山东省滨州市2018届高三期末考试化学试题
2018.1
考生注意
本试卷分第1卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共8页,满分100 分,考试时间90 分钟。
注意事项:
1.答卷前,考生将自己的姓名准考证号、考试科目、试卷类型用2B铅笔涂写在答题卡上。
2.第Ⅰ卷每小题选出答案后,用2B铅笔在答题卡上将对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案,不能答在试卷上。
3.第Ⅱ卷所有题目的答案,考生须用0.5毫米黑色签字笔答在答题卡规定的区域内,在试卷上答题不得分。
4.考试结束,监考人员将答题卡收回。
第I卷 (选择题共42分)
可能用到的相对原子质量: H1 C12 N14 O16 Al27 S32 Cl35.5 Mn55 Ba137
一、选择题(本题包括16小题,1~6题每题2分,7~16题每题3 分,共42分。每题只有一个选项符合题意)
1. 化学与技术、生活密切相关。下列说法正确的是
A. 氯气与烧碱溶液或石灰乳反应,都能得到含氯消毒剂
B. 煤粉碎后更易燃烧,是因为粉碎增强了煤的还原性
C. 鸡蛋煮熟后,蛋白质水解成了氨基酸
D. 双氧水具有强氧化性,可用于蔗糖脱色
【答案】A
【解析】A. 氯气与烧碱溶液或石灰乳反应,都能得到含氯消毒剂,分别是次氯酸钠和次氯酸钙,A正确;B. 煤粉碎后更易燃烧,是因为粉碎增强了反应物的接触面积,还原性不变,B错误;C. 鸡蛋煮熟后,蛋白质发生了变性,C错误;D. 双氧水具有强氧化性,不能用于蔗糖脱色,D错误,答案选A。
2. 古代造纸工艺中使用的某种物质存在副作用,它易导致纸张发生酸性腐蚀,使纸张变脆易破损,该物质是
A. 明矾 B. 芒硝 C. 草木灰 D. 漂白粉
【答案】A
【解析】易导致纸张发生酸性腐蚀,这说明该物质的水溶液显酸性,则A、明矾溶于水铝离子水解显酸性,A正确;B、芒硝是硫酸钠,溶液显中性,B错误;C、草木灰的主要成分是碳酸钾,溶液显碱性,C错误;D、漂白粉的有效成分是次氯酸钙,溶液显碱性,D错误,答案选A。
3. 下列化学用语表述正确的是
A. 甘氨酸的分子式:H2NCH2COOH B. H2O2的电子式:
C. Cl的原子结构示意图: D. 二硫化碳的比例模型:
【答案】D
【解析】A. 甘氨酸的分子式为C2H5NO2,A错误;B. H2O2是共价化合物,电子式为,B错误;C. Cl的原子结构示意图为,C错误;D. 硫原子半径大于碳原子半径,二硫化碳是直线形结构,则二硫化碳的比例模型为,D正确,答案选D。
4. 下列中草药煎制步骤中,属于过滤操作的是
A.冷水浸泡
B.加热煎制
C.箅渣取液
D.灌装保存
A.A B.B C.C D.D.
