C.d点溶液为氢氧化钠与NaA溶液按1:
1形成的溶液,根据物料守恒有:
c(Na+)=2c(A-)+2c(HA),选项C错误;
D.a点溶液以HB与NaB按1:
1为溶质形成的溶液,溶液呈酸性,说明电离大于水解,则:
c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-),选项D正确。
答案选C。
8.多硫化物是含多硫离子(Sx2-)的化合物,可用作废水处理剂、硫化剂等。
回答下列问题:
(1)多硫化钠(Na2S5)可由H2S与Na2S在一定条件下反应制得,该反应的还原产物为___________,Na2S5中含有的化学键类型是______________________。
(2)多硫化物MS4溶液在碱性条件下可高效处理高浓度含CN-电镀废水,CN-被氧化成毒性较小的SCN-,S2-转化为S2-。
①M的离子与S2-具有相同的核外电子排布,则M在周期表中的位置是___________。
②CN-的电子式为______________________。
③处理废水的离子方程式为______________________。
(3)过硫化铵[(NH4)2S2]可用作硫化试剂,为探究其性质,某研究小组进行如下实验:
取含1.00g(NH4)2S2的溶液加入足量稀硫酸酸化,得到0.32g淡黄色不溶物A和氢化物B。
①A是___________,生成的B在标准状况的体积为___________mL。
②利用(NN4)2S2溶液中的活性硫能将硫锡矿中的难溶物硫化亚锡(II)(SnS)氧化成硫代锡(IV)酸铵[(NH4)2SnS3]而溶解,写出反应的离子方程式___________。
【答案】
(1).H2
(2).离子键、共价键(3).第4周期ⅡA族(4).
(5).S42-+3CN-=S2-+3SCN-(6).S(或硫)(7).224(8).S22-+SnS=SnS32-
【详解】
(1)H2S与Na2S在一定条件下反应生成多硫化钠(Na2S5)和氢气,根据氧化还原反应原理可知,反应为4H2S+Na2S=Na2S5+4H2↑,其中氢元素由+1价变为0价被还原生成氢气,故该反应的还原产物为H2,活泼金属元素与活泼非金属元素易形成离子键,非金属元素之间易形成共价键,可见Na2S5中钠离子与S52-之间存在离子键,S原子之间存在共价键,故含有的化学键类型是离子键和共价键;
(2)①M的离子与S2-具有相同的核外电子排布,均为18电子结构,则M为钙离子,在周期表中的位置是第四周期ⅡA族;
②CN-离子中碳原子和氮原子均达8电子结构,故电子式为
;
③处理废水是S42-与CN-反应生成S2-和SCN-,反应的离子方程式为S42-+3CN-=S2-+3SCN-;
(3)过硫化铵[(NH4)2S2]与稀硫酸反应生成淡黄色不溶物硫和氢化物硫化氢和硫酸铵,发生反应的化学方程式为(NH4)2S2+H2SO4=(NH4)2SO4+S↓+H2S↑,
①A是S或硫,生成的B的物质的量为n(H2S)=n(S)=0.32g÷32g/mol=0.01mol,在标准状况的体积为0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL;
②利用(NN4)2S2溶液中的活性硫能将硫锡矿中的难溶物硫化亚锡(II)(SnS)氧化成硫代锡(IV)酸铵[(NH4)2SnS3]而溶解,反应的离子方程式为S22-+SnS=SnS32-。
9.乙烯是重要的基本化工原料,以乙烷为原料生产乙烯有多种方法。
I.乙烷裂解脱氢法。
该方法的反应为:
C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)△H=akJ·mol-1
(1)已知101kPa,298K时,C(s)和H2(g)生成lmoC2H6(g)、1molC2H4(g)的△H分别为-84.7kJ·mol-1、+52.3kJ·mol-1。
则a=___________。
II.乙烧氧化脱氢法,在原料气中加入氧气,乙烷氧化脱氢的反应如下:
2C2H6(g)+O2(g)
2C2H4(g)+2H2O(g)△H<0,副反应都为放热反应,副产物有CH4(g)、CO(g)、CO2(g)。
原料气(70.1%空气、29.9%C2H6)在反应器中停留15s,获得相关数据如下表:
(2)①反应的平衡常数表达式为K=___________,K(750℃)___________K(900℃)(填“>”、“<”、“=”)
②当温度超过800℃时,乙烯的选择性降低,其主要原因可能是___________。
根据表中数据选择适宜的反应温度为___________。
III.催化氧化脱氢法。
以Mo-V-Nb-Sb的氧化物为催化剂,在常压、380℃下,反应速率与氧气分压[P(O2)]、乙烷分压[P(C2H6)的关系如下图所示。
(3)已知该反应的速率方程为v=kPm(O2)·Pn(C2H6),则m=___________,n=___________。
