题目内容

5．NaCN为剧毒无机物．某化学兴趣小组查阅资料得知，实验室里的氰化钠溶液可使用硫代硫酸钠溶液进行统一解毒销毁，他们开展了以下三个实验，根据要求回答问题：
实验Ⅰ．硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3?5H2O）的制备
已知Na2S2O3•5H2O对热不稳定，超过48℃即开始丢失结晶水．现以亚硫酸钠、硫化钠和碳酸钠等为原料、采用下述装置制备硫代硫酸钠，反应原理为：
①Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2
②Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S
③2H2S+SO2=3S↓+2H2O
④Na2SO3+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3
（1）将硫化钠和碳酸钠按反应要求的比例一并放入三颈烧瓶中，注入150mL蒸馏水使其溶解，在蒸馏烧瓶中加入亚硫酸钠固体，在分液漏斗中注入C（填以下选择项的字母），并按如图安装好装置，进行反应．
A．稀盐酸      B．浓盐酸      C．70%的硫酸      D．稀硝酸
从以上反应可知Na2S 与Na2CO3的最佳物质的量比是2：1．
（2）pH小于7即会引起Na2S2O3溶液的变质反应，会出现淡黄色混浊．反应约半小时，当溶液中pH接近或不小于7时，即可停止通气和加热．如果SO2通过量，发生的化学反应方程式为Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓．
（3）从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3?5H2O的歩骤为

为减少产品的损失，操作①为趁热过滤，其目的是趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低，过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质；
操作②是蒸发浓缩，冷却结晶；操作③是抽滤、洗涤、干燥．
Ⅱ．产品纯度的检测
（1）已知：Na2S2O3?5H2O的摩尔质量为248g/mol；2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6．取晶体样品ag，加水溶解后，滴入几滴淀粉溶液，用0.010mol/L碘水滴定到终点时，消耗碘水溶液vmL，则该样品纯度是$\frac{0.496v}{a}$%
Ⅲ．有毒废水的处理
化学兴趣小组的同学在配备防毒口罩，橡胶手套和连衣式胶布防毒衣等防护用具以及老师的指导下进行以下实验：
向装有2ml0.1mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2ml0.1mol/L 的Na2S2O3溶液，两反应物恰好完全反应，但没有明显实验现象，取反应后的溶液少许滴入盛有10ml0.1mol/L FeCl3溶液的小烧杯，溶液呈现血红色，请写出Na2S2O3解毒的离子反应方程式CN-+S2O32-=SCN-+SO32-．

分析 Ⅰ．（1）以亚硫酸钠、硫化钠和碳酸钠等为原料、采用下述装置制备硫代硫酸钠，根据反应原理可知，蒸馏烧瓶中加入的酸要使反应保持较快的反应速率，浓盐酸、硝酸都易挥发，而稀盐酸加入，反应速率较慢，根据题中提供的信息可知，Na2S 与Na2CO3的反应方程式为2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2，据此答题；
（2）根据题意，Na2S2O3在酸性条件下会生成S，当溶液中pH接近或不小于7时，如果SO2通过量，会生成NaHSO3，据此书写化学方程式；
（3）从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3?5H2O，在混合液中加入活性碳脱色，然后趁热过滤，防止溶液中Na2S2O3?5H2O析出，将除去碳后的滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥，可得粗晶体，据此答题；
Ⅱ．产品纯度的检测
（1）vmL0.010mol/L碘水溶液中n（I2）=v×10-3L×0.010mol/L=v×10-5mol，根据关系式2Na2 S2O3～I2计算 mg样品中n（Na2 S2O3），根据m=nM计算mg样品中Na2 S2O3•5H2O晶体的质量，据此据此纯度；
Ⅲ．根据题中实验现象可知，生成的溶液能使 FeCl3溶液呈现血红色，说明有SCN-产生，根据电荷守恒和元素守恒可书写离子方程式．

