第八章测评
一、选择题:本题包括14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.化学与环境密切相关,下列说法错误的是( )
A.pH小于5.6的雨水属于酸雨
B.温室气体只有CO2
C.NO、SO2均会导致酸雨的形成
D.PM2.5浓度越大,空气质量越差
2.(2023·山东德州高一期末)我国提出争取在2030年前实现“碳达峰”,2060年前实现“碳中和”,这对于改善环境,实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中,能最直接有效促进“碳中和”的是( )
A.将重质油裂化为轻质油作为燃料
B.大规模开采可燃冰作为新能源
C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D.研发催化剂将CO2还原为甲醇
3.科学家正在研究建立如图所示的二氧化碳新循环体系:
下列说法正确的是( )
①燃烧时化学能可以转化为热能 ②光能(或电能)可以转化为化学能 ③无机物和有机化合物可以相互转化 ④减少碳排放有利于缓解全球气候变暖 ⑤风力发电、光伏发电等新能源的开发和使用可减少碳排放
A.仅①④ B.仅②④⑤
C.仅①②③ D.全部
4.(2023·山东济南高一期末)汽车尾气是城市空气的主要污染源之一,治理方法之一是在汽车排气管上加装催化转化器,下列说法错误的是( )
A.汽车排气管中CO和NOx反应的化学方程式为2xCO+2NOx2xCO2+N2
B.植树造林,增大绿化面积,可有效控制城市空气的污染
C.汽车改用天然气或氢气为燃料,都会减少对空气的污染
D.此治理方法缺点是大大提高了空气的酸度
5.(2023·华东师大二附中高一期末)下列从海洋中获取物质的方案不合理的是( )
A.粗盐先通过除杂、精制得到饱和食盐水,然后电解得到氯气,最后与石灰乳反应制得漂白粉
B.苦卤酸化后通入氯气得到溴水,然后用热空气将其通入SO2水溶液中,最后通入氯气后蒸馏得粗溴
C.干海带灼烧后加水浸取,然后加入H2O2得到碘水,最后通过系列操作得到碘单质
D.向引入水库中的海水加入明矾,明矾电离后可以与水反应产生胶体,即可获得较为纯净的饮用水
6.合理的工业设计和能源利用是改善环境的重要手段。下列有关说法错误的是( )
A.硫酸厂用氨水吸收SO2后再将吸收液与硫酸反应,将富集后的SO2循环使用
B.制取等量的硝酸铜,使用稀硝酸比使用浓硝酸排放的污染物更少
C.将煤炭通过煤液化技术转化为甲醇燃料,可实现“碳中和”
D.工业合成氯乙烷采用加成反应比采用取代反应更符合绿色化学理念
7.(2023·北京怀柔区高一期末)科技助力北京2022年冬奥会,中国成功举办了一次无与伦比的冬奥会,展示了国家的日益强盛。下列有关说法不正确的是( )
A.冬奥火炬“飞扬”采用氢气作为燃料,氢气属于清洁能源
B.国际速滑馆“冰丝带”使用二氧化碳跨临界直冷技术制冰,该过程属于物理变化
C.“飞扬”火炬以耐高温碳纤维为外壳,“冰墩墩”以聚乙烯为原材料,碳纤维和聚乙烯均为有机高分子材料
D.冬奥会采用氢燃料电池车,并开发了全新的车载光伏发电系统,体现了“绿色出行”的理念
8.(2023·北京西城区高一期末)海洋约占地球表面积的71%,对其进行开发利用的部分流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.可用BaCl2溶液除去粗盐中的S
B.从苦卤中提取Br2的反应的离子方程式为2Br-+Cl22Cl-+Br2
C.试剂1可以选用石灰乳
D.工业上,电解熔融Mg(OH)2冶炼金属镁
9.习总书记强调“要建设天蓝、地绿、水清的美丽中国,让老百姓在宜居的环境中享受生活”。下列做法与此不相符合的是( )
A.将煤进行气化处理,既提高煤的综合利用效率,又可减少酸雨的危害
B.将废旧电池进行直接填埋,减少对环境的污染
C.开发核能、太阳能、风能等新能源,减少对矿物能源的依赖
D.利用微生物发酵技术,将植物秸秆、动物粪便等制成沼气
10.(2023·广东佛山高一期末)碳酸盐约占海水盐分的0.34%,一种海水脱硫的新工艺如图所示。下列说法错误的是( )
A.SO2排入大气易引起酸雨
B.海水吸收二氧化硫时可能有CO2逸出
C.处理后的海水pH增大
D.海水脱硫工艺简单,投资及运行费用低
11.(2023·湖北黄石高一期末)化学与人类生产、生活密切相关,下列有关说法错误的是( )
A.利用铝热反应焊接铁轨或冶炼金属钛等
B.氢氧化钠、氢氧化铝、碳酸钠都是常见的胃酸中和剂
C.用活性炭为糖浆脱色和用SO2漂白纸浆的原理不同
D.用烧碱处理含高浓度N的废水并回收利用氨
12.(2023·山东潍坊高一期末)化学与生活密切相关。下列叙述正确的是( )
A.天和核心舱电推进系统腔体的氮化硼陶瓷属于传统无机非金属材料
B.研发催化剂将CO2氧化为甲醇是促进“碳中和”的有效途径
C.高分子材料聚氯乙烯广泛应用于食品包装材料
D.石油裂解获得乙烯、丙烯等气态不饱和烃
13.(2023·湖南岳阳高一期末)化学与人类生产、生活密切相关,下列有关说法正确的是( )
A.放置较久的红薯比新挖红薯甜,与葡萄糖的水解有关
B.四氯乙烯是目前使用最普遍的干洗溶剂,在衣物上残留对人体无害
C.阿司匹林药效释放快,可将它连接在高分子载体上生成长效缓释药物
D.为达到更好的治疗效果,多次超量服用布洛芬等药物
14.(2023·江苏邳州高一期末)海洋是一个资源宝库,海水资源的开发和利用是现代和未来永恒的主题。下面是利用海水制取食盐、纯碱、烧碱和氯气、金属镁以及溴的精简流程图:
下列有关说法正确的是( )
A.步骤①,粗盐制取精盐的过程中没有发生化学变化
B.步骤②,用熟石灰代替氢氧化钠主要原因是熟石灰的溶解性更好
C.在步骤③④⑤中,只有步骤③与步骤⑤中的溴元素被氧化
D.从步骤⑤所得溶液中分离出单质溴的方法是用酒精萃取
二、非选择题:本题包括4小题,共58分。
15.(14分)(2023·北京昌平区高一期末)某工厂综合处理含N废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分)的流程如图所示。
(1)写出以下几种物质中加点元素的化合价。
N , ,CO 。
(2)写出下列物质的物质类别:SO2 ,Ca(OH)2 ,二者发生反应的化学方程式是 。
(3)已知:NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O,该反应中氧化剂是 ,当吸收NO2 mol时,可得到1 L 0.1 mol·L-1的NaNO2。
(4)推测无污染气体可能是 ,写出推测依据
。
16.(14分)(2023·湖北鄂东南名校联考)实验室以孔雀石[主要成分是CuCO3·Cu(OH)2,还含有少量杂质FeO、Fe2O3、SiO2]为原料制备CuSO4·5H2O步骤如图所示:
回答下列问题:
(1)“酸浸”时通常将孔雀石进行粉碎,其目的是
。
(2)写出CuCO3·Cu(OH)2与稀硫酸反应的离子方程式: ,滤渣A是 (填化学式)。
(3)某实验小组设计如下3种方案在实验室制取硫酸铜:
方案一:浓硫酸与铜加热反应
方案二:铜加入稀硝酸和稀硫酸的混合酸中
方案三:铜粉与稀硫酸的混合物中通入热空气反应
其中,最佳方案是 ,理由是
。
(4)由CuSO4溶液获得CuSO4·5H2O的“操作a”包括 、 、过滤、洗涤、干燥等步骤。
17.(15分)(2023·华东师大二附中高一期末)海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如图所示:
(1)灼烧海藻灰要在 中进行,其放在三脚架上时还需要放上 。
(2)写出氧化步骤中主要反应的离子方程式:
。
(3)操作②步骤中可供选择的有关试剂是 (填字母),该操作步骤叫 。
A.酒精 B.四氯化碳
C.醋酸 D.甘油(易溶于水)
(4)实验室中取25 mL该含碘离子的溶液,用0.1 mol·L-1的FeCl3溶液测量其中I-的浓度,反应的离子方程式为I-+Fe3+——I2+Fe2+(未配平),若消耗FeCl3溶液22.5 mL,则含碘离子的溶液中I-的浓度为 。
(5)流程中后期处理用反萃取法。
①碘单质与浓NaOH溶液发生的反应为3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O,像这种将富集在四氯化碳中的碘单质利用化学转化法重新富集在水中的方法即为反萃取法。指出上述反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为 ;与直接蒸馏法相比,反萃取法的优点有
。
②写出I-、I与45%H2SO4溶液反应的离子方程式:
。
18.(15分)近日,中国科学院发表《灰霾专题》,提出灰霾中细颗粒物的成因,部分分析如图1所示。
(1)根据图1可以看出,下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的 (填字母)。
a.SO2 b.NOx c.VOCs d.NH3
(2)机动车大量行驶是污染源之一。汽车发动机废气稀燃控制系统主要工作原理如图2所示,写出稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程式:
。
(3)科学家经过研究发现中国霾呈中性,其主要原因如图3所示:
图3
请写出上述转化过程的离子方程式:
。
(4)①在微生物作用下可实现NNN转化,称为硝化过程。在碱性条件下,N被氧气氧化为N的离子方程式为
。
②在一定条件下向废水中加入甲醇(CH3OH),实现HNO3NN2转化,称为反硝化过程。1 mol HNO3完全转化为N2,转移的电子数为 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(5)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。将含有SO2和NOx的烟气通入盛有NaClO2溶液的反应器中,反应一段时间后,测得溶液中离子浓度的有关数据如下(其他离子忽略不计):
离子 Na+ S N H+ Cl-
5.5×10-3 y 6.0× 10-4 2.0× 10-4 3.4× 10-3
①上述转化过程中表现氧化性的物质为 (填化学式)。
②表中y= 。
第八章测评
1.B 解析正常雨水因溶解CO2而使其pH约为5.6,而pH<5.6的雨水称为酸雨,A正确;温室气体有CO2、CH4等,B错误;NO、SO2在雨水中生成HNO3、H2SO4,引起酸雨,C正确;PM2.5浓度越大,空气中可吸入颗粒物浓度越大,空气质量越差,D正确。
2.D 解析将重质油裂化为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量,达不到“碳中和”的目的;大规模开采可燃冰作为新能源,会增大二氧化碳的排放量,不符合“碳中和”的要求;通过清洁煤技术减少煤燃烧污染,不能减少二氧化碳的排放量,达不到“碳中和”的目的;研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇,可以减少二氧化碳的排放量,达到“碳中和”的目的。
3.D 解析汽油、甲醇的燃烧是将化学能转化为热能和光能,有机化合物和无机物可相互转化,水转化为氢气过程中说明光能(或电能)可以转化为化学能,二氧化碳综合利用减少碳排放有利于缓解全球气候变暖,风力发电、光伏发电等新能源的开发和使用可减少碳排放。
4.D 解析此方法将一氧化碳和氮氧化物转化成氮气和二氧化碳,二者均不增加空气的酸度,D错误。
