
1.下列“實(shí)際應(yīng)用”對(duì)應(yīng)“化學(xué)知識(shí)原理”說法錯(cuò)誤的是( )
選項(xiàng)
實(shí)際應(yīng)用
化學(xué)知識(shí)原理
A
泡沫滅火器中裝有碳酸氫鈉溶液
和硫酸鋁溶液
碳酸氫鈉溶液和硫酸鋁溶液水解且相互促進(jìn)
B
工業(yè)上采用高壓(20-50MPa)合成NH3
應(yīng)用勒夏特列原理
C
施加石膏降低鹽堿地(含Na2CO3)的堿性
CaCO3溶度積小于CaSO4
D
選用金屬鋰做電池電極材料
鋰輕且在空氣中穩(wěn)定
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【詳解】A.Al3+與HCO3-發(fā)生互促水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w,反應(yīng)的離子方程式為Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,A合理;
B.N2與H2合成氨氣的反應(yīng)是可逆反應(yīng),由于正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡向氣體體積減小的正反應(yīng)方向移動(dòng),會(huì)使氨氣的平衡含量增加,所以可以應(yīng)用勒夏特列原理,B正確;
C.施加石膏降低鹽堿地(含Na2CO3)的堿性,是由于CO32-在溶液中存在水解平衡:CO32-+H2OHCO3-+OH-,當(dāng)向溶液中加入石膏時(shí),會(huì)發(fā)生反應(yīng):Ca2++CO32-=CaCO3↓,該反應(yīng)發(fā)生,使溶液中碳酸根離子濃度降低,水解平衡逆向移動(dòng),導(dǎo)致溶液中c(OH-)降低,因此溶液的堿性減弱,C正確;
D.選用金屬鋰作電池電極材料,是由于Li容易失去電子,產(chǎn)生等物質(zhì)的量的電子,需要的金屬的質(zhì)量小,解釋不符合事實(shí),D錯(cuò)誤;
故合理選項(xiàng)是D。
2.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列敘述中正確的有幾個(gè)
①1molN2與4molH2反應(yīng)生成的NH3分子數(shù)為2NA;
②標(biāo)準(zhǔn)狀況下,體積為22.4L的SO3中含3NA個(gè)氧原子;
③1molC10H22分子中共價(jià)鍵總數(shù)為31NA;
④60g二氧化硅晶體中含有的分子數(shù)目為NA;
⑤1mol/LNaOH溶液中含有Na+數(shù)目為NA;
⑥1molD2O含10NA個(gè)電子;
⑦2.24LCO和CO2混合氣體中含有的碳原子數(shù)目為0.1NA。
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
【答案】A
【解析】
【詳解】①氮?dú)馀c氫氣生成氨氣的反應(yīng)為可逆反應(yīng),所以1molN2與4molH2反應(yīng)生成的NH3分子數(shù)小于2NA,故①錯(cuò)誤;
②標(biāo)況下三氧化硫不是氣體,22.4LSO3的物質(zhì)的量不是1mol,故②錯(cuò)誤;
③C10H22為鏈狀烷烴,1個(gè)C10H22分子中含有31個(gè)共價(jià)鍵,所以1molC10H22分子中共價(jià)鍵總數(shù)為31NA,故③正確;
④二氧化硅為原子晶體,不存在分子,故④錯(cuò)誤;
⑤溶液體積未知無法確定離子的數(shù)目,故⑤錯(cuò)誤;
⑥一個(gè)D2O分子所含電子數(shù)為2+8=10,所以1molD2O含10NA個(gè)電子,故⑥正確;
⑦未指明溫度和壓強(qiáng),無法確定2.24L混合氣體的物質(zhì)的量,故⑦錯(cuò)誤;
綜上所述正確的有2個(gè),故答案為A。
3.下列有關(guān)分散系的敘述不正確的是
A. 膠體是分散系的一種,它只是物質(zhì)的一種存在形式
B. 氫氧化鐵膠體與三氯化鐵溶液的本質(zhì)區(qū)別是能否產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)
C. 溶液的分散質(zhì)可通過半透膜,而濁液的分散質(zhì)則不能通過半透膜
D. 工廠中的“靜電除塵”利用了膠體的性質(zhì)
【答案】B
【解析】
【詳解】A.膠體是分散質(zhì)顆粒直徑介于1nm—100nm之間的一種介穩(wěn)體系的分散系,是物質(zhì)的一種存在形式,故A正確;
B.氫氧化鐵膠體與三氯化鐵溶液的本質(zhì)區(qū)別在于分散質(zhì)粒子直徑大小不同,故B錯(cuò)誤;
C.溶液可以通過半透膜,膠體粒子和濁液的分散質(zhì)不能通過半透膜,故C正確;
D. 膠體具有吸附性,膠粒吸附帶電微粒而帶電,在通電情況下,膠粒能定向移動(dòng),所以靜電除塵利用了膠體能發(fā)生電泳的性質(zhì),故D正確;
故選B。
4.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是( )
A. 100mL1mol/LFeCl3溶液中所含F(xiàn)e3+的數(shù)目為0.1NA
B. 將1mol Cl2通入水中,HClO、Cl-、ClO- 粒子數(shù)之和為NA
C. 12g乙烷中所含的極性共價(jià)鍵為2.4NA個(gè)
D. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,4.48 LNO與足量氧氣反應(yīng)生成NO2數(shù)目為0.2NA
【答案】C
【解析】
【詳解】A. 在FeCl3溶液中,F(xiàn)e3+會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)而消耗,所以該溶液中含有的Fe3+的數(shù)目小于0.1NA,A錯(cuò)誤;