解答 解：Ⅰ．（1）以亚硫酸钠、硫化钠和碳酸钠等为原料、采用下述装置制备硫代硫酸钠，根据反应原理可知，蒸馏烧瓶中加入的酸要使反应保持较快的反应速率，浓盐酸、硝酸都易挥发，而稀盐酸加入，反应速率较慢，所以用70%的硫酸，选C，根据题中提供的信息可知，Na2S 与Na2CO3的反应方程式为2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2，所以Na2S 与Na2CO3的最佳物质的量比是2：1，
故答案为：C；2：1；
（2）根据题意，Na2S2O3在酸性条件下会生成S，当溶液中pH接近或不小于7时，如果SO2通过量，会生成NaHSO3，反应的化学方程式为Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓，
故答案为：Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓；
（3）从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3?5H2O，在混合液中加入活性碳脱色，然后趁热过滤，防止溶液中Na2S2O3?5H2O析出，将除去碳后的滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥，可得粗晶体，所以操作①趁热过滤，其目的是：趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低，过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质，操作②是蒸发浓缩，冷却结晶，
故答案为：趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低，过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质；蒸发浓缩，冷却结晶；
Ⅱ．产品纯度的检测
（1）vmL0.010mol/L碘水溶液中n（I2）=v×10-3L×0.010mol/L=v×10-5mol，则：
2Na2 S2O3～～～～～I2
2 1
n（Na2 S2O3） v×10-5mol
所以n（Na2 S2O3）=2×v×10-5mol=2v×10-5mol
Na2 S2O3•5H2O晶体的质量为2v×10-5mol×248g/mol=496v×10-5g．
则该样品纯度为$\frac{496v×10{\;}^{-5}g}{ag}$×100%=$\frac{0.496v}{a}$%，
故答案为：$\frac{0.496v}{a}$%；
Ⅲ．根据题中实验现象可知，生成的溶液能使 FeCl3溶液呈现血红色，说明有SCN-产生，根据电荷守恒和元素守恒可知共离子方程式为CN-+S2O32-=SCN-+SO32-，
故答案为：CN-+S2O32-=SCN-+SO32-．

点评 本题通过制取Na2S2O3•5H2O的实验操作，考查了物质制备方案的设计、基本实验操作、物质纯度的计算、滴定误差分析等，题目难度中等，明确实验操作与设计及相关物质的性质是解答本题的关键，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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18．X、Y、Z、M、R为五种短周期元素，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示．下列说法不正确的是（　　）
A．简单阳离子半径：X＜RB．最高价含氧酸的酸性：Z＜Y
C．M的氢化物常温常压下为气体D．X与Y可以形成正四面体结构的分子
16．为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-和泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：①过滤　②加过量的NaOH溶液　③加适量盐酸　④加过量Na2CO3溶液　⑤加过量BaCl2溶液，正确的操作顺序是（　　）
A．①④②⑤③B．④①②⑤③C．②⑤④①③D．④⑤②①③
13．处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述．在基态14C原子中，核外存在2对自旋方向相反的电子．O、Na、P、Cl四种元素中电负性最大的是O（填元素符号），其中磷原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3．
20．孔雀石的主要成分为Cu2（OH）2CO3（含少量FeO、Fe2O3、SiO2）．某小组同学在实验室以孔雀石为原料制备胆矾，并测定所得胆矾中结晶水的含量．实验步骤如下：

（提供试剂：NaOH溶液、H2O2溶液、CuO、Na2CO3）
完成下列填空：
（1）孔雀石的主要成分与稀硫酸反应的离子方程式为Cu2（OH）2CO3+4H+=2Cu2++3H2O+CO2↑．
（2）按试剂加入顺序，w所代表的试剂依次为H2O2溶液、CuO．沉淀B的成分为Fe（OH）3、CuO．
（3）a操作依次为：加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、自然干燥．除烧杯、漏斗之外过滤还需要另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是引流．
（4）欲检验溶液A中Fe2+的试剂是d（选填序号）．如果测定Fe2+的含量，需要用容量瓶配制某标准溶液，请简述配置中“定容”的操作：
加水到离刻度线2～3cm处改用胶头滴管滴加蒸馏水，直到凹液面的最低线与刻度线相平．
a、NaOH（aq） b、Na2CO3（aq） c、淀粉KI（aq） d、酸性KMnO4（aq）
（5）在测定所得胆矾（CuSO4•xH2O）中结晶水x值的实验过程中，若测定结果的实验误差为1.5%，可能的原因是a、d．
a、加热温度过高               b、胆矾晶体的颗粒较大
c、加热后放在空气中冷却         d、加热胆矾晶体时有晶体从坩埚中溅出
（6）该小组一位同学根据实验结果求出样品中孔雀石的质量分数为：$\frac{{m}_{2}}{250}$×$\frac{222}{2{m}_{1}}$，另一位同学不同意，其原因是在除杂过程中加入了CuO，会使结果偏大．
10．氮氧化物废气是一种毒性很大的黄烟，不经治理通过烟囱排放到大气中，对生态环境和人类健康带来较大的威胁．工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx（NO和NO2的混合物，假设不含N2O4），常见处理法有：
（1）可用氨催化吸收法处理NOx，反应原理如下：4xNH3+6NOx$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$（2x+3）N2+6xH2O
某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如图1

