题目内容

18．高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料．实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下：
查阅资料：①MnCO3难溶于水，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解．
②Mn（OH）2开始沉淀时pH=7.7．
实验过程：
Ⅰ．用图1所示装置制备MnSO4溶液．
Ⅱ．边搅拌边向MnSO4溶液中加入稍过量NaHCO3溶液，过滤．
Ⅲ．洗涤沉淀．
Ⅳ．洗涤后的沉淀在温度低于100℃的条件下干燥，制得高纯MnCO3固体．
（1）图1中石灰乳的作用是除去未反应氯气，防止氯气污染空气，烧瓶中发生反应的化学方程式是MnO2+SO2=MnSO4．
（2）根据图2“浸锰”的反应适宜时间是2.5～3小时．若实验中将N2换成空气，测得反应液中Mn2+、SO42-的浓度随反应时间t变化如图3．导致溶液中Mn2+、SO42-浓度变化产生明显差异的原因是Mn2+催化O2与H2SO3反应生成H2SO4．
（3）Ⅱ中加入稍过量NaHCO3溶液，控制溶液pH在7.7范围，写出加入NaHCO3，后发生反应的离子方程式Mn2++2HCO3-=MnCO3+CO2↑+H2O．

分析 （1）氯气有毒，污染空气，石灰乳与氯气发生反应，吸收未反应的氯气；烧瓶中发生反应是二氧化硫还原二氧化锰得硫酸锰；
（2）根据“浸锰”时间与浸出率的关系图判断时间；由图象可知，将N2换成空气，反应液中SO42-的浓度随反应时间增大更多，O2与H2SO3反应生成H2S04；
（3）Mn（OH）2开始沉淀时pH=7.7，Ⅱ中加入稍过量NaHCO3溶液，目的是生成碳酸锰，要防止氢氧化锰的生成，据此判断pH值，MnSO4与NaHCO3反应生成碳酸锰和硫酸钠、二氧化碳、水，据此答题．

解答 解：（1）石灰乳与氯气发生反应：2Ca（OH）2+2Cl2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，石灰乳除去未反应氯气，防止氯气污染空气，烧瓶中发生反应是二氧化硫还原二氧化锰得硫酸锰，反应方程式为MnO2+SO2=MnSO4，
故答案为：除去未反应氯气，防止氯气污染空气；MnO2+SO2=MnSO4；
（2）根据“浸锰”时间与浸出率的关系图可知，反应适宜时间是2.5～3小时，此时浸出率接近100%，由图象可知，将N2换成空气，空气中含有氧气，Mn2+催化O2与H2SO3反应生成H2SO4，所以反应液中SO42-的浓度随反应时间增大更多，
故答案为：2.5～3小时；Mn2+催化O2与H2SO3反应生成H2SO4；
（3）Mn（OH）2开始沉淀时pH=7.7，Ⅱ中加入稍过量NaHCO3溶液，目的是生成碳酸锰，要防止氢氧化锰的生成，所以pH值要小于7.7，MnSO4与NaHCO3反应生成碳酸锰和硫酸钠、二氧化碳、水，反应的离子方程式为Mn2++2HCO3-=MnCO3+CO2↑+H2O，
故答案为：7.7；Mn2++2HCO3-=MnCO3+CO2↑+H2O．