B.將1mol Cl2通入水中,只有一部分氯氣與水發(fā)生反應(yīng),所以HClO、Cl-、ClO- 粒子數(shù)之和小于NA,B錯(cuò)誤;
C.12g乙烷的物質(zhì)的量為n=12g÷30g/mol=0.4mol,由于在1個(gè)乙烷分子中含有6個(gè)C-H鍵,所以0.4mol乙烷中所含的極性共價(jià)鍵為2.4NA個(gè),C正確;
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,4.48 LNO的物質(zhì)的量為0.2mol,與足量氧氣反應(yīng)生成NO2后,部分NO2會(huì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生N2O4,因此最終產(chǎn)生的NO2數(shù)目小于0.2NA,D錯(cuò)誤;
故合理選項(xiàng)是C。
5.最近有人用一種稱為“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6)和C60反應(yīng),使C60獲得一個(gè)質(zhì)子,得到一種新型離子化合物[HC60]+[CB11H6Cl6]-。下列反應(yīng)在類型上看可與該反應(yīng)相比擬的是
A. CO2+H2O=H2CO3
B. NH3+HCl=NH4Cl
C. Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
D. CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O
【答案】B
【解析】
【分析】
由信息可知化合物H(CB11H6Cl6)和C60反應(yīng),使C60獲得一個(gè)質(zhì)子,得到一種新型離子化合物[HC60]+[CB11H6Cl6]-,發(fā)生化合反應(yīng)生成離子化合物,據(jù)此分析解答。
【詳解】A.CO2+H2O=H2CO3中發(fā)生化合反應(yīng),但碳酸為共價(jià)化合物,故A不選;
B.NH3+HCl=NH4Cl中發(fā)生化合反應(yīng)生成離子化合物,氨氣得到一個(gè)質(zhì)子變?yōu)殛栯x子,與信息相同,故B選;
C.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑發(fā)生置換反應(yīng),與信息不符,故C不選;
D.CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O中發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),與信息不符,故D不選;
答案選B。
【點(diǎn)睛】本題以信息的形式考查物質(zhì)的性質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)類型,明確信息是解答本題的關(guān)鍵,根據(jù)C60獲得一個(gè)質(zhì)子與氨氣獲得1個(gè)質(zhì)子相似來解答即可,注意已知信息的提取和靈活應(yīng)用。
6.下列說法正確的是( )
A. 中陽極處能產(chǎn)生使?jié)駶櫟矸?KI試紙變藍(lán)的氣體
B 中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連
C. 中鋼閘門應(yīng)與外接電源的正極相連,稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法
D. 中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng)
【答案】D
【解析】
【詳解】A.在陽極Fe失去電子變?yōu)镕e2+進(jìn)入溶液,F(xiàn)e2+與KI不能發(fā)生反應(yīng),因此不能產(chǎn)生使?jié)駶櫟矸?KI試紙變藍(lán)的氣體,A錯(cuò)誤;
B.電鍍時(shí),應(yīng)該把待鍍鐵制品與電源負(fù)極相連,作陰極,發(fā)生還原反應(yīng),B錯(cuò)誤;
C.鋼閘門應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連,稱為外接電流的陰極保護(hù)法,C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)圖示可知:該離子交換膜可以使Na+通過,而不能使Cl2通過,因此就可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng),D正確;
故合理選項(xiàng)是D。
7.下列解釋工業(yè)生產(chǎn)或應(yīng)用的化學(xué)用語中,不正確的是( )
A. FeCl3溶液刻蝕銅電路板:2Fe3+ + Cu==2Fe2++ Cu2+
B. 向Al2(SO4)3溶液中加入過量氨水:Al3++3NH3·H2O== Al(OH)3↓ + 3NH4 +
C 將少量二氧化碳通入次氯酸鈉溶液中:CO2+H2O+2ClO-== CO32-+2HClO
D. Na2CO3溶液處理水垢:CaSO4(s)+CO32?(aq)CaCO3(s)+SO42?(aq)
【答案】C
【解析】
【詳解】A.Fe3+被還原為Fe2+,所給式子已配平,符合得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒,A項(xiàng)正確;
B.氫氧化鋁不溶于過量氨水,所以生成產(chǎn)物是Al(OH)3,一水合氨是弱堿不拆寫,B項(xiàng)正確;
C.因酸性強(qiáng)弱:H2CO3>HClO>HCO3-,所以不管通入次氯酸鈉溶液中的CO2的量多少,反應(yīng)均生成HCO3-,正確的離子方程式應(yīng)為:CO2+H2O+ClO-= HCO3-+HClO,C項(xiàng)錯(cuò)誤;
D.硫酸鈣是微溶物質(zhì),碳酸鈣是難溶物質(zhì),化學(xué)式均不拆寫,該反應(yīng)是一個(gè)沉淀轉(zhuǎn)化的反應(yīng),符合復(fù)分解反應(yīng)條件,D項(xiàng)正確;