IV质子膜燃料电池法。
(4)乙烷氧化制乙烯会产生CO2的大量排放,近年研究人员开发了乙烷氧化制乙烯的质子膜燃料电池(SOFC),该燃料电池的负极反应式为______________________,这种电池工作过程中没有CO2排放,原因是______________________。
【答案】
(1).+137.0
(2).K=
(3).>(4).副反应速率变大(或副反应增多)(5).850℃(6).0(7).1(8).C2H6-2e-=C2H4+2H+(9).质子膜将氧气和乙烷、乙烯隔开,使脱氢和氧化分开进行,所以没有CO2产生
【详解】
(1)已知101kPa,298K时,C(s)和H2(g)生成lmoC2H6(g)、1molC2H4(g)的△H分别为-84.7kJ·mol-1、+52.3kJ·mol-1。
则有①2C(s)+3H2(g)=C2H6(g)△H1=-84.7kJ·mol;②2C(s)+2H2(g)=C2H4(g)△H2=+52.3kJ·mol-1;根据盖斯定律,由②-①得反应③C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) △H=akJ·mol-1,则a=+137.0;
(2)①反应2C2H6(g)+O2(g)
2C2H4(g)+2H2O(g) 的平衡常数表达式为K=
;
根据表中数据可知,升高温度乙烷的转化率增大,平衡正向移动,则K减小,故K(750℃)>K(900℃);
②当温度超过800℃时,副反应速率变大(或副反应增多),乙烯的选择性降低;
根据表中数据,乙烷转化率较高、乙烯转化率较高且产率较高,故选择适宜的反应温度为850℃;
(3)已知该反应的速率方程为v=kPm(O2)·Pn(C2H6),根据图中信息可知v与Pm(O2)的关系保持不变,故m=0,v与Pn(C2H6)的关系保持正比关系且横纵坐标相等,故n=1;
(4)乙烷氧化制乙烯会产生CO2的大量排放,近年研究人员开发了乙烷氧化制乙烯的质子膜燃料电池(SOFC),该燃料电池的负极乙烷在酸性条件下失去电子产生乙烯,电极反应式为C2H6-2e-=C2H4+2H+,这种电池工作过程中没有CO2排放,原因是质子膜将氧气和乙烷、乙烯隔开,使脱氢和氧化分开进行,所以没有CO2产生。
10.纳米微晶碱式碳酸锌是一种新型的碱式碳酸锌,在医药行业可用作皮肤保护剂,在化妆品生产中用作基础原料。
用工业级硫酸锌(主要成分ZnSO4·7H2O,含少量Fe2+、Cu2+、Cd2+、Co2+、Ni2+)制备纳米微晶碱式碳酸锌[Zn4CO3(OH)6]的一种流程如下:
回答下列问题:
(1)配制硫酸锌溶液:
①烧杯中加入100g工业级硫酸锌;②加入116mL的蒸馏水,用玻璃棒搅拌,直至完全溶解,得160mL溶液。
配制时还需用到的玻璃仪器是___________,所得ZnSO4溶液的物质的量浓度约为_________。
(已知ZnSO·7H2O的摩尔质量为287g·mol-1)
(2)“氧化除杂”是除去溶液中Fe2+
①滤渣I的主要成分是___________(填化学式)。
②控制其它条件不变,溶液的pH对H2O2除铁效果的影响如图,除铁时应控制溶液pH为___________(填整数值)。
(已知:
ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17,溶液体积变化忽略不计)
(3)“还原除杂”。
除Cu2+、Cd2+后,再加入Zn粉和少量Sb2S3,形成锑锌微电池,提高除Co2+、Ni2+的反应速率。
则Zn2+、Co2+、Sb3+的氧化性强弱顺序:
___________>___________>___________(填离子符号)。
_______________
(4)“沉锌时,①生成纳米微晶碱式碳酸锌的离子方程式为______________________。
②加入MgSO4·7H2O的目的主要是降低所得粉体的晶粒度,但也要保证主元素的质量分数在56%以上。
下表是不同Mg:
Zn(质量比)对产品品粒度及Zn质量分数的影响:
Mg︰Zn(质量比)不宜超过______________________。
(5)用EDTA滴定法测样品中锌的含量,反应式为Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+。
取ag纳米微晶碱式碳酸锌样品,在pH为5~6的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中,以二甲酚橙作指示剂,用bmol·L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定,消耗EDTA溶液cmL则样品中锌的质量分数是___________。
【答案】
(1).量筒
