题目内容

17．In是第5周期IIIA的元素；In2O3是一种透明的导电材料，可运用于触控屏、液晶显示器等高科技领域；利用水铟矿【主要成分In（OH）3制备In2O3的工艺流程如下：

（1）写出水铟矿被硫酸酸溶的离子方程式：In（OH）3+3H+=In3++3H2O．
（2）从硫酸铟溶液中制备硫酸铟晶体的实验步骤：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥．
（3）提纯粗铟的方法和铜的精炼原理相似，则粗铟为阳极（填“阴极”、“阳极”），写出阴极的电极反应式In3++3e-=In．
（4）完成下列化学方程式：4In（NO3）3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2In2O3+12NO2↑+3O2↑
（5）已知t℃时，反应In2O3+CO?2InO+CO2的平衡常数K=0.25；
i．t℃时，反应达到平衡时，n（CO）：n（CO2）=4；
ii．在1L的密闭容器中加入0.02mol的In2O3（s），并通入xmol的CO，t℃时反应达到平衡．此时In2O3的转化率为50%，则x=0.05mol．
（6）高纯铟和浓硝酸反应过程中产生的NO2气体可以被Na2O2直接吸收，则标准状况下672mLNO2可以被1.17gg Na2O2吸收．NO2的排放会引起一系列的环境问题，任写一条其引起的环境问题：光化学烟雾或硝酸型酸雨．

分析 将主要成分为In（OH）3的水铟矿溶解于稀硫酸，根据酸碱中和原理得到硫酸铟的溶液，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤并洗涤、干燥得到硫酸铟晶体，将所得晶体与稀硫酸混合后电解可得到粗铟，再用NaOH溶液为电解液，进行粗铟精炼临到高纯铟，最后将高纯铟溶解于稀硝酸，并通过加热促进硝酸铟分解可得到In2O3；
（1）根据酸碱中和原理可知固体In（OH）3溶解于稀硫酸，生成可溶性的硫酸铟和水，据此可写出此反应的离子方程式；
（2）从可溶性盐的溶液中获得溶质，通常使用的方法是蒸发结晶；
（3）粗铜精炼时粗铜作阳极，纯铜作阴极，含有铜离子的盐溶液作电解液，根据此原理选择精炼粗铟时，阴、阳极电极材料及书写电极反应式，其中阴极发生的是  In3+的还原反应；
（4）硝酸盐不稳定，受热易分解，较活泼金属的硝酸盐分解产物为金属氧化物、二氧化氮及氧气，可结合电子守恒和原子守恒书写并配平此反应方程式；
（5）ⅰ．反应只有CO和CO2是气体，另二种物质为固体，根据平衡常数的计算公式进行计算n（CO）：n（CO2）；
ⅱ．可根据反应原理In2O3+CO?2InO+CO2，利用三行式和平衡常数的计算公式进行计算；
（6）NO2气体可以被Na2O2直接吸收，其中NO2为还原剂，Na2O2为氧化剂，可结合电子守恒计算；NO2气体是有毒气体，不能随意排放，其对环境的主要危害有光化学烟雾和酸雨等．