所以答案選擇C項(xiàng)。
【點(diǎn)睛】該題最好是采用排除法。酸性強(qiáng)弱H2CO3>HClO>HCO3-的確定,可以通過一些反應(yīng)事實(shí)來論證,也可以查閱書上的電離平衡常數(shù),看其數(shù)量級(jí)直接比較強(qiáng)弱。
8.中科院某課題組將二氧化錳和生物質(zhì)置于一個(gè)由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池(如圖所示),該電池可將可樂(pH=2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法中正確的是( )
A. a極為正極
B. 隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行,負(fù)極區(qū)的pH不斷增大
C. b極電極反應(yīng)式為MnO2+2H2O+2e-=Mn2++4OH-
D. 消耗0.01mol葡萄糖,電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子
【答案】D
【解析】
【分析】
A.失電子化合價(jià)升高的電極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng);
B.負(fù)極區(qū)電極反應(yīng)式為C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+,負(fù)極溶液中c(H+)增大;
C.b電極上二氧化錳得電子和氫離子反應(yīng)生成水和Mn2+;
D.根據(jù)C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量。
【詳解】A.根據(jù)圖知,葡萄糖C6H12O6轉(zhuǎn)化為葡萄糖內(nèi)脂C6H10O6,C元素化合價(jià)由0價(jià)轉(zhuǎn)化為+,則該電極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),所以a為負(fù)極,b為正極,A錯(cuò)誤;
B.負(fù)極區(qū)電極反應(yīng)式為C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+,負(fù)極溶液中c(H+)增大,則溶液的pH減小,B錯(cuò)誤;
C.b電極上二氧化錳得電子和氫離子反應(yīng)生成水和錳離子,電極反應(yīng)式為MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O,C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+可知,消耗1mol葡萄糖轉(zhuǎn)移2mol電子,則消耗0.01mol葡萄糖轉(zhuǎn)移0.02mol電子,D正確;
故合理選項(xiàng)是D。
【點(diǎn)睛】本題考查化學(xué)電源新型電池,正確判斷各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)及電極名稱是解本題關(guān)鍵,難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫,要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫。
9.某溫度下,體積和pH都相同的NaOH溶液與CH3COONa溶液加水稀釋時(shí)的pH變化曲線如圖所示,下列判斷正確的是( )
A. c點(diǎn)的溶液中c(OH?)+c(CH3COOH)=c(H+)
B. a、b兩點(diǎn)溶液的導(dǎo)電性:a>b
C. b、c兩點(diǎn)溶液中水的電離程度:b=c
D. 用相同濃度的鹽酸分別與等體積的b、c處溶液恰好完全反應(yīng),消耗鹽酸的體積:Vb=Vc
【答案】B
【解析】
【分析】
NaOH是強(qiáng)堿,而CH3COONa溶液中存在水解平衡,所以相同pH溶液進(jìn)行稀釋時(shí),CH3COONa溶液的pH變化比較平緩,所以曲線II為CH3COONa稀釋曲線。
【詳解】A.任一點(diǎn)溶液中均存在電荷守恒:c(OH?)+c(CH3COO-)=c(H+)+c(Na+),依據(jù)物料守恒有: c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+),將兩式相減得:c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH?)。如所給的等式c(OH?)+c(CH3COOH)=c(H+)成立,則可得出c(CH3COOH)=0這一錯(cuò)誤的結(jié)論,A項(xiàng)錯(cuò)誤;
B.開始兩溶液的pH相同,則開始物質(zhì)的量濃度:CH3COONa>NaOH,a、b兩點(diǎn)溶液稀釋的倍數(shù)相同,所得對(duì)應(yīng)溶液中的離子濃度:CH3COONa>NaOH,導(dǎo)電性:a>b, B項(xiàng)正確;
C.b、c兩點(diǎn)溶液中pH相同,但一個(gè)是堿溶液,水的電離受到抑制,一個(gè)是強(qiáng)堿弱酸鹽的溶液,水的電離因CH3COO-水解而受到促進(jìn),所以水的電離程度:bn(NaOH),所以用相同濃度的鹽酸分別與等體積的b、c處溶液恰好完全反應(yīng)時(shí),消耗鹽酸的體積:VbKHB>KHD
B. 滴定至P點(diǎn)時(shí),溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C. pH=7時(shí),三種溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D. 當(dāng)中和百分?jǐn)?shù)達(dá)100%時(shí),將三種溶液混合后:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
