题目内容

I.化学研究性学习小组拟通过实验探究“新制的还原性铁粉和过量盐酸的反应生成FeCl2还是FeCl3”.请你参与探究并回答有关问题:
(1)一位同学向反应后的溶液中滴加NaOH溶液的方法来验证溶液中含有Fe2+
①可观察到实验现象是
产生白色沉淀,迅速变灰绿色,最终变红棕色沉淀
产生白色沉淀,迅速变灰绿色,最终变红棕色沉淀

②反应过程中发生反应的化学方程式是
FeCl2+2NaOH═Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3
FeCl2+2NaOH═Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3

(2)另一位同学向反应后的溶液中先滴加KSCN溶液,再向其中滴加新制氯水,溶液呈现血红色,但当滴加过量新制氯水时,却发现红色褪去.为了弄清溶液红色褪去的原因,同学们查到如下资料:
①铁有一种化合物称为铁酸盐(含有FeO42-).
②SCN-的电子式为
③氯水具有很强的氧化性.
于是同学们提出两种假设,
①第一种假设是:Cl2可将Fe3+氧化为FeO42-,请写出该离子反应方程式
2Fe3++3Cl2+8H2O═2FeO42-+6Cl-+16H+
2Fe3++3Cl2+8H2O═2FeO42-+6Cl-+16H+

②第二种假设是:
SCN-被Cl2氧化
SCN-被Cl2氧化

II.某经济开发区将钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成了一个产业链(如图所示),大大地提高了资源利用率,减少了环境污染.请填写下列空白:

(1)写出钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式:
2FeTiO3+6C+7Cl2
 电解 
.
 
2FeCl3+2TiCl4+6CO
2FeTiO3+6C+7Cl2
 电解 
.
 
2FeCl3+2TiCl4+6CO

(2)由CO和H2合成甲醇的方程式是:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
①已知该反应在300℃时的化学平衡常数为0.27,该温度下将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时反应将
向逆反应方向进行
向逆反应方向进行
(填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”).
②若不考虑生产过程中物质的任何损失,该产业链中每合成19.2t甲醇,至少需额外补充H2
1.0
1.0
t.
(3)用甲醇-空气碱性(KOH)燃料电池作电源电解精炼粗铜,在接通电路一段时间后纯Cu质量增加3.2g.
①请写出燃料电池中的负极反应式:
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

②燃料电池正极消耗空气的体积是
2.8L
2.8L
(标况,空气中O2体积分数以20%计算).
分析:I.(1)根据NaOH溶液与FeCl2溶液先后发生反应:FeCl2+2NaOH═Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3,可观察到产生白色沉淀,迅速变灰绿色,最终变红棕色沉淀,根据颜色变化书写反应现象;
(2)①根据Cl2做氧化剂被还原生成氯离子,Fe3+被氧化为FeO42-,确定反应物和生成物,然后根据化合价升降总数相等和原子守恒配平;
②SCN-中S为负二价,N为负三价均为最低价有被氧化的可能,溶液的颜色会逐渐褪去,可能溶液中的SCN-被过量的氯水氧化;
II.(1)分析流程可知,钛铁矿经氯化得到四氯化钛、氯化铁和一氧化碳,依据原子守恒配平写出;
(2)①依据浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行的方向;
②根据CO和H2合成甲醇的方程式:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)以及2FeTiO3+6C+7Cl2
 电解 
.
 
2FeCl3+2TiCl4+6CO和2NaCl+2H2O
 电解 
.
 
 2NaOH+H2↑+Cl2↑得到相应关系式来计算;
(3)①根据负极反应=总反应-正极反应来回答;
②根据电路中的电子守恒来计算回答.
解答:解:I.(1)①NaOH溶液与FeCl2溶液先后发生反应:FeCl2+2NaOH═Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3,可观察到产生白色沉淀,迅速变灰绿色,最终变红棕色沉淀,
故答案:产生白色沉淀,迅速变灰绿色,最终变红棕色沉淀;
②涉及的反应方程式为:FeCl2+2NaOH═Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3
故答案为:FeCl2+2NaOH═Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3
(2)①Cl2做氧化剂被还原生成氯离子,Fe3+被氧化为FeO42-,根据化合价升降总数相等和原子守恒得:2Fe3++3Cl2+8H2O═2FeO42-+6Cl-+16H+
故答案为:2Fe3++3Cl2+8H2O═2FeO42-+6Cl-+16H+
②SCN-中S为负二价,N为负三价均为最低价有被氧化的可能,溶液的颜色会逐渐褪去,可能溶液中的SCN-被过量的氯水氧化,
故答案为:SCN-被Cl2氧化;
II.(1)从图示可知氯化时的反应物为FeTiO3、C、Cl2,生成物为FeCl3、TiCl4、CO,再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为2FeTiO3+6C+7Cl2
 电解 
.
 