【答案】C
【解析】过滤是固体与液体分离的操作,故C正确。
5. 以下关于右图说法正确的是
A. 表明催化剂可以改变化学反应的热效应
B. 表明化学反应遵循能量守恒定律
C. 表示某化学反应能量的变化与生成物状态无关
D. 表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
【答案】B
【解析】A.由图可知,加入催化剂降低反应的活化能,但反应热不变,A错误;B.化学反应一定遵循质量守恒定律,反应物总能量大于生成物总能量,正反应放热,遵循能量守恒,B正确;C.物质的聚集状态不同,能量不变,该图不能证明反应的能量变化与生成物的状态的关系,C错误;D.由图象可知,反应物总能量大于生成物总能量,正反应为放热反应,D错误;答案选B。
点睛:本题考查反应热与焓变,注意根据图象判断反应的热效应,把握催化剂对反应的影响是解答的关键,易错点是学生容易认为催化剂可以改变活化能,从而改变了焓变,注意反应热只与反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关系。
6. 有三种有机物的分子式均为C8H8,其键线式分别为,X: ,Y: ,Z: .下列说法正确的是
A. X 能使酸性高锰酸钾溶液褪色,也能使溴的四氯化碳溶液褪色
B. Y 能发生取代反应、加成反应和氧化反应
C. X、Y、Z互为同分异构体,它们二氯代物的同分异构体数目相同
D. X、Y、Z分子中所有原子一定在同一平面内
【答案】A
【解析】A.X分子中含有碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,也能使溴的四氯化碳溶液褪色,A正确;B.Y是立方烷,能发生取代反应和氧化反应,但不能发生加成反应,B错误;C.X、Y、Z分子式相同、结构不同,Y、Z的二氯代物有3种,X的二氯代物大于3种,C错误;D.X中苯环、双键均为平面结构,且单键可旋转,而Z中含4个双键,且相连形成环状结构,Z中所有原子共面,而X中所有原子可能在同一平面内,Y
是立方烷,分子中所有原子一定不在同一平面内,D错误;答案选A。
点睛:本题考查有机物的结构与性质,把握官能团与性质、有机反应、原子共面、二氯代物为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意选项D为解答的难点,注意从甲烷、乙烯、苯、乙炔的结构去分析理解原子的共面以及共线问题。
7. 设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 在标准状况下,22.4 L CH4和CO2 的混合气体中,碳原子数为NA
B. 在标准状况下,NA个H2O分子所占体积为22.4 L
C. 常温常压下,28 g 氮气含有的核外电子总数为10NA
D. 含等物质的量的NaCl和CaCl2的溶液中,Cl-总数为3NA
【答案】A
【解析】A. 在标准状况下,22.4 L CH4和CO2的混合气体的物质的量是1mol,碳原子数为NA,A正确;B. 在标准状况下,水是液体,NA个H2O分子所占体积一定不是22.4 L,B错误;C. 常温常压下,28 g 氮气的物质的量是1mol,含有的核外电子总数为14NA,C错误;D. 含等物质的量的NaCl和CaCl2的溶液中,二者的物质的量具体数值不确定,不能计算Cl-总数,D错误,答案选A。
8. 25℃时,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
A. pH= 1的溶液中:Na+、K+、Cl-、SiO32-
B. 弱碱性溶液中:Na+、K+、NO3-、HCO3-
C. c(Fe3+)=1mol/L的溶液中:K+、.Mg2+、SCN-、Cl-
D. 能溶解Al2O3的溶液中:Na+、.Fe2+、ClO-、SO42-
【答案】B
【解析】A. pH=1的溶液显酸性,SiO32-不能大量共存,A错误;B. 弱碱性溶液中,Na+、K+、NO3-、HCO3-之间不反应,可以大量共存,B正确;C. c(Fe3+)=1mol/L的溶液中SCN-不能大量共存,C错误;D. 能溶解Al2O3的溶液可能显酸性,也可能显碱性,在溶液中Fe2+、ClO-之间发生氧化还原反应,不能大量共存,D错误,答案选B。
点睛:选项B是解答的易错点,注意碳酸氢根离子与酸或碱均反应,不能大量共存,但由于碳酸氢根的水解程度大于电离程度,碳酸氢钠溶液显弱碱性,因此在弱碱性溶液中可以大量共存,与之类似的还有铁离子在弱酸性溶液中可以大量共存等。
9. 某实验小组通过下图所示实验,探究Na2O2与水的反应:
下列说法正确的是
A. ②中的大量气泡主要成分是氢气
B. ③中溶液变红,说明有酸性物质生成
C. ④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的
D. ⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度
【答案】C
10. 水热法制备Fe3O4纳米颗粒的总反应离子方程式为:3Fe2++2S2O32-+O2+4OH-=Fe3O4+S4O62-+2H2O。下列说法正确的是
A. O2和S2O32-是氧化剂,Fe2+是还原剂