【答案】C
【解析】
【詳解】A.根據(jù)圖像可知0.1mol·L-1的三種酸(HA、HB和HD)溶液的起始pH值都大于1,說明三種酸都是弱酸。HA的PH最小,酸性最強(qiáng),HD的pH最大,酸性最弱,酸性越強(qiáng),電離平衡常數(shù)越大,三種酸的電離常數(shù)關(guān)系:KHA>KHB>KHD,A正確;
B.滴定至P點(diǎn)時(shí)溶質(zhì)為等物質(zhì)的量濃度的HB和NaB,溶液顯酸性,HB的電離為主,但電離程度較小,因此c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-) ,B正確;
C.pH=7時(shí),三種溶液中陰離子的水解程度不同,加入的氫氧化鈉的體積不同,三種離子濃度分別和鈉離子濃度相等,但三種溶液中鈉離子濃度不等,C錯(cuò)誤;
D.此為混合溶液的質(zhì)子守恒關(guān)系式,c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),D正確;
答案選C。
【點(diǎn)晴】在判斷溶液中微粒濃度大小的比較時(shí),要重點(diǎn)從三個(gè)守恒關(guān)系出發(fā)分析思考。(1)兩個(gè)理論依據(jù):①弱電解質(zhì)電離理論:電離微粒的濃度大于電離生成微粒的濃度。例如H2CO3溶液中:c(H2CO3)>c(HCO3-)?c(CO32-)(多元弱酸第一步電離程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二步電離)。②水解理論:水解離子的濃度大于水解生成微粒的濃度。例如Na2CO3溶液中:c(CO32-)>c(HCO3-)?c(H2CO3)(多元弱酸根離子的水解以第一步為主)。(2)三個(gè)守恒關(guān)系:①電荷守恒:電荷守恒是指溶液必須保持電中性,即溶液中所有陽離子的電荷總濃度等于所有陰離子的電荷總濃度。②物料守恒:物料守恒也就是原子守恒,變化前后某種元素的原子個(gè)數(shù)守恒。③質(zhì)子守恒:由水電離出的c(H+)等于由水電離出的c(OH-),在堿性鹽溶液中OH-守恒,在酸性鹽溶液中H+守恒。質(zhì)子守恒的關(guān)系式也可以由電荷守恒式與物料守恒式推導(dǎo)得到。解答本題時(shí),能夠從圖像的起始點(diǎn)得出三種酸的相對(duì)強(qiáng)弱是解題的關(guān)鍵。
13.按圖的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn):A極是銅鋅合金,B極為純銅,電解質(zhì)中含有足量的銅離子。通電一段時(shí)間后,若A極恰好全部溶解,此時(shí)B極質(zhì)量增加7.68g,溶液質(zhì)量增加0.03g,則A合金中Cu、Zn原子個(gè)數(shù)比為( )
A. 4︰1 B. 3︰1 C. 2︰1 D. 任意比
【答案】B
【解析】
【詳解】根據(jù)圖像可知,鋅銅合金作電解池的陽極,發(fā)生Zn-2e-=Zn2+,Cu-2e-=Cu2+,陰極發(fā)生Cu2++2e-=Cu,已知B極質(zhì)量增加7.68g,即生成0.12molCu,溶液質(zhì)量增加0.03g,則n(Zn)=0.03mol,根據(jù)反應(yīng)式可得合金中含有n(Cu)=0.12-0.03=0.09mol,Cu、Zn原子個(gè)數(shù)比=0.09:0.03=3:1,答案為B。
【點(diǎn)睛】陽極鋅失電子生成鋅離子時(shí),陰極銅離子得電子生成單質(zhì)銅,則溶液質(zhì)量每增加1g,則有1molZn參與反應(yīng)。
14.H2RO3是一種二元酸,常溫下用1L1mol·L-1Na2RO3溶液吸收RO2氣體,溶液的pH隨RO2氣體的物質(zhì)的量的變化如圖所示。下列說法正確的是
A. a點(diǎn)溶液中2c(Na+)=3c(RO32-)
B. 向b點(diǎn)溶液中加水可使溶液的pH由6.2升高到7.4
C. 常溫下,NaHRO3溶液中c(HRO3-)>c(RO32-)>c(H2RO3)
D. 當(dāng)吸收RO2的溶液呈中性時(shí),c(Na+)=c(RO32-)+c(HRO3-)
【答案】C
【解析】
【分析】
由圖可知,Na2RO3溶液呈堿性,說明H2RO3是一種二元弱酸,用1L1mol·L-1Na2RO3溶液吸收RO2氣體,Na2RO3溶液與RO2氣體反應(yīng)生成酸式鹽NaHRO3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2RO3+H2O+RO2=2NaHRO3,a點(diǎn)吸收mol RO2氣體,溶液中含有mol Na2RO3和mol NaHRO3,溶液呈堿性,b點(diǎn)吸收mol RO2氣體,溶液中含有mol Na2RO3和mol NaHRO3,溶液呈酸性。
【詳解】A. a點(diǎn)吸收mol RO2氣體,溶液中Na+的物質(zhì)的量為2mol,RO32-的物質(zhì)的量為mol,RO32-離子在溶液中水解,則2c(Na+)>3c(RO32-),故A錯(cuò)誤;
B. b點(diǎn)導(dǎo)致溶液呈酸性,向溶液加水稀釋,氫離子濃度逐漸減小,pH只能無限接近7,不會(huì)超過7,故B錯(cuò)誤;
C. b點(diǎn)吸收mol RO2氣體,溶液中含有mol Na2RO3和mol NaHRO3,溶液呈酸性說明NaHRO3溶液中HRO3-電離程度大于水解程度,則c()>c()>c(H2RO3),故C正確;
D. 當(dāng)吸收RO2的溶液呈中性時(shí),溶液中c(H+)=c(OH-),根據(jù)電荷守恒c(H+)+c(Na+)=2c(RO32-)+c(HRO3-)+c(OH-)可得c(Na+)=2c(RO32-)+c(HRO3-),故D錯(cuò)誤;
故選C。
15.(1)乙醇—氧氣燃料電池是一種清潔能源,該電池用金屬鉑片插入氫氧化鉀溶液中作電極,在兩極區(qū)分別加入乙醇和氧氣,其負(fù)極反應(yīng)式為:_____________。