5.D 解析粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、S等杂质,先依次加入BaCl2、Na2CO3、NaOH除去S、Ca2+(和过量的Ba2+)、Mg2+,再过滤除去泥沙及沉淀,最后加入稀盐酸调节pH,除去过量的Na2CO3、NaOH,从而得到精制饱和食盐水,然后电解得到氯气,A正确;苦卤中含有Br-,酸化后通入氯气得到溴水(Cl2+2Br-2Cl-+Br2),然后用热空气将其通入SO2水溶液中(Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr),最后通入氯气后蒸馏得粗溴(2HBr+Cl22HCl+Br2),B正确;干海带灼烧后加水浸取得到含碘离子的溶液,然后加入H2O2得到碘水,最后通过萃取、分液、蒸馏得到碘单质,C正确;明矾电离后可以与水反应产生胶体只能吸附水中的悬浮杂质形成沉淀,无法除去海水中的Mg2+、Na+、Br-、Cl-等离子,不能获得较为纯净的饮用水,D错误。
6.C 解析回收工业制硫酸尾气中的SO2常采用氨吸收法,即先用氨水吸收二氧化硫,当吸收液中NH4HSO3达到一定浓度后,再与硫酸反应放出SO2,SO2可以循环利用,A正确。制取等量的硝酸铜,消耗浓硝酸的量较大,且放出的有毒气体的量相对较多,即使用稀硝酸比使用浓硝酸排放的污染物更少,B正确。将煤炭通过煤液化技术转化为甲醇燃料,甲醇燃料在燃烧时,不会减少二氧化碳的排放量,不会实现“碳中和”,C错误。乙烷和氯气光照发生取代反应,产生一氯乙烷、二氯乙烷等多种氯代物和氯化氢气体,有副产物生成;而乙烯与氯化氢发生加成反应只生成氯乙烷,反应物全部转化为生成物,没有副产物,原子利用率达到100%,D正确。
7.C 解析碳纤维是碳单质,不属于有机高分子材料,C错误。
8.D 解析用BaCl2溶液除去粗盐中的S,生成BaSO4沉淀,通过过滤除去,A正确;苦卤中含有Br-,通入Cl2氧化Br-生成Br2,离子方程式为2Br-+Cl22Cl-+Br2,B正确;加入试剂1可以是石灰乳,沉淀Mg2+生成Mg(OH)2沉淀,C正确;工业上采用电解熔融MgCl2的方法冶炼金属Mg,D错误。
9.B 解析推广煤的干馏、气化、液化技术,可提供清洁、高效燃料和基础化工原料,提高煤的使用率,减少污染性气体的排放,减少酸雨的危害,A正确;废旧电池中含有重金属离子,如果直接填埋,会对土壤造成污染,B错误;开发新能源,如核能、太阳能、风能等,减少对矿物能源的依赖,C正确;推广利用微生物发酵技术,将植物秸秆、动物粪便等制成沼气以替代液化石油气,减少污染性气体的排放,D正确。
10.C 解析SO2排入大气易引起硫酸型酸雨,A正确;由于SO2溶于水后形成的H2SO3的酸性强于H2CO3,海水中含有碳酸盐,故海水中吸收二氧化硫时可能有CO2逸出,B正确;天然海水中由于含有碳酸盐而呈碱性,处理后的海水中碳酸盐的量减少变成了硫酸盐,硫酸盐溶液呈中性,故处理后海水的pH减小,C错误;海水脱硫是利用天然海水将大气中的SO2转化为硫酸盐直接送入大海,该工艺简单,投资及运行费用低,D正确。
11.B 解析利用铝粉和氧化铁进行铝热反应可焊接铁轨,铝是强还原剂,可用作高温还原剂冶炼金属钛等,A正确;氢氧化钠、碳酸钠溶液的碱性较强,具有较强腐蚀性,不能用作胃酸中和剂,B错误;活性炭为糖浆脱色是利用了其吸附性,用SO2漂白纸浆是发生了化学反应,二者的原理不同,C正确;用烧碱处理含高浓度N的废水,N和OH-反应释放出NH3,可回收利用氨,D正确。
12.D 解析氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料,A错误;研发催化剂将CO2还原为甲醇可充分利用二氧化碳,是促进“碳中和”的有效途径,B错误;高分子材料聚氯乙烯有毒性,不能用于食品包装材料,C错误;石油裂解的化学过程是比较复杂的,生成的裂解气是一种复杂的混合气体,主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃,D正确。
13.C 解析放置较久的红薯比新挖出的甜,与淀粉水解生成葡萄糖有关,葡萄糖不能水解,A错误;四氯乙烯是具有一定毒性的有机溶剂,残留在衣服上的四氯乙烯也会对人造成伤害,B错误;可将阿司匹林连接在高分子载体上生成长效缓释药物,长效缓释阿司匹林在人体内可慢慢发生水解反应释放出阿司匹林,延长药效时间,C正确;药物要定量服用,超量对身体有害,D错误。
14.C 解析步骤①,粗盐制取精盐的过程中需要除去溶液中的杂质离子,因此发生化学变化,A错误;氢氧化钙微溶于水,步骤②,用熟石灰代替氢氧化钠主要原因是熟石灰的来源丰富,价格便宜,B错误;在步骤③④⑤中,只有步骤③与步骤⑤中的溴元素被氧化,步骤④中溴元素被还原,C正确;酒精与水互溶,从步骤⑤所得溶液中分离出单质溴不能用酒精萃取,应该用苯或四氯化碳,D错误。
15.答案(1)-3价 0价 +2价
(2)酸性氧化物 碱 SO2+Ca(OH)2CaSO3↓+H2O
(3)NO2 0.05
(4)N2 NaNO2与含有N的溶液发生化合价归中反应生成N2
解析(2)SO2为酸性气体,Ca(OH)2为碱,二者发生反应生成CaSO3,反应的化学方程式为SO2+Ca(OH)2CaSO3↓+H2O。
(3)NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O,N元素由NO和NO2转化为NaNO2,该反应中氧化剂是NO2;当得到1L0.1mol·L-1的NaNO2时,生成了0.1mol的NaNO2,则吸收了0.05molNO2。
16.答案(1)加快溶解速率
(2)CuCO3·Cu(OH)2+4H+2Cu2++3H2O+CO2↑ SiO2
(3)方案三 方案一和方案二均产生有害气体,酸的利用率也不高
(4)蒸发浓缩 冷却结晶
解析孔雀石主要成分是CuCO3·Cu(OH)2,还含有少量杂质FeO、Fe2O3、SiO2,向孔雀石中加稀硫酸反应生成二氧化碳、硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁,二氧化硅不反应,过滤得到滤渣二氧化硅,将滤液中铁除掉后,将硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等,最终得到CuSO4·5H2O。
(1)“酸浸”时通常将孔雀石进行粉碎,其目的是增大接触面积,使反应更充分,加快溶解速率。
(2)CuCO3·Cu(OH)2与稀硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳和水,其离子方程式为CuCO3·Cu(OH)2+4H+2Cu2++3H2O+CO2↑;滤渣A是SiO2。
(3)方案一:浓硫酸与铜加热反应,会生成污染性的气体SO2且消耗的原料多;方案二:铜加入稀硝酸和稀硫酸的混合酸中,会生成污染性气体NO;方案三:铜粉与稀硫酸的混合物中通入热空气反应,不产生污染性气体,且消耗的硫酸量较少,因此,最佳方案是方案三。
(4)由CuSO4溶液获得CuSO4·5H2O的“操作a”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。
17.答案(1)坩埚 泥三角
(2)Cl2+2I-2Cl-+I2
(3)B 萃取、分液
(4)0.09 mol·L-1
(5)①1∶5 能耗低,有利于有机溶剂的循环利用 ②5I-+I+6H+3I2+3H2O
解析灼烧海藻灰要在坩埚中进行,海藻灰浸泡后过滤得到含碘离子的溶液,通入氯气氧化碘离子生成碘单质,萃取、分液得到含碘的有机溶液,经过提纯得到碘单质。
(3)操作②为萃取、分液,碘单质易溶于有机溶剂,可选用有机溶剂将碘单质从水溶液中萃取出来,酒精、醋酸、甘油均易溶于水,不能作萃取剂,四氯化碳与水不互溶,且碘单质在四氯化碳中溶解度大,可将碘单质从水溶液中萃取出来,分液得到碘的有机溶液,故选用四氯化碳。
(4)Fe3+氧化I-生成碘单质和Fe2+,故离子方程式为2I-+2Fe3+I2+2Fe2+,消耗n(Fe3+)=cV=0.1mol·L-1×0.0225L=0.00225mol,则有n(I-)=0.00225mol,从而可得c(I-)==0.09mol·L-1。
(5)①根据3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O,反应物I2既作氧化剂又作还原剂,6molI原子中有1mol作还原剂、5mol作氧化剂,故比值为1∶5;与直接蒸馏法相比,反萃取法的优点有能耗低,有利于有机溶剂的循环利用。②I-、I与45%H2SO4溶液反应的离子方程式为5I-+I+6H+3I2+3H2O。
18.答案(1)a
(2)2NO+O22NO2
(3)2NH3+SO2+2NO2+2H2O2N+S+2HONO
(4)①N+2O2+2OH-N+3H2O ②5NA
(5)①NaClO2 ②8.5×10-4
解析(3)由图可知,反应物为2NH3+SO2+2NO2+2H2O,生成物为2N+A(液相)+2HONO,结合氧化还原反应知识及电荷守恒推知,A是S,据此写出离子方程式。
(4)①在碱性条件下,N被O2氧化为N,离子方程式为N+2O2+2OH-N+3H2O。②HNO3→N2过程中,N元素化合价由+5价降低到0价,则1molHNO3完全转化为N2,转移的电子数为5NA。
(5)①含有SO2和NOx的烟气通入NaClO2溶液中,发生氧化还原反应,测得反应生成S、N、Cl-等,该过程中NaClO2被还原,作氧化剂,表现氧化性。②反应后混合液中,据电荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)=2c(S)+c(N)+c(Cl-),代入数据:5.5×10-3mol·L-1+2.0×10-4mol·L-1=2c(S)+6.0×10-4mol·L-1+3.4×10-3mol·L-1,解得c(S)=8.5×10-4mol·L-1。第六章测评
一、选择题:本题包括14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2023·江苏盐城阶段练习)已知:2Na+2H2O2NaOH+H2↑,测得发生该反应过程中溶液的温度升高。下列关于该反应的说法不正确的是( )
A.属于放热反应
B.属于氧化还原反应
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.能量变化与化学键的断裂和形成有关
2.(2023·北京顺义区高一期中)变量控制是科学研究的重要方法。相同质量的锌粉与相同体积的盐酸分别在下列条件下发生反应,开始阶段化学反应速率最大的是( )
选项 A B C D
实验温度/℃ 20 20 30 30
盐酸的浓度/(mol·L-1) 1 2 1 2
3.自然界中氧气发生反应3O2(g)2O3(g)的能量变化如图所示。下列说法中错误的是( )
A.2O3(g)3O2(g)为放热反应
B.氧气比臭氧稳定
C.反应物的能量低于生成物
D.O2(g)中化学键的断裂需要释放能量
4.(2023·北京朝阳区高一期中)将5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液与1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液混合,发生反应a,一段时间后溶液的颜色不再改变。将所得溶液分成两份,一份加淀粉,溶液变蓝;一份加KSCN,溶液变红。下列说法不正确的是( )
A.加淀粉溶液变蓝,表明Fe3+与I-反应生成I2
B.加KSCN溶液变红,表明反应a存在限度
C.溶液的颜色不再变化,表明反应a达到平衡状态
D.溶液的颜色不再变化,表明Fe2+、Fe3+、I2、I-的物质的量浓度均相等
5.(2023·江苏南京阶段练习)用如图所示装置探究原电池的工作原理,下列说法错误的是( )
A.甲装置中锌片质量减轻,铜上有气体产生
B.乙装置中正极上发生的反应为2H++2e-H2↑
C.丙装置中Zn片上发生氧化反应,溶液中的Cu2+向铜电极移动
D.若乙装置与丙装置中锌片减轻的质量相等,则两装置中还原产物的质量之比为1∶32
6.(2023·广东广州高一期中)一种新型的燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极通入乙烷和氧气,其总反应为2C2H6+7O2+8KOH4K2CO3+10H2O,下列说法正确的是( )