点评 本题主要考查了制备高纯碳酸锰实验方案，读懂工艺流程图，正确识图、理解离子反应的本质是解答的关键，本题实验综合性强，难度中等．

练习册系列答案
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16．在一定条件下化学反应：2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=-197kJ/mol  现有容积相同且固定不变的甲、乙、丙三个容器，在上述条件下分别充入的气体和反应放出的热量（Q）如下表所列：
容器SO2（mol）O2（mol）N2（mol）Q（kJ）
甲210Q1
乙10.50Q2
丙10.51Q3
根据以上数据，下列叙述不正确的是（　　）
A．Q2=Q3＜98.5kJ
B．Q1=2Q2=2Q3=197kJ
C．2Q2=2Q3＜Q1＜197kJ
D．在上述条件下反应生成1molSO3气体放热98.5kJ
17．纯水在80℃时的pH（　　）
A．等于7B．大于7C．小于7D．无法确定
6．Ⅰ．（1）已知某有机物A只含有C、H、O三种元素，通过元素分析知含碳54.55%，含氢9.10%．质谱分析其相对分子质量为88，经红外光谱分析其中只含C-H键和键，其核磁共振氢谱图显示有三重峰，峰面积之比为3：2：3，该有机物不含有CH3-O-，则A的结构简式为CH3COOCH2CH3．
（2）写出实验室制备A的化学方程式CH3COOH+HOCH2CH3$\stackrel{浓硫酸}{?}$CH3COOCH2CH3+H2O．
Ⅱ．苯甲酸甲酯是常用香精，广泛用于食品、化妆品等行业，可从自然界中提取，也可人工合成．实验室现以食品防腐剂[主要成分为苯甲酸钠（）]、甲醇为原料制备苯甲酸甲酯．已知：
熔点℃沸点℃水溶性
甲醇-97.864.7易溶
苯甲酸
（一元弱酸）		122.4249.3常温：0.17g
100℃：6.8g
苯甲酸甲酯-12.3198难溶
合成苯甲酸甲酯的流程如下：

请回答下列问题：
（1）温度①约为64.7℃，操作③为分液，操作④为蒸馏．
（2）第②步加热的目的是蒸出过量的甲醇．
（3）选择合适的制备苯甲酸甲酯的装置：B．

（4）苯甲酸甲酯有多种同分异构体，写出符合下列条件的任意一种同分异构体的结构简式．
①为芳香化合物         ②含有醛基         ③能与金属Na反应．
13．某化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置（如图甲），以环己醇制备环己烯．
已知：；
反应物和生成物的物理性质如表：
密度（g/cm3）熔点（℃）沸点（℃）溶解性
环已醇0.9625161能溶于水
环已烯0.81-10383难溶于水
（1）制备粗品：将12.5mL环己醇加入试管A中，再加入1mL浓硫酸，摇匀后放入碎瓷片，缓慢加热至反应完全，在试管C内得到环己烯粗品．
①A中碎瓷片的作用是防止暴沸，导管B除了导气外还具有的作用是冷凝回流反应物．
②试管C置于冰水浴中的目的是防止环己烯（或反应物）挥发．
（2）制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等．加入饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在上层（填上或下），分液后用C（填序号）洗涤：
a．KMnO4溶液  b．稀H2SO4  c．Na2CO3溶液

②再将环己烯按图乙装置蒸馏，冷却水从f（填字母）口进入；蒸馏时要加入生石灰的目的除去水分．
③图乙蒸馏装置收集产品时，控制的温度应在83℃左右，实验制得的环己烯精品质量低于理论产量，可能的原因是cd：
a．蒸馏时从70℃开始收集产品；
b．环己醇实际用量多了；
c．制备粗品时环己醇随产品一起蒸出；
d．是可逆反应，反应物不能全部转化
（3）区分环己烯精品和粗品（是否含有反应物）的方法是取适量产品投入一小块金属钠，观察是否有气泡产生（或测定沸点是否为83℃）．
3．高纯二氧化硅可用来制造光纤．某稻壳灰的成分为：
组分SiO2CNa2OK2OAl2O3Fe2O3
质量分数59.2038.800.250.500.640.16
通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅．
（已知：AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓）

请回答下列问题：
（1）根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有3类．
（2）步骤①中涉及SiO2的离子反应方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O．
（3）滤渣A的成分有Fe2O3填化学式）
（4）步骤②洗涤时，检验是否洗涤干净的方法是？：取最后一次洗涤滤液，加硝酸银溶液，若无沉淀产生，则说明洗涤干净
（5）步骤③反应的化学方程式为：H2SiO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H2O+SiO2；实验室进行步骤③用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、坩埚和泥三角．
10．废水、废气、废渣的处理是减少污染、保护环境的重要措施