(2)古代鐵器(埋藏在地下)在嚴(yán)重缺氧的環(huán)境中,仍然銹蝕嚴(yán)重。原因是一種叫做硫酸鹽還原菌的細(xì)菌,能提供正極反應(yīng)的催化劑,可將土壤中的還原為S2-,該反應(yīng)放出的能量供給細(xì)菌生長、繁殖之需。①寫出該電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式:____________。
②文物出土前,鐵器表面的腐蝕產(chǎn)物可能有(寫化學(xué)式)____________。
(3)對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理,可延長其使用壽命。以下為鋁材表面處理的一種方法:
①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜。堿洗時(shí)常有氣泡冒出,原因是(用離子方程式表示):____________。
②以鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極電極反應(yīng)式為:____________。取少量廢電解液,加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀,產(chǎn)生沉淀的原因是____________。
(4)采用石墨電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后,向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后,恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度。則電解過程中通過導(dǎo)線的電量為____________C(已知NA=6.02×1023mol—1,1個(gè)電子所帶的電量為1.60×10-19C)。
【答案】 (1). C2H6O-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O (2). SO42-+8e-+4H2O=S2-+8OH- (3). Fe(OH)2和FeS (4). 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ (5). 2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+ (6). HCO3-與Al3+發(fā)生雙水解相互促進(jìn)反應(yīng),產(chǎn)生Al(OH)3沉淀 (7). 3.85×104
【解析】
【分析】
(1)乙醇燃料電池中,加入氧氣的鉑片為原電池的正極,加入乙醇的鉑片為負(fù)極;
(2)由題意可知,土壤中SO42-在細(xì)菌的作用下,在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成S2-,鐵器中的鐵做負(fù)極,鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子,亞鐵離子與正極生成的硫離子和氫氧根離子不能共存,反應(yīng)生成硫化亞鐵和氫氧化亞鐵;
(3)①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜,堿洗時(shí)常有氣泡冒出的原因是當(dāng)氧化鋁薄膜完全溶解后,鋁與堿溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和氫氣;
②鋁做陽極在H2SO4溶液中電解時(shí),鋁失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化鋁;廢電解液中含有鋁離子,加入NaHCO3溶液后,鋁離子在溶液中與碳酸氫根發(fā)生雙水解反應(yīng);
(4)由采用石墨電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后,向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后,恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度可知,電解分為兩個(gè)階段,第一階段電解硫酸銅溶液,第二階段電解水。
【詳解】(1)乙醇燃料電池中,加入氧氣的鉑片為原電池的正極,加入乙醇的鉑片為負(fù)極,堿性條件下,乙醇在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸根,電極反應(yīng)式為C2H6O-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O,故答案為:C2H6O-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O;
(2)由題意可知,土壤中的SO42-在細(xì)菌的作用下,在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成S2-,電極反應(yīng)式為SO42-+8e-+4H2O=S2-+8OH-,鐵器中的鐵做負(fù)極,鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子,電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+ ,亞鐵離子與正極生成的硫離子和氫氧根離子不能共存,反應(yīng)生成硫化亞鐵和氫氧化亞鐵,故答案為:SO42-+8e-+4H2O=S2-+8OH-;Fe(OH)2和FeS;
(3)①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜,堿洗時(shí)常有氣泡冒出的原因是當(dāng)氧化鋁薄膜完全溶解后,鋁與堿溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和氫氣,反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,故答案為:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
