练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
    13．锆（40Zr）是现代工业的重要金属原料，具有良好的可塑性，抗蚀性能超过钛．以锆英石（主要成分是ZrSiO4，还含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质）为原料生产锆及其化合物的流程如图所示：

    （1）ZrSiO4中锆元素的价态是+4，SiCl4的电子式为．
    （2）上述流程中，高温气化存在多个反应，若不考虑反应中的损失，则分馏后得到的SiCl4质量通常比由纯ZrSiO4发生的反应得到的SiCl4质量大，原因是因为杂质中的SiO2也通过反应产生了SiCl4．
    （3）高温气化后的固体残渣除碳（C）外，还有Al2O3和FeCl3，加水浸取得氯化铁溶液，过滤，从滤渣中分离出碳和Al2O3两种固体的方法是加碱浸取过滤得到C，再向滤液中通入足量CO2，过滤后将固体加热得到氧化铝．（或加酸浸取过滤得到C，再向滤液中加氨水，过滤后将固体加热得到氧化铝）．
    （4）写出上述流程中ZrCl4与水反应的化学方程式：ZrCl4+9H2O═ZrOCl2•8H2O+2HCl．
    （5）某燃料电池是以C2H4作为燃料气，另一极通入氧气，电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-，则负极上发生的反应式为C2H4+6O2--12e-═2CO2+2H2O．用该电池电解硫酸铜溶液一段时间后，需向溶液中加入4.44g Cu2（OH）2CO3使溶液复原．则这段时间内电路中转移的电子物质的量为0.12mol．

    分析 锆英石（主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2•SiO2，还含少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质），通入足量的氯气以及和足量的石焦油反应，ZrSiO4转化为ZrCl4，加水水解，使ZrCl4转化为ZrOCl2•8H2O，900℃加热分解，即可得到ZrO2，加入镁置换得到海绵锆，加入镁置换得到海绵锆，
    （1）根据在化合物中正负化合价代数和为零，结合ZrSiO4的化学式进行解答；SiCl4分子中硅原子最外层有4个电子，能形成4个共价键达到稳定结构，每个氯原子能形成一个共价键达到稳定结构；
    （2）因锆英石含有杂质SiO2，SiO2也能在高温气化条件下反应生成SiCl4；
    （3）根据碳和氧化铝的化学性质的差异进行分离，氧化铝为两性氧化物；
    （4）根据图示ZrCl4与水反应产物为ZrOCl2•8H2O，结合原子守恒进行解答；
    （5）燃料所在极为负极，负极失去电子发生氧化反应，为乙烯失电子和氧离子反应生成二氧化碳和水，4.44g Cu2（OH）2CO3其物质的量为0.02mol，加入0.02molCu2（OH）2CO3使溶液复原，相当于硫酸铜溶液在电解过程中产生了0.4moCu和消耗了0.2mol水，据此计算电子转移的物质的量．