（1）SO2能造成酸雨，向煤中加生石灰可以减少其排放，原理的方程式为2SO2+2CaO+O2=2CaSO4．
（2）用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染．已知：
N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ/mol
写出NO（g）与CO（g）催化转化成N2（g）和CO2（g）的热化学方程式2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）△H=-746.5 kJ/mol．
（3）用NH3还原NOx生成N2和H2O．现有NO、NO2的混合气3L，可用同温同压下3.5L的NH3恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1：3．
（4）纳米级Cu2O具有优良的催化性能，制取Cu2O的方法有：
①加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu（OH）2制备纳米级Cu2O，同时放出N2．该制法的化学方程式为4Cu（OH）2+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2O+N2+6H2O．
②用阴离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米Cu2O，反应为2Cu+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cu2O+H2↑，如图1所示．
该电解池的阳极反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O．
③检验生成该物质的最简单操作的名称丁达尔效应．
（5）SO2经催化氧化可生成SO3，该反应的热化学方程式为：
  2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-a kJ•mol-1
在T1℃时，将2mol SO2、1mol O2充入容积为2L的密闭容器A中，充分反应并达到平衡，此过程中放出热量98.3kJ，测得SO2的平衡转化率为50%，则a=196.6，T1℃时，上述反应的平衡常数K1=4_．若将初始温度为T1℃的2molSO2和1molO2充入容积为2L的绝热密闭容器B中，充分反应，在T2℃时达到平衡，在此温度时上述反应的平衡常数为K2．则K1＞ K2 （填“＞”、“＜”或“=”）．
（6）在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图2所示．
①氮化硅的化学式为Si3N4．
②a电极为电解池的阳（填“阴”或“阳”）极，写出该电极的电极反应式：NH4++3F--6e-=NF3+4H+；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是F2．
7．磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3（PO4）2等形式存在．它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用．
（1）白磷（P4）可由Ca3（PO4）2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得．相关热化学方程式如下：
2Ca3（PO4）2（s）+10C（s）═6CaO（s）+P4（s）+10CO（g）△H1=+3359.26kJ•mol-1
CaO（s）+SiO2（s）═CaSiO3（s）△H1=-89.61kJ•mol-1
2Ca3（PO4）2（s）+6SiO2（s）+10C（s）═6CaSiO3（s）+P4（s）+10CO（g）△H3
则△H3=2821.6kJ•mol-1．
（2）白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示：
11P4+60CuSO4+96H2O═20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4，60mol CuSO4能氧化白磷的物质的量是3 mol．
（3）磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得，含磷各物种的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与pH的关系如图1所示．

①为获得尽可能纯的NaH2PO4，pH应控制在4～5.5；pH=8时，溶液中主要含磷物种浓度大小关系为c（HPO42-）＞c（H2PO4-）．
②Na2HPO4溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2溶液，溶液则显酸性，其原因是3Ca2++2 HPO42-═Ca3（PO4）2↓+2H+（用离子方程式表示）．
（4）磷的化合物三氯氧磷（ ）与季戊四醇（ ）以物质的量之比2：1 反应
时，可获得一种新型阻燃剂中间体X，并释放出一种酸性气体．季戊四醇与X 的核磁共振氢谱如图2所示．
①酸性气体是HCl（填化学式）．
②X的结构简式为．
8．（1）实验室通常用固体NH4Cl和Ca（OH）2混合共热来制取氨气，写出实验室制氨气的化学方程式：2NH4C1+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O；
（2）实验室制氨气所用的装置应选用下面c装置，在收集氨气时，只能采用向下排空气法，不能用排水法，这是因为氨气极易溶于水；不能用浓硫酸干燥氨气的原因是与浓硫酸反应．

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