题目内容

(15分)氮元素的化合物在工农业以及国防科技中用途广泛,但也会对环境造成污染,如地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。请回答下列问题:
(1)某课题组模拟地下水脱氮过程,利用Fe粉和KNO3溶液反应探究脱氨原理。
①用适量0.1molL-1H2SO4洗涤Fe粉,主要反应的化学方程式为                   ,之后用蒸馏水洗涤铁粉至中性;
②将KNO3溶液的pH调至2.5;
③向②调节pH后的KNO3溶液中持续通入一段时间N2,目的是           
④用足量Fe粉还原③处理后的KNO3溶液。充分反应后,取少量反应液,加入足量NaOH溶液,加热,产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,请根据以上信息写出Fe粉和KNO3溶液反应的离子方程式__。
(2)神舟载人飞船的火箭推进器中常用肼(N2H4)作燃料。NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为                 。
(3)常温下向含0.01 mol HCl的溶液中缓缓通入224 mLNH3(标准状况,溶液体积变化忽略不计)。
①在通入NH3的过程中,溶液的导电能力   _________ (填“增强”、“减弱”或“基本不变”),理由是           ;水的电离程度         (填“增大”、“减小”或“基本不变”)。
②向HCl和NH3完全反应后的溶液中继续通入NH3,所得溶液中的离子浓度大小关系可能正确的是        (填字母编号)。
a.c(H+)>c(C1-)>c(OH-)>c(NH4+)     b.c(NH4+)>c(C1-)>c(H+)>c(OH-)
c.c(NH4+)>c(H+)>c(C1-)>c(OH-)     d.c(C1)=c(NH4+)>c(H+)=c(OH-)

(1)①Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O ②防止空气中的O2干扰反应
④4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O (2)1:2
(3)①基本不变 溶液中的离子总浓度基本不变 增大 ②d

解析试题分析:(1)①铁表面的氧化物主要是氧化铁,因此H2SO4可以除去Fe粉表面的氧化物是发生反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O;
②氧气具有氧化性,而空气中含有大量的氧气,所以为防止空气中的O2对脱氮的影响,可向KNO3溶液中通入N2,排出O2
④加入足量NaOH溶液,加热,产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,该气体是氨气,说明溶液中含有铵盐,即硝酸根的还原产物是铵根,因此Fe粉和KNO3溶液反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O;
(2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),反应中氮元素的化合价从-3价升高到-2价,失去1个电子,而次氯酸钠中氯元素的化合价从+1价降低到-1价,得到2个电子,因此根据电子得失守恒可知该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2;
(3)①氨气与盐酸反应生成氯化铵,由于氯离子浓度基本不变,因此在通入NH3的过程中,溶液的导电能力基本不变;由于氯化铵水解,因此水的电离程度增大;
②a.HCl和NH3完全反应后生成氯化铵,向溶液中继续通入NH3,氨气溶于水生成一水合氨,一水合氨是弱电解质,部分电离,因此溶液中c(NH4+)>c(OH-),a不正确;b.根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(C1-)+c(OH-)可知c(NH4+)>c(C1-)>c(H+)>c(OH-)不可能存在,b不正确;c.根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(C1-)+c(OH-)可知c(NH4+)>c(H+)>c(C1-)>c(OH-)不可能存在,c不正确;d.溶液可能显中性,因此c(C1)=c(NH4+)>c(H+)=c(OH-)可以存在,d正确,答案选d。
考点:考查实验条件控制、方程式书写、氧化还原反应计算、水的电离、盐类水解以及溶液中离子浓度大小比较等

练习册系列答案
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碱式碳酸铜是一种用途广泛的化工原料。工业上可用酸性刻蚀废液(主要成分有Cu2+、Fe2+、Fe3+、H +、Cl-)制备,其制备过程如下:

Cu2+、Fe2+、Fe3+生成沉淀的pH如下:

物质
Cu(OH)2
Fe (OH)2
Fe (OH)3
开始沉淀pH
4.2
5.8
1.2
完全沉淀pH
6.7
8.3
3.2
 
(1)氯酸钠的作用是            ;滤渣的主要成分是              (写化学式)。
(2)调节反应A后溶液的pH范围应为     。可以选择的试剂是     (填序号)。
a.氨水    b.稀硫酸    c.氢氧化钠    d.碳酸铜
(3)反应B的温度如过高,则所得蓝绿色产品中可能会出现的杂质是   。(写化学式)
(4)过滤得到的产品洗涤时,如何判断产品已经洗净?                    
(5)将Na2CO3溶液滴入到一定量CuCl2溶液中得到沉淀。
① 若沉淀只有CuCO3,则相应的离子方程式为                    
② 若沉淀只有Cu(OH)2,用相应的离子方程式表示其过程                 
③ 若生成Cu(OH)2和CuCO3的混合物(即碱式盐)。则说明                
(6)碱式碳酸铜组成可表示为:aCuCO3?bCu(OH)2?cH2O,现通过下列方案测定其组成。步骤如下:
① 称量样品;② 高温分解;③ 测出CO2的质量;④ 测出水蒸汽的质量;⑤ 称量CuO。
请对上述测定方案作出评价。                                           