B. 参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:5
C. 每生成1mol S4O62-转移2mol电子
D. 每2molFe2+被氧化,则被Fe2+还原的O2为0.5mol
【答案】D
【解析】在3Fe2++2S2O32-+O2+4OH-=Fe3O4+S4O62-+2H2O中,化合物中铁元素、硫元素用平均化合价,铁元素的化合价变化:+2→+8/3,硫元素的化合价变化为:+2→+5/2
,氧元素的化合价变化:0→-2,所以氧化剂是O2,还原剂是Fe2+、S2O32-,A.由上述分析可知,还原剂是Fe2+、S2O32-,氧化剂是O2,A错误;B.由上述分析可知,氧化剂是O2,还原剂是Fe2+、S2O32-,3molFe2+参加反应时只有2mol被氧化,参加反应的氧化剂与还原剂的物质的最之比为1:(2+2)=1:4,B错误;C.由方程式可知,每生成1mol S4O62-,参加反应的氧气为1mol,转移电子为1mol×4=4mol,C错误;D.2molFe2+被氧化时,失去电子2mol,则被Fe2+还原的O2的物质的量为:2mol÷4=0.5mol,D正确;答案选D。
点睛:本题考查氧化还原反应的基本概念与计算,Fe3O4是复杂的化合物,铁元素既有+2价也有+3价,把Fe3O4中铁元素的化合价用平均化合价处理,S2O32-的硫元素的化合价用平均化合价处理是解本题的关键。另外进行计算时要注意利用好电子得失守恒。
11. 下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是
选项
事实
推论
A
与冷水反应,Na比Mg剧烈
金属性:Na>Mg
B
Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2
金属性:Ca>Mg
C
SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2
非金属性:S>C
D
t℃时,Br2+H22HBr Ea=akJ/mol
I2+H22HI Ea=bk]/mol (b>a)(Ea为活化能)
非金属性:Br>I
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】A.Na、Mg位于同周期,金属性Na>Mg,则与冷水反应,Na比Mg剧烈,A正确;B.Ca、Mg位于同主族,金属性Ca>Mg,对应的最高价氧化物的水化物碱性为Ca(OH)2强于Mg(OH)2,B正确;C.SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2,可知酸性亚硫酸大于碳酸,亚硫酸不是最高价氧化物的水化物,则不能以此比较非金属性强弱,C错误;D.活化能越大,说明与氢气越难化合,则非金属性为Br>I,D正确;答案选C。
12. 在一定温度下,发生如下反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔHKc>Ka
D. b、c点均为化学平衡点,a点未达平衡且反应正向进行
【答案】B
【解析】A. 根据图像可知SO2的起始量越大,混合气体中SO2的体积分数不一定越大,A错误;B. 二氧化硫越少,氧气越多,则二氧化硫的转化率越大,a点转化率最大,B正确;C. 平衡常数只与温度有关系,a、b、c三点的平衡常数均相等,C错误;D. b点三氧化硫的体积分数最大,为化学平衡点,D错误,答案选B。
13. 短周期主族元家X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X与W同主族,Y的焰色显黄色,Z离子在同周期元素简单离子中半径最小。将分别含有Z、W简单离子的两溶液混合,有白色沉淀析出,同时产生臭鸡蛋气味的气体。下列说法错误的是
A. X的简单氢化物的热稳定性比W强
B. Z的单质及其氧化物均可溶于Y单质与水反应所得的溶液中
C. X、Y的简单离子具有相同的电子层结构
D. Y与W形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红
【答案】D
【解析】Y的焰色显黄色,说明Y是钠元素,因原子序数依次增大,且Z离子的简单离子半径在同周期元素中最小,故Z是铝元素,将含Z、W简单离子的两溶液混合,有白色沉淀析出,同时产生臭鸡蛋气味的气体,说明生成了H2S,则W元素是硫元素,又因X与W同主族,故X是氧元素。
A. X是氧元素,W是硫元素,它们的简单氢化物分别是H2O和H2S,因非金属性O>S,所以H2O的热稳定性比H2S强,故A正确;
B. Z是铝元素,其氧化物是Al2O3,Y是钠,与水反应生成NaOH,则Z的单质Al与NaOH发生反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,Z的氧化物Al2O3与NaOH发生反应:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+ H2O,故B正确;
C. X是O,得到电子后形成与氖相同的电子层结构,Y是Na,失去电子后形成与氖相同的电子层结构,所以二者的简单离子具有相同的电子层结构,故C正确;
D. Y与W形成化台物是Na2S,属于强碱弱酸盐,形成的水溶液呈碱性,所以不能使蓝色石蕊试纸变红,故D错误;