解答 解：将主要成分为In（OH）3的水铟矿溶解于稀硫酸，根据酸碱中和原理得到硫酸铟的溶液，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤并洗涤、干燥得到硫酸铟晶体，将所得晶体与稀硫酸混合后电解可得到粗铟，再用NaOH溶液为电解液，进行粗铟精炼临到高纯铟，最后将高纯铟溶解于稀硝酸，并通过加热促进硝酸铟分解可得到In2O3；
（1）In（OH）3溶解于稀硫酸，发生反应的离子方程式为In（OH）3+3H+=In3++3H2O，故答案为：In（OH）3+3H+=In3++3H2O；
（2）从硫酸铟的溶液中获得硫酸铟晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（3）电解粗铟时，粗铟为阳极，阴极  In3+发生还原反应的电极反应为In3++3e-=In，故答案为：阳极；In3++3e-=In；
（4）硝酸铟受热易分解，产物为三氧化铟、二氧化氮及氧气，根据电子守恒和原子守恒可得此反应方程式，式：4In（NO3）3$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$ 2In2O3+12NO2↑+3O2↑，故答案为：4  2  12  NO2  3  O2；
（5）ⅰ．反应In2O3+CO?2InO+CO2的平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=0.25，根据同一容器中，气体的浓度比等于物质的量之比可知：n（CO）：n（CO2）=4，故答案为：4；
ⅱ.0.02mol的In2O3（s）在反应达到平衡时转化率为50%，可知参加反应的In2O3物质量为0.01mol，同时参加反应的CO和生成的CO2的物质的量也为0.01mol，据ⅰ知平衡时n（CO）：n（CO2）=4，即（x-0.01）：0.01=4，解得x=0.05mol，故答案为：0.05mol；

（6）672mLNO2气体的物质的量为$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，被nmolNa2O2直接吸收，则根据电子守恒：0.03mol×1=nmol×2，解得：n=0.015mol，Na2O2的质量为0.015mol×78g/mol=1.17g；大量NO2气体排到大气中，会造成光化学烟雾或硝酸型酸雨，故答案为：1.17；光化学烟雾或硝酸型酸雨．

点评 本题以制备In2O3为载体，综合考查物质制备流程的操作与评价，涉及反应原理的探究、混合物的分离提纯、电解原理的应用及氧化还原反应的配平与计算，综合性较强，有一定难度，对培养学生灵活运用知识分析问题、解决问题的能力有一定帮助．