    解答 解：锆英石（主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2•SiO2，还含少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质），通入足量的氯气以及和足量的石焦油反应，ZrSiO4转化为ZrCl4，加水水解，使ZrCl4转化为ZrOCl2•8H2O，900℃加热分解，即可得到ZrO2，加入镁置换得到海绵锆，加入镁置换得到海绵锆，
    （1）根据在化合物中正负化合价代数和为零，氧元素显-2价，硅元素显+4价，设锆元素（Zr）的化合价是x，可知ZrSiO4中锆元素（Zr）的化合价：x+（+4）+（-2）×4=0，则x=+4，SiCl4分子中硅原子最外层有4个电子，能形成4个共价键达到稳定结构，每个氯原子能形成一个共价键达到稳定结构，电子式为：，
    故答案为：+4；；
    （2）锆英石（主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2•SiO2，还含少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质），杂质SiO2也能在高温气化条件下反应生成SiCl4，则分馏后得到的SiCl4质量通常比由纯ZrSiO4发生的反应得到的SiCl4质量大，
    故答案为：因为杂质中的SiO2也通过反应产生了SiCl4；
    （3）氧化铝为两性氧化物，易溶于强酸强碱，碳不溶于非氧化性酸，不溶于碱，从滤渣中分离出C和A12O3两种固体：加碱浸取过滤得到C，再向滤液中通入足量CO2，过滤后将固体加热得到氧化铝．（或加酸浸取过滤得到C，再向滤液中加氨水，过滤后将固体加热得到氧化铝），
    故答案为：加碱浸取过滤得到C，再向滤液中通入足量CO2，过滤后将固体加热得到氧化铝．（或加酸浸取过滤得到C，再向滤液中加氨水，过滤后将固体加热得到氧化铝）；
    （4）ZrCl4与水反应产物为ZrOCl2•8H2O，根据原子守恒，反应方程式为：ZrCl4+9H2O═ZrOCl2•8H2O+2HCl，
    故答案为：ZrCl4+9H2O═ZrOCl2•8H2O+2HCl；
    （5）该燃料电池中通入乙烯的一极为负极，发生氧化反应，乙烯失电子和氧离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为：C2H4+6O2--12e-═2CO2+2H2O，4.44g Cu2（OH）2CO3其物质的量为0.02mol，加入0.02molCu2（OH）2CO3使溶液复原，相当于硫酸铜溶液在电解过程中产生了0.04moCu和消耗了0.02mol水，根据关系式Cu～2e-可知，产生了0.04moCu要转移0.08mol电子，根据关系式H2O～2e-，可知消耗了0.02mol水，转移电子的物质的量为0.04mol，所以反应中共转移电子的物质的量为0.12mol，
    故答案为：C2H4+6O2--12e-═2CO2+2H2O；0.12mol．

    点评 本题考查了海绵锆的制备以及物质分离提纯的方法和流程分析应用，涉及流程的分析应用、离子方程式的书写、基本实验操作、电解原理的应用及计算等，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，解答该类题目，注意把握实验原理和操作流程的目的，主要是物质性质的理解，题目难度中等．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    3．某小组通过实验研究Na2O2与水的反应．
    操作现象
    向盛有4gNa2O2的烧杯中加入50mL蒸馏水得到溶液a剧列反应，产生能使带火星木条复燃的气体
    取5mL溶液a于试管中，滴入两滴酚酞ⅰ．溶液变红
    ⅱ．10分种后溶液颜色明显变浅，稍后，溶液变为无色
    （1）Na2O2与水反应的化学方程式2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
    （2）ⅱ中溶液褪色可能是溶液a中存在较多的H2O2与酚酞发生了反应．
    Ⅰ．甲同学通过实验证实了H2O2的存在：取少量溶液a，加入试剂MnO2（填化学式），有气体产生．
    Ⅱ．乙同学查阅资料获悉：用KMnO4可以测定H2O2的含量：取15.00mL溶液a，用稀H2SO4酸化，逐滴加入0.003mol•L-1KMnO4溶液，产生气体，溶液褪色速率开始较慢后变快，至终点时共消耗20.00mLKMnO4溶液．
    ①请配平：2MnO4-+5H2O2+6H+═2Mn2++5O2↑+8H2O
    ②溶液a中c（H2O2）=0.01mol•L-1．
    ③溶液褪色速率开始较慢后变快的原因可能是反应生成的Mn2+作催化剂．
    （3）为探究现象ⅱ产生的原因，同学们继续进行了如下实验：
    Ⅲ．向H2O2溶液中滴入两滴酚酞，振荡，加入5滴0.1mol•L-1NaOH溶液，溶液变红又迅速变无色且产生气体，10分钟后溶液变无色．
    Ⅳ．向0.1mol•L-1NaOH溶液中滴入两滴酚酞的，振荡，溶液变红，10分钟后溶液颜色无明显变化；向该溶液中通入O2，溶液颜色无明显变化．
    ①从实验Ⅲ和Ⅳ中，可得出的结论是碱性条件下，H2O2能与酚酞反应而O2不能．
    ②同学们进一步通过实验证实了溶液a中滴入酚酞后，H2O2与酚酞发生了化学反应．实验方案是：取少量溶液a于试管中，加入MnO2，充分反应后，向上层清液中滴入2滴酚酞后变红，10分钟后，溶液颜色无明显变化．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    4．如图所示是钾、氧两元素形成的一种晶体的一个晶胞（晶体中最小的重复单元）．晶体中氧的化合价可看作是部分为0价，部分为-2价．
    ①该结构与A的结构相似（填选项字母，下同）
    A．NaCl     B．CsCl     C．干冰     D．SiO2
    ②钾、氧两元素所形成化合物的化学式是D
    A．K2O     B．K2O2     C．K2O3     D．KO2
    ③下列对此晶体结构的描述正确的是C
    A．晶体中与每个K+距离最近的K+有8个
    B．晶体中每个K+周围有8个O2-，每个O2-周围有8个K+
    C．每个O2-周围最近且等距离的K+所围成的空间构型为正八面体．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：推断题