故答案选D。
14. 下列实验中的操作、现象与结论完全一致的是
选项
操作
现象
结论
A
向某无色溶液中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液
出现白色沉淀
溶液中一定有SO42-
B
向装有溴水的分液漏斗中加入裂化汽油,充分振荡,静置
溴水褪色
裂化汽油可萃取溴
C
向浓度、体积都相同的Na2CO3和NaHCO3溶液中各滴加1滴酚酞
变红,前者红色深
结合H+的能力: CO32- >HCO3-
D
用发光小灯泡分别做盐酸和醋酸溶液的导电性实验
发光强度: 盐酸强于醋酸溶液
CH3COOH是弱电解质
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】A、白色沉淀也可能是氯化银,溶液中不一定存在硫酸根离子,A错误;B、裂化汽油能与溴水发生加成反应,不是萃取,B错误;C、前者红色深,说明碳酸根的水解程度大于碳酸氢根的水解程度,因此结合H+的能力:CO32->HCO3-,C正确;D
、盐酸和醋酸的浓度不一定相等,不能据此比较容易导电性强弱,也不能说明醋酸是弱电解质,D错误,答案选C。
15. 中学化学常见物质A、B、C、D、E、X,存在下图转化关系(部分生成物和反应条件已略去)。下列推断错误的是
A. 若D为NaCl,且A可与C反应生成B,则E可能是CO2
B. 若D是一种白色沉淀,在空气中最终变为红褐色,则A可能是铁
C. 若D是一种强碱,则A.B.C均可与X反应生成D
D. 若D是一种强酸,则A 既可是单质也可是化合物,且D 可与铜反应生成B或C
【答案】B
【解析】A.若D为NaCl,A为氢氧化钠、E为二氧化碳、B为碳酸钠、C为碳酸氢钠、X为盐酸,符合转化关系,A正确;B.若D是一种白色沉淀,在空气中最终变为红褐色说明D为Fe(OH)2,X为NaOH,C为Fe2+,B为Fe3+,A为Cl2,E为Fe,才能实现转化关系,B错误;C.若D是一种强碱,A为Na、E为氧气、B为氧化钠、C为过氧化钠、X为水、D为氢氧化钠,符合转化关系,Na、氧化钠、过氧化钠都能与水反应,C正确;D.若D是一种强酸,如为硝酸,则A为氮气或氨气,B为NO,C为NO2,E为O2,X为H2O,稀硝酸与铜反应生成NO,浓硝酸与铜反应生成NO2,D正确;答案选B。
16. 25℃时,在25 mL0.1mol/L的NaOH溶液中,逐滴加入0.2 mol/L的CH3COOH溶液,溶液的pH与CH3COOH 溶液体积关系如图所示。下列有关粒子浓度关系正确的是
A. 曲线上A、B间的任意一点:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B. B点:c(Na+)=c(CH3COO-)=c(OH-)=c(H+)
C. C点:c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)
D. D点:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)
【答案】D
【解析】A、在A、B间任一点,溶液中只存在四种离子有Na+、H+、CH3COO-、OH-,
但由于氢氧化钠和醋酸钠的相对量不能确定,所以溶液中不一定存在c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),A错误;B、在B点溶液显中性,则c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),则一定有c(Na+)=c(CH3COO-),溶液的成分为:反应生成的醋酸钠和剩余的醋酸,醋酸钠的水解程度和醋酸的电离程度相等,故有:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+),B错误;C、在C点,溶液显酸性,但c(Na+)>c(H+),C错误;D、在D点时,醋酸剩余,剩余的醋酸的浓度和生成的醋酸钠浓度相等,根据物料守恒可知c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+),D正确;答案选C。
第II卷(非选择题共58分)
17. 十九大报告指出,“建设生态文明是中华民族水续发展的千年大计”。控制和治理NOx、SO2、CO2 是解决光化学烟算、减少酸雨和温室效应的有效途径,对构建生态文明有着极为重要的意义。回答下列问题:
(1)利用SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。
①SCR(选择催化还原NOx)工作原理:
尿素水溶液热分解为NH3和CO2的化学方程式为________,SCR催化反应器中NH3还原NO2的化学方程式为__________。
②NSR(NOx储存还原)工作原理:
在储存过程中,NO发生的总化学反应方程式为__________
(2)双碱法除去SO2的工作原理:
过程①的离子方程式为_____;CaO在水中存在如下转化:CaO(s)+H2O(1)=Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),从平衡移动的角度,简述过程②NaOH再生的原理____________.
