13. 将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO4·2H2O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料,无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。
(1)本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、KCl外,还需要 等原料
(2)写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式:
(3)过滤Ⅰ操作所得固体中,除CaCO3外还含有 (填化学式)等物质,该固体可用作生产水泥的原料。
(4)氯化钙结晶水合物(CaCl2·6H2O)是目前常用的无机储热材料,选择的依据是( )a 熔点较低(29℃熔化) b 能导电 c 能制冷 d 无毒
(5)上述工艺流程中体现绿色化学理念的是:
解析:
(1)纵观整个制备流程,需要另外补充的物质有CaSO4·2H2O、KCl、CaO、CO2、NH3 和 H2O
所以本问答案为CaCO3 、NH3 、H2O。注意,CaCO3分解可提供CaO和CO2,可以循环使用。
(2)石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液应生成更难溶的CaCO3,离子方程式为:CaSO4+CO32-=CaCO3↓+SO42-
(3)(NH4)2CO3 和CaSO4反应时只有4种物质,运用排除法,(NH4)2CO3、(NH4)2SO4都是易溶物,CaSO4是微溶物,所以固体还应有CaSO4(可用作生产水泥的原料)。
(4)氯化钙结晶水合物(CaCl2·6H2O)是“常用的无机储热材料”,显然a对c错,b项与储热材料的没有直接关系,结合题意,d也对。本问答案选a d。
(5)上述工艺流程中体现绿色化学理念的有:硫酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等(原子利用率高,无有害物质排放到环境中)。
答案:
(1)CaCO3 、NH3 、H2O
(2)CaSO4+CO32-=CaCO3↓+SO42-
(3)CaSO4(可用作生产水泥的原料)
(4)a d
(5)硫酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等
12.铜和稀硝酸在常温常压下反应,开始时反应非常慢,但是随着反应的进行,反应速率不断地加大。某校合作学习小组的同学拟探究影响其速率的主要因素。
(1)甲同学认为是生成的Cu2+对该反应起催化作用,欲验证其假设是否正确,其实验方法是:
_ _ 。
(2)乙同学依据铜和硝酸是放热反应,拟研究温度升高是否为该反应速度率不断加大的主要原因,实验结果如下:
由此可得到的结论是_ _ 。
(3)丙同学查阅文献,得知稀硝酸与铜反应,还原产物起始也是NO2,NO2对该反应起催化作用。通过下列装置验证:
实验发现左侧3min后开始大量产生气泡,右侧40min内无明显变化。
①氢氧化钠溶液的作用是_ _ 。
②该学生设计在左侧加的是2mol·L-1 HNO3溶液,右侧加的是错误!未指定书签。.2 mol·L-1 硝酸。左侧浓度稍偏小,这样设计主要是考虑到_ 。
(4)丁同学与丙同学交流后,他将实验改进为:在试管中加入3mL2mol·L-1 HNO3并放入铜片,然后加入几粒NaNO2晶体,发现只需1秒钟,铜片表面就开始产生气泡。由丁的实验推断出的可能结论是:_ _ 。
解析:(1)通过对照实验,以加Cu2+和不加Cu2+进行对比,观察有何区别。
(2)由图可知,观察的时间段中,温度并没有显著升高(80min中内只升高了2℃),由此可见,温度变化不是反应速度加快的主要原因。
(3)①该实验有污染空气氮的氧化物生成,用NaOH溶液吸收尾气,防止污染。②左侧通入NO2时,一部分NO2与水反应会生成硝酸,使硝酸浓度变大。避免硝酸浓度不同而造成的干扰。
(4)其它条件相同,加了几粒NaNO2反应速率大大提高,说明NO2-对该反应也能起催化作用。铜与稀硝酸反应中生成少量的NO2-,使反应速率加快。
答案:
(1)取两支试管分别加入同浓度的稀硝酸和相同的铜片,在其中一支中加入少量硫酸铜晶体,比较两者开始产生气泡的时间。
(2)80min内温度只上升了2℃,说明温度变化不是主要原因。
(3)①吸收氮的氧化物,防止污染环境;②左侧通入NO2时,一部分NO2与水反应会生成硝酸,使硝酸浓度变大。
(4)NO2-对该反应也能起催化作用
11.A~G为中学常见的化合物,它们之间有如图所示的转化关系(反应条件及部分产物已略去)。A为绿色粉末,含H、C、O、Cu四种元素。常温下D为无色无味气体,B为黑色粉末,E能发生银镜反应。请回答:(1)D跟G反应的化学方程式为
_____________________________________;
(2)F中一定含有的官能团的名称为
_______________________;
(3)某课外小组同学设计了下列实验装置,通过测定某些装置中试剂的质量变化,探究A中各元素的质量关系。
① 为使数据准确,还需补充装置,请你在方框内绘出装置图并写出试剂名称;
② 向装置中鼓入空气的目的是______________________________________;丙装置中药品的名称为________________,实验时,该药品未见明显变化,证明__________________________________________;
③ 如何判断A已完全分解?______________________________________________。