A.负极反应为14H2O+7O2+28e-28OH-
B.放电一段时间后,负极周围的pH升高
C.每消耗1 mol C2H6,则电路中转移的电子为14 mol
D.放电过程中KOH的物质的量浓度不变
7.(2023·江苏常州高一期中)利用太阳光在新型复合催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示:
下列说法错误的是( )
A.过程中实现了光能转化为化学能
B.氢能资源丰富,属于可再生能源
C.过程Ⅰ吸收能量,过程Ⅱ释放能量
D.2H2O2H2↑+O2↑反应的能量变化如图所示
8.如图是将SO2转化为重要化工原料H2SO4的原理示意图,下列说法不正确的是( )
A.d口通入的是O2,O2发生还原反应
B.溶液中H+的迁移方向是a→b
C.当正极消耗22.4 L气体时,电路中通过的电子数目为4NA
D.催化剂a上的电极反应式为SO2-2e-+2H2OS+4H+
9.某高能电池以磷酸溶液作为电解质溶液,利用乙烯直接氧化法制乙酸,其总反应为CH2CH2+O2CH3COOH。有兴趣小组将该反应设计成如图所示的燃料电池,下列有关说法正确的是( )
A.在电池工作过程中,溶液中的P向a极移动
B.电子移动方向:电极a→磷酸溶液→电极b
C.负极的电极反应式为CH2CH2+4e-+2H2OCH3COOH+4H+
D.当电路中通过0.04 mol电子时,参加反应的CH2CH2为224 mL
10.(2023·江苏南京阶段练习)一定温度下,向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,下列对该反应的推断合理的是( )
A.该反应的化学方程式为3B+4D6A+2C
B.反应进行到6 s末,B的转化率为40%
C.反应进行到6 s末,B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1
D.反应进行到6 s末,各物质的反应速率相等
11.用西红柿、电流表、铁或锌等金属进行“水果电池”的实验探究,实验示意图及现象如下。资料:西红柿含矿物盐、有机酸(H+)等。
实验 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
示意图
现象 有微量气泡 无现象 Cu片附近有气泡,且较Ⅰ快 电流表指针偏转,Cu片附近有气泡
下列分析不正确的是( )
A.实验Ⅰ、Ⅱ说明Zn能与H+反应而Cu不能
B.实验Ⅲ说明在该条件下Cu可与H+反应生成H2
C.实验Ⅰ、Ⅲ说明发生原电池反应时会加快化学反应速率
D.实验Ⅳ中Zn为负极,电子由Zn沿导线流向Cu
12.(2023·河南新乡高一期中)在一定温度下,将1 mol A(s)和2 mol B(g)放入容积为5 L的某密闭容器中发生反应A(s)+2B(g)C(g)+2D(g)。5 min后达到平衡,测得容器内B的浓度减少了0.2 mol·L-1,下列叙述不正确的是( )
A.在5 min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02 mol·L-1·min-1
B.平衡时B的转化率为50%
C.平衡时B的体积分数约为33.3%
D.初始时的压强与平衡时的压强之比为4∶5
13.(2023·安徽阜南高一期中)如图是一种新型的K-O2可充电电池,a、b是两个电极,其中一个电极是金属钾。放电时,下列有关说法正确的是( )
A.a电极是电池的正极
B.隔膜不允许O2通过,但可以让K+通过
C.b电极是金属钾
D.电子流向是a电极→隔膜→b电极
14.利用反应CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)可消除NO2的污染。在1 L密闭容器中,控制不同温度,分别加入0.50 mol CH4(g)和1.20 mol NO2(g)进行上述反应,测得n(CH4)随时间变化的实验数据如表。下列说法错误的是( )
组别 温度/℃ n/mol 0min 10min 20min 40min 50min
① T1 n(CH4) 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10
② T2 n(CH4) 0.50 0.30 0.18 x 0.15
A.由实验数据可知:T1>T2
B.实验①中,0~20 min内,v(CH4)=0.012 5 mol·L-1·min-1
C.实验②中,0~10 min内,NO2的转化率为33.3%
D.40 min时,实验②中反应已达平衡状态,且x=0.15
二、非选择题:本题包括4小题,共58分。
15.(13分)研究化学反应与能量变化,对工农业生产和人们的生活有重要的意义。
Ⅰ.某反应过程的能量变化如图所示:
(1)由图中曲线变化可知,该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应,破坏旧键需要吸收的能量为 (填“E1”“E2”“E1+E2”或“E2-E1”,下同),破坏c mol C的化学键需要吸收的能量为 。
Ⅱ.工业制硫酸的反应之一为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(放热反应),在2 L恒容绝热密闭容器中投入2 mol SO2(g)和适当过量的O2(g),在一定条件下充分反应,如图是SO2(g)和SO3(g)的物质的量随时间的变化曲线。
(2)下列叙述不能判断该反应达到平衡状态的是 。
①容器中压强不再改变 ②容器中气体密度不再改变 ③O2(g)的物质的量浓度不再改变 ④SO3(g)的质量不再改变
(3)根据图示计算达到平衡时SO2(g)的转化率为 。
16.(15分)(2023·江苏淮安、宿迁高一期中)二十大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。
(1)以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2的反应为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理如图所示。
①上述过程中,能量的变化形式是由光能和热能转化为 。
②CO2(g)分解为CO(g)和O2(g)的反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如图。
①Pt电极(a)为 (填“正”或“负”)极;Pt电极(b)上的电极反应式为 。
②该过程总反应的化学方程式为 ,当消耗0.1 mol O2时,理论上转移电子数目为 (设NA为阿伏加德罗常数的值,用含NA的式子表示)。
17.(15分)(2023·天津河西区高一期中)为探究影响化学反应速率的因素与化学反应限度的存在,某中学实验小组进行以下实验。
Ⅰ.探究影响化学反应速率的因素,结合表中信息,回答问题:
组号 反应 参加反应的物质
Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 H2O
V/mL V/mL V/mL
① 10 2 0.1 2 0.1 2
② 10 2 0.1 2 0.1 4
③ 30 2 0.1 2 0.1 4
④ 30 2 0.2 2 0.2 4
(1)探究温度对反应速率的影响,应选择的实验组号是 ;实验①②对比的实验目的是
。
(2)实验过程中,需要观察和记录 ,比较化学反应速率的快慢。
(3)上述四个实验中,反应速率最慢的是 。
Ⅱ.验证铁离子与碘离子反应存在限度,结合相关实验,回答问题:
药品选择:0.1 mol·L-1 KI溶液、0.1 mol·L-1 FeCl3溶液、淀粉溶液、试剂N
实验步骤:①向5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液中滴入5~6滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,充分反应后,将所得溶液分成甲、乙两等份;
②向甲中滴加2滴淀粉,充分振荡;
③向乙中滴加试剂N。
(4)步骤②甲试管中出现 现象,证明反应有I2生成。
(5)若实验步骤①中的反应存在限度,可用试剂N的溶液检验Fe3+,则试剂N是 (写化学式);乙试管中的现象是 。
(6)写出实验步骤①中反应的化学方程式: 。
18.(15分)(2023·河北石家庄高一期中)目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),甲图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。
(1)该反应为 反应,原因是 。
(2)在固定容积的密闭容器内,下列能说明上述反应已经达到平衡状态的是 (填字母,多选)。
A.v(H2)=3v(CO2)
B.容器内气体压强保持不变
C.v逆(CO2)=v正(CH3OH)
D.容器内气体密度保持不变
E.1 mol CH3OH中H—O断裂的同时有2 mol CO断裂
(3)在容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图乙所示。从反应开始到平衡,用氢气的浓度变化表示的平均反应速率v(H2)= 。容器内平衡时与起始时的压强之比为 。
(4)如图是科学家研发的实现上述反应[CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)]在常温常压下进行的装置。写出甲槽的电极反应式: 。
第六章测评
1.C 解析根据“反应过程中溶液的温度升高”可知,该反应放出热量,即该反应为放热反应,A正确;Na、H(部分)元素的化合价均发生变化,则该反应为氧化还原反应,B正确;该反应为放热反应,说明反应物的总能量高于生成物的总能量,C错误;断键吸收能量,形成化学键释放能量,故能量的变化与化学键的断裂和形成有关,D正确。
2.D 解析锌粉与足量盐酸反应的实质是Zn+2H+Zn2++H2↑,温度越高,H+浓度越大,反应速率越大。由题中数据可知,D中温度高,且氢离子浓度大,则反应速率最大。
3.D 解析根据图示可知,生成物总能量大于反应物总能量,反应3O2(g)2O3(g)为吸热反应,则反应2O3(g)3O2(g)为放热反应,A正确;相同质量时氧气的能量比臭氧低,故氧气比臭氧稳定,B正确;根据图示,反应物的能量低于生成物,C正确;O2(g)中化学键断裂需要吸收能量,D错误。
4.D 解析反应a为2Fe3++2I-2Fe2++I2,淀粉遇碘变蓝,可检验生成的碘,且氯化铁少量,检验反应后铁离子可证明反应的限度,平衡时浓度不变,但不一定相等。淀粉遇碘变蓝,由加淀粉溶液变蓝,表明Fe3+与I-反应生成I2,A正确;氯化铁的量不足,加KSCN,溶液变红,表明反应a存在限度,B正确;溶液的颜色不再变化,可知物质浓度不变,表明反应a达到平衡状态,C正确;溶液的颜色不再变化,可知粒子浓度不变,但Fe2+、Fe3+、I2、I-的物质的量浓度不一定相等,D错误。
5.A 解析甲装置中没有形成闭合回路,不能形成原电池,锌与稀硫酸发生反应,锌的质量减轻,锌上有气体产生,A错误;乙装置中构成原电池,铜为正极,溶液中的氢离子在正极发生还原反应,电极反应式为2H++2e-H2↑,B正确;丙装置中构成原电池,活泼金属锌作负极,发生氧化反应,铜为正极,溶液中的Cu2+向正极移动,C正确;乙装置与丙装置中负极反应相同,均为Zn-2e-Zn2+,乙装置与丙装置中正极上的反应分别为2H++2e-H2↑、Cu2++2e-Cu,若乙装置与丙装置锌片减轻的质量相等,即失去电子的物质的量相等,依据得失电子守恒计算乙装置与丙装置中还原产物的质量比为2∶64=1∶32,D正确。
