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(二)过氧化钙的制备
CaCO3滤液 白色晶体
(3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,此时溶液呈____性(填“酸”、“碱”或“中”。将溶液煮沸,趁热过滤。将溶液煮沸的作用是___________。
(4)步骤③中反应的化学方程式为________,该反应需要在冰浴下进行,原因是_________。
(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是_______。
(6)制备过氧化钙的另一种方法是:将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是______,产品的缺点是_______。
[答案](1)调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀;过滤分离;(2)ade ;(3)酸;除去溶液中溶解的CO2;
(4)CaCl2+2NH3.H2O+H2O2=CaO2↓+2NH4Cl+2H2O;温度过高时过氧化氢分解;(5)去除结晶表面水分;(6)工艺简单、操作简单;纯度较低。
(3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,溶液中有二氧化碳生成,因此溶液呈酸性。容易含有二氧化碳,而过氧化钙能与酸反应,因此将溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2。
(4)根据原子守恒可知反应中还有氯化铵和水生成,则步骤③中反应的化学方程式为CaCl2+2NH3.H2O+H2O2=CaO2↓+2NH4Cl+2H2O;双氧水不稳定,受热易分解,因此该反应需要在冰浴下进行的原因是防止过氧化氢分解。
[考点定位]考查物质制备实验设计
[名师点睛]本试题考查物质的制备、实验基本操作、盐类水解、实验方案的设计与评价、元素及其化合物的性质等知识,这些问题属于基础知识的应用,考查考生的知识运用能力,同时注意信息的运用。制备碳酸钙,需要除去石灰石中的杂质,铁的氧化物和盐酸反应产生铁离子,然后利用过氧化氢,把Fe2+氧化成Fe3+,利用氢氧化铁在pH=2出现沉淀,当pH=3.7时沉淀完全,加入氨水调节pH,让Fe3+转化成Fe(OH)3,然后进行过滤,除去杂质,做题过程中注意题目中信息,信息会告诉你解题的思路,“沉淀颗粒长大”,便于得到沉淀,便于过滤分离;实验操作中实验获得成功,一定要注意操作的规范性, 如过滤的注意事项:“一贴”“二低”“三靠”;物质的制备为了得到纯净的物质,一定要把杂质除去,但不能引入新的杂质,把有可能引入杂质的情况考虑进去,CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O,但CO2能溶于水,会有一部分CO2溶解,加入氨水时会产生(NH4)2CO3,制备的过氧化钙不纯净,需要除去溶解CO2,加热煮沸,除去溶解CO2;在实验题目中往往以元素及其化合物的性质为基础进行考查,过氧化氢不稳定受热易分解,在冰浴中进行,为防止过氧化氢的分解;在物质的制备中也要注意题给信息,因为这往往解某题的关键,过氧化钙微溶于水,用蒸馏水洗涤中会有部分溶解,为了减少溶解,利用过氧化钙难溶于乙醇进行洗涤,本试题难度适中。
27.(15分)
煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝,回答下列问题:
(1) NaClO2的化学名称为_______。
(2)在鼓泡反应器中通入含有含有SO2和NOx的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×10−3mol.L−1 。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表》
离子 |
SO42− |
SO32− |
NO3− |
NO2− |
Cl− |
c/(mol.L−1) |
8.35×10−4 |
6.87×10−6 |
1.5×10−4 |
1.2×10−5 |
3.4×10−3 |
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。增加压强,NO的转化率______(填“提高”“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐______ (填“提高”“不变”或“降低”)。
③由实验结果可知,脱硫反应速率______脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是___________。
(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压px如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________(填“增大”“不变”或“减小”)。
②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为___________。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的有点是_______。
②已知下列反应:
SO2(g)+2OH− (aq) ===SO32− (aq)+H2O(l) ΔH1
ClO− (aq)+SO32− (aq) ===SO42− (aq)+Cl− (aq) ΔH2
CaSO4(s) ===Ca2+(aq)+SO42−(aq) ΔH3
则反应SO2(g)+ Ca2+(aq)+ ClO− (aq) +2OH− (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl− (aq)的ΔH=______。
[答案](1)亚氯酸钠;(2)①2OH-+3ClO2-+4NO=4NO3-+3Cl-+2H2O;提高 ②减小;
③大于;NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高 (3)①减小;②
(4)①生成的硫酸钙微溶,降低硫酸根离子浓度,促使平衡向正反应方向进行②△H1+△H2-△H3
[解析]
试题分析:(1) NaClO2的化学名称为亚氯酸钠;
(2)①亚氯酸钠具有氧化性,则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为2OH-+3ClO2-+4NO=4NO3-+3Cl-+2H2O;正反应是体积减小的,则增加压强,NO的转化率提高。
