题目内容

5．硫酸铅（PbSO4）广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等．利用方铅矿精矿（PbS）直接制备硫酸铅粉末的流程如图1：

已知：（ⅰ）PbCl2（s）+2Cl-（aq）?PbCl42-（aq）△H＞0
（ⅱ）Ksp（PbSO4）=1.08×10-8，Ksp（PbCl2）=1.6×10-5
（ⅲ）Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH值分别为3.2、7.04
（1）步骤Ⅰ反应过程中可以观察到淡黄色沉淀生成，请写出相应的离子方程式PbS+2Fe3++2Cl-=PbCl2+2Fe2++S，加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5～1.0，原因是抑制Fe3+、Pb2+的水解．
（2）用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因用冰水浴使反应PbCl2（s）+2Cl-（aq）?PbCl4-（aq）逆向移动，使PbCl4-不断转化为PbCl2晶体而析出．
（3）写出PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀的离子方程式PbCl2（s）+SO42-（aq）?PbSO4（s）+2Cl-（aq）．
（4）滤液2中加入H2O2可循环利用，请写出相关的离子方程式2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（5）PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源．基本结构如图2所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能．该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca═CaCl2+Li2SO4+Pb．
①放电过程中，Li+向正极（填“负极”或“正极”）移动．
②负极反应式为Ca+2Cl--2e-═CaCl2．
③电路中每转移0.2mol电子，理论上生成20.7g Pb．

分析 （1）步骤Ⅰ中生成物为PbCl2和S，则加入的盐酸、氯化铁与PbS发生氧化还原反应，S元素化合价升高，则铁元素的化合价降低，据此写出反应的离子方程式；根据Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH进行判断；
（2）根据加入饱和食盐水后存在化学平衡：PbCl2（s）+2Cl-（aq）?PbCl4-（aq）△H＞0，而在冰水浴中，温度较低，根据温度对化学平衡的影响判断使用冰水浴的原因；
（3）已知：Ksp（PbSO4）=1.08×10-8＜Ksp（PbCl2）=1.6×10-5，PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀是因为PbCl2中加入稀硫酸破坏了氯化铅的溶解平衡，使溶解平衡正向移动生成硫酸铅；
（4）滤液2的主要成分是FeCl2，与过氧化氢反应又生成FeCl3，据此写出反应的离子方程式；
（5）根据放电时铅蓄电池工作原理为原电池，根据原电池原理，阳离子向正极移动，由及化合价变化写出负极的电极反应式，根据电极方程式进行相关计算．

解答 解：（1）步骤Ⅰ中生成PbCl2和S，则加入的盐酸、氯化铁与PbS发生氧化还原反应，S元素化合价升高，则铁元素的化合价降低，反应的离子方程式为：PbS+2Fe3++2Cl-=PbCl2+2Fe2++S；Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH值分别为3.2、7.04，所以加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5～1.0，原因是抑制Fe3+、Pb2+的水解，
故答案为：PbS+2Fe3++2Cl-=PbCl2+2Fe2++S；抑制Fe3+、Pb2+的水解；
（2）加入饱和食盐水后存在化学平衡：PbCl2（s）+2Cl-（aq）?PbCl4-（aq）△H＞0，在冰水浴中，温度较低，使平衡向着逆向移动，从而生成PbCl2晶体而析出，
故答案为：用冰水浴使反应PbCl2（s）+2Cl-（aq）?PbCl4-（aq）逆向移动，使PbCl4-不断转化为PbCl2晶体而析出；
（3）根据题中信息可知：Ksp（PbSO4）=1.08×10-8＜Ksp（PbCl2）=1.6×10-5，结合沉淀的转化，PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀是因为PbCl2中加入稀硫酸破坏了氯化铅的溶解平衡，使溶解平衡正向移动生成硫酸铅，反应的离子方程式为：PbCl2（s）+SO42-（aq）?PbSO4 （s）+2Cl-（aq），
故答案为：PbCl2（s）+SO42-（aq）?PbSO4 （s）+2Cl-（aq）；
（4）滤液2的主要成分是FeCl2，与过氧化氢反应又生成FeCl3，双氧水作氧化剂，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（5）铅蓄电池放电过程中，Li+向正极移动，负极上钙失去电子发生氧化反应，电极方程式为Ca+2Cl--2e-═CaCl2，根据总反应PbSO4+2LiCl+Ca═CaCl2+Li2SO4+Pb，生成1molpb时转移2mol电子，故转移0.2mol电子时，生成0.1mol铅，质量为20.7gpb，
故答案为：正极；Ca+2Cl--2e-═CaCl2；20.7．