6.C 解析在燃料电池中,负极上是燃料发生失电子的氧化反应,在碱性环境下负极反应为C2H6+18OH--14e-2C+12H2O,A错误;根据负极反应,放电一段时间后,该极上消耗氢氧根离子,故负极周围的pH降低,B错误;根据负极电极反应式可知,每消耗1molC2H6,电路中转移的电子为14mol,C正确;根据总反应2C2H6+7O2+8KOH4K2CO3+10H2O可知,放电过程中,消耗了KOH,KOH的物质的量浓度会减小,D错误。
7.D 解析水分解成氢气和氧气需吸收能量,则用太阳光在新型复合催化剂表面实现高效分解水过程中可实现光能转化为化学能,A正确;水分解产生氢气和氧气吸收能量、氢气和氧气生成水时释放能量,则氢能资源丰富,属于可再生能源,B正确;过程Ⅰ中化学键断裂吸收能量,过程Ⅱ中化学键形成释放能量,C正确;反应2H2O2H2↑+O2↑吸收能量,题给图示代表的反应发生时放出能量,D错误。
8.C 解析根据原理图中电子的移动方向可知,催化剂a电极为负极,故c口通入的是SO2,d口通入的是O2,催化剂b是正极。d口通入的是O2,O2发生还原反应,A正确;原电池电解质溶液中阳离子向正极移动,故溶液中H+的迁移方向是a→b,B正确;温度和压强未知,故无法计算气体的物质的量,C错误;催化剂a作负极,发生氧化反应生成硫酸,故负极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-S+4H+,D正确。
9.A 解析根据原电池总反应CH2CH2+O2CH3COOH可知,通入O2的b电极为正极,通入CH2CH2的a电极为负极。原电池工作时,阴离子移向负极,则溶液中的P向a极移动,A正确;原电池工作时,电子由负极a电极经过负载流向正极b电极,电子不能通过溶液,B错误;通入CH2CH2的a电极为负极,电极反应式为CH2CH2+2H2O-4e-CH3COOH+4H+,C错误;电路中通过0.04mol电子时,有0.01molCH2CH2参加反应,标准状况下0.01molCH2CH2的体积为224mL,但气体所处环境未知,参加反应的CH2CH2的体积不一定为224mL,D错误。
10.C 解析由图可知,反应达到平衡时,B物质减少0.6mol、C物质减少0.8mol、A物质增加1.2mol、D物质增加0.4mol,则B、C为反应物,A、D为生成物,其物质的量的变化量之比为0.6mol∶0.8mol∶1.2mol∶0.4mol=3∶4∶6∶2,故反应的化学方程式为3B+4C6A+2D,A错误;反应进行到6s末时B的转化率为×100%=60%,B错误;反应进行到6s末时,B的平均反应速率为v(B)==0.05mol·L-1·s-1,C正确;化学反应速率之比等于化学计量数之比,故反应进行到6s末时,各物质的反应速率不相等,D错误。
11.B 解析锌片插入西红柿中与有机酸反应生成氢气,铜片插入西红柿中无现象,由此可得锌能与氢离子反应而铜不能,A正确;实验Ⅲ装置为原电池,其中锌极为负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,铜极为正极,铜并不参与反应,B错误;结合实验Ⅰ、Ⅲ的现象可证明在其他条件相同时,对于同一个氧化还原反应,原电池反应速率比普通氧化还原反应速率快,C正确;Zn为负极,原电池中负极失电子,电子经外电路流向正极,D正确。
12.C 解析测得容器内B的浓度减少了0.2mol·L-1,则生成C是0.1mol·L-1,因此在5min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为=0.02mol·L-1·min-1,A正确;消耗B的物质的量为0.2mol·L-1×5L=1mol,则平衡时B的转化率为×100%=50%,B正确;消耗1molB,生成0.5molC和1molD,A是固体,故平衡时B的体积分数为×100%=40%,C错误;A是固体,故初始时的压强与平衡时的压强之比为2mol∶(1mol+0.5mol+1mol)=4∶5,D正确。
13.B 解析由图可知,O2在b电极得电子,则b电极为正极,a电极为负极,a电极材料为金属钾,A、C错误;O2氧化性强、K是活泼金属,为防止电池损坏,则隔膜不允许O2通过,放电时,K+应由a电极经隔膜移向b电极,B正确;电子不能在电解质中流动,则电子流向是a电极→外电路→b电极,D错误。
14.A 解析分析表中数据可知,温度为T2时n(CH4)变化快,说明反应速率快,体系温度高,则有T115.答案(1)放热 E1 E1+E2
(2)② (3)70%
解析(2)该反应是放热反应,恒容绝热条件下进行反应,随着反应的进行,体系的温度升高,气体的物质的量变化,则压强变化,故容器中压强不变时该反应达到平衡状态,①能判断反应达到平衡状态;混合气体的总质量和体积不变,则气体的密度始终不变,②不能判断反应达到平衡状态;达到平衡状态时,O2的物质的量浓度不再改变,③能判断反应达到平衡状态;SO3(g)的质量不再改变,则SO3(g)的浓度不变,该反应达到平衡状态,④能判断反应达到平衡状态。
(3)由图可知,达到平衡状态时消耗1.4molSO2,则SO2的转化率为×100%=70%。
16.答案(1)①化学能 ②吸热
(2)①负 O2+2H2O+4e-4OH- ②4NH3+3O22N2+6H2O 0.4NA
解析(1)①根据图示,CO2(g)分解为CO(g)和O2(g),能量的变化形式是由光能和热能转化为化学能。②CO2(g)分解为CO(g)和O2(g),光能和热能转化为化学能,该反应为吸热反应。
(2)①Pt电极(a)上氨失电子发生氧化反应生成氮气,Pt电极(a)为负极;Pt电极(b)为正极,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。②该过程总反应为氨与氧气反应生成氮气和水,该反应的化学方程式为4NH3+3O22N2+6H2O;氧元素化合价由0价降低到-2价,当消耗0.1molO2时,理论上转移电子数目为0.4NA。
17.答案(1)②③ 探究反应物浓度对反应速率的影响
(2)溶液出现浑浊所需的时间
(3)② (4)溶液变蓝
(5)KSCN 溶液变红
(6)2FeCl3+2KI2FeCl2+2KCl+I2
解析(1)根据表中数据,可知实验②③是探究温度对反应速率的影响;对比实验①②数据可知,溶液体积不同,溶质物质的量相同,即实验①②探究反应物浓度对反应速率的影响。
(2)硫代硫酸钠与硫酸发生反应Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,需要观察溶液出现浑浊所需的时间,比较化学反应速率的快慢。
(3)温度低、反应物浓度小,化学反应速率慢,根据表中数据可知,实验②反应速率最慢。
(4)淀粉遇碘变蓝,因此甲试管中出现溶液变蓝,说明反应有I2的生成。
(5)检验Fe3+常用KSCN溶液,溶液变红说明含有Fe3+;证明实验①反应存在限度,需要证明碘单质和Fe3+,因此乙试管中的现象是溶液变红。
(6)根据上述分析,实验步骤①中反应的化学方程式为2FeCl3+2KI2FeCl2+2KCl+I2。
18.答案(1)放热 反应物的总能量大于生成物的总能量
(2)BCE
(3)0.225 mol·L-1·min-1 5∶8
(4)CO2+6H++6e-CH3OH+H2O
解析(2)v(H2)、v(CO2)未指明反应的方向,不能判断是否平衡,A错误;恒容时,气体压强保持不变,说明气体总物质的量不变,说明该反应达到平衡状态,B正确;v逆(CO2)代表逆反应速率,v正(CH3OH)代表正反应速率,当二者相等时,该反应达到平衡状态,C正确;恒容条件下,气体的总质量不变,则气体密度始终不变,不能判断是否达到平衡,D错误;1molCH3OH中H—O断裂,则消耗1molCH3OH,2molCO断裂则消耗1molCO2(g),说明该反应达到平衡,E正确。
(3)从反应开始到平衡,c(CO2)由1.00mol·L-1减小到0.25mol·L-1,则有v(CO2)=
=0.075mol·L-1·min-1,v(H2)=3v(CO2)=0.225mol·L-1·min-1。列出“三段式”:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol 1 3 0 0
转化/mol 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡/mol 0.25 0.75 0.75 0.75
平衡时气体总物质的量为2.5mol,起始总物质的量为4mol,气体的压强之比等于其物质的量之比,则容器内平衡时与起始时的压强之比为2.5mol∶4mol=5∶8。
(4)甲槽中CO2被还原生成CH3OH(g),电极反应式为CO2+6H++6e-CH3OH+H2O。第七章测评
一、选择题:本题包括14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2023·北京师大附中高一期中)下列有关物质表示方法不正确的是( )
A.乙烷的结构式:
B.乙烯的球棍模型:
C.醋酸的分子式:C2H4O2
D.羟基的电子式H
2.在疫情防护防控措施中,化学知识起到了重要作用。下列有关说法错误的是( )
A.使用医用酒精杀菌消毒的过程中只发生了物理变化
B.使用“84”消毒液杀菌消毒是利用其强氧化性
C.N95型口罩的核心材料是聚丙烯,属于有机高分子材料
D.医用防护服的核心材料是微孔聚四氟乙烯薄膜,其单体是CF2CF2
3.(2023·北京东城区高一期中)含4个碳原子的烃分子结构中,碳原子相互结合的几种方式如图,下列说法不正确的是( )
A.①②⑧均为饱和烃
B.③④互为同系物
C.⑥⑦属于炔烃
D.⑤⑨互为同分异构体
4.下列关于常见有机化合物的鉴别或分离所选用的试剂或方法不正确的是( )
A.鉴别甲烷和乙烯:溴水
B.鉴别乙酸和乙酸乙酯:饱和碳酸钠溶液
C.分离乙醇和乙酸:分液漏斗分离
D.鉴别乙醇和乙酸:紫色石蕊溶液
5.下列反应属于加成反应的是( )
A.乙烯燃烧生成二氧化碳和水
B.乙烯与溴反应生成1,2-二溴乙烷
C.乙醇与氧气反应生成乙醛和水
D.乙醇与钠反应生成乙醇钠和氢气
6.(2023·江苏南通高一期中)异山梨醇和碳酸二甲酯合成碳酸酯其中的一步反应路线如图:
下列说法正确的是( )
A.该反应的类型为加成反应
B.Y中的官能团有羟基和羧基
C.X与Y互为同系物
D.该反应的副产物为甲醇
7.(2023·江西赣州高一期末)环丙基乙烯结构为,下列关于该物质说法不正确的是( )
A.环丙基乙烯属于烃类
B.该物质能发生取代反应、加成反应、聚合反应、氧化反应
C.环丙基乙烯与环戊二烯()互为同分异构体
D.环丙基乙烯的一氯代物有4种
8.(2023·湖北部分重点学校高一联考)乙酸乙酯的制备实验过程如下:
步骤1:在一支试管中加入3 mL乙醇,然后边振荡边缓缓加入2 mL浓硫酸和2 mL乙酸,再加入几片碎瓷片,加热并收集蒸出的乙酸乙酯粗品。
步骤2:向盛有乙酸乙酯粗品的试管中滴加1~2滴KMnO4溶液,振荡,紫红色褪去。
步骤3:向盛有Na2CO3溶液的试管中滴加乙酸乙酯粗品,振荡,有气泡产生。
下列说法正确的是( )
A.步骤1中使用碎瓷片的目的是作反应的催化剂
B.步骤2中紫红色褪去说明乙酸乙酯粗品含有乙醇
C.步骤3中发生反应的离子方程式为C+2H+H2O+CO2↑
D.步骤3振荡后,静置,溶液分层,下层为乙酸乙酯
9.(2023·陕西咸阳高一期末)下列实验操作能达到实验目的的是( )
选项 实验目的 实验操作
A 确定蔗糖是否水解 向蔗糖溶液中加入稀硫酸,再直接加入新制的氢氧化铜,加热
B 确定食盐中含有KIO3 加淀粉
C 确定酒精中混有乙酸 加入碳酸氢钠溶液
D 确定乙烯中是否混有甲烷 通入溴的四氯化碳溶液中
10.(2023·山东枣庄高一期末)给盆栽鲜花施用S-诱抗素剂(结构如图)可保持鲜花盛开,下列说法不正确的是( )
A.该有机化合物分子式为C15H20O4
B.该有机化合物能与NaHCO3溶液反应放出CO2
C.1 mol该有机化合物与足量钠反应产生1 mol氢气