②根据反应的方程式2H2O+ClO2-+2SO2=2SO42-+Cl-+4H+、2H2O+3ClO2-+4NO=4NO3-+3Cl-+4H+可知随着吸收反应的进行氢离子浓度增大,吸收剂溶液的pH逐渐降低。
③由实验结果可知,在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多,因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是二氧化硫的还原性强,易被氧化。
(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压px如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,O2和NO的平衡分压负对数减小,这说明反应向逆反应方向进行,因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。
②根据反应的方程式ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−可知平衡常数K表达式为。
则根据盖斯定律可知①+②-③即得到反应SO2(g)+ Ca2+(aq)+ ClO− (aq) +2OH− (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl− (aq)的ΔH=△H1+△H2-△H3。
[考点定位]考查氧化还原反应、盖斯定律、外界条件对反应速率和平衡状态的影响等
[名师点睛]本题考查物质的名称、氧化还原反应方程式的书写、勒夏特列原理、图表数据和图像、盖斯定律等化学理论知识,平时的训练中夯实基础,强化知识的运用,体现了知识的运用能力。平时的学习中注意对选修4学习。依据题目中所给数据,再根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒书写离子反应方程式;化学平衡原理适用于任何化学平衡,如果改变影响平衡的一个条件,化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。化学平衡常数:一定条件下达到化学平衡,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,只受温度的影响,依据题目所给信息作出合理判断;盖斯定律是对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应热效应是相同的;本题是综合性试题,难度适中。
28.(14分)
以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:
物质 |
V2O5 |
V2O4 |
K2SO4 |
SiO2 |
Fe2O3 |
Al2O3 |
质量分数/% |
2.2~2.9 |
2.8~3.1 |
22~28 |
60~65 |
1~2 |
<1 |
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:
回答下列问题:
(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+,反应的离子方程式为___________,同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是__________________。
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+,则需要氧化剂KClO3至少为______mol。
(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:4ROH+ V4O124− R4V4O12+4OH−(以ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈_____性(填“酸”“碱”“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是________。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。
[答案](1)V2O5+2H+=2VO2++H2O;SiO2;(2)0.5;(3)Fe(OH)3、Al(OH)3;(4)碱;(5)K+ ;(6)2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3↑。
(4)根据方程式可知为了提高洗脱效率,反应应该向逆反应方向进行,因此淋洗液应该呈碱性。
(5)由于前面加入了氯酸钾和氢氧化钾,则“流出液”中阳离子最多的是钾离子。
(6)根据原子守恒可知偏钒酸铵(NH4VO3 “煅烧”生成七氧化二钒、氨气和水,发生反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3↑。
[考点定位]考查物质制备工艺流程图分析
[名师点睛]本题是工艺流程问题,涉及氧化还原反应方程式的书写、步骤的分析、氧化还原反应的计算、元素及其化合物的性质等知识,发挥理论对实践的指导作用,将其应用于实践来解决实际问题,达到学以致用的目的。充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的指导思想,在一定程度上考查了学生的知识的灵活运用能力和分析问题解决问题的能力。书写离子反应方程式,首先找出反应物和生成物,然后判断此反应是否属于氧化还原反应,最后根据原子守恒、反应前后电荷守恒配平其他;工艺流程中充分把握题目所给数据,如本题中SiO2的质量分数在60%-65%,因此滤渣1的主要成分是SiO2,因为SiO2属于酸性氧化物,不与硫酸反应;氧化还原反应实质是电子的得失或偏移,即得失电子数目守恒,氧化还原反应的计算常常采用得失电子数目守恒进行计算,即氧化剂的物质的量×变价原子个数×化合价的变化值=还原剂的物质的量×变价原子个数×化合价的变化值,本题是3×1×1=n(KClO3)×1×6,解得x=0.5mol;化学平衡原理适用于任何化学平衡,如果改变影响平衡的一个条件,化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。本题难度适中。
29.为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同,与中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示:
回答下列问题:
(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是 ,其依据是 ;并可推测, (填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