(3)人工光合作用技术回收利用二氧化碳的工作原理:
a极为_______极,b极的电极反应式为______________。
【答案】 (1). CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3 (2). 8NH3+6NO27N2+12H2O (3). 2BaO+4NO+3O22Ba(NO3)2 (4). 2OH-+SO2=SO32-+H2O (5). SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡正向移动,有NaOH生成 (6). 负 (7). CO2+2H++2e-=HCOOH
【解析】(1)①根据原子守恒可知尿素水溶液热分解为NH3和CO2的化学方程式为CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3;SCR催化反应器中NH3还原NO2生成氮气和水的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。②根据示意图可知在储存过程中NO在催化剂的作用下转化为硝酸钡,因此发生的总化学反应方程式为2BaO+4NO+3O22Ba(NO3)2;(2)过程①是氢氧化钠溶液吸收SO2转化为亚硫酸钠,反应的离子方程式为2OH-+SO2=SO32-+H2O;由于溶液中的SO32-与Ca2+结合生成CaSO3沉淀,使平衡正向移动,因此有NaOH生成;(3)a极产生氧气,说明是氢氧根发生失去电子的氧化反应,则a极为负极;b极是正极,CO2得到电子结合氢离子转化为甲酸,电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH。
18. 二氯化二硫(S2Cl2)是一种重要的化工原料,常用作橡胶硫化剂,改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质。查阅资料可知S2Cl2具有下列性质:
物理性质
毒性
色态
挥发性
熔点
沸点
剧毒
金黄色液体
易挥发
-76℃
138℃
化学性质
①300 ℃以上完全分解
②S2Cl2+Cl22SCl2
③遇高热或与明火接触,有引起燃烧的危险
④受热或遇水分解放热,放出腐蚀性烟气
(1)制取少量S2Cl2
实验室可利用硫与少量氯气在110~140℃反应制得S2Cl2粗品,氯气过量则会生成SCl2。
①仪器m 的名称为__________,装置F 中试剂的作用是_________。
②装置连接顺序: A______ ED。
③实验前打开K1,通入一段时间的氮气排尽装置内空气。实验结束停止加热后,再通入一段时间的氮气,其目的是_____________。
④为了提高S2Cl2的纯度,实验的关键是控制好温度和____________。
(2)少量S2Cl2泄漏时应喷水雾减慢其挥发(或扩散),并产生酸性悬浊液,但不要对泄漏物或泄漏点直接喷水,其原因是______________。
(3)S2Cl2遇水会生成SO2、HCl两种气体,某同学设计了如下实验方案来测定该混合气体中SO2的体积分数。
①W溶液可以是_____(填标号)。
a.H2O2溶液 b.KMnO4溶液(硫酸酸化) c.氯水
②该混合气体中二氧化硫的体积分数为_________(用含V、m 的式子表示)。
【答案】 (1). 直形冷凝管(或冷凝管) (2). 除去Cl2中混有的HCl杂质 (3). FCB (4). 将装置内的氯气排入D内吸收以免污染空气;并将B中残留的S2Cl2排入E中收集 (5). 滴入浓盐酸的速率(或B中通入氯气的量,其他合理答案均得分) (6). 防止S2Cl2遇水分解放热,放出腐蚀性烟气 (7). ac (8).