D.1 mol该有机化合物与足量溴的四氯化碳溶液反应,最多消耗4 mol Br2
11.香菇是日常生活中常用的一种食用真菌,香菇中烟酸的含量较高,烟酸分子中六元环的结构与苯环相似。下列有关烟酸的说法错误的是( )
A.分子中所有的碳原子不可能处于同一平面上
B.与硝基苯()互为同分异构体
C.烟酸能和NaOH溶液、NaHCO3溶液发生反应
D.六元环上的一氯代物有4种
12.下列由实验得出的结论不正确的是( )
选项 实验 结论
A 将C2H4通入溴的四氯化碳溶液,溶液最终变为无色透明 生成的1,2-二溴乙烷无色、可溶于四氯化碳
B C2H5OH和H2O都可与Na反应产生H2 乙醇羟基中的氢原子与水分子中的氢原子活性相同
C CH3COOH与NaHCO3溶液混合产生气体 酸性:CH3COOH>H2CO3
D CH4与Cl2在光照下反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红 生成物中有酸性物质
13.(2023·江西上饶高一期末)下列制取和提纯乙酸乙酯的实验装置能达到目的的是( )
A.混合乙醇和浓硫酸 B.制取乙酸乙酯
C.分离乙酸乙酯和水 D.除去乙酸乙酯中的杂质
14.《化学教育》期刊封面刊载如图所示的有机化合物M(只含C、H、O)的球棍模型图。不同大小、颜色的小球代表不同的原子,小球之间的“棍”表示共价键,既可以表示三键,也可以表示双键,还可以表示单键。下列有关M的推断正确的是( )
A.M的分子式为C12H12O2
B.M分子中苯环上一氯代物有9种
C.M能发生中和反应、取代反应、加成反应
D.一个M分子最多有11个原子共面
二、非选择题:本题包括4小题,共58分。
15.(14分)按照组成元素可将有机化合物分为烃和烃的衍生物。
Ⅰ.某些烃分子的模型如图所示:
回答下列问题:
(1)丁的分子式是 ,写出戊的同分异构体的结构简式: (写出一种即可)。
(2)等质量的上述烃,完全燃烧时耗氧量最多的是 (填分子式),写出乙完全燃烧的化学方程式: 。
Ⅱ.烃可以通过化学反应制得烃的衍生物,例如由丙烯可以制得丙烯酸(CH2CHCOOH)、乳酸[CH3CH(OH)COOH]等。
(3)丙烯酸中含氧官能团的名称是 。
(4)丙烯酸可以使溴水褪色,该反应类型为 ,写出反应的化学方程式:
。
(5)3.6 g乳酸与足量钠反应,能生成标准状况下H2的体积为 L。
(6)丙烯酸可以和乙醇发生酯化反应,写出反应的化学方程式:
。
16.(14分)(2023·江苏宿迁高一期中)A、B、C、D在一定条件下的转化关系如图所示(反应条件已省略)。其中,A是一种植物生长调节剂,其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志;C是生活中常用的一种具有酸味的调味品的成分;B和C在浓硫酸和加热的条件下发生反应,生成的有机化合物D有特殊的香味。
试回答下列问题:
(1)在有机化合物A、B、C、D中,属于烃类的是 (填结构简式)。
(2)B分子中含有的官能团的名称为 ,A→B反应类型为 。
(3)B和C反应生成D的化学方程式为
。
(4)实验室制备的D中常混有B、C,提纯时常加 溶液,再充分振荡,静置后 (填操作名称)。
17.(14分)(2023·江苏南通高一期中)丙烯酸乙酯是一种食品用合成香料,可以用有机化合物A和石油化工产品C、E等为原料进行合成:
已知:A是遇碘水显蓝色的有机化合物;C是最简单的烯烃,其产量可以用来衡量一个国家的石油化学工业的发展水平;E是C的同系物,其相对分子质量比C大14。回答下列问题。
(1)①A的名称是 ,A的分子式为 。
②E的结构简式为 。
(2)C转化成D的化学方程式为
。
(3)流程中C→D、D与F反应的反应类型分别是 和 。
(4)流程中,有机化合物B的结构简式为
CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO,其所含官能团的名称是 。
(5)写出丙烯酸乙酯自身发生加成聚合反应生成高聚物的化学方程式:
。
18.(16分)有机化合物F是一种食用香料,以淀粉为原料合成F的路线如下:
请回答下列问题:
(1)A为葡萄糖,所含官能团是 、 (写化学式)。
(2)B→C反应的化学方程式是
。
(3)D具有酸性,写出D与NaHCO3反应的化学方程式: 。
(4)E结构中含有—CH3,且1 mol E可以与2 mol Na或1 mol NaOH反应。
①E的结构简式为 。
②反应②为酯化反应,写出反应②的化学方程式:
。
(5)下列说法不正确的是 。
a.淀粉的分子式为(C6H10O5)n,属于天然有机高分子化合物
b.反应①为水解反应
c.可以用银氨溶液鉴别C、D(必要时可以加热)
d.D、E互为同系物
(6)检验淀粉在酸性条件下发生水解反应的操作:取少量冷却后的水解液置于试管中,加NaOH溶液至碱性,再加入少量
(填试剂、操作和现象),则证明淀粉已发生水解。
第七章测评
1.D 解析乙烷的分子式为C2H6,则其结构式为,A正确;乙烯的结构简式为CH2CH2,球棍模型为,B正确;醋酸的结构简式为CH3COOH,则分子式为C2H4O2,C正确;羟基的结构简式为—OH,则其电子式为·H,D错误。
2.A 解析医用酒精能够使蛋白质变性,失去生理活性,属于化学变化,A错误;“84”消毒液的主要成分是NaClO,NaClO具有强氧化性,能杀灭细菌和病毒,B正确;聚丙烯是有机高分子化合物,属于有机高分子材料,C正确;医用防护服的核心材料是微孔聚四氟乙烯薄膜,其单体是CF2CF2,D正确。
3.B 解析由图可知,①②⑧均不含有不饱和键,均为饱和烃,A正确;③的结构简式为CH3CH2CHCH2,④的结构简式为CH3CHCHCH3,二者的分子式均为C4H8,互为同分异构体,B错误;⑥⑦中均含有碳碳三键,属于炔烃,C正确;⑤和⑨的分子式均为C4H8,互为同分异构体,D正确。
4.C 解析甲烷不能使溴水褪色,乙烯能使溴水褪色,用溴水能鉴别甲烷和乙烯,A正确;乙酸和碳酸钠反应放出二氧化碳气体,乙酸乙酯和碳酸钠不反应,且乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,用饱和碳酸钠溶液可以鉴别乙酸和乙酸乙酯,B正确;乙醇和乙酸互溶,不能用分液漏斗分离乙醇和乙酸,C错误;乙酸具有酸性,能使紫色石蕊溶液变红,乙醇不能使紫色石蕊溶液变红,能用紫色石蕊溶液鉴别乙醇和乙酸,D正确。
5.B 解析乙烯燃烧发生氧化反应,A不符合题意;乙烯与溴反应生成1,2-二溴乙烷,发生加成反应,B符合题意;乙醇与氧气反应生成乙醛和水,发生氧化反应,C不符合题意;乙醇与钠反应生成乙醇钠和氢气,发生置换反应,D不符合题意。
6.D 解析根据X、Y之间的转化可知,该反应为取代反应,A错误;由Y的结构简式可知,Y不含羟基和羧基,B错误;X与Y结构不相似,不能互为同系物,C错误;根据该反应转化及原子守恒推知,反应的副产物为甲醇,D正确。
7.C 解析该物质只由C、H两种元素组成,属于烃类,A正确。该物质中碳原子上的氢原子可以被卤素原子替代,可以发生取代反应;含有碳碳双键,可以发生加成反应、聚合反应及氧化反应,B正确。环丙基乙烯的分子式为C5H8,环戊二烯的分子式为C5H6,二者分子式不同,不是互为同分异构体,C错误。环丙基乙烯分子中有4种化学环境的氢原子,则其一氯代物有4种,D正确。
8.B 解析碎瓷片的作用是防止暴沸,浓硫酸是催化剂,A错误;乙醇具有还原性,能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应使酸性高锰酸钾溶液褪色,故步骤2中紫红色褪去说明乙酸乙酯粗品含有乙醇,B正确;乙酸为弱酸,步骤3中反应的离子方程式为C+2CH3COOHH2O+CO2↑+2CH3COO-,C错误;乙酸乙酯的密度小于水,因此步骤3振荡后,静置,溶液分层,乙酸乙酯在上层,D错误。
9.C 解析检验葡萄糖应在碱性溶液中,蔗糖水解后的溶液没有加碱调节溶液至碱性,不能检验,A错误;淀粉遇碘单质变蓝,淀粉不能检验KIO3,B错误;乙酸与碳酸氢钠反应有气体放出,酒精不能与碳酸氢钠反应,则加入碳酸氢钠溶液可检验酒精中是否含乙酸,C正确;乙烯和溴发生加成反应,可使溴的四氯化碳溶液褪色,甲烷和溴的四氯化碳溶液不反应,不能根据实验现象确定乙烯中是否混有甲烷,D错误。
10.D 解析由该有机化合物的结构简式可知,其分子式为C15H20O4,A正确;该物质含有羧基,能和碳酸氢钠反应生成二氧化碳,B正确;该物质含有羟基和羧基,都可以与钠反应生成氢气,1mol该物质与钠反应生成1mol氢气,C正确;该物质1个分子中含有3个碳碳双键,能与溴发生加成反应,故1mol该物质最多消耗3mol溴单质,D错误。
11.A 解析烟酸分子中六元环的结构与苯环相似,并与—COOH直接相连,故分子中所有碳原子一定共平面,A错误;烟酸和硝基苯的分子式均为C6H5NO2,二者分子结构不同,互为同分异构体,B正确;烟酸含有—COOH,具有酸的通性,能与NaOH溶液、NaHCO3溶液发生反应,C正确;烟酸分子中六元环的结构不对称,六元环上有4种化学环境的氢原子,故一氯代物有4种,D正确。
12.B 解析C2H5OH和H2O都可与Na反应产生H2,但乙醇与钠反应比较缓和,说明乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活性大,B错误;CH3COOH与NaHCO3溶液混合产生CO2气体,根据“强酸制弱酸”的规律,则酸性:CH3COOH>H2CO3,C正确;CH4与Cl2在光照下反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红,其原因是反应生成HCl,HCl具有酸性,D正确。
13.C 解析混合乙醇和浓硫酸时,应将密度大于乙醇的浓硫酸缓慢加入乙醇中,A错误;乙酸乙酯能与氢氧化钠溶液反应,故制取乙酸乙酯时不能用氢氧化钠溶液收集乙酸乙酯,B错误;乙酸乙酯不溶于水,分离乙酸乙酯和水时用分液的方法,C正确;用蒸馏方法除去乙酸乙酯中的杂质时,温度计水银球应在支管口附近,不能插入溶液中,D错误。
14.C 解析根据球棍模型可知该有机化合物的结构简式为。根据结构简式推出M的分子式为C12H10O2,A错误;M分子苯环上有7种氢原子,因此环上一氯代物有7种,B错误;M中有羧基和苯环,能发生中和反应、取代反应、加成反应,C正确;M分子中含有2个相邻的苯环,因此一个M分子中可能共面的原子一定多于11个,D错误。
15.答案(1)C3H8 (CH3)2CHCH2CH3或(CH3)4C
(2)CH4 2C2H6+7O24CO2+6H2O
(3)羧基
(4)加成反应 CH2CHCOOH+Br2
CH2Br—CHBrCOOH
(5)0.896
(6)CH2CHCOOH+C2H5OH
CH2CHCOOC2H5+H2O
解析根据烃分子的模型图可知,甲为甲烷的球棍模型,乙为乙烷的空间填充模型,丙为甲烷的空间填充模型,丁为丙烷的球棍模型,戊为正戊烷的球棍模型,据此分析解答;丙烯酸(CH2CHCOOH)中含有碳碳双键和羧基,乳酸
[CH3CH(OH)COOH]中含有羟基和羧基。
(1)根据球棍模型可知丁的分子式是C3H8,戊是正戊烷,分子式是C5H12,存在两种同分异构体,结构简式分别为(CH3)2CHCH2CH3、(CH3)4C。
(2)等质量的烃,含氢量越高,完全燃烧时耗氧量越高,甲烷的含氢量最高,完全燃烧时耗氧量最多;乙为乙烷,完全燃烧的化学方程式为2C2H6+7O24CO2+6H2O。
(4)丙烯酸中含有碳碳双键,可以与溴发生加成反应,使溴水褪色,反应的化学方程式为CH2CHCOOH+Br2CH2Br—CHBrCOOH。
(5)3.6g乳酸的物质的量为=0.04mol,羟基和羧基都能与钠反应,则1mol乳酸与足量钠反应放出1mol氢气,因此0.04mol乳酸与足量钠反应放出0.04mol氢气,标准状况下0.04molH2的体积为0.04mol×22.4L·mol-1=0.896L。
(6)丙烯酸中含有羧基,可以和乙醇发生酯化反应,反应的化学方程式为CH2CHCOOH+C2H5OH