②由題意可知,鋁做陽極在H2SO4溶液中電解時(shí),鋁失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化鋁,電極反應(yīng)式為2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+;廢電解液中含有鋁離子,加入NaHCO3溶液后,鋁離子在溶液中與碳酸氫根發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁白色膠狀沉淀和二氧化碳?xì)怏w,故答案為:2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+;HCO3-與Al3+發(fā)生雙水解相互促進(jìn)反應(yīng),產(chǎn)生Al(OH)3沉淀;
(4)由采用石墨電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后,向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后,恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度可知,電解分為兩個(gè)階段,第一階段電解硫酸銅溶液,第二階段電解水,則電解過程中有0.1mol的硫酸銅和0.1mol的水被電解,轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.1×2+0.1×2=0.4mol,通過導(dǎo)線的電量為0.4mol×6.02×1023mol—1×1.60×10-19C≈3.85×104C,故答案為:3.85×104。
【點(diǎn)睛】由采用石墨電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后,向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后,恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度明確電解分為兩個(gè)階段,第一階段電解硫酸銅溶液,第二階段電解水是解答關(guān)鍵,也是解答的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)。
16.焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是一種常用的抗氧化劑。
某研究小組對(duì)焦亞硫酸鈉進(jìn)行如下研究:
(1)采用下圖裝置(實(shí)驗(yàn)前已除盡裝置內(nèi)的空氣)制取Na2S2O5。
裝置Ⅱ中有Na2S2O5析出,發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為:Na2SO3+ SO2= Na2S2O5。
①裝置Ⅰ中產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為_____________________________。
②要從裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體,可采取的分離方法是______________。
③裝置Ⅲ用于處理尾氣,可選用的最合理裝置(夾持儀器已略去)為______(填序號(hào))。
(2)【查閱資料】Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
①NaHSO3溶液顯酸性。請(qǐng)用化學(xué)用語和必要的文字解釋原因________________________________;
證明該結(jié)論可采用的實(shí)驗(yàn)方法是_______________(填序號(hào))。
a.測定溶液的pH
b.加入Ba(OH)2溶液
c.加入鹽酸
d.加入品紅溶液
e.用藍(lán)色石蕊試紙檢測
②檢驗(yàn)Na2S2O5晶體在空氣中已被氧化的實(shí)驗(yàn)方案是__________________。
(3)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在酸性條件下可將工業(yè)廢水中的Cr2O72—還原為Cr3+。
①寫出該反應(yīng)的離子方程式_______________________。
②若處理Cr2O72—濃度為1×10-3mol/L的工業(yè)廢水1L,需用Na2S2O5固體_________mg。
【答案】 (1). Na2SO3 + H2SO4(濃)= Na2SO4 + SO2↑+ H2O (2). 過濾 (3). d (4). HSO3-H++SO32- HSO3-+H2OH2SO3+OH-電離程度大于水解程度,所以溶液顯酸性 (5). a、e (6). 取少量Na2S2O5晶體于試管中,加適量水溶解,滴加足量稀鹽酸,振蕩,再滴入氯化鋇溶液,有白色沉淀生成 (7). ①2Cr2O72- + 3S2O52- + 10H+=4Cr3++ 6SO42- + 5H2O或2Cr2O72- +6 HSO3-+ 10H+=4Cr3++ 6SO42- + 8H2O (8). 285
【解析】
【分析】
裝置Ⅰ中產(chǎn)生二氧化硫氣體,裝置Ⅱ中二氧化硫與飽和的亞硫酸鈉溶液反應(yīng)生成焦亞硫酸鈉沉淀,裝置III中裝有NaOH溶液,吸收尾氣二氧化硫,防止污染空氣。
【詳解】(1)①裝置Ⅰ中產(chǎn)生氣體為二氧化硫氣體,化學(xué)方程式為Na2SO3 + H2SO4(濃)= Na2SO4 + SO2↑+ H2O;
②二氧化硫與飽和的亞硫酸鈉溶液反應(yīng)生成焦亞硫酸鈉沉淀,所以從裝置II中得到晶體的操作為過濾;
③裝置III作用是吸收二氧化硫,二氧化硫在水中的溶解度不大,所以用氫氧化鈉溶液吸收,答案選d;