(2).2.18mol·L-1(3).Fe(OH)3(4).5(5).Sb3+Co2+Zn2+(6).4Zn2++8HCO3-=Zn4CO3(OH)6↓+7CO2↑+H2O(7).1.07:
22(8).6.5bc/a%
【详解】
(1)配制硫酸锌溶液需要量取116mL的蒸馏水,故配制时还需用到的玻璃仪器除了玻璃棒外还需要用到的玻璃仪器有量筒;所得ZnSO4溶液的物质的量浓度约为
2.18mol·L-1;
(2)①加入双氧水后氧化除杂是除去溶液中Fe2+,滤渣I的主要成分是Fe(OH)3;
②控制其它条件不变,溶液的pH对H2O2除铁效果的影响如图,根据图中信息可知,除铁时应控制溶液pH为5;
(3)“还原除杂”。
除Cu2+、Cd2+后,再加入Zn粉和少量Sb2S3,形成锑锌微电池,提高除Co2+、Ni2+的反应速率。
则Sb2S3起氧化剂作用,锌置换出钴,故Zn2+、Co2+、Sb3+的氧化性强弱顺序:
Sb3+>Co2+>Zn2+;
(4)“沉锌时,根据工艺流程可知,加入碳酸氢铵溶液和硫酸锌晶体,故①生成纳米微晶碱式碳酸锌的离子方程式为4Zn2++8HCO3-=Zn4CO3(OH)6↓+7CO2↑+H2O;
②根据表中数据可知,Mg︰Zn(质量比)不宜超过1.07:
22,否则锌的质量分数反而减小;
(5)根据反应Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+。
取ag纳米微晶碱式碳酸锌样品,在pH为5~6的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中,以二甲酚橙作指示剂,用bmol·L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定,消耗EDTA溶液cmL则样品中锌的质量分数是
%。
11.高锰酸钾是一种重要的化工原料,其绿色化制备是重要的课题。
某课外小组设计如下方案用锰酸钾制备高锰酸钾。
I.锰酸钾制备。
将二氧化锰、氯酸钾和氢氧化钾固体放入铁坩埚熔融制锰酸钾。
(1)搅拌时用___________(填“铁棒”或“玻璃棒”)。
(2)若要制得锰酸钾59.1g,至少需要氯酸钾___________g。
II.高锰酸钾制备。
制备高锰酸钾的装置如下图所示(加热与夹持装置省略)。
用I制得的锰酸钾加少量蒸馏水溶解,得墨绿色溶液,倒入三颈瓶中。
打开甲装置分液漏斗活塞加入稀硫酸,加热,生成乙酸蒸气,通入乙装置,水浴加热,搅拌,锰酸钾在酸性条件反应生成高锰酸钾和二氧化锰。
(3)用离子方程式表示甲装置中存在的化学平衡___________(任写一个)。
(4)乙装置中发生反应的化学方程式:
______________________。
(5)丙装置中氢氧化钠溶液的作用是______________________。
(6)甲装置容易发生倒吸,改进的措施是______________________。
(7)判断乙装置中锰酸钾完全反应的实验方法是;用玻璃棒蘸取溶液滴到滤纸上,若观察到______________________,表示锰酸钾已完全反应。
III.高锰酸钾产品的纯度分析。
(8)将乙中所得溶液过滤,把滤液倒入蒸发皿中,浓缩,冷却,抽滤,洗涤,干燥得KMnO4产品。
请设计实验证明产品中含有少量MnO2:
______________________。
【答案】
(1).铁棒
(2).12.25(3).H2O
H++OH-(4).3K2MnO4+4CH3COOH=2KMnO4+MnO2↓+4CH3COOK+2H2O(5).尾气处理(吸收)(6).在甲和乙中间增加安全瓶(7).仅有紫红色而没有墨绿色痕迹(8).取少量产品溶于水,过滤,洗涤,将所得固体放入试管中,加入少量H2O2,产生大量气泡,则证明产品中含有MnO2
【详解】
(1)熔融状态下氢氧化钾能与玻璃中的二氧化硅反应,故搅拌时用铁棒而不能用玻璃棒,答案为铁棒;
(2)将二氧化锰、氯酸钾和氢氧化钾固体放入铁坩埚熔融制锰酸钾,结合氧化还原反应原理配平得反应3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O,根据反应可知,若要制得锰酸钾59.1g,至少需要氯酸钾
g;
(3)甲装置中水的电离和醋酸的电离均为可逆过程,用离子方程式表示为H2O
H++OH-或CH3COOH
CH3COO-+H+;
(4)乙装置中锰酸钾与醋酸反应生成高锰酸钾、二氧化锰、醋酸钾和水,发生反应的化学方程式为:
3K2MnO4+4CH3COOH=2KMnO4+MnO2↓+4CH3COOK+2H2O;
(5)丙装置中氢氧化钠溶液的作用是尾气处理(吸收);
(6)甲装置容易发生倒吸,改进的措施是在甲和乙中间增加安全瓶;
(7)判断乙装置中锰酸钾完全反应的实验方法是;用玻璃棒蘸取溶液滴到滤纸上,若观察到仅有紫红色而没有墨绿色痕迹,表示锰酸钾已完全反应;
(8)取少量产品溶于水,过滤,洗涤,将所得固体放入试管中,加入少量H2O2,产生大量气泡,则证明产品中含有MnO2。