CH2CHCOOC2H5+H2O。
16.答案(1)CH2CH2
(2)羟基 加成反应
(3)CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
(4)饱和碳酸钠 分液
解析(1)A为乙烯(CH2CH2),B为乙醇(CH3CH2OH),C为乙酸(CH3COOH),D为乙酸乙酯(CH3COOCH2CH3),则属于烃类的是CH2CH2。
(2)B为乙醇(CH3CH2OH),分子中含有的官能团的名称为羟基,A→B是乙烯和H2O在一定条件下发生加成反应生成乙醇(CH3CH2OH)。
(3)B为乙醇,C为乙酸(CH3COOH),D为乙酸乙酯,乙醇与乙酸在浓硫酸作催化剂并加热的条件下发生酯化反应(取代反应)生成乙酸乙酯。
(4)实验室制备的乙酸乙酯中常混有乙酸和乙醇,提纯时常加入饱和碳酸钠溶液溶解乙醇、消耗乙酸、减小乙酸乙酯的溶解度,充分振荡静置后进行分液,即可分离出较纯净的乙酸乙酯。
17.答案(1)①淀粉 (C6H10O5)n ②CH2CHCH3
(2)CH2CH2+H2OC2H5OH
(3)加成反应 取代反应(或酯化反应)
(4)羟基、醛基
(5)nCH2CHCOOC2H5
解析A是遇碘水显蓝色的有机化合物,则A是淀粉,分子式是(C6H10O5)n;淀粉在催化剂作用下与水作用产生的B是葡萄糖,其分子式是C6H12O6,则M是H2O。葡萄糖在酒化酶作用下反应产生的D是乙醇,其结构简式是C2H5OH;C是最简单的烯烃,其产量可以用来衡量一个国家的石油化学工业的发展水平,则C是乙烯,结构简式为CH2CH2;乙烯与水在催化剂作用下发生加成反应产生乙醇;E是C的同系物,其相对分子质量比C大14,则E是CH2CH—CH3,CH2CH—CH3与O2经两步氧化产生的F是
CH2CH—COOH,CH2CH—COOH与C2H5OH在浓硫酸存在条件下加热,发生酯化反应产生丙烯酸乙酯。
(2)C转化成D的化学方程式为CH2CH2+H2OC2H5OH。
(3)乙烯与水发生加成反应产生乙醇,故C→D的反应类型是加成反应;D与F发生酯化反应产生丙烯酸乙酯,酯化反应也属于取代反应,故D与F反应的反应类型是酯化反应(或取代反应)。
(5)丙烯酸乙酯分子中含有不饱和的碳碳双键,在一定条件下会发生加聚反应产生聚丙烯酸乙酯,该反应的化学方程式为nCH2CHCOOC2H5。
18.答案(1)—OH —CHO
(2)2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
(3)CH3COOH+NaHCO3H2O+CO2↑+CH3COONa
(4)①CH3CH(OH)COOH
②CH3CH(OH)COOH+CH3COOH+H2O
(5)d
(6)银氨溶液,并水浴加热,可发现有银镜产生(合理即可)
解析(1)A为葡萄糖,根据葡萄糖的结构简式可知其所含官能团是—OH、—CHO。
(3)D具有酸性,D是乙酸,乙酸与NaHCO3反应的化学方程式为CH3COOH+NaHCO3H2O+CO2↑+CH3COONa。
(5)淀粉的分子式为(C6H10O5)n,属于天然有机高分子化合物,a正确;反应①是淀粉的水解,b正确;C是乙醛,D是乙酸,乙醛可以发生银镜反应,乙酸不能,可以用银氨溶液鉴别C、D(必要时可以加热),c正确;D、E不是同一类物质,E中有羟基和羧基,D中只有羧基,它们不是互为同系物,d错误。
(6)可以根据淀粉的水解产物能发生银镜反应来证明淀粉发生水解,淀粉水解是在酸性条件下进行的,所以水解后需要先加氢氧化钠调节溶液为碱性,再加银氨溶液,并水浴加热,若发现有银镜产生,则证明淀粉已发生水解。第五章测评
一、选择题:本题包括14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2023·江苏镇江阶段练习)下列物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A.SiO2具有导电性,可用于制作光导纤维
B.NH3是碱性气体,可用作食品工业制冷剂
C.SO2具有漂白性,可大量应用于各种食品添加剂
D.FeCl3具有氧化性,可用作铜制线路板的蚀刻剂
2.(2023·江苏盐城阶段练习)宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一。下列物质性质对应的离子方程式或化学方程式书写错误的是( )
A.NO2通入水中:H2O+3NO22H++2N+NO
B.焦炭制备粗硅:SiO2+CSi+CO2↑
C.用食醋清洗水垢(CaCO3)的原理:2CH3COOH+CaCO3CO2↑+Ca2++2CH3COO-+H2O
D.实验室若用磨砂玻璃塞盖在了盛放NaOH溶液的试剂瓶上:SiO2+2OH-Si+H2O
3.在探究SO2的性质实验中,下列根据实验现象得出的结论正确的是( )
A.向氯水中通入SO2,氯水褪色,说明SO2具有漂白性
B.SO2的水溶液能使紫色石蕊溶液变红,说明它能与水反应生成H2SO3
C.将足量的SO2通入酸性KMnO4溶液中,溶液褪色,说明SO2具有氧化性
D.向SO2的水溶液中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明H2CO3的酸性强于H2SO3
4.向盛有BaCl2稀溶液的甲、乙、丙三支试管中分别通入SO2至饱和,然后往甲试管中加入足量硝酸,乙试管中加入足量氢氧化钠溶液,丙试管中通入足量NH3。下列判断正确的是( )
A.甲试管中产生白色沉淀,其成分为BaSO3
B.乙试管中产生白色沉淀,其成分为BaSO4
C.丙试管中产生白色沉淀,其成分为BaSO3
D.以上说法都不正确
5.下列实验装置不能达到实验目的的是( )
A.稀释浓硫酸 B.制备并检验SO2气体
续表
C.用该装置制备少量白色的Fe(OH)2沉淀 D.吸收NO中的NO2
6.我国有着悠久的文明历史。古代以绿矾(FeSO4·7H2O)为原料制备硫酸和硝酸的过程如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.煅烧硫酸亚铁可得到的X、SO3、SO2的物质的量之比为1∶1∶1
B.SO3与NO2均属于酸性氧化物,与水反应生成对应的酸
C.制备硝酸的过程利用了硫酸的难挥发性
D.吸收SO3时,用98.3%浓硫酸吸收效果比水好
7.(2023·江苏南京阶段练习)如图是硫元素的“价—类”二维图,图中箭头表示物质之间的相互转化。下列有关说法错误的是( )
A.c、f、g分别转化为d、e、h的反应都可以是化合反应
B.a与c可以发生氧化还原反应,且氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
C.c与过氧化钠反应得到的产物是g和O2
D.b存在于火山口附近或地壳的岩层中
8.(2023·河南开封高一期中)下列实验无法达到预期实验目的的是( )
A.用甲验证Cu与浓硝酸反应的热量变化
B.用乙验证NH3易溶于水
C.用丙制取并收集少量氨气
D.用丁验证NH3与HCl反应
9.(2023·江苏南通阶段练习)氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如图(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物):
下列叙述不正确的是( )
A.“还原”步骤中焦炭主要被氧化为CO
B.“高温氮化”反应的化学方程式为3Si+2N2Si3N4
C.“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉
D.“稀酸Y”可选用稀硝酸或稀硫酸
10.(2023·江苏南通阶段练习)用下图装置制取气体(图中加热及气体收集装置均已略去;必要时可加热;a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。利用下列方案可得到干燥、纯净气体的是( )
选项 制备气体 a b c d
A Cl2 浓盐酸 MnO2 NaOH溶液 碱石灰
B NH3 浓氨水 CaO H2O 固体NaOH
C NO 稀硝酸 Cu H2O P2O5
D H2 稀硝酸 Zn NaOH溶液 无水CaCl2
11.不同价态含氮物质的转化可用如图表示,图中线路①②③是工业生产硝酸的主要途径。下列说法不正确的是( )
A.转化①是NH3被氧化的过程
B.转化②属于氮的固定
C.转化③的化学方程式:3NO2+H2O2HNO3+NO
D.使用CuO作氧化剂可以实现转化④
12.已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。利用如图装置制取氮气,并用氮气制备Ca3N2,Ca3N2遇水发生水解反应。下列说法错误的是( )
A.①中发生反应的化学方程式为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O
B.④、⑥中依次盛装的试剂可以是浓硫酸、碱石灰
C.③中盛放的试剂是NaOH溶液
D.实验结束,取⑤中的少量产物置于试管中,加适量蒸馏水,可以使试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝
13.(2023·江苏苏州阶段练习)某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO),下列说法不正确的是( )
已知:①浓硝酸可氧化NO;②NaOH溶液能吸收NO2,不吸收NO。
A.装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d
B.装置E中发生反应的化学方程式为2NO+2Fe2FeO+N2
C.装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2
D.装置B的作用是干燥,防止水蒸气进入E中干扰反应
14.(2023·安徽滁州九校高一期中)将质量为32 g的铜与150 mL的一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生标准状况下11.2 L的NO和NO2的混合气体,将生成的混合气体与一定体积的氧气一起通入足量NaOH溶液中,气体恰好被吸收生成NaNO3。下列说法正确的是( )
A.标准状况下,通入O2的体积为2.8 L
B.反应中被还原的HNO3的物质的量为1.5 mol
C.标准状况下,混合气体中NO和NO2的体积均为5.6 L
D.硝酸的物质的量浓度为10.0 mol·L-1
二、非选择题:本题包括4小题,共58分。
15.(15分)(2023·河北邯郸高一期中)某化学小组为验证NH3与CuO反应的部分产物,设计如图所示实验装置(部分夹持装置省略),已知该反应的产物对环境友好。
(1)选用图中装置进行实验,其连接顺序是a→ (图中装置可重复使用)。
(2)先点燃A处酒精灯,一段时间后再点燃C处的酒精灯,目的是
。
(3)装碱石灰的仪器名称是 ,无水硫酸铜的作用是 。
(4)A处发生反应的化学方程式是 。
(5)证明氨气能与CuO反应的现象是 ,该反应的化学方程式是 。
(6)该实验存在的明显缺陷是 ,
实验结束时先熄灭 处酒精灯。
16.(15分)(2023·广东深圳高一期中)二氧化硫(SO2)是一种在空间地理、环境科学、地质勘探等领域受到广泛研究的一种气体。某研究小组设计了制备及检验SO2部分性质的装置,如图所示。
Ⅰ.制备二氧化硫
(1)实验室用亚硫酸钠固体与浓硫酸反应制取二氧化硫,欲收集干燥的二氧化硫,选择图中的装置,其最佳连接顺序为 (按气流方向,用小写字母表示)。
Ⅱ.探究二氧化硫的性质
用如图装置(夹持、加热仪器略)制备SO2,并将多余SO2通入试剂b中。
(2)装置A中制备SO2发生反应的化学方程式为
。
(3)装置B中试剂a选用FeCl3溶液探究SO2与FeCl3溶液的反应。