2FeCl3+2TiCl4+6CO,
故答案为:2FeTiO3+6C+7Cl2
 电解 
.
 
2FeCl3+2TiCl4+6CO;
(2)①将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此状态的浓度熵Qc=
c(CH3OH)
c(CO).c2(H2)
=
2mol
2L
2mol
2L
.(
3mol
2L
)2
=0.44>0.27,即Qc>K,所以此时反应将向逆反应方向进行,
故答案为:向逆反应方向进行;
②由方程式CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)、2FeTiO3+6C+7Cl2
 电解 
.
 
2FeCl3+2TiCl4+6CO、2NaCl+2H2O
 电解 
.
 
2NaOH+H2↑+Cl2↑得如下关系式:6CH3OH→6CO→7Cl2→7H2,而6CH3OH→12H2,故每生产6molCH3OH(192g)需额外补充5molH2(10g),则生产19.2t甲醇,至少需额外补充1.0t氢气,故答案为:1.0;
(3)①甲醇-空气碱性(KOH)燃料电池的总反应为:3O2+2CH3OH+4OH-=2CO32-+6H2O,正极反应式为:3O2+12e-+6H2O=12OH-,负极反应=总反应-正极反应,即为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,
故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
②电解精炼粗铜时,阴极电极反应为:Cu2++2e-=Cu,当生成3.2g纯铜,至少转移电子0.1mol,燃料电池的正极反应为:3O2+12e-+6H2O=12OH-,转移电子0.1mol,消耗氧气0.025mol,折合成空气为0.125mol,在标准状况下的体积为2.8L,
故答案为:2.8 L.
点评:本题考查较综合,涉及原电池原理、平衡平衡的移动、氧化还原反应等知识点,这些知识点都是考查热点,也是学习重点,要求学生具有分析和解决问题的能力,难度较大.
练习册系列答案
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本题包括A、B两小题,分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容.请选择其中一题,并在相应的答题区域内作答.若两题都做,则按A题评分.
A.(1)K3[Fe(CN)6]铁氰化钾又叫赤血盐.是深红色斜方晶体,易溶于水,无特殊气味,能溶于水、丙酮,不溶于乙醇.
①分子内不含有
CEF
CEF
(填序号).
A.离子键         B.极性键         C.金属键D.配位键         E.氢键         F.非极性键
②中心离子的基态电子排布式
[Ar]3d5
[Ar]3d5

③配位体CN-的等电子体有
CO、N2
CO、N2
(写出两种).
④用价电子对互斥理论可知二氧化硒分子的空间构型为
V形
V形

(2)多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐,其主要包括砷化镓、硫化镉、硫化锌及铜锢硒薄膜电池等.
①第一电离能:As
Se(填“>”、“<”或“=”).
②硫化锌的晶胞中(结构如右图所示),硫离子的配位数是
4
4


B.某化学研究性学习小组为探究某品牌花生油中不饱和脂肪酸的含量,进行了如下实验:
步骤I:称取0.4g花生油样品,置于两个干燥的碘瓶(如图)内,加入10mL四氯化碳,轻轻摇动使油全部溶解.向碘瓶中加入25.00mL含0.01mol IBr的无水乙酸溶液,盖好瓶塞,在玻璃塞与瓶口之间滴加数滴10%碘化钾溶液封闭缝隙,以免IBr的挥发损失.
步骤II:在暗处放置30min,并不时轻轻摇动.30min后,小心地打开玻璃塞,用新配制的10%碘化钾10mL和蒸馏水50mL把玻璃塞和瓶颈上的液体冲洗入瓶内.
步骤Ⅲ:加入指示剂,用0.1mol?L-1硫代硫酸钠溶液滴定,用力振荡碘瓶,直至终点.
测定过程中发生的相关反应如下:


②IBr+KI=I2+KBr 
③I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
请回答下列问题:
(1)已知卤素互化物IBr的性质与卤素单质类似,实验中准确量取IBr溶液应选用的仪器是
酸式滴定管
酸式滴定管
,碘瓶不干燥会发生反应的化学方程式
IBr+H2O=HIO+HBr
IBr+H2O=HIO+HBr