点评 本题通过硫酸铅粉末的制备，考查了物质制备实验方案的设计方法，题目难度中等，注意掌握常见物质制备实验方案的设计方法，正确分析、理解制备流程为解答关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．

练习册系列答案
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15．亚硝酸钠是重要的防腐剂．某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料，设计如下装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠．（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验），

查阅资料：①HNO2为弱酸，室温下存在反应3HNO2═HNO3+2NO↑+H2O；
②在酸性溶液中，NO2-可将MnO4-还原为Mn2+且无气体生成．
③NO不与碱反应，可被酸性KMnO4溶液氧化为硝酸
实验操作：
①关闭弹簧夹，打开A中分液漏斗活塞，滴加一定量浓硝酸，加热；
②一段时间后停止加热；③从C中取少量固体，检验是否是亚硝酸钠．
（1）A中反应的化学方程式是C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O．
（2）B中观察的主要现象是溶液变蓝，铜片溶解，导管口有无色气体冒出，D装置的作用是除去未反应的NO，防止污染空气．
（3）检验C中产物有亚硝酸钠的操作是将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠．
（4）经检验C产物中亚硝酸钠含量较少．
a．甲同学认为C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠．
生成碳酸钠的化学方程式是2CO2+2Na2O2═2Na2CO3+O2．为排除干扰甲在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应是碱石灰（写名称）．
b．乙同学认为除上述干扰因素外，还会有空气参与反应导致产品不纯，所以在实验操作①前应增加一步操作，该操作是打开弹簧夹，通入N2一段时间．
（5）实验经改进后可制得较纯亚硝酸钠，下列关于亚硝酸钠的说法正确的是bc．
a．亚硝酸钠有咸味，可代替食盐食用    b．常温下，0.1mol/L亚硝酸钠溶液pH＞1
c.0.1mol/L亚硝酸钠溶液中存在：c（Na+）+c（H+）=c（NO2-）+c（OH-）
d.0.1mol/L亚硝酸钠溶液中存在：c（NO2-）＞c（Na+）＞c（OH-）＞c（H+）
16．次氯酸钠是一种被广泛应用的消毒剂，请回答下列问题：
（1）写出NaClO的电子式．
（2）已知HClO的电离能力介于H2CO3一级与二级电离之间，写出NaClO溶液中通入少量CO2过程中发生的离子反应方程式为ClO-+CO2+H2O═HClO+HCO3-
（3）在NaClO溶液中通入少量SO2，其反应离子方程式：3ClO-+SO2+H2O=Cl-+SO42-+2HClO．
13．下列物质间发生化学反应：①H2S+O2，②Na+O2，③Cu+HNO3，④Fe+Cl2，⑤AlCl3+NH3•H2O，⑥Cu+S，⑦Na2CO3+HCl．在不同条件下得到不同产物的是（　　）
A．①②④⑤B．①③⑤⑦C．①③④⑤D．①②③⑦
20．叠氮化钠 （NaN3） 常作为汽车安全气囊的药剂，其固体易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚．
（1）实验室制取叠氮化钠的原理、装置及主要步骤如下．
ⅰ.2Na+NH3 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaNH2+H2ⅱ．
NaNH2+N2O $\frac{\underline{\;210-220℃\;}}{\;}$NaN3+H2O，
①组装仪器检查装置气密性后，装入药品．装置C中盛放的药品是碱石灰．
②实验过程应先点燃A（填“A”或“D”）的酒精灯，理由是先产生NH3，将装置内空气驱赶除去，防止产品不纯．
③在反应ⅰ充分进行后，通入N2O气体，加热．此时采用油浴而不用水浴的主要原因是水浴温度达不到反应所需的温度210℃-220℃．
（2）装置D反应完全结束后，取出混合物进行以下操作，得到NaN3固体：
D中混合物$→_{Ⅰ}^{加水}$$→_{Ⅱ}^{加乙醇}$$→_{Ⅲ}^{过滤}$$→_{Ⅳ}^{洗涤}$$→_{Ⅴ}^{干燥}$NaN3
已知：NaNH2能与水反应生成NaOH和氨气．
操作ⅱ的目的是降低NaN3的溶解量或溶解度或促使NaN3析出；操作ⅳ最好选用的试剂是乙醚．
（3）实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数．测定过程反应方程式为
2（NH4）2Ce（NO3）6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce（NO3）3+2NaNO3+3N2↑．Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+
首先将2.50g试样配成250mL溶液，取25.00mL溶液置于锥形瓶中，加入50.00mL 0.1000mol•L-1（NH4）2Ce（NO3）6，充分反应后，将溶液稍稀释，向溶液中加入5mL浓硫酸，滴入2滴邻菲哕啉指示液，用0.0500mol•L-1（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液滴定过量的Ce4+，消耗溶液体积为24.00mL．
①则试样中含NaN3的质量分数为98.8%．
②为了提高该实验的精确度，该实验需要补充平行实验．
（4）消防时，销毁NaN3常用NaClO溶液，该反应过程中只有N2一种气体生成，写出反应方程式2NaN3+NaClO+H2O=NaCl+3N2↑+2NaOH．
10．已知由短周期常见元素形成的纯净物A、B、C、D、E、F、X转化关系如图所示，B、X为单质，D常温下为无色液体，A、B含同一种元素．（某些产物可能略去）