练习册系列答案
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10．下列物质所属的类别正确的是（　　）
A．醋酸：一元强酸B．Cl2：非电解质C．CO2：电解质D．NaHSO4：酸式盐
8．在密闭容器中将CO和水蒸气的混合物加热到800℃时，有下列平衡：CO+H2O?CO2+H2，且K=1．若用2molCO和5mol H2O相互混合并加热到800℃，反应达到平衡状态，则下列说法正确的是（　　）
A．此时水的转化率为71.4%
B．此时CO2的体积分数为20.4%
C．若再向容器内通入5mol H2O，则达到新平衡时，H2O的转化率升高
D．若从容器内移走5mol H2O，则达到新平衡时，CO的转化率升高
5．在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X（g）+Y（g）?2Z（g）△H＜0，一段时间后达到平衡．反应过程中测定的数据如下表：
t/min2479
n（Y）/mol0.120.110.100.10
下列说法正确的是（　　）
A．反应前2 min的平均速率v（Z）=2.0×10-3mol•L-1•min-1
B．其他条件不变，降低温度，正反应速率增大、逆反应速率减小
C．该温度下此反应的平衡常数K=1.44
D．其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数变小
12．用活性炭还原法可以处理氮氧化物，T℃时，向容积为1L的密闭容器中加入0.10molNO气体和2.03mol炭粉，发生反应：C（s）+2NO（g）═N2（g）+CO2（g）△H＞0.2min后反应达到平衡，测得N2为0.03mol，下列有关说法错误的是（　　）
A．2min内，用NO表示的该反应的平均速度v（NO）=0.03mol•L-1•min-1
B．容器内混合气体密度保持不变可以说明反应达到平衡状态
C．T℃时，该反应的平衡常数K=$\frac{9}{32}$
D．升高温度，可以提高反应速率和NO的转化率
2．t℃时，在体积不变的密闭容器中发生反应：X（g）+3Y（g）?2Z（g），各组分在不同时刻的浓度如表：
（　　）
物质XYZ
初始浓度/mol•L-10.10.20
2 min末浓度/mol•L-10.08ab
平衡浓度/mol•L-10.050.050.1
A．平衡时，X 的转化率为20%
B．t℃时，该反应的平衡常数为40
C．增大平衡后的体系压强，v正增大，v逆减小，平衡向正反应方向移动
D．前2 min 内，用Y 的变化量表示的平均反应速率v（Y）=0.03 mol•L-1•min-1
9．某探究小组设计如图所示装置（夹持、加热仪器略），模拟工业生产进行制备三氯乙醛（CCl3CHO）的实验．查阅资料，有关信息如下：
①制备反应原理：C2H5OH+4Cl2→CCl3CHO+5HCl
可能发生的副反应：C2H5OH+HCl→C2H5Cl+H2O
CCl3CHO+HClO→CCl3COOH（三氯乙酸）+HCl
②相关物质的相对分子质量及部分物理性质：
C2H5OHCCl3CHOCCl3COOHC2H5Cl
相对分子质量46147.5163.564.5
熔点/℃-114.1-57.558-138.7
沸点/℃78.397.819812.3
溶解性与水互溶可溶于水、乙醇可溶于水、乙醇、三氯乙醛微溶于水，可溶于乙醇
（1）仪器A中发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O．
（2）装置B中的试剂是饱和食盐水，若撤去装置B，可能导致装置D中副产物C2H5Cl（填化学式）的量增加；装置D可采用水浴加热的方法以控制反应温度在70℃左右．
（3）装置中球形冷凝管的作用为冷凝回流，写出E中所有可能发生的无机反应的离子方程式Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O、H++OH-=H2O．
（4）反应结束后，有人提出先将D中的混合物冷却到室温，再用过滤的方法分离出CCl3COOH．你认为此方案是否可行不可行．
（5）测定产品纯度：称取产品0.40g配成待测溶液，加入0.1000mol•L-1碘标准溶液20.00mL，再加入适量Na2CO3溶液，反应完全后，加盐酸调节溶液的pH，立即用0.02000mol•L-1Na2S2O3溶液滴定至终点．进行三次平行实验，测得消耗Na2S2O3溶液20.00mL．则产品的纯度为66.4%（计算结果保留三位有效数字）．
滴定的反应原理：CCl3CHO+OH-═CHCl3+HCOO-
HCOO-+I2═H++2I-+CO2↑
I2+2S2O32-═2I-+S4O62-
（6）为证明三氯乙酸的酸性比乙酸强，某学习小组的同学设计了以下三种方案，你认为能够达到实验目的是abc．
a．分别测定0.1mol•L-1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小
b．用仪器测量浓度均为0.1mol•L-1的三氯乙酸和乙酸溶液的导电性，测得乙酸溶液的导电性弱
c．测定等物质的量浓度的两种酸的钠盐溶液的pH，乙酸钠溶液的pH较大．
6．煤的气化在煤化工中占有重要地位，至今仍然是化学工业的重要组成部分．
（1）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热分别为-285.8kJ•mol-1、-283.0kJ•mol -1和-726.5kJ•mol-1．请写出甲醇（CH3OH）不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ•mol-1．
（2）工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H．下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
①由表中数据判断△H＜0 （填“＞”、“=”或“＜”）；
②某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应后，5min达到平衡时测得c（CO）=0.2mol•L-1，此时的温度为250℃，则反应速率v（H2）=0.32 mol•L-1•min-1．
（3）T℃时，在时间t0时刻，合成甲醇反应达到平衡，若在t1时刻将容器的体积缩小一倍，假定在t2时刻后又达到新的平衡，请在图中用曲线表示在t1～t2阶段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图（其它条件不变，曲线上必须标明氢气、甲醇）．
7．下列叙述不正确的是（　　）
A．1molCH4与4molCl2在光照下完全反应可生成1molCCl4
B．甲烷、苯、乙醇、乙酸和乙酸乙酯在一定条件下都能发生取代反应
C．乙烯能被酸性高锰酸钾溶液氧化，而苯不易
D．1体积的C2H4完全燃烧需同温同压下3体积的O2

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