(2)步骤Ⅱ中碘瓶在暗处放置30min,并不时轻轻摇动的原因是
碘瓶置于暗处可减少溴化氢挥发,不断搅动可以让物质间充分反应
碘瓶置于暗处可减少溴化氢挥发,不断搅动可以让物质间充分反应

(3)步骤Ⅲ中所加指示剂为
淀粉溶液
淀粉溶液
,滴定终点的现象
溶液由蓝色恰好变为无色且30秒内不变化
溶液由蓝色恰好变为无色且30秒内不变化
(2011?江山市模拟)(背景材料)氮化铝(AlN)陶瓷是一种类金刚石氮化物的新型无机非金属材料,最高可稳定到2200℃.导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料.抗熔融金属侵蚀的能力强,是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料.氮化铝还是电绝缘体,介电性能良好,用作电器元件也很有希望.超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产领域.其制取原理为:
Al2O3+3C+N2 
高温
2AlN+3CO
(问题探究)某化学研究性学习小组成员根据氮化铝的制取原理,进行了如下探究.
问题1、在制取氮化铝时由于反应不完全,氮化铝产品中所含杂质除了碳以外还可能存在
氧化铝
氧化铝

问题2、为测定该产品中有关成分的含量,甲、乙两同学设计了以下两个实验:
(1)甲同学:称取10.00g样品,将其加入过量的氢氧化钠溶液中共热并蒸干,AlN跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2,并放出氨气3.36L(标准状况).
①上述反应的化学方程式为
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3

②该样品中的AlN的质量分数为
61.5%
61.5%

(2)乙同学:称取10.00g样品置于反应器中,通入2.016L(标准状况)O2,在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g?L-1(已折成标准状况,AlN不跟O2反应).该样品中含杂质碳
1.92
1.92
g.
问题3、丙同学受到甲、乙同学实验的启发,认为测定某氮化铝中含有碳或氧化铝杂质,可用图中I的一些装置来进行检验,根据AlN与NaOH溶液反应所生成氨气的体积来测定样品中氮化铝的质量分数,并根据实验现象来确定杂质的成分(实验中导管体积忽略不计)

(1)实验有关操作为:①往锥形瓶中放入适量的AlN样品:②从分液漏斗往锥形瓶中加入过量的浓NaOH;③检验装置的气密性;④测定收集到水的体积.
正确的操作顺序为
③①②④
③①②④

(2)本试验中检查装置气密性的方法是
关闭分液漏斗活塞,微热锥形瓶,广口瓶中右侧导管水柱上升,恒温时水柱并不回落
关闭分液漏斗活塞,微热锥形瓶,广口瓶中右侧导管水柱上升,恒温时水柱并不回落

(3)广口瓶中的试剂X可最好选用
C
C
(填选项的标号).
A、苯    B、酒精    C、植物油    D、CCl4
(4)广口瓶的液体没有装满(上方留有少量空间),实验测得NH3的体积将
不变
不变
(填偏大、偏小或不变).
(5)若实验中测得样品的质量为wg,氨气的体积为aL(标况下),则样品中AlN的质量分数为
4100a
22.4w
%
4100a
22.4w
%
(AlN的式量为41).
(6)实验结束后,若观察到锥形瓶中还有固体,则样品中含有的杂质是
,为了测定是否含有其它杂质,则还需要哪些简单数据
碳的质量
碳的质量

问题4、丁同学认为,丙同学的实验方法,可能因气体体积测量不准,导致误差较大.建议改用图9中的Ⅱ装置进行同样实验,通过测定烧杯中硫酸的增重来确定样品中AlN的质量分数.你认为是否可行?
不可行
不可行
(填入“可行”、“不可行”),原因是
II中NH3极易被吸收,发生倒吸现象,同时氨气中含有水蒸气,影响氨气质量的测定
II中NH3极易被吸收,发生倒吸现象,同时氨气中含有水蒸气,影响氨气质量的测定
.最简单的改进方法为
在装置之间添加盛有碱石灰的干燥管,烧杯导管的末端接一倒扣的漏斗来吸收氨气
在装置之间添加盛有碱石灰的干燥管,烧杯导管的末端接一倒扣的漏斗来吸收氨气

问题5、戊同学仔细思考了丁同学的装置后,认为此装置所测测得的样品中AlN含量偏小.其原因是
反应产生的氨气不可能被完全吸收
反应产生的氨气不可能被完全吸收
.若忽略此原因的话,只要用图9中的III或IV两个装置中的一种,只需进行简单而又必要的数据测定,可比较准确地确定样品中AlN的质量分数.较合理的装置为
(填代号).你认为戊同学的装置是否还有缺陷?
.若有,所测结果将偏高或偏低
偏低
偏低
,应作如何改进?
应再接一个与IV装置中完全相同的干燥管(或再接一个装有碱石灰的干燥管也行)
应再接一个与IV装置中完全相同的干燥管(或再接一个装有碱石灰的干燥管也行)
.(若无缺陷后两此格可不填).

