题目内容

14．生铁中除铁外，还含有其他元素，如碳元素和硫元素．其中碳主要以碳化铁的形态存在，它使生铁性能坚硬而脆，所以生铁的用途不大，一般用做炼钢的原料．某兴趣小组设计按下图所示的实验装置，测定生铁中的含碳量．

请回答下列问题：
（1）硫在生铁中是有害元素，它使生铁产生热脆性．硫元素在生铁中最有可能存在的价态是A
A、-2   　　  B、0  　 　   C、+4   　　   D、+6
（2）D中发生反应的离子方程式：H2O2+SO2=2H++SO42-；若无此装置，所测定的含碳量将偏高（填“偏高”、“偏低”或“不影响”）
（3）写出烧杯E中的实验现象：有白色沉淀生成，发生反应的离子方程式：CO2+Ba2++2OH-=BaCO3↓+H2O；
（4）待C管的样品充分反应后，测得E中生成的沉淀为bg，请计算出生铁中的含碳量为$\frac{12b}{197a}$×100%；
（5）反应完成后，欲验证生铁含有硫元素，你所设计的实验方案是（写出实验步骤、现象）取少量D瓶溶液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若出现白色沉淀，说明生铁中含有硫元素；
（6）实验过程中，该兴趣小组应注意的安全问题是浓硫酸有腐蚀性，使用时要小心或加热时要使二通管均匀受热等．（任写一种）

分析 （1）铁的化合价一定为正价，而碳的非金属小于硫的非金属性，因此S一定显示负价；
（2）装置A中过氧化氢在二氧化锰为催化剂的条件下生成氧气，通过浓硫酸干燥后，将装置C中的碳元素氧化为二氧化碳、硫元素氧化为二氧化硫，两种气体通过过氧化氢溶液后，二氧化硫被氧化并吸收，二氧化碳通过E装置生成碳酸钡沉淀，如果没有双氧水的氧化，二氧化硫也会与氢氧化钡反应生成沉淀，使碳的百分含量偏高；
（3）二氧化碳通过E装置生成碳酸钡沉淀；
（4）若E中沉淀的质量为bg，是碳酸钡的质量，根据碳元素守恒可知碳酸钡的物质的量与二氧化碳的物质的量相等，据此计算生铁中碳的质量，计算生铁中碳的质量分数；
（5）检验装置D的溶液中是否含有硫酸根即可验证生铁是否含有硫元素，方法是：取少量D瓶溶液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若出现白色沉淀，说明生铁中含有硫元素；
（6）实验过程中应注意的安全问题有：浓硫酸有腐蚀性，使用时要小心；加热时要使二通管均匀受热等．

解答 解：（1）铁的化合价一定为正价，而碳的非金属小于硫的非金属性，因此S一定显示负价，故选A，
故答案为：A；
（2）如果没有双氧水的氧化，二氧化硫也会与氢氧化钡反应生成沉淀，使碳的百分含量偏高，故D中30% 双氧水的作用是吸收SO2气体，反应的离子方程式为：H2O2+SO2=2H++SO42-，
故答案为：H2O2+SO2=2H++SO42-，偏高；
（3）二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡与水，反应离子方程式为CO2+Ba2++2OH-=BaCO3↓+H2O，反应现象为生成白色沉淀，
故答案为：有白色沉淀生成；CO2+Ba2++2OH-=BaCO3↓+H2O；
（4）若E中得到bg碳酸钡，根据碳元素守恒可知碳酸钡的物质的量与二氧化碳的物质的量相等，故生铁中碳的质量为$\frac{bg}{197g/mol}$×12g/mol=$\frac{12b}{197}$g，生铁中碳的质量分数为$\frac{\frac{12b}{197}g}{ag}$×100%=$\frac{12b}{197a}$×100%，
故答案为：$\frac{12b}{197a}$×100%；
（5）取少量D瓶溶液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若出现白色沉淀，说明生铁中含有硫元素．
故答案为：取少量D瓶溶液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若出现白色沉淀，说明生铁中含有硫元素；
（6）实验过程中应注意的安全问题有：浓硫酸有腐蚀性，使用时要小心；加热时要使二通管均匀受热等，
故答案为：浓硫酸有腐蚀性，使用时要小心或加热时要使二通管均匀受热等．

点评 本题考查对实验方案设计与装置的理解、实验基本操作、化学计算等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力．二氧化硫和二氧化碳均属于酸性氧化物，其性质相似，因此高考中对于这两种气体的鉴别考查的比较多，而本题则巧妙的应用了这一考点，并结合生铁的性质加以考查．

练习册系列答案
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4．根据下列流程处理废旧电路板，回收金属M，并制得高效绿色净水剂K2EO4．