①实验过程中需要配制100 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液,所需要的玻璃仪器:烧杯、量筒、玻璃棒、 。
②该小组同学向5 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中通入足量的SO2,检验该反应中产物含有S的方法是
。
(4)装置C中试剂b选用少量酸性KMnO4溶液,酸性KMnO4溶液褪色,该现象说明二氧化硫具有 性。请写出此反应的离子方程式:
。
17.(13分)芯片主要由单晶硅构成,下图是硅及其化合物的“价—类”二维图,根据要求完成下列化学(或离子)方程式。
(1)利用焦炭在电炉中还原二氧化硅的化学方程式为 。
(2)利用氢氟酸刻蚀玻璃的化学方程式为 。
(3)硅酸钠与强酸反应转化为硅酸的离子方程式为 。
(4)二氧化硅与烧碱溶液反应的化学方程式为 。
(5)石英与石灰石在玻璃熔炉里加强热发生反应的化学方程式为 。
18.(15分)(2023·南京师大附中高一期中)消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。
Ⅰ.科学家研究的某催化脱硝反应机理(如图),可有效处理工业废气中排放的氮氧化物(NOx)。
(1)写出过程Ⅲ反应的化学方程式: ,其中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(2)图中转化的总反应化学方程式为 。
Ⅱ.利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2(可溶于水),其部分工艺流程如下:
(3)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入,石灰乳从吸收塔顶部喷淋),其目的是
;
滤渣可循环利用,滤渣的主要成分是 (填化学式)。
(4)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1,若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则会导致 。
(5)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,没有其他气体生成,该反应的离子方程式为 。
第五章测评
1.D 解析SiO2不具有导电性,A错误;NH3是碱性气体与作制冷剂没有关系,B错误;SO2具有漂白性,但因二氧化硫有毒,只能少量用于某些食品行业使用的食品添加剂,C错误;Fe3+具有强氧化性,能与Cu发生反应Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,氯化铁可用作铜制线路板的蚀刻剂,D正确。
2.B 解析NO2与水反应生成硝酸和NO:H2O+3NO22H++2N+NO,A正确;焦炭制备粗硅反应生成硅和一氧化碳的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,B错误;醋酸为弱酸、碳酸钙为沉淀,用食醋清洗水垢(CaCO3)反应生成醋酸钙、水和二氧化碳,C正确;用磨砂玻璃塞盖在盛放NaOH溶液的试剂瓶上后发生反应:2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O,D正确。
3.B 向氯水中通入SO2,发生反应SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl,氯水褪色,SO2是还原剂,体现其还原性,A错误;SO2是酸性氧化物,能与水反应生成H2SO3,从而使紫色石蕊溶液变红,B正确;将足量的SO2通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液褪色,Mn被还原为Mn2+,该反应中SO2是还原剂,体现其还原性,C错误;向SO2的水溶液中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,产生的气体为CO2,说明H2SO3的酸性强于H2CO3,D错误。
4.C 解析硝酸有氧化性,加入足量硝酸,甲试管中产生白色沉淀,其成分为BaSO4,A错误;乙试管中发生反应的离子方程式为SO2+2OH-S+H2O、S+Ba2+BaSO3↓,B错误;丙试管中发生反应的离子方程式为SO2+2NH3·H2OS+2N+H2O、S+Ba2+BaSO3↓,C正确,D错误。
5.A 解析浓硫酸密度大于水的密度,稀释浓硫酸时应该把浓硫酸沿着烧杯内壁慢慢注入水中,并不断搅拌,A错误;在加热的条件下浓硫酸和铜反应生成二氧化硫,利用品红溶液检验二氧化硫的漂白性,利用NaOH溶液吸收尾气,B正确;利用铁和稀硫酸反应生成的氢气排除装置中的空气,然后依据压力变化把生成的硫酸亚铁溶液压入NaOH溶液中生成氢氧化亚铁沉淀,C正确;二氧化氮溶于水生成硝酸和NO,可以用该装置吸收NO中的NO2,D正确。
6.B 解析煅烧硫酸亚铁可得到氧化铁、SO2、SO3,SO3和水反应生成硫酸,硫酸和硝酸钾在蒸馏过程中生成硝酸。煅烧FeSO4时发生反应的化学方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑,即三种产物的物质的量之比为1∶1∶1,A正确;SO3是酸性氧化物,但NO2不是酸性氧化物,B错误;利用硫酸制备硝酸是利用了硫酸的难挥发性,C正确;用H2O吸收SO3制H2SO4时会形成酸雾,吸收效率低,用98.3%的浓硫酸吸收SO3效果更好,D正确。
7.C 解析硫的+4价氧化物、酸及盐转化为+6价相应的化合物都可以通过与氧气发生化合反应来实现,A正确;硫化氢与二氧化硫反应生成硫和水:SO2+2H2S3S+2H2O,SO2是氧化剂,H2S是还原剂,其物质的量之比为1∶2,B正确;过氧化钠具有氧化性,SO2具有还原性,SO2与过氧化钠反应生成硫酸钠,C错误;游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层中,D正确。
8.C 解析若观察到U形管左边的红墨水液面下降,说明Cu与浓硝酸反应能放出热量,A正确;气球会迅速膨胀,说明烧瓶内气体压强减小,推测NH3易溶于水,B正确;氨气的密度小于空气,应该用向下排空气法收集,C错误;蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近能生成白烟,说明NH3和HCl发生反应生成NH4Cl固体,D正确。
9.D 解析焦炭与石英砂发生反应SiO2+2CSi+2CO↑,焦炭被氧化成CO,A正确;“高温氮化”是Si与氮气化合生成Si3N4,化学方程式为3Si+2N2Si3N4,B正确;原料气中含有N2和少量的O2,氧气能与Cu反应生成CuO,N2不与Cu反应,操作X可以得到纯净氮气,C正确;粗硅中含有少量Fe和Cu,即Si3N4中含有少量Fe和Cu,Fe、Cu与稀硝酸反应得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2,稀硝酸可以除去Si3N4中Fe和Cu,但Cu不溶于稀硫酸,故不能用稀硫酸,D错误。
10.C 解析常温下,Cl2能与NaOH溶液及碱石灰反应,A错误;浓氨水滴到CaO中,可反应制取NH3,由于NH3易溶于水,不能通入水中,B错误;Cu与稀硝酸反应制取NO,NO不溶于水,用酸性干燥剂P2O5干燥,得到NO,C正确;Zn与稀硝酸反应不能制得H2,D错误。
11.B 解析①是氨的催化氧化,化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,该反应中NH3被氧化,A正确;氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的过程,转化②的化学方程式为2NO+O22NO2,不属于氮的固定,B错误;转化③为NO2转化为硝酸,NO2与水反应生成硝酸和NO,化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,C正确;使用CuO作氧化剂可以发生反应3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O,可以实现转化④,D正确。
12.C 解析装置①为制备氮气的装置,饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热发生反应NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O,A正确。Ca3N2遇水发生水解,产生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应,装置④应为干燥装置,可选用浓硫酸作干燥剂;装置⑥中也应装有干燥剂,防止空气中的水蒸气进入,装置⑥中可盛放碱石灰,B正确。装置中含有氧气,可利用装置③除去装置中的氧气,NaOH溶液不能除去氧气,可改成酸性氯化亚铁溶液,C错误。实验结束后,装置⑤中生成Ca3N2,Ca3N2遇水发生水解反应生成NH3和Ca(OH)2,NH3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝,D正确。
13.D 解析利用铜与稀硝酸反应生成NO,由于硝酸具有挥发性,制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的NO2,故先通过装置D除去挥发出的HNO3和NO2,再通过F干燥得到纯净的NO,然后NO进入E中与铁粉反应,最后处理多余的NO,由于NaOH溶液不与NO反应,而浓硝酸可氧化NO生成NO2,先通过B氧化NO,再通过C吸收,故装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d,A正确;装置E中NO被灼热的铁粉还原为N2,同时生成FeO,反应的化学方程式为2NO+2Fe2FeO+N2,B正确;装置D中盛放的是水,其作用是除去挥发出的HNO3和产生的NO2,C正确;装置B中盛放的是浓硝酸,可以将NO氧化为NO2,便于氢氧化钠溶液充分吸收,D错误。
14.C 解析NO、NO2与氧气、NaOH溶液反应转化为NaNO3,纵观整个过程,根据电子转移守恒可知,Cu失去的电子等于氧气获得的电子,Cu的物质的量为=0.5mol,则氧气的物质的量为=0.25mol,故标准状况下通入氧气的体积为0.25mol×22.4L·mol-1=5.6L,A错误;标准状况下11.2LNO和NO2的混合气体的物质的量为0.5mol,则被还原的HNO3的物质的量为0.5mol,B错误;设混合气体中NO和NO2的物质的量分别为x、y,根据电子守恒得3x+y=0.5mol×2,根据N元素守恒得x+y=0.5mol,联立可得x=y=0.25mol,故标准状况下V(NO)=V(NO2)=0.25mol×22.4L·mol-1=5.6L,C正确;0.5molCu与硝酸完全反应生成0.5molCu(NO3)2,同时反应生成的NO、NO2两种气体共有0.5mol,所以参加反应的n(HNO3)=0.5mol×2+0.5mol=1.5mol,而硝酸可能还有剩余,则有c(HNO3)≥=10.0mol·L-1,D错误。
15.答案(1)bcde(ed)fg(gf)bc
(2)利用A处产生的气体排尽装置中残留的空气
(3)球形干燥管 检验产物水的生成
(4)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O
(5)C处硬质玻璃管中黑色氧化铜变红色和D处无水硫酸铜变蓝 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O
(6)没有尾气处理装置 C
解析(1)利用熟石灰与氯化铵固体共热制备氨气,再通过碱石灰干燥后进入装置C与氧化铜反应,所得气体通过装置D检验是否产生水蒸气,再通过装置B吸收未反应的氨气,故选用题中装置进行实验,其连接顺序是abcde(ed)fg(gf)bc。