A、B、C、D分别代表四种不同的元素。A原子的最外层电子排布为ns1,B原子的价电子排布为ns2np2,C原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,D原子的L电子层的p轨道有3个电子。

(1)C原子的电子排布式为       ??       ,若A原子的最外层电子排布为1s1,则按原子轨道的重迭方式判断,A与C形成的化合物中的共价键类型属于    ??  ,A与C所形成的化合物的熔沸点明显高于A与C的同主族元素所形成的化合物的熔沸点,其原因是        ??                                      

(2)当n=2时,B原子的结构示意图为      ??    ,B与C形成的晶体属于          晶体。当n=3时,B与C形成的晶体中,B原子的杂化方式为     ??    ,该晶体中最小的环共有     ??   个微粒构成,微粒间的作用力是         ??         

(3)若A原子的最外层电子排布为4s1,B原子的价电排布为3s23p2,A在元素周期表中的位置是       ??       ,A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是

           ??            (用元素符号表示)。

B.(实验化学,12分)某化学研究性学习小组进行了一系列“带火星的木炭复燃”的实验,实验装置如下图所示。

(1)甲组同学探究“使带火星木炭复燃时O2的体积分数的极限”。将氧气和空气(假定空气中O2的体积分数为20%)按不同的体积比混合得100mL气体A进行实验,实验记录如下:

编号

I

II

III

IV

V

V(O2)/mL

60

40

20

12

10

V(空气)/mL

40

60

80

88

90

 现象

木炭复燃

木炭复燃

木炭复燃

木炭有时燃烧,有时不燃烧

木炭

不复燃

回答下列问题:

①使带火星木炭复燃的O2的体积分数最小约为       ??       

②用带火星木炭检验集气瓶里是否集满O2,若木炭复燃,能否认为集气瓶里的气体一定是纯净的O2?答:        ??      (填“能”或“否”)。

③若按照3∶2的比例混合O2和CO2气体,该混合气体能否使带火星的木炭复燃?

答:     ??    (“能”、“否”或“不一定”)。

(2)乙组同学探究“NO2能否支持燃烧”的问题,设计了如下几组实验,实验记录及结论如下:

编号

制取气体A(下列反应产生的混合气体)

B中的现象

结论

a

在烧瓶中加热适量浓HNO3

4HNO3   △   4NO2↑+O2↑+2H2O↑

充满红棕色气体,木炭不复燃,火星熄灭

NO2不支持燃烧

b

加热AgNO3固体

2AgNO3   △   2NO2↑+O2↑+2Ag

充满红棕色气体,木炭复燃

NO2支持燃烧

c

加热Cu(NO3)2固体

2Cu(NO3)2   △   4NO2↑+O2↑+2CuO

充满红棕色气体,木炭复燃

NO2支持燃烧

你认为a、b、c三个结论是否可靠?说出你的理由。

a.    ??    ,原因是          ??                  

b.    ??    ,原因是          ??                  

c.    ??    ,原因是          ??                   

(12分)本题包括A、B两小题,分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容,请选择其中—题,并在相应的答题区域作答。若两题都做,则按A题评分。

A.镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时,先制备无水氯化镁,然后将其熔融电解,得到金属镁。

(1)请参考下述数据填空和回答问题:

工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。不用电解MgO的方法生产镁的原因               ;不用电解AlCl3的方法生产铝的原因                                          

(2)2001年曾报道,硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。该化合晶体结构中的晶胞如图所示。镁原子间形成正六棱柱,六个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为                   

(3)写出Cu+的核外电子排布式                                          

(4)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH34]2+配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是              

(5)某喹喏酮类药物(中心离子是Cu2)结构如下图,关于该药物的说法正确的是               

A.中心离子Cu2+的配位数是5

B.N原子均采用sp2杂化

C.存在配位键、极性共价键和非极性共价键

D.熔点很高,硬度很大

B.某化学研究性学习小组为探究某品牌花生油中不饱和脂肪酸的含量,进行了如下实验:

步骤I:称取0.4 g花生油样品,置于两个干燥的碘瓶(如图)内,加入10 mL四氯化碳,轻轻摇动使油全部溶解。向碘瓶中加入25.00 mL含0.01 mol IBr的无水乙酸溶液,盖好瓶塞,在玻璃塞与瓶口之间滴加数滴10%碘化钾溶液封闭缝隙,以免IBr的挥发损失。

步骤II:在暗处放置30 min,并不时轻轻摇动。30 min后,小心地打开玻璃塞,用新配制的10%

碘化钾10 mL和蒸馏水50 mL把玻璃塞和瓶颈上的液体冲洗入瓶内。

步骤Ⅲ:加入指示剂,用0.1 mol·L-1硫代硫酸钠溶液滴定,用力振荡碘瓶,直至终点。

测定过程中发生的相关反应如下:

②IBr+KI=I2+KBr

③I2+2S2O32=2I+S4O62

请回答下列问题:

(1)已知卤素互化物IBr的性质与卤素单质类似,实验中准确量取IBr溶液应选用的仪器是         ,碘瓶不干燥会发生反应的化学方程式                       

(2)步骤Ⅱ中碘瓶在暗处放置30 min,并不时轻轻摇动的原因是               

(3)步骤Ⅲ中所加指示剂为       ,滴定终点的现象                          

(4)反应结束后从液体混合物中回收四氯化碳,所需操作有               

 

氮化铝(AlN)陶瓷是一种类金刚石氮化物的新型无机非金属材料,最高可稳定到2200℃.导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料.抗熔融金属侵蚀的能力强,是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料.氮化铝还是电绝缘体,介电性能良好,用作电器元件也很有希望.超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产领域.其制取原理为:
Al2O3+3C+N2 数学公式2AlN+3CO
(问题探究)某化学研究性学习小组成员根据氮化铝的制取原理,进行了如下探究.
问题1、在制取氮化铝时由于反应不完全,氮化铝产品中所含杂质除了碳以外还可能存在______.
问题2、为测定该产品中有关成分的含量,甲、乙两同学设计了以下两个实验:
(1)甲同学:称取10.00g样品,将其加入过量的氢氧化钠溶液中共热并蒸干,AlN跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2,并放出氨气3.36L(标准状况).
①上述反应的化学方程式为______.
②该样品中的AlN的质量分数为______.
(2)乙同学:称取10.00g样品置于反应器中,通入2.016L(标准状况)O2,在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g?L-1(已折成标准状况,AlN不跟O2反应).该样品中含杂质碳______g.
问题3、丙同学受到甲、乙同学实验的启发,认为测定某氮化铝中含有碳或氧化铝杂质,可用图中I的一些装置来进行检验,根据AlN与NaOH溶液反应所生成氨气的体积来测定样品中氮化铝的质量分数,并根据实验现象来确定杂质的成分(实验中导管体积忽略不计)

(1)实验有关操作为:①往锥形瓶中放入适量的AlN样品:②从分液漏斗往锥形瓶中加入过量的浓NaOH;③检验装置的气密性;④测定收集到水的体积.
正确的操作顺序为______.
(2)本试验中检查装置气密性的方法是______.
(3)广口瓶中的试剂X可最好选用______(填选项的标号).
A、苯    B、酒精    C、植物油    D、CCl4
(4)广口瓶的液体没有装满(上方留有少量空间),实验测得NH3的体积将______(填偏大、偏小或不变).
(5)若实验中测得样品的质量为wg,氨气的体积为aL(标况下),则样品中AlN的质量分数为______(AlN的式量为41).
(6)实验结束后,若观察到锥形瓶中还有固体,则样品中含有的杂质是______,为了测定是否含有其它杂质,则还需要哪些简单数据______.
问题4、丁同学认为,丙同学的实验方法,可能因气体体积测量不准,导致误差较大.建议改用图9中的Ⅱ装置进行同样实验,通过测定烧杯中硫酸的增重来确定样品中AlN的质量分数.你认为是否可行?______(填入“可行”、“不可行”),原因是______.最简单的改进方法为______.
问题5、戊同学仔细思考了丁同学的装置后,认为此装置所测测得的样品中AlN含量偏小.其原因是______.若忽略此原因的话,只要用图9中的III或IV两个装置中的一种,只需进行简单而又必要的数据测定,可比较准确地确定样品中AlN的质量分数.较合理的装置为______(填代号).你认为戊同学的装置是否还有缺陷?______.若有,所测结果将偏高或偏低______,应作如何改进?______.(若无缺陷后两此格可不填).

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