【解析】(1)①根据仪器构造可判断仪器m的名称为直形冷凝管(或冷凝管);生成的氯气中含有氯化氢,则装置F中试剂的作用是除去Cl2中混有的HCl杂质。②根据已知信息可知参加反应的氯气必须是干燥纯净的,利用F除去氯化氢,利用C干燥氯气,所以装置连接顺序为A→F→C→B→E→D。③氯气有毒,所以实验结束停止加热后,再通入一段时间氮气的目的是将装置内的氯气排入D内吸收以免污染空气,同时也将B中残留的S2Cl2排入E
中收集。④由于氯气过量会生成SCl2,且S2Cl2300℃以上完全分解,所以为了提高S2Cl2的纯度,实验的关键是控制好温度和滴入浓盐酸的速率。(2)由于S2Cl2受热或遇水分解放热,放出腐蚀性烟气,所以泄漏时应喷水雾减慢其挥发,不要对泄漏物或泄漏点直接喷水;(3)①三种物质均可以把SO2氧化为硫酸,进而与氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀,但酸性高锰酸钾也能氧化氯化氢,所以W溶液可以是双氧水或氯水,不能是酸性高锰酸钾,答案选ac;②mg固体是硫酸钡,根据硫原子守恒可知SO2的物质的量是,所以该混合气体中二氧化硫的体积分数为。
19. 锌及其化合物在生产生活中应用比较广泛。
(1)ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料,也是一种催化剂,能催化烯类有机物氧化脱氢等反应。
①ZnFe2O4中Fe的化合价是___________。
②工业上利用反应ZnFe2(C2O4)3·6H2OZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O 制备ZnFe2O4该反应中还原产物是___(填化学式),每生成1mol ZnFe2O4转移的电子总数是__________。
(2)工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO等杂质)制取金属锌的工艺流程如下:
①酸浸时要将锌焙砂粉碎,其目的是提高酸浸效率,为达到这一目的,还可采用的措施是_______(任答一条)。写出ZnFe2O4溶于酸的离子方程式__________。
②净化I中H2O2 参与反应的离子方程式为___________
③净化Ⅱ中Y 的主要成分是_____(填化学式)。
(3)利用锌锰电池在800~1000℃时电解TiO2可制得金属钛,装置如图所示。图中a电极的材料为_____,阴极的电极反应式为___________。
【答案】 (1). +3 (2). CO (3). 4NA(或2.408×1024) (4). 适当增大c(H+)(或升高温度、搅拌等其他合理答案) (5). ZnFe2O4+8H+=2Fe3++Zn2++4H2O (6). H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O (7). CuS、ZnS (8). 锌(或Zn) (9). TiO2+4e-=Ti+2O2-
【解析】(1)①ZnFe2O4中Zn是+2价,O是-2价,则根据正负价代数和为0可知Fe的化合价是+3价。②反应中Fe元素化合价从+2价升高到+3价,碳元素化合价从+3价部分降低到+2价,部分升高到+4价,所以还原产物是CO;根据方程式可知每生成1mol ZnFe2O4转移的电子的物质的量是4mol,总数是4NA(或2.408×1024)。(2)将锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质)酸浸,发生反应ZnFe2O4+8H+=2Fe3++Zn2++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O,向溶液中加入双氧水,发生反应 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O,调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,调节溶液pH时不能引进新的杂质,可以用ZnO,所以X为ZnO,然后向溶液中加入ZnS,发生反应Cu2++ZnS=Zn2++CuS,然后过滤,所以Y中含有CuS,最后电解得到Zn。①酸浸时要将锌焙砂粉碎,其目的是提高酸浸效率.为达到这一目的,还可采用的措施是增大硫酸的浓度或升高温度、搅拌等。ZnFe2O4溶于酸的离子方程式为ZnFe2O4+8H+=2Fe3++Zn2++4H2O。②净化I中H2O2参与反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;③由于ZnS过量,则净化Ⅱ中Y的主要成分是CuS、ZnS。(3)a电极产生Ti,是阴极,所以a电极是负极,其电极材料为锌,阴极是二氧化钛得到电子,电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-。
点睛:本题考查物质的分离和提纯,为高考高频点,侧重考查学生分析、判断、知识运用及基本操作能力,能从整体上分析解答,知道流程图中每个步骤发生的反应、操作方法为解答的关键。解题时首先要明确原料和产品(包括副产品),即箭头进出方向,其次依据流程图分析反应原理,紧扣信息,搞清流程中每一步发生了什么反应——知其然,弄清有关反应原理,明确目的(如沉淀反应、除杂、分离)——知其所以然,最后联系储存的知识,有效地进行信息的利用,准确表述和工整书写。
20. 无色气体N2O4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2之间存在反应:N2O4(g)2NO2 (g) ΔH=+57.2 kJ/mol。
(1)将一定量N2O4加入到恒温恒容的密闭容器中。