(2)①亞硫酸鈉溶液呈酸性,是因?yàn)閬喠蛩釟涓x子的電離程度大于其水解程度,用離子方程式表示為HSO3-H++SO32-, HSO3-+H2OH2SO3+OH-;證明該溶液為酸性的方法可以用pH試紙測定溶液的pH值,小于7證明溶液呈酸性;或用藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn),若溶液使藍(lán)色石蕊試紙變紅色,證明溶液呈酸性;而加入氫氧化鋇溶液,產(chǎn)生白色沉淀,加入鹽酸產(chǎn)生氣體,都不能說明溶液為酸性,加入品紅溶液,與驗(yàn)證溶液的酸堿性無關(guān),所以選擇ae;
②Na2S2O5晶體在空氣中被氧化為硫酸鈉,所以證明硫酸根離子的存在可證明Na2S2O5晶體已被氧化,操作為取少量Na2S2O5晶體于試管中,加適量水溶解,滴加足量稀鹽酸,振蕩,再滴入氯化鋇溶液,有白色沉淀生成;
(3)①焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在酸性條件下可將工業(yè)廢水中的Cr2O72—還原為Cr3+,自身被氧化為硫酸根離子,根據(jù)元素守恒,反應(yīng)中有水生成,所以離子方程式為2Cr2O72- + 3S2O52- + 10H+=4Cr3++ 6SO42- + 5H2O或2Cr2O72- +6 HSO3-+ 10H+=4Cr3++ 6SO42- + 8H2O;
②若處理Cr2O72—濃度為1×10-3mol/L的工業(yè)廢水1L,則Cr2O72—的物質(zhì)的量是1×10-3mol需用Na2S2O5固體的物質(zhì)的量是1.5×10-3mol,則Na2S2O5固體的質(zhì)量是1.5×10-3mol×190g/mol=0.285g=285mg。
17.某火電廠收捕到的粉煤灰的主要成分為SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等。研究小組對(duì)其進(jìn)行綜合處理的流程如下:
已知:①“酸浸”后鈦主要以TiOSO4形式存在,強(qiáng)電解質(zhì)TiOSO4在溶液中僅能電離SO42-和一種陽離子
②常溫下,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-34,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Mg(OH)2]= 5.61×10-12
③濾液1中仍有Fe2+剩余
請(qǐng)回答下列問題:
(1)為了提高粉煤灰浸出速率,在“酸浸”時(shí)可采取的措施有_______________________
(2)“水解”反應(yīng)的離子方程式為______________________________________。怎樣判斷TiO2?xH2O沉淀已經(jīng)洗滌干凈____________________________________________。
(3)加入雙氧水調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)離子方程式為_______________________________________。濾渣2成分為________________。為使濾渣2沉淀完全(溶液中離子濃度小于10-5mol/L)。需“調(diào)pH”為________。(保留兩位有效數(shù)字)
(4)濾液3在蒸發(fā)結(jié)晶制備MgCl2?6H2O應(yīng)注意_____________________________________。
(5)“結(jié)晶”需控制在70℃左右,溫度過高的后果會(huì)導(dǎo)致的后果為________________________。
【答案】 (1). 適當(dāng)升高溫度,增大硫酸的濃度,將粉煤灰研成粉末或攪拌等 (2). TiO2++(x+1)H2O=TiO2·xH2O+2H+ (3). 取最后一次洗滌液,加入氯化鋇溶液,沒有白色沉淀生成,則洗干凈 (4). 2Fe2++H2O2+2H+ = 2Fe3++2H2O (5). Al(OH)3 Fe(OH)3 (6). 4.3 (7). 在不斷通入HCl(或者加入鹽酸),不斷攪拌并且不能蒸干 (8). TiO2+離子提前水解
【解析】
試題分析:(1)根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析; (2) 強(qiáng)電解質(zhì)TiOSO4在溶液中僅能電離SO42-和一種陽離子,陽離子是TiO2+,根據(jù)流程圖TiO2+水解為TiO2·xH2O;若洗滌液中不含SO42-可證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈;(3)加入雙氧水,溶液中Fe2+被氧化為Fe3+;根據(jù)流程圖可知,加入雙氧水調(diào)節(jié)溶液pH時(shí),溶液中Fe3+、Al3+都生成沉淀而除去;根據(jù)常溫下,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-34,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38可知,氫氧化鋁的溶解度大于氫氧化鐵,所以根據(jù)Ksp[Al(OH)3]計(jì)算沉淀完全時(shí)的PH;(4)濾液3在蒸發(fā)結(jié)晶制備MgCl2?6H2O應(yīng)防止鎂離子水解;(5)“結(jié)晶”時(shí),溫度過高促進(jìn)TiO2+離子水解;