(2)在实验组中,若适当提高第 组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是 。
(3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程 (填“需要”或“不需要”)载体蛋白,
(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。
[答案](1)湿度(或答相对湿度) 在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大 增加
(2)四 该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度
(3)不需要 不需要
(3)CO2是以自由扩散方式进入叶肉细胞的,所以该过程不需要载体蛋白,也不需要消耗ATP。
[考点定位]影响光合作用速率的环境因素、相关实验分析
[名师点睛]本题考查“探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度小麦光合作用的影响”的实验分析,该实验涉及“温度”和“相对湿度”两个自变量,所以,对实验结果进行分析时一定要遵循单一变量原则。例如该实验的对照组和实验组一、二温度相同,可以用来研究相对湿度对光合作用的影响;而实验组二、三、四的相对湿度相同,可以用来研究温度对光合作用的影响。
30.回答下列问题:
(1)正常人在饥饿且无外源能源物质摄入的情况下,与其在进食后的情况相比,血液中胰高血糖素与胰岛素含量的比值 ,其原因是 。
(2)在饥饿条件下,一段时间内人体血浆中葡萄糖和酮体浓度变化的趋势如图所示。酮体是脂肪酸分解代谢的中间产物,其酸性较强。人在某些情况下不能进食时,需要注射葡萄糖溶液,据图分析,注射葡萄糖溶液除了可以满足能量需求外,还可以 。
[答案](1)高 在饥饿时,由于血糖浓度较低使胰高血糖素分泌增加,胰岛素分泌减少;而进食后正好相反
(2)避免因酮体浓度升高而引起内环境pH下降
[考点定位]血糖调节
[名师点睛]血糖调节过程图解
本题第(1)小题考查血糖调节过程中,胰岛素和胰高血糖素两种主要激素的分泌情况,只要理解了上面的血糖调节过程图解就能够作答。第(2)小题则主要考查考生的识图能力和从题目中获取有用信息(如酮体的来源和特点)的能力,只要认真审题,也是不难作答的。
31.冻原生态系统因其生物的生存条件十分严酷而独具特色,有人曾将该生态系统所处的地区称为“不毛之地”。回答下列问题:
(1)由于温度的限制作用,冻原上物种的丰富度较低。丰富度是指 。
(2)与热带森林生态系统相比,通常冻原生态系统有利于土壤有机物质的积累,其原因是 。
(3)通常,生态系统的食物链不会很长,原因是 。
[答案](1)群落中物种数目的多少
(2)低温下,分解者的分解作用弱
(3)能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的
[解析](1)丰富度是指群落中物种数目的多少。
(2)由于冻原生态系统中的温度较低,不利于土壤中微生物(分解者)对土壤有机物的分解,即分解者的分解作用弱,所以与热带森林生态系统相比,通常冻原生态系统有利于土壤有机物质的积累。
(3)在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多,所以生态系统中的食物链一般不超过4-5个,不会很长。
[考点定位]群落的物种组成、生态系统的结构和功能
[名师点睛]生态系统的能量流动特点及原因分析
(1)单向流动:
①能量流动是沿食物链进行的,食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果,是不可逆转的。
②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用,因此能量流动无法循环。
(2)逐级递减:
①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量,供自身利用和以热能形式散失。
②各营养级的能量都会有一部分流入分解者。
③每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。
本题属于基础题,主要考查考生理解所学知识的要点,把握知识间的内在联系,形成知识的网络结构的能力,只要理解了所学知识的要点,比较容易得分。
32.基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题:
(1)基因突变和染色体变异所涉及到的碱基对的数目不同,前者所涉及的数目比后者 。
(2)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以 为单位的变异。
(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变),也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,则最早在子 代中能观察到该显性突变的性状;最早在子 代中能观察到该隐性突变的性状;最早在子 代中能分离得到显性突变纯合体;最早在子 代中能分离得到隐性突变纯合体。
[答案](1)少 (2)染色体 (3)一 二 三 二
(2)染色体数目的变异可以分为两类:一类是细胞内个别染色体的增加或减少,另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。所以在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以染色体为单位的变异。
(3)AA植株发生隐性突变后基因型变为Aa,而aa植株发生显性突变后基因型也可变为Aa,题目中已知在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,所以不论是显性突变还是隐性突变,在子一代中的基因型都有Aa,该基因型个体表现显性性状,故最早可在子一代观察到该显性突变的性状;该种植物自花授粉,且子一代基因型为Aa,则子二代的基因型有AA、Aa和aa三种,故最早在子二代中观察到该隐性突变的性状(aa);子一代虽然出现了显性突变纯合体(AA),但与基因型为Aa的杂合体区分不开(都表现显性性状),需要再自交一代,若后代不发生性状分离,才可证明基因型为AA,故最早在子三代中分离得到显性突变纯合体(AA);只有隐性突变纯合体(aa)才表现隐性性状,所以该性状一经出现,即可确定是纯合体,故最早在子二代中分离得到隐性突变纯合体(aa)。
[考点定位]基因突变、染色体变异
[名师点睛]1.染色体的缺失、重复、倒位与基因突变的辨析
2.“三看法”判断可遗传变异类型:
(1)DNA分子内的变异
(2)DNA分子间的变异