①能说明该反应达到平衡状态的是____
a.v正(N2O4)=2v逆(NO2)
b.容器中气体的温度不变
c.容器中气体平均相对分子质量不变
d.混合气体密度不变
②达到平衡状态后,保持体积不变升高温度,再次到达平衡状态时混合气体颜色_______(填“变深”、“变浅”或“不变”), 判断理由___________。
(2)将一定量N2O4加入到恒温恒压的密闭容器中(温度298K、压强100kPa)。该反应中,正反应速率v正=k正×p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆×p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,p为分压(分压=总压×物质的量分数),则该反应的压强平衡常数Kp=_____(以k正、k逆表示)。若该条件下k正=4.4×104s-1,当N2O4分解10%时,v正=____kPa·s-1
(3)将一定量N2O4加入到恒容密闭容器中。测得不同温度下,N2O4的平衡转化率a如图所示。已知N2O4的起始压强p0为210kPa,计算图中a点对应温度下反应的压强平衡常数Kp=______。
【答案】 (1). c (2). 变深 (3). 该反应正向为吸热反应,升温使平衡正向移动,c(NO2)增大,气体颜色变深 (4). k正/k逆 (5). 3.6×106 (6). 224 kPa
【解析】(1)①a.v正(N2O4)=2v逆(NO2)不满足正逆反应速率相等,反应没有达到平衡状态,a错误;b.由于是恒温恒容,所以容器中气体的温度不变,不能说明该反应达到平衡状态,b错误;c.混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,所以容器中气体平均相对分子质量不变说明该反应达到平衡状态,c正确;d.密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,所以混合气体密度不变,不能说明该反应达到平衡状态,d错误,答案选c;②达到平衡状态后,保持体积不变升高温度,正反应吸热,平衡向正反应方向进行,NO2浓度增大,再次到达平衡状态时混合气体颜色变深。(2)平衡时正逆速率相等,由于v正=k正×p(N2O4),v逆=k逆×p2(NO2),联立可得Kp=K正/K逆;当N2O4分解10%时,设投入的N2O4为1mol,转化的N2O4为0.1mol,则根据方程式可知
N2O4(g)2NO2(g) 物质的量增大△n
1mol 2mol-1mol=1mol
0.1mol 0.1mol
故此时p(N2O4)=,则v正=4.4×l04s-1×=3.6×106 kPa•s-1;(3)设N2O4的起始量是1mol,a点转化率是0.4,则根据方程式可知
N2O4(g)2NO2(g)
起始量(mol) 1 0
转化量(mol) 0.4 0.8
平衡量(mol) 0.6 0.8
所以平衡后的压强是1.4×210kPa=294 kPa,所以a点对应温度下反应的压强平衡常数Kp=。
21. 近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。常温时,H2S在水中的电离常数Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.0×10-15。按要求回答下列问题:
(1)H2S在水中的二级电离常数表达式Ka2=______;0.1mol/LNa2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为__________.
(2)常温下,向0.1mol/LH2S溶液中通入HCl或加入NaOH固体,测得c(S2-)与溶液pH的关系如图(忽略溶液体积的变化及H2S的挥发)。
①当溶液中c(S2-)=1.4×10-19mol/L时,溶液中c(OH-)=______,水电离产生的c(H+)=______.
②当pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=_______.
(3)在工业废水处理中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去。常温下,向含有0.010mol·L-1 Mn2+废水中通入H2S以调节废水的pH,当c(HS-)=2.0×10-4mol·L-1时,Mn2+开始沉淀,此时废水的pH=___。[已知Ksp(MnS)=1.4×10-15]
【答案】 (1). (2). c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+) (3). 1.0×10-13 mol·L-1
(4). 1.0×10-13 mol·L-1 (5). 0.043 mol·L-1 (6). 5(或5.0)
【解析】(1)H2S在水中的电离方程式为:H2SHS-+H+、HS-S2-+H+,所以二级电离常数表达式Ka2=;0.1mol/LNa2S溶液中硫离子水解,溶液显碱性,离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+);(2)①根据图像可知当溶液中c(S2-)=1.4×10-19mol/L时pH=1,则溶液中c(OH-)=1×10-13 mol·L-1,水电离产生的c(H+)等于溶液中氢氧根的浓度,为1.0×10-13 mol·L-1;②当pH=13时溶液中c(S2-)=5.7×10-2mol/L,根据硫原子守恒溶液中的c(H2S)+c(HS-)=0.1mol/L-0.057mol/L=0.043mol/L;(3)Mn2+开始沉淀时溶液中c(S2-)=,根据H2S的二级电离常数可知溶液中氢离子浓度是,所以pH=5。