    1．有机物A的结构简式为，它可通过不同化学反应分别制得B、C和D三种物质．

    （1）B中含氧官能团的名称是醛基、羧基．
    （2）A→C的反应类型是消去反应；A～D中互为同分异构体的是CD．
    （3）由A生成B的化学方程式是．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：实验题

    8．重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO•Cr2O3，杂质为SiO2、Al2O3）为原料生产它，实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如图．涉及的主要反应是：
    6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3═12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O
    （1）碱浸前将铬铁矿粉碎的作用是增大接触面积，增大反应速率．
    （2）步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是H2SiO3、Al（OH）3．
    （3）操作④中，酸化时，CrO42-转化为Cr2O72-，写出平衡转化的离子方程式2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O．
    （4）用简要的文字说明操作⑤加入KC1的原因温度对氯化钠的溶解度影响小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大，利用复分解反应，可得到重铬酸钾．
    （5）称取重铬酸钾试样2.500g配成250mL溶液，取出25mL于碘量瓶中，加入10mL
    2mol/LH2SO4和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr3+），放于暗处5min．然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32-═2I-+S4O62-）
    ①判断达到滴定终点的依据是当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时，溶液蓝色褪去，半分钟内不变色．
    ②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为（设整个过程中其它杂质不参加反应）94.08%（保留2位有效数字）．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    18．依据氧化还原反应：2Ag+（aq）+Cu（s）═Cu2+（aq）+2Ag（s）设计的原电池如图所示．
    请回答下列问题：
    （1）电极X的材料是Cu；电解质溶液Y是AgNO3；
    （2）银电极发生的电极反应为Ag++e-=Ag；X电极发生的反应类型为：氧化反应：
    （3）若刚开始X电极和银电极的质量相等，当电路中通过2mol电子时，两个电极的质量差为280g．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    5．将铂电极置于KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，下列叙述正确的是（　　）
    A．通入CH4的电极为正极
    B．正极的电极反应式为O2+4H++4e-═2H2O
    C．通入CH4的一极的电极反应式为CH4+2O2+4e-═CO2+2H2O
    D．负极的电极反应式为CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：实验题

    2．依据氧化还原反应2Ag+（aq）+Cu（s）═Cu2+（aq）+2Ag（s）设计的原电池如图所示：
    请回答下列问题：
    （1）外电路中的电子是从Cu 电极流向Ag电极．
    （2）银电极发生的电极反应为Ag++e-=Ag；
    X电极上发生的电极反应为Cu-2e═Cu2+；
    （3）LiSOCl2电池可用于心脏起搏器．该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2．电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2═4LiCl+S+SO2↑．请回答下列问题：
    写出电池的负极发生的电极反应为Li-e-═Li+；电池正极发生的电极反应为2SOCl2+4e-═4Cl-+S+SO2↑．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    3．已知：Ka为平衡常数，pKa=-lgKa，25℃时，H2A的 pKa1=1.85，pKa2=7.19，用 0.1mol•L-1NaOH溶液滴定20mL0.1mol•L-1H2A溶液的滴定曲线如图所示（曲线上的数字为 pH）．下列说法不正确的是（　　）
    A．a 点所得溶液中；2n（H2A）+n（A2-）=0.002mol
    B．b 点所得溶液中：c（H2A）+c（H+）=c（A2-）+c（OH-）
    C．c 点所得溶液中：c（Na+）＜3c（HA-）
    D．d 点所得溶液中：c（Na+）＞c（A2-）＞c（HA-）

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案