子半径逐渐增大,因此原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,从而导致非金属性逐渐减弱,即这四种元素得到电子的能力逐渐减弱,所以HF键的极性最强,HI的极性最弱,因此HX共价键的极性由强到弱的顺序是HF、HCl、HBr、HI,故答案为:HF、HCl、HBr、HI;
(4). 卤素原子的最外层电子数均为7个,在反应中均易得到1个电子而达到8电子的稳定结构,而H原子最外层有一个电子,在反应中也能得到1个电子而达到2电子的稳定结构,因此卤素单质与氢气化合时易通过一对共用电子对形成化合物HX,故答案为:卤素原子的最外层电子数都是7;
(5). 平衡常数越大,说明反应越易进行,F. Cl、Br、I的得电子能力依次减小的主要原因是:同一主族元素从上至下原子核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱造成的,故答案为:同一主族元素从上至下原子核外电子层数依次增多;
(6). a. K值越大,说明反应的正向程度越大,即转化率越高,故a正确;b. 反应的正向程度越小,说明生成物越不稳定,故b正确;而选项c、d都与K的大小无直接关系,故c、d错误;答案选ab;
(7). 不同卤素原子之间可形成卤素互化物,其性质与卤素单质相近,根据氯气与二氧化硫反应生成HCl和硫酸的原理可以推断BrCl和SO2在水溶液中发生反应的化学方程式为:BrCl+SO2+2H2O=H2SO4+HCl+HBr,故答案为:BrCl+SO2+2H2O=H2SO4+HCl+HBr。
【题型】综合题
【结束】
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【题目】CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的气体,用于生产多种化工产品。该技术中的化学反应为:CH4(g)+3CO2(g) 2H2O(g)+4CO(g) ΔH=+330kJ/mol
(1)下图表示初始投料比n(CH4):n(CO2)为1:3或1:4,CH4的转化率在不同温度(T1、T2)下与压强的关系。[注:投料比用a1、a2表示]
①a2=__________。
②判断T1的T2的大小关系,并说明理由:__________。
(2)CH4超干重整CO2的催化转化原理示意图如下:
①过程Ⅰ,生成1mol H2时吸收123.5kJ热量,其热化学方程式是__________。
②过程Ⅱ,实现了含氢物种与含碳物种的分离。生成H2O(g)的化学方程式是__________。
③假设过程Ⅰ和过程Ⅱ中的各步均转化完全,下列说法正确的是__________。(填序号)
a.过程Ⅰ和过程Ⅱ中发生了氧化还原反应
b.过程Ⅱ中使用的催化剂为Fe3O4和CaCO3
c.若过程Ⅰ投料,可导致过程Ⅱ中催化剂失效
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】A、B和C为短周期元素,原子序数依次减小,A的最低负化合价为﹣2,无最高正价,B是空气中含量最高的元素,C最外层电子数与电子层数相等.回答下列问题:
(1)A、B和C分别为、、(用元素名称表示).
(2)由以上元素组成的化合物中,属于离子化合物的是 , 属于共价化合物的是 . (各写一种即可)
(3)B的常见气态氢化物的电子式为 , B的常见气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应产物的阳离子含有(填化学键的种类),该离子氯化物的水溶液呈性,用离子方程式表示为 .
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】某反应2C(g)A(g)+2B(g)△H<0,下列判断正确的是( )
A.任何温度下反应均难以自发进行
B.任何温度下反应均可以自发进行
C.仅常温下反应可以自发进行
D.仅高温下反应可以自发进行
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】食用花生油中含有油酸,油酸是一种不饱和脂肪酸,对人体健康有益,其分子结构如图所示.下列说法不正确的是 ( )
A.油酸的分子式为C18H34O2
B.油酸可与氢氧化钠溶液发生中和反应
C.1mol油酸可与2molH2发生加成反应
D.1mol甘油可与3mol油酸发生酯化反应
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】硫代硫酸钠(Na2S2O3)可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得:Na2SO3 + S Na2S2O3,常温下溶液中析出晶体为Na2S2O35H2O。Na2S2O3·5H2O于40~45℃熔化,48℃分解;Na2S2O3易溶于水,不溶于乙醇。在水中有关物质的溶解度曲线如下图所示。
Ⅰ.现按如下方法制备Na2S2O35H2O:
将硫化钠和碳酸钠按反应要求比例一并放入三颈烧瓶中,注入150mL蒸馏水使其溶解,在分液漏斗中,注入浓盐酸,在装置2中加入亚硫酸钠固体,并按下图安装好装置。
(1)仪器2的名称为_________________,装置6中可放入_____________________(填字母)。
A.BaCl2溶液 B.浓H2SO4 C.酸性KMnO4溶液 D.NaOH溶液
(2)打开分液漏斗活塞,注入浓盐酸使反应产生的二氧化硫气体较均匀的通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中,并用磁力搅拌器搅动并加热,反应原理为:
①Na2CO3+SO2 =Na2SO3+CO2 ②Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S
③2H2S+SO2=3S↓+2H2O ④Na2SO3+SNa2S2O3
总反应为:2Na2S+Na2CO3+4SO2= 3Na2S2O3+CO2
随着二氧化硫气体的通入,看到溶液中有大量浅黄色固体析出,继续通二氧化硫气体,反应约半小时。当溶液中pH接近或不小于7时,即可停止通气和加热。溶液pH要控制不小于7理由是____________________________________(用离子方程式表示)。
Ⅱ.分离Na2S2O35H2O并标定溶液的浓度:
(3)为减少产品的损失,操作①为__________,操作②是抽滤洗涤干燥,其中洗涤操作是用_______(填试剂)作洗涤剂。
(4)蒸发浓缩滤液直至溶液呈微黄色浑浊为止,蒸发时为什么要控制温度不宜过高______________________________。
(5)称取一定质量的产品配制成硫代硫酸钠溶液,并用间接碘量法标定该溶液的浓度:用分析天平准确称取基准物质K2Cr2O7(摩尔质量294g/mol)0.5880克。平均分成3份分别放入3个锥形瓶中,加水配成溶液,并加入过量的KI并酸化,发生下列反应:6I-+Cr2O72-+14H+=3I2+2Cr3++7H2O,再加入几滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3溶液滴定,发生反应:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-, 三次消耗Na2S2O3溶液的平均体积为20.00mL,则所标定的硫代酸钠溶液的浓度为_______mol/L。
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