解析:升高溫度,增大硫酸的濃度,將粉煤灰研成粉末或攪拌等,都能加快煤灰浸出速率;(2)根據(jù)流程圖TiO2+水解為TiO2·xH2O,水解方程式是TiO2++(x+1)H2O=TiO2·xH2O+2H+;若洗滌液中不含SO42-,可證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈,操作方法是:取最后一次洗滌液,加入氯化鋇溶液,沒有白色沉淀生成,則洗干凈;(3)加入雙氧水,溶液中Fe2+被氧化為Fe3+,反應(yīng)離子方程式是2Fe2++H2O2+2H+ = 2Fe3++2H2O;根據(jù)流程圖可知,加入雙氧水調(diào)節(jié)溶液pH時(shí),溶液中Fe3+、Al3+都生成沉淀而除去,所以濾渣2成分為Al(OH)3、Fe(OH)3;氫氧化鋁的溶解度大于氫氧化鐵,所以根據(jù)Ksp[Al(OH)3],沉淀完全時(shí)的 ,PH=4.3;(4)濾液3在蒸發(fā)結(jié)晶制備MgCl2?6H2O應(yīng)防止鎂離子水解,所以要不斷通入HC1(或者加入鹽酸),不斷攪拌并且不能蒸干;(5)“結(jié)晶”時(shí),溫度過高促進(jìn)TiO2+離子水解,所以“結(jié)晶”需控制在70℃左右;
點(diǎn)睛:加熱能促進(jìn)鹽的水解,對(duì)于能水解的鹽酸鹽溶液,加熱蒸發(fā)的過程中,水解生成的氯化氫不斷揮發(fā),水解平衡正向移動(dòng),加熱蒸干溶液不能得到原溶質(zhì);如:加熱蒸干氯化鎂溶液得到氫氧化鎂、加熱蒸干氯化鋁溶液得到氫氧化鋁。
18.高血脂是一種常見的心血管疾病,治療高血脂的新藥I的合成路線如下:
已知:a、
b、
回答下列問題:
(1)反應(yīng)①所需試劑、條件分別是____________;F 的化學(xué)名稱為____________。
(2)②的反應(yīng)類型是______________;A→B 的化學(xué)方程式為_________________。
(3)E的結(jié)構(gòu)簡式為______________;H 中所含官能團(tuán)的名稱是____________。
(4)化合物W 的相對(duì)分子質(zhì)量比化合物C 大14,且滿足下列條件,W 的可能結(jié)構(gòu)有____種。①遇FeCl3 溶液顯紫色;②能發(fā)生銀鏡反應(yīng),其中核磁共振氫譜顯示有5 種不同化學(xué)環(huán)境的氫,峰面積比為2:2:2:1:1,寫出符合要求的W 的結(jié)構(gòu)簡式____________。
(5)設(shè)計(jì)用甲苯和乙醛為原料制備的合成路線,其他無機(jī)試劑任選(合成路線常用的表示方式為:AB。。。目標(biāo)產(chǎn)物。____________。
【答案】 (1). Cl2、光照 (2). 正辛醛 (3). 取代反應(yīng) (4). (5). HCHO (6). 羥基 (7). 13 (8). (9).
【解析】
【分析】
甲烷和氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成D(CH2Cl2),D在氫氧化鈉的水溶液、加熱條件下發(fā)生取代反應(yīng),但同一個(gè)碳原子上含有兩個(gè)羥基不穩(wěn)定會(huì)失水生成醛,則E為HCHO,CH3(CH2)6CHO和甲醛反應(yīng)生成G,根據(jù)題給信息知G為,G和氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成H為;甲苯在光照條件下與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成,水解得到A為,A氧化生成B為,B進(jìn)一步氧化生成C為,C與H發(fā)生酯化反應(yīng)生成I為。
【詳解】(1)反應(yīng)①是甲苯轉(zhuǎn)化為,是甲苯與氯氣在光照條件下進(jìn)行;根據(jù)F 的結(jié)構(gòu)簡式可知其化學(xué)名稱為正辛醛;
(2)反應(yīng)②是含有羧基的物質(zhì)C()與含有醇羥基的物質(zhì)H()在濃硫酸催化作用下發(fā)生的酯化反應(yīng),該反應(yīng)也屬于取代反應(yīng);苯甲醇被O2催化氧化產(chǎn)生苯甲醛,所以A→B 的化學(xué)方程式為:;
(3)D是CH2Cl2,與NaOH的水溶液在加熱時(shí)發(fā)生取代反應(yīng),2個(gè)Cl原子被羥基取代,但由于同一個(gè)C原子上有2個(gè)羥基不穩(wěn)定,會(huì)脫去1分子的水,形成甲醛HCHO,所以物質(zhì)E的結(jié)構(gòu)簡式為HCHO;H 為,根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式可知H所含官能團(tuán)的名稱是:羥基;
(4)化合物W 的相對(duì)分子質(zhì)量比化合物C(苯甲酸)大14,說明W比C多1個(gè)CH2原子團(tuán),W滿足下列條件:①遇FeCl3溶液顯紫色,說明含有酚羥基;②屬于芳香族化合物,即含有苯環(huán);③能發(fā)生銀鏡反應(yīng),說明分子中還含有醛基,該物質(zhì)分子中含有2個(gè)側(cè)鏈為-OH、-CH2CHO,有鄰、間、對(duì)3種;含有3個(gè)側(cè)鏈為-OH、-CH3、-CHO,而OH、-CH3有鄰、間、對(duì)3種位置,對(duì)應(yīng)的-CHO分別有4種、4種、2種位置,因此符合條件的W共有3+4+4+2=13種,其中核磁共振氫譜顯示有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫,峰面積比為2:2:2:1:1的W 的結(jié)構(gòu)簡式為:;
(5)苯與Cl2在光照條件下生成,然后發(fā)生水解反應(yīng)生成,苯甲醛與乙醛在堿性條件下反應(yīng)生成目標(biāo)物,因此合成路線為。
【點(diǎn)睛】本題考查了有機(jī)物的推斷與合成,熟練掌握官能團(tuán)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵,注意同一個(gè)碳原子上連接兩個(gè)羥基不穩(wěn)定,會(huì)自動(dòng)脫去一分子的水變?yōu)槿┗?,同時(shí)要結(jié)合信息中醛的加成反應(yīng)特點(diǎn),利用順推與逆推法相結(jié)合進(jìn)行推斷。
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