详解:
如果溶液中含有SO42-,加入盐酸酸化的BaCl2溶液,有白色沉淀产生;如果溶液中含有银离子,也具有此现象发生,所以不能确定该溶液中一定含有SO42-;A正确;NH3·H2O溶液中滴加少量AgNO3溶液,生成银氨溶液,二者发生了反应,不能大量共存;B错误;将木炭和浓硫酸共热生成的气体有二氧化碳和二氧化硫,通入澄清石灰水中,都能反应生成碳酸钙沉淀和亚硫酸钙沉淀,结论错误,C错误;氢氧化钠溶液过量,加入的FeCl3溶液与氢氧化钠溶液反应生成红褐色沉淀,不能比较Ksp[Fe(OH)3]和Ksp[Mg(OH)2]大小,D错误;正确选项A。
8.“分子筛”是一种具有多孔结构的铝硅酸盐(NaAlSiO4·nH2O),其中有许多笼状孔穴和通道,能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面,故此得名。
利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FO等)制备“分子筛”的一种工艺流程如下:
(1)“分子筛”的化学式用氧化物形式可表示为______________________。
(2)铝灰水解产生的气体为_______(填化学式),该气体分子中极性键的数目为_________;“水解”在加热条件下而不在室温下进行的原因是________________________________________。
(3)“酸溶”时,发生氧化还原反应的离子方程式为________________________________。
(4)该工艺中滤渣的颜色为______________________。
(5)某学习小组设计实验模拟从浓缩海水(含Ca2+、Mg2+、SO42-)中提取试剂级NaCl:
①实验中若向浓缩海水中加入的是Na2CO3浓溶液,则有难溶的Mg2(OH)2CO3生成,同时有气体逸出。
该反应的离子方程式为_____________________________________________。
②该学习小组发现上述实验即使BaCl2 用量不足,第III步沉淀中依然含有少量BaCO3。
从平衡角度分析其原因:
______________________________________________________________。
【答案】
(1).Na2O·Al2O3·2SiO2· 2nH2O
(2).NH3(3).3(4).加快AlN水解反应速率,降低NH3在水中的溶解度。
促使NH3逸出(5).2A1+6H+==2A13++3H2↑(6).红褐色(7).2CO32-+2Mg2++H2O==Mg2(OH)2CO3↓ +CO2↑(8).加入的CO32-使BaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动,从而形成BaCO3
【解析】
(1)铝硅酸盐(NaAlSiO4·nH2O)组成复杂,用氧化物表示时,金属氧化物在前,非金属氧化物在后,利用原子守恒规律可得Na2O·Al2O3·2SiO2·2nH2O;正确答案:
Na2O·Al2O3·2SiO2·2nH2O。
(3)“酸溶”时,金属铝与酸反应生成铝盐和氢气,离子方程式为:
2Al+6H+=2Al3++3H2↑;正确答案:
2Al+6H+=2Al3++3H2↑。
(4)铁离子在碱性条件下生成氢氧化铁红褐色沉淀,该工艺中滤渣的颜色为红褐色;正确答案:
红褐色。
(5)①实验中若向浓缩海水中加入的是Na2CO3浓溶液,则有难溶的Mg2(OH)2CO3生成,同时有二氧化碳气体逸出,该反应的离子方程式为:
2CO32-+2Mg2++H2O=Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑;正确答案:
2CO32-+2Mg2++H2O=Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑。
②加入的CO32-使BaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动,从而形成BaCO3,因此上述实验即使BaCl2用量不足,第Ⅲ步沉淀中依然含有少量BaCO3;正确答案:
加入的CO32-使BaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动,从而形成BaCO3。
9.碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。
回答下列问题:
(1)一种制备氮氧化铝的反应原理为23Al2O3+ 15C+5N2==2Al23O27N5+15CO,产物Al23O27N5中氮的化合价为______________________________。
(2)真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:
Al2O3(s)+ 3C(s)==Al2OC(s)+2CO(g) △H1
2Al2OC(s) + 3C(s)==Al4C3(s) + 2CO(g) △H2
2Al2O3(s)+ 9C(s)==Al4C3(s) + 6CO(g) △H3
①△H3=_________ (用△H1、△H2 表示)。
②Al4C3可与足量盐酸反应制备一种最简单的烃,该反应的化学方程式为__________________________。
(3)下列是碳热还原制锰合金的三个反应,CO 与CO2 平衡分压比的自然对数值(1nK=2.303lgK)与温度的关系如图所示(已知Kp是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数。
分压=总压× 气体的物质的量分数)。
I.Mn3C(s)+4CO2(g)
3MnO(s)+5CO(g) Kp(I)
II.Mn(s)+CO2(g)
MnO(s)+CO(g) Kp(II)
III.Mn3C(s) + CO2(g)
3Mn(s)+2CO(g) Kp(III)
①△H>0 的反应是__________________ (填“I”“II”或“I”)。
②1200 K时,在一体积为2L的恒容密闭容器中有17.7 gMn3C(s)和0.4molCO2,只发生反应I,5min后达到平衡,此时CO的浓度为0.125 mol/L,则0~5 min 内V(CO2)=____________。
③在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g),只发生反应II,下列能说明反应II达到平衡的是____________ (填字母 )。
A.容器的体积不再改变 B.固体的质量不再改变 C.气体的总质量不再改变
④向恒容密闭容器中加入Mn3C 并充入0.1molCO2,若只发生反应III,则在A点反应达到平衡。
当容器的总压为a kPa时,CO2的转化率为______________;A点对应温度下的Kp(III)=____________。
【答案】
(1).-3
(2).2△H1+△H2(3).Al4C3+12HCl==4AlCl3+3CH4↑(4).III(5).0.02 mol·L-1·min-1(6).BC(7).33.3%(8).0. 5a kPa
【解析】分析:
(1)根据化合价法则确定氮元素化合价;
(2)根据盖斯定律进行△H3的计算,根据最简单的烃为甲烷及原子守恒规律书写方程式;(3)升高温度,1nK增大,则K增大,平衡正向移动,正反应为吸热反应,反应III符合;反应II:
Mn(s)+CO2(g)
MnO(s)+CO(g)为气体体积不变的放热反应,根据“变量不变达平衡”进行判断;(4)根据向恒容密闭容器中加入Mn3C 并充入0.1molCO2,若只发生反应III,则在A点反应达到平衡,
,则c(CO)=1/2c(CO2)进行解析。
详解:
(1)根据化合价法则,铝为+3价,氧为-2价,氮的化合价为-3;正确答案:
-3。
(2)①根据盖斯定律:
反应①×2+反应②,可得2Al2O3(s)+9C(s)==Al4C3(s)+6CO(g)△H3=2△H1+△H2;正确答案:
2△H1+△H2。
②最简单的烃为甲烷,Al4C3可与足量盐酸反应生成甲烷和氯化铝,反应的化学方程式为:
Al4C3+12HCl==4AlCl3+3CH4↑;正确答案:
Al4C3+12HCl==4AlCl3+3CH4↑。
(3)①由图中信息可知,反应III升高温度,1nK增大,则K增大,平衡正向移动,正反应为吸热反应,△H>0;正确答案:
III。
②0~5min内V(CO2)=4/5×
=0.02mol·L-1·min-1;正确答案:
0.02mol·L-1·min-1。
③反应II:
Mn(s)+CO2(g)
MnO(s)+CO(g)为气体体积不变的放热反应,根据变量不变达平衡进行判断;A.反应为气体不变的反应,反应中容器的体积不是变量,不能作为平衡状态的依据,A错误;反应为固体质量增大的反应,固体的质量为变量,当固体的质量不再改变时,反应达到平衡状态,B正确;反应是一个气体质量减小的反应,气体的总质量为变量,当气体的总质量不再改变时,反应达到平衡状态,C正确;正确选项BC。