据此回答问题：
（1）M的化学式是Cu．
（2）M→MSO4过程中，氧化剂是H2O2，还原剂是Cu．
（3）写出Z→K2EO4的化学反应方程式：2Fe（OH）3+10KOH+3Cl2=2K2FeO4+8H2O+6KCl．
（4）向Y溶液中滴加KI淀粉溶液，变为蓝色，其原因用离子方程式解释为：2Fe3++2I-═2Fe2++I2．
（5）控制其他条件相同，印刷电路板的金属 M用10%H2O2和3.0mol/LH2SO4的混合溶液处理，测得不同温度下金属M的平均溶解速率（见下表）．
温度（℃）20304050607080
V（M）（x10-3mol．L-1．min-1）7.348.019.257.987.246.735.76
当温度高于40℃时，M的平均溶解速率随着反应温度升高而下降，其主要原因是过氧化氢分解浓度降低造成速率减慢．
5．在一定条件下，醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOH?CH3COO-+H+△H＞0
（1）下列方法中，可以使0.10mol•L-1醋酸溶液中CH3COOH电离平衡向左移动的是ac．
a．加入少量0.10mol•L-1的稀盐酸　b．加热   c．加入醋酸钠固体    d．加入少量冰醋酸
（2）已知在25℃时，次氯酸、碳酸和亚硫酸的电离平衡常数分别为：
HClO  Ka=4.7×10-8 mol/L   H2CO3Ka1=4.2×10-7 mol/L   Ka2=5.6×10-11 mol/L
H2SO3  Ka1=1.54×10-2 mol/L         Ka2=1.02×10-7 mol/L
①下列离子在溶液中不能大量共存的是B
A．SO32-、HCO3-    B．HSO3-、CO32-   C．SO32-、CO32-   D．HSO3-、HCO3-
②将少量CO2通入到NaClO溶液中发生反应的离子方程式ClO-+H2O+CO2=HClO+HCO3-
（3）常温常压下，空气中的CO2溶于水达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H2CO3）=1.5×10-5mol•L-1．若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，已知10-5.60=2.5×10-6，则H2CO3 H++HCO3-的平衡常数是4.2×10-7mol/L
（4）实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离程度增大 （填“增大”“减小”或者“不变”）；若加入少量下列固体试剂，可使产生H2的总量不变而速率减小的是c．
a．NaNO3　b．CuSO4　   c．CH3COONa　    d．Na2SO4
（5）电解饱和氢氧化钠溶液时，水的电离平衡不移动（填“向左”“向右”或者“不”）
2．氮化铝（AlN）是一种新型无机非金属材料，其制取原理为：
Al2O3+3C+N2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO．在制取氮化铝时由于反应不完全，产品中有氧化铝和碳．
为了分析某AlN样品的组成，某实验小组进行了如下探究．
【实验1】测定样品中氮元素的质量分数．
取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度（夹持装置已略去）．

已知：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
（1）如图C装置中球形干燥管的作用是防倒吸．
（2）完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先检查装置气密性，再加入实验药品．然后关闭K1，打开K2；把装置中残留的氨气全部赶入C装置，
打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体．打开K1，缓缓通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化．通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入C装置．
（3）若去掉装置B，则导致测定结果偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．由于上述装置还存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见C装置出口处连接一个干燥装置．
【实验2】按以下步骤测定样品中铝元素的质量分数．

（4）步骤②生成沉淀的离子方程式为CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓．
（5）操作③需要的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒及烧杯．
（6）A1元素的质量分数为$\frac{{9{m_2}}}{{17{m_1}}}×100%$（用m1、m2表示）．
【实验3】测定样品中碳元素的质量分数．
称取10.00g样品置于反应器中，通往2.24LO2，在高温下充分反应后得到3.36L气体（AlN不跟O2反应），测得其密度为1.61g•L-1（体积及密度均已换算成标准状况）．
（7）计算该样品中碳元素的质量分数16%．
9．某温度下，0.1mol/L醋酸溶液的pH=3．将该温度下0.2mol/L醋酸溶液和0.2mol/L醋酸钠溶液等体积混合后，混合液的pH=4.7．下列说法正确的是（　　）
A．该温度下，0.0l mol/L醋酸溶液的pH=4
B．该温度下，用0.1 mol/L醋酸和0.01 mol/L醋酸分别完全中和等体积0.1 mol/L的NaOH溶液，消耗两醋酸的体积比为1：10
C．该温度下，0.2 mol/L醋酸溶液和0.4 mol/L醋酸钠溶液等体积混合后，混合液的pH＜4.7
D．该温度下，0.2 mol/L盐酸溶液和0.4 mol/L醋酸钠溶液等体积混合后，混合液的pH＞4.7
19．下列各反应理论上能设计成原电池的是（　　）
A．H2+Cl2═2HClB．CuO+2H+═Cu2++H2O
C．H2O+CaO═Ca（OH）2D．NaOH+HCl═H2O+NaCl
6．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）
A．常温常压下，14 g丙烯和丁烯的混合气体含有的原子数为6NA
B．25℃，pH=1的1 L H2SO4溶液含有的H+数目为0.2NA
C．1 mol Fe与一定量的HNO3反应，转移的电子数目一定为3NA
D．标准状况下，22.4 L NO和O2的混合气体中所含原子数为2NA
3．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（　　）
A．常温常压下，17 g ND3中所含分子数目NA
B．25℃，pH=11的Na2CO3溶液中由水电离出的H+的数目为10-3NA
C．用惰性电极电解CuSO4溶液后，如果加入0.1mol Cu（OH）2能使溶液复原，则电路中转移电子的数目为0.4NA
D．6g SiO2所含分子数为0.1NA，化学键总数为0.4 NA
4．四种短周期元素W、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知（　　）
 WX  
  YZ 
A．X、Y、Z三种元素的最简单氢化物中最不稳定的是Y
B．W、Y、Z三种元素对应氧化物的水化物一定都是强酸
C．W、X元素的最简单氢化物都是非电解质
D．Z元素的单质在化学反应中只能表现氧化性

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