④ 更精确的测定得出如下数据:A受热后完全分解,固体由8.0 g变为6.0 g,装置乙增重0.9 g。写出A的化学式(表示为碱式盐):________________________ 。
解析:A、B、D、E、F、G分别是碱式碳酸铜、CuO、CO2、CH3CHO、CH3CH2OH、Na2O2
装置乙增重0.90g,即m(H2O)= 0.9g,m(CO2)= 8.0g-6.0g-0.9g=1.1 g,m(CuO)=6.0g
n(Cu)∶n(C)∶n(H)= ∶∶=3∶1∶4。则A的化学式(表示为碱式盐):CuCO3·2Cu(OH)2或Cu3(OH)4CO3
答案:(1)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 (2)羟基
(3)①
或
② 将A分解产生的水蒸气送入盛有浓硫酸的洗气瓶中;无水硫酸铜;A分解产生的水蒸气全部被浓硫酸吸收。
③ 连续两次加热、鼓气、冷却,称量甲装置的质量,质量差不超过0.1 g
④ CuCO3·2Cu(OH)2或Cu3(OH)4CO3
10.B解析: 氯水中:c(Cl2)= 2c(ClO-)+2c(Cl-)+2c(HClO),A错;25℃时,pH=12的NaOH溶液与pH=12的氨水中:c(Na+)= c(OH-)= c(NH4+)=0.01 mol· ·L-1,B错;pH=4的0.1 mol· ·L-1的NaHA溶液中:c(HA-)>c(A2-) >c(H+)>c(H2A),C错;等物质的量的K2CO3、KHCO3的混合溶液中:由电荷守恒得:2c(CO32-)+c(OH-)+c(HCO3-)=c(H+)+ c(K+),由物料守恒得:2c(K+)=3[c(CO32-)+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)],则c(CO32-)+2c(OH-)=c(HCO3-)+2c(H+)+ c(H2CO3) +3c(H2CO3),D错。
10.下列溶液中有关粒子的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.氯水中:2c(Cl2)=c(ClO-)+c(Cl-)+c(HClO)
B.25℃时,pH=12的NaOH溶液与pH=12的氨水中:c(Na+)= c(NH4+)
C.pH=4的0.1 mol· ·L-1的NaHA溶液中:c(HA-)>c(H+)>c(H2A)>c(A2-)
D.等物质的量的K2CO3、KHCO3的混合溶液中:
c(CO32-)+2c(OH-)=c(HCO3-)+c(H2CO3)+2c(H+)
9.D解析:甲池两电极是材料不同的金属,乙池中两电极都为石墨,当 K 闭合时,在交换膜处 SO42一从右向左移动,则甲池为原电池,乙池为电解池。 M是原电池的负极,K闭合后,M溶解,甲池溶液中M2+浓度增加,A正确;N是原电池正极,电极反应为N2+ +2eˉ= N,B正确;y是电解池的阳极且电极上有:2Clˉ-2eˉ=Cl2↑,发生氧化反应,C不正确;x 是电解池的阴极且电极上有:2H2O +2eˉ= H2↑+2OH-,Al3+在碱性环境下,先生成Al(OH)3白色沉淀,后随着x电极区域的OH-浓度不断增加,生成的Al(OH)3沉淀又溶解,D正确。
9.某同学按右图所示的装置进行实验。 M、N为两种常见金属,它们的硫酸盐可溶于水。当 K 闭合时,在交换膜处 SO42一从右向左移动。下列分析正确的是 ( )
A.甲池溶液中M2+浓度减小
B.甲池中N 的电极反应: N-2eˉ=N2+
C.y 电极上有 H2 产生,发生还原反应
D.反应初期, x 电极周围出现白色胶状沉淀,不久沉淀溶解
8.铁氧磁体法处理含Cr2O72-的废水的原理如下:向含Cr2O72-的酸性 废水中加入FeSO4•7H2O,将Cr2O72-还原为Cr3+,调节溶液的pH,使铁、铬元素转化为组成相当于
FeII [FeIIIx·CrIII2-x]O4 (铁氧磁体、罗马数字表示元素的价态)的沉淀。处理含1 mol Cr2O72-的废水至少需要加入a mol FeSO4·7H2O。下列结论正确的是 ( )
A.x=0.5,a=8 B.x=0.5,a=10
C.x=1.5,a=8 D.x=1.5,a=10
解析:由电子守恒得,1 mol Cr2O72-得到6mol电子,则亚铁离子必须失去6mol电子,当x=0.5,不论a取8或者10,都不符合题意,只有当x=1.5,a=10,由FeII [FeIIIx·CrIII2-x]O4可知,n(Fe2+)/ n (Fe3+)=2/3,则此时n(Fe3+)=6mol才符合题意。答案:D
说明:注重绿色环保,运用电子守恒解答。
7.C解析:在常温下pH=7的溶液中:Fe3+与氢氧根离子发生沉淀;常温下c(OH-)/c(H+)=1014的溶液中:即在碱性条件下,Mg2+与氢氧根离子发生沉淀;能与金属铝反应放出氢气的溶液中:可能是酸溶液,4H++NO3-+3Fe2+=3Fe3++NO↑+2H2O,也可能是碱溶液,Fe2+与氢氧根离子发生沉淀。
说明:在不同的介质中,考查常见离子可能发生的变化。特别是在存在HCO3-的澄清透明溶液中,几种离子存在形式,能与金属铝反应放出氢气的溶液可能是酸溶液,或者是强碱溶液,看几种离子存在形式。
7.在下列各溶液中,一定能大量共存的离子组是 ( )
A.常温下pH=7的溶液中:Fe3+、Na+、Cl-、NO3-
B.常温下c(OH-)/c(H+)=1014的溶液中:K+、Mg2+、Cl-、Br-
C.含有大量HCO3-的澄清透明溶液中:K+、C6H5O-、Cl-、Na+
D.能与金属铝反应放出氢气的溶液中:K+、NO3-、Cl-、Fe2+
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