④向恒容密闭容器中加入Mn3C并充入0.1molCO2,若只发生反应III,则在A点反应达到平衡,
,则c(CO)=1/2c(CO2),当容器的总压为akPa时,CO2的转化率为0.5/(1+0.5)×100%=33.3%,A点对应温度下的Kp(III)=P(CO)/p(CO2)=0.5akPa;正确答案:
33.3%;0.5akPa。
10.NiCl2是化工合成中最重要的镍源。
实验室常用下列装置(夹持装置已略去)制备无水NiCl2。
实验步骤如下 :
I.按图示连接好装置,检查装置气密性后,先向装置中通入干燥的CO2。
II.约20 min后,停止通入CO2,改为通儒Cl2 并使装置中充满Cl2。
III.将电炉升温至750℃,在氯气流中加热约lh。
IV.在氯气流中冷却至室温后,再继续通入CO 2约10 min。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为_____________________________。
(2)步骤I中通入CO2 的目的是___________________________。
(3)A中生成Cl2 的离子方程式为______________________________________。
(4)判断步骤II中氧气已充满装置的现象是______________________________________。
(5)步骤IV中通入CO 2的目的是______________,水槽中NaOH 溶液的作用是_____________________。
(6)反应前石英管及瓷舟的总质量为m1、放入镍粉后石英管及瓷舟的总质量为m2,氧化反应后石英管及瓷舟的总质量为m3,则产品中n(Ni)/n(Cl)=________(填计算表达式)。
(7)实验室也可用NiCl2·6H2O 与液态SOCl2 混合加热制取无水NiCl2,其反应的化学方程式为______________________。
【答案】
(1).蒸馏烧瓶
(2).排尽装置内的空气(或防止空气中的氧气与镍反应等合理答案)(3).2MnO4- +16H+ +10C1-==2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O(4).漏斗液面上方的气体呈黄绿色(5).排尽装置中的Cl2(6).吸收未反应的Cl2,以免污染环境(7).35.5(m2-m1)/59(m3-m2)(8).NiCl2·6H2O+6SOCl2
NiCl2+6SO2↑+12HCl↑
【解析】分析:
氯气和金属镍加热反应制备氯化镍,氯气必须干燥纯净,因此用饱和食盐水、浓硫酸除去氯气中的氯化氢和水蒸气;由于氯气有毒,污染环境,最后要用碱液吸收处理,且要注意防止产生倒吸;金属镍能够与氧气反应,因此实验之前用二氧化碳排净装置内的空气,再用氯气排净二氧化碳气体;实验结束后,再用二氧化碳排净装置内残留的氯气,使之全部被碱液吸收;问题(6)可以根据(m2-m1)为金属镍的质量,(m3-m2)为参加反应的氯气的质量,然后转化为物质的量进行计算;问题(7)SOCl2与水反应生成二氧化硫和盐酸,抑制了NiCl2·6H2O加热时发生水解,反应生成NiCl2;据以上分析解题。
详解:
(1)仪器A的名称为蒸馏烧瓶;正确答案:
蒸馏烧瓶。
(2)步骤I中通入CO2的目的是排尽装置内的空气,防止空气中的氧气与镍反应;正确答案:
排尽装置内的空气(或防止空气中的氧气与镍反应等合理答案)。
(3)酸性高锰酸钾溶液与浓盐酸反应生成氯化锰、氯化钾、氯气和水;离子方程式为:
2MnO4-+16H++10C1-==2Mn2++5Cl2↑+8H2O;正确答案:
2MnO4-+16H++10C1-==2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
(4)由于氯气为黄绿色,判断步骤II中氯气已充满装置的现象是漏斗液面上方的气体呈黄绿色;正确答案:
漏斗液面上方的气体呈黄绿色。
(5)反应结束后,装置内有残留的氯气,因此继续通入CO2,排尽装置中的Cl2;排除的氯气进入盛有NaOH溶液的水槽中,被碱液吸收,以免污染环境;正确答案:
排尽装置中的Cl2;吸收未反应的Cl2,以免污染环境。
(6)反应前石英管及瓷舟的总质量为m1、放入镍粉后石英管及瓷舟的总质量为m2,所以金属镍的质量为(m2-m1)g,物质的量为(m2-m1)/59mol;金属镍与氯气反应:
Ni+Cl2=NiCl2可知消耗氯气的量为(m3-m2)/71mol,所以则产品中n(Ni)/n(Cl)=(m2-m1)/59:
2(m3-m2)/71=35.5(m2-m1