①装置A中发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O．
②装置D中碱石灰的作用是除去气体中含有的水蒸气．
（2）用Na2CO3溶液吸收法处理NOx．
已知：NO不能与Na2CO3溶液反应．
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2　   （Ⅰ）
2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2　（Ⅱ）
①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，x的值不可能是D（填字母）．
A．1.9　　　B．1.7　　　C．1.5    D．1.3
②用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx，每产生22.4L（标准状况）CO2（全部逸出）时，吸收液质量就增加44g，则NOx中的x值为1.875．
（3）用固体氧化物电解池通过电解方式分解NOx．当以Pt作电极时，固体氧化物电解池还原NO示意图如图2．
298K时，有关实验数据如下，（化学反应消耗的电能占总电能的80%）

实验序号B极气体电路中通过电子消耗总电能生成N2
实验1NO1mola KJ0.25mol
实验2NO和空气
（不考虑NO2）		1mola KJ0.09mol
（实验所得数据均为多次平行试验的平均值）
①根据实验组1数据，NO分解的热化学方程式2NO（g）=N2（g）+O2（g）△H=+3.2akJ•mol-1
②实验组2明显比实验组1生成的N2少，其原因用电极反应式表示为O2+4e-=2O2-或2NO2+8e-=4O2-+N2．
17．甲酸甲酯水解反应方程式为：
HCOOCH3（l）+H2O（l）?HCOOH（l）+CH3OH（l）△H＞0
某小组通过实验研究该反应（反应过程中体积变化忽略不计）．反应体系中各组分的起始量如表：
组分HCOOCH3H2OHCOOHCH3OH
物质的量/mol1.001.990.010.52
甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间（t）的变化如图：
（1）根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见表：
反应时间范围/min0～510～1520～2530～3540～4550～5575～80
平均反应速率/（10-3mol•min-1）1.97.47.84.41.60.80.0
请计算15～20min范围内甲酸甲酯的减少量为0.045mol，甲酸甲酯的平均反应速率为0.009mol•min-1（不要求写出计算过程）．
（2）依据以上数据，写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因：①反应初期：虽然甲酸甲酯的量较大，但甲酸量很小，催化效果不明显，反应速率较慢．
②反应中期：甲酸量逐渐增多，催化效果显著，反应速率明显增大．
③反应后期：甲酸量增加到一定程度后，浓度对反应速率的影响成主导因素，特别是逆反应速率的增大，使总反应速率逐渐减小，直至为零．
（3）上述反应的平衡常数表达式为：K=$\frac{c（HCOOH）•c（C{H}_{3}OH）}{c（HCOOC{H}_{3}）•c（{H}_{2}O）}$，则该反应在温度T1下的K值为$\frac{1}{7}$．
（4）其他条件不变，仅改变温度为T2（T2大于T1），在答题卡框图中画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图．
14．实验室制备溴乙烷（C2H5Br）的装置和步骤如图（已知溴乙烷的沸点38.4℃）：
①检查装置的气密性，向装置图所示的U形管和大烧杯中加入冰水；
②在圆底烧瓶中加入10mL 95%乙醇、28mL 78%浓硫酸，然后加入13g溴化钠和几粒碎瓷片；
③小心加热．使其充分反应．
回答下列问题：
（1）该实验制取溴乙烷的化学方程式为NaBr+H2SO4+C2H5OH$\stackrel{△}{→}$NaHSO4+C2H5Br+H2O．
（2）反应时若温度过高，可看到有红棕色气体产生，该气体分子式为Br2．
（3）为了更好的控制温度，除用图示的小火加热外，更好的加热方式为水浴加热．
（4）U形管内可观察到的现象是有油状液体生成．
（5）反应结束后，U形管内粗制的C2H5Br呈棕黄色．为了除去粗产品中的杂质，可以选择下列试剂中的C（填序号）．
A．NaOH溶液      B．H2O     C．Na2SO3溶液     D．CCl4
所需的主要玻璃仪器为分液漏斗，要进一步制得纯净的C2H5Br，可用水洗，然后加入无水CaCl2，再进行蒸馏（填操作名称）．
15．硒是人体必需的微量元素，它在元素周期表中的位置如图所示．
磷硫
砷硒
（1）硒（Se）的最高价氧化物水化物的化学式为H2SeO4；该族2～5周期元素单质分别与H2反应生成l mol气态氢化物的反应热如下，请写出1mol硒与H2反应生成气态氢化物的热化学方程式H2（g）+Se（s）═H2Se（g）H=+29.7kJ/mol
a．+99.7kJ•mol-1         b．+29.7kJ•mol-1c．-20.6kJ•mol-1       d．-241.8kJ•mol-1
（2）不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为E）如图所示．试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题．
同周期内，随原子序数增大，E值增大．但个别元素的E值出现反常现象．试预测下列关系式中正确的是ac（填写编号，多选倒扣）
a、E（砷）＞E（硒）
b、E（砷）＜E（硒）
c、E（溴）＞E（硒）
d、E（溴）＜E（硒）
估计1mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围419＜E＜738．

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