(15分)目前,全世界的镍消费量仅次于铜、铝、铅、锌,居有色金属第五位。镍行业发展蕴藏着巨大的潜力。镍化合物中的三氧化二镍是一种重要的电子元件材料和二次电池材料。工业上可利用含镍合金废料(除镍外,还含有Fe、Cu、Ca、Mg、C等杂质)制取草酸镍,然后高温煅烧草酸镍来制取三氧化二镍。
已知:①草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水,且溶解度:NiC2O4> NiC2O4·H2O> NiC2O4·2H2O
②常温下,Ksp[(Fe(OH))3]=4.0×10-38,lg5=0.7
根据下列工艺流程图回答问题:

(1)加6%的H2O2时,温度不能太高,其目的是              。若H2O2在一开始酸溶时便与盐酸一起加入,会造成酸溶过滤后的滤液中增加一种金属离子,用离子方程式表示这一情况                             
(2)流程中有一步是调pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,常温下当溶液中c (Fe3+)=0.5×10-5mol/L时,溶液的pH=          
(3)流程中加入NH4F的目的是           
(4)将最后所得的草酸镍晶体在空气中强热到400℃,可生成三氧化二镍和无毒气体,写出该反应的化学方程式                         
(5)工业上还可用电解法制取三氧化二镍,用NaOH溶液调节NiCl2溶液的pH至7.5,再加入适量Na2SO4进行电解,电解产生的Cl2其80%的可将二价镍氧化为三价镍。写出Cl2氧化Ni(OH)2生成三氧化二镍的离子方程式                  ;将amol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过电子的物质的量是                     
(6)近年来镍氢电池发展很快,它可由NiO(OH)跟LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均可看作是零)组成:6NiO(OH)+LaNi5H6 LaNi5+6Ni(OH)2。该电池放电时,负极反应是                   

铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
(―)工业废水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大的危害,必须进行处理。常用的处理方法是电解法,该法用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解的进行,阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(1)用Fe作电极的目的是   
(2)阴极附近溶液pH升高的原因是_                            (用电极反应式解释);溶液中同时生成的沉淀还有   。
(二)氮化铁磁粉是一种磁记录材料,利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下:

已知①某赤铁矿石含60.0%Fe2O3、3.6%FeO,还含有Al2O3、MnO2、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下:

(3)步骤②中加双氧水的目的是                         ,pH控制在3.4的作用是              ,已知25℃时,Ksp[Cu(OH)2] =2.010-20,该温度下反应:Cu2++2H2OCu(OH)2+2H的平衡常数K=             
(4)如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净?                             
(5)制备氮化铁磁粉的反应:Fe+NH3FexNy+H2 (未配平),若整个过程中消耗氨气34.0g,消耗赤铁矿石2kg,设整个过程中无损耗,则FexNy磁粉的化学式为            

某学生用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液。
其操作可分解为如下几步:
a. 移取20.00mL待测的NaOH溶液注入洁净的锥形瓶,并加入2-3滴酚酞
b. 用标准盐酸溶液润洗滴定管2-3次
c. 把盛有标准溶液的酸式滴定管固定好,调节液面使滴定管尖嘴充满溶液
d. 取标准盐酸溶液注入酸式滴定管至0刻度以上2-3cm
e. 调节液面至0或0刻度以下,记下读数
f. 把锥形瓶放在滴定管的下面,用标准盐酸溶液滴定至终点,记下滴定管液面的刻度
完成以下填空:
(1)正确操作的顺序是(用序号字母填写)__________________   ____。
(2)滴定终点时溶液的颜色变化是                                 
(3)下列操作中可能使所测NaOH溶液的浓度数值偏低的是_____   ___。

A.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸
B.滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
D.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
(4)若某次滴定开始和结束时,酸式滴定管中的液面如图所示,则反应消耗盐酸的体积为________ mL。

(5)某学生根据3次实验分别记录有关数据如下表:
滴定
次数
待测NaOH溶液的体积/mL
0.1000mol/L盐酸的体积/mL
滴定前刻度
滴定后刻度
溶液体积/mL
第一次
25.00
0.20
20.22
 
第二次
25.00
0.56
24.54
 
第三次
25.00
0.42
20.40
 
 
依据上表数据求得NaOH溶液的物质的量浓度为                  

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