请回答下列问题：
（1）若E是有色气体，F是一元强酸，反应①是工业制备F的第一步反应
①写出A与X反应的化学方程式：4NH3+5O2 $\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O．
②A的分子结构模型为三角锥形．
③已知常温下46g气体E发生反应③放出46kJ热量写出气体E与H2O反应的热化学方程式3 NO2（g）+H2O（l）=2HNO3（aq）+NO（g）△H=-138 kJ/mol．
④在常温下，向V1LpH=a的A溶液中加入V2=LpH=b的盐酸，且a+b=14，若反应后溶液的pH＜7，则V1和V2的关系为V1＜V2（填＞、＜、无法确定），所得溶液中各种离子的浓由大到小的顺序可能是c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）或c（Cl-）＞c（H+）＞c（NH4+）＞c（OH-）．（写出一种情况即可）
（2）若E为无色无味气体，F是二元弱酸．
①E的电子式为；
②将少量气体E通入氢氧化钡溶液中得不溶物H，H的Ksp=8.1×10-9．现将该沉淀放入0，1mol/L的BaCL2溶液中，其 Ksp不变，（填：增大、减小或不变），此时，组成不溶物H的阴离子在溶液中的浓度为8.1×10-8mol/L．
17．下列化学用语正确的是（　　）
A．18O2-结构示意图：
B．硝基苯的结构简式：
C．NaHSO4熔融时电离方程式：NaHSO4═Na++HSO4-
D．模型 可表示甲烷分子或四氯化碳分子
14．有机物G（分子式为C13H18O2）是一种香料，如图是该香料的一种合成路线．

已知：①E能够发生银镜反应，1mol E能够与2mol H2完全反应生成F；
②R-CH═CH2$\underset{\stackrel{{B}_{2}{H}_{6}}{→}}{{H}_{2}{O}_{2}/O{H}^{-}}$R-CH2CH2OH；
③有机物D的摩尔质量为88g•mol-1，其核磁共振氢谱有3组峰；
④有机物F是苯甲醇的同系物，苯环上只有一个无支链的侧链．
回答下列问题：
（1）用系统命名法命名有机物B：2-甲基-1-丙醇．
（2）E的结构简式为．
（3）C与新制Cu（OH）2反应的化学方程式为（CH3）2CHCHO+2Cu（OH）2$\stackrel{△}{→}$（CH3）2CHCOOH+Cu2O↓+2H2O．
（4）有机物C可与银氨溶液反应，配制银氨溶液的实验操作为在一支试管中取适量硝酸银溶液，边振荡边逐滴滴入氨水，当生成的白色沉淀恰好溶解为止．
（5）已知有机物甲符合下列条件：①为芳香族化合物；②与F互为同分异构体；③能被催化氧化成醛．符合上述条件的有机物甲有13种．其中满足苯环上有3个侧链，且核磁共振氢谱有5组峰，峰面积比为6：2：2：1：1的有机物的结构简式为（任意填一种）．
（6）以丙烯等为原料合成D的路线如下：

X的结构简式为CH3CHBrCCH3，步骤Ⅱ所需试剂及条件为氢氧化钠水溶液、加热，步骤Ⅳ的反应类型为消去反应．
11．下列说法不正确的是（　　）
A．质谱法是快速、微量、精确测定相对分子质量的方法
B．红外光谱仪不可用于测定化合物的官能团
C．用核磁共振氢谱鉴别1-溴丙烷和2-溴丙烷
D．氯溴碘代甲烷存在同分异构体

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