(2)先点燃A处酒精灯,一段时间后再点燃C处的酒精灯,目的是利用A处产生的气体排尽装置中残留的空气。
(5)证明氨气能与CuO反应的现象是C处硬质玻璃管中黑色氧化铜变红色和D处无水硫酸铜变蓝,该反应的化学方程式为2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O。
(6)该实验存在的明显缺陷是没有尾气处理装置,实验结束时先熄灭C处酒精灯,继续通入氨气至冷却到室温。
16.答案(1)b→cd→ef→g(或b→cd→ef→cd→g)
(2)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(3)①胶头滴管、100 mL容量瓶 ②取少量装置B中上层清液置于试管中,先滴加稀盐酸,无明显现象,再滴加氯化钡溶液,若产生白色沉淀则说明存在硫酸根离子
(4)还原 5SO2+2Mn+2H2O5S+2Mn2++4H+
解析(1)亚硫酸钠固体易溶于水,亚硫酸钠固体与浓硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫和水,二氧化硫用浓硫酸干燥,再用向上排空气法收集,最后用氢氧化钠溶液吸收多余的二氧化硫,故最佳连接顺序为b→cd→ef→g(或b→cd→ef→cd→g)。
(3)①实验过程中需要配制100mL1mol·L-1FeCl3溶液,所需要的玻璃仪器:烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管和100mL容量瓶。②该小组同学向5mL1mol·L-1FeCl3溶液中通入足量的SO2,检验该反应中产物含有S的方法是取少量装置B中上层清液置于试管中,先滴加稀盐酸,无明显现象,再滴加氯化钡溶液,若产生白色沉淀则说明存在S。
(4)高锰酸钾具有强氧化性,酸性KMnO4溶液褪色,说明二氧化硫具有还原性,则反应的离子方程式为5SO2+2Mn+2H2O5S+2Mn2++4H+。
17.答案(1)2C+SiO22CO↑+Si
(2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
(3)Si+2H+H2SiO3↓
(4)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
(5)CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
18.答案(1)2C2H4+6NO24CO2+3N2+4H2O 3∶1
(2)C2H4+2O2+2NO2CO2+2H2O+N2
(3)增大反应物的接触面积,加快反应速率使得反应更加充分 Ca(OH)2
(4)产品中硝酸钙含量增加
(5)3N+2H+N+2NO↑+H2O
解析(2)图中转化的总反应为乙烯、氧气及NO反应生成水、二氧化碳和氮气,该反应的化学方程式为C2H4+2O2+2NO2CO2+2H2O+N2。
(3)石灰乳从吸收塔顶部喷淋,其目的是增大反应物的接触面积,加快反应速率使得反应更加充分;氢氧化钙微溶于水,反应后滤渣含有过量的氢氧化钙,故滤渣的主要成分为Ca(OH)2。
(4)NO、NO2和氢氧化钙反应生成亚硝酸钙和水:NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O,若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则过量二氧化氮和氢氧化钙反应生成硝酸钙,导致产品中硝酸钙含量增加。
(5)在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,没有其他气体生成,则还会生成硝酸根离子,反应的离子方程式为3N+2H+N+2NO↑+H2O。第五章分层作业1 硫和二氧化硫
必备知识基础练
1.(2023·江苏淮安阶段练习)硫黄即硫单质。下列说法中正确的是( )
A.根据化合价可知,S在化学反应中只能做还原剂
B.硫单质可以溶于热碱,体现氧化性和还原性
C.过量的硫与铜反应生成CuS,表现硫单质的氧化性
D.S+O2SO2,S被氧化,做氧化剂
2.将SO2气体通入KIO3淀粉溶液,溶液先变蓝后褪色。此过程中SO2表现出( )
A.漂白性 B.氧化性和漂白性
C.还原性 D.还原性和漂白性
3.检验SO2气体中是否存在CO2,应采用的方法是( )
A.先通过NaHCO3溶液,再通过澄清石灰水
B.通过澄清石灰水
C.先通过足量酸性高锰酸钾溶液,再通过澄清石灰水
D.通过品红溶液
4.(2023·江苏邳州高一期末)实验室制取少量SO2水溶液并探究其酸性,下列实验装置和操作不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取SO2气体
B.用装置乙制取SO2水溶液
C.用装置丙吸收尾气中的SO2
D.用干燥的pH试纸检验SO2水溶液的酸性
5.以下实验操作或原理叙述正确的是( )
A.H2O2、SO2、氯水、过氧化钠、臭氧、活性炭都有漂白性,其原理相同
B.将SO2通入BaCl2溶液中可生成BaSO4沉淀
C.检验SO2中含有CO2的方法是通入澄清石灰水
D.向含有BaCl2和NaOH的混合溶液中通入少量的CO2气体,有白色沉淀生成
6.某小组设计实验对硫的燃烧产物及其性质进行验证,实验装置如图所示,以下说法正确的是( )
选项 实验事实 所得结论
A 湿润的品红试纸褪色 证明硫燃烧的产物中有SO2
B 湿润的蓝色石蕊试纸变红 证明硫的燃烧产物是酸性物质
C 湿润的Na2S试纸上出现淡黄色固体 证明硫的燃烧产物具有还原性
D 加入BaCl2溶液,产生白色沉淀 证明硫燃烧的产物是SO3
7.室温下,1体积的水能溶解约40体积的SO2。用试管收集SO2后进行如下实验。对实验现象的分析正确的是( )
A.试管内液面上升,证明SO2与水发生了反应
B.试管中SO2全部与水反应生成H2SO3
C.取出试管中的溶液,立即滴入紫色石蕊溶液,溶液显红色,其原因是SO2+H2OH2SO3
D.取出试管中溶液,在空气中放置一段时间后溶液酸性增强,是由于SO2挥发
8.某微型实验装置(夹持仪器已省略)如图所示,其中a棉球蘸有品红溶液,b棉球蘸有含酚酞的NaOH溶液,c棉球蘸有I2与淀粉的混合溶液。实验时将70%硫酸滴入装有Na2SO3固体的培养皿中。一段时间后,下列说法错误的是( )
A.a棉球会变白,微热后变红
B.b棉球变为白色,离子反应为SO2+2OH-S+H2O
C.c棉球变为白色,说明SO2具有漂白性
D.若将试剂改为浓盐酸和Ca(ClO)2固体,a、b处棉球也会变白色
9.某化学小组制备SO2并验证SO2的部分性质,装置如图(部分夹持装置省略)所示。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为 ;A中反应的化学方程式为 。
(2)体现SO2氧化性的实验现象是 ;证明SO2具有漂白性的现象是 。
(3)C中反应的离子方程式为
。
(4)实验观察到E装置试剂瓶内有白色沉淀生成,反应的离子方程式为
;
b中的试剂为 ;反应结束后通入N2的目的是
。
关键能力提升练
10.将二氧化硫、硫化氢两种气体混合充分反应后恢复到室温,发现气体的体积变为原来气体总体积的一半,则有V(H2S)∶V(SO2)的体积之比可能是( )
A.4∶1 B.5∶1 C.2∶3 D.2∶1
11.已知亚硫酸盐可被H2O2氧化为硫酸盐。实验室通过下列实验探究SO2的性质。
序号 实验操作和现象
Ⅰ 用充有80 mL SO2的针筒吸入10 mL蒸馏水,用橡皮塞堵住针筒前端,充分振荡,针筒内几乎没有气体剩余
Ⅱ 取实验Ⅰ中的溶液,滴加几滴紫色石蕊溶液,溶液显红色
Ⅲ 取实验Ⅰ中的溶液,滴加过量含有酚酞的氨水,红色褪去
Ⅳ 取实验Ⅰ中的溶液,滴加BaCl2溶液,无明显现象,再加入5 mL 3%的H2O2溶液,出现白色沉淀,向沉淀中加稀盐酸,沉淀未溶解
下列有关说法不正确的是( )
A.实验Ⅰ说明SO2的水溶性较好
B.实验Ⅱ说明SO2的水溶液显酸性
C.实验Ⅲ中SO2与氨水反应的离子方程式为SO2+2OH-S+H2O
D.实验Ⅳ中的白色沉淀为BaSO4
12.如图是实验室进行二氧化硫制备与性质探究实验的组合装置,部分固定装置未画出。下列有关说法正确的是( )
A.关闭K1,打开K2,试剂X是酸性KMnO4或H2O2溶液,均可证明SO2有还原性
B.关闭K2,打开K1,滴加H2SO4溶液,装置B中每消耗1.5 mol Na2O2,转移电子为1.5 mol
C.为防止环境污染,装置C和E中的试剂均取用NaOH溶液
D.实验过程中体现了H2SO4的酸性、难挥发性、强氧化性
13.某学习兴趣小组为测定某葡萄酒中SO2的含量,设计了如下所示的装置:
实验步骤如下:在B中加入300.00 mL葡萄酒和适量盐酸,加热使SO2全部逸出并与C中H2O2完全反应。除去C中剩余的H2O2后,用0.090 0 mol·L-1 NaOH溶液测定反应生成的酸,消耗NaOH溶液25.00 mL(全部生成正盐)。
下列说法中不正确的是( )
A.仪器B的名称是圆底烧瓶,冷却水的流向是b口进水,a口出水
B.装置C中通入SO2发生反应:SO2+H2O2H2SO4
C.通过计算可得该葡萄酒中SO2的含量为0.24 g·L-1
D.测定结果比实际值偏高,其原因一定是H2O2溶液中溶解了CO2
14.某实验小组同学欲探究SO2的性质并测定空气中SO2的体积分数。他们设计了如图所示的实验装置,请你参与探究,并回答问题。
(1)已知装置A中反应生成CuSO4、SO2和H2O,该反应的化学方程式为 。
(2)装置B用于检验SO2的漂白性,其中所盛试剂为 。装置D用于检验SO2的 ,D中反应的化学方程式为 。
(3)若将装置C中的溶液换成酸性KMnO4溶液,则发生反应的离子方程式为 。
(4)若用硫酸溶液和Na2SO3固体反应制备SO2,装置如图甲所示,其中a导管的作用是 ,所用硫酸溶液为70%浓硫酸,不用稀硫酸的原因是 。
(5)他们拟用以下方案测定空气中SO2的体积分数(假设空气中无其他还原性气体)。
方案Ⅰ(如图乙装置):
①洗气瓶C中溶液蓝色消失后,若没有及时关闭活塞A,则测得的SO2的体积分数 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
方案Ⅱ:
②实验中若通入的空气的体积为33.6 L(标准状况),最终所得固体质量为0.233 g,则该空气中SO2的体积分数为 。
15.高温条件下,Na2SO4和焦炭可发生化学反应,某兴趣小组对该反应及其产物进行如下实验探究。回答下列问题:
已知:Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O。
(1)Na2SO4和焦炭高温反应的装置如图1所示:
图1
实验时,需先 (填“加热”或“通入N2”),该操作的目的是
。
(2)该兴趣小组通过查阅资料得知,Na2SO4和焦炭在高温条件下发生氧化还原反应,反应后的气体生成物有碳的氧化物和SO2,采用图1及图2装置可探究这些氧化物的存在。
图2
①仪器连接的合理顺序是图1→D→C→ (仪器可重复使用)。
②浓KMnO4溶液的作用是 ,浓NaOH溶液的作用是 。
③实验结束后,装置E中的CuO变为红色,该现象说明Na2SO4和焦炭在高温条件下反应生成的气体有 (写化学式)。
(3)取上述实验后的固体置于试管中,加少量稀硫酸,将生成的气体通入CuSO4溶液中,溶液变黑,静置后,试管底部有少量淡黄色固体,则Na2SO4和焦炭在高温条件下反应后的固体可能是 (填字母)。
A.Na2S和Na2SO4
B.Na2S和Na2SO3
C.Na2S和Na2S2O3
D.Na2S2O3和Na2SO4
分层作业1 硫和二氧化硫
1.B 解析 S单质的化合价为0,是硫元素的中间价态,故S既可做氧化剂,又可做还原剂,A错误;硫和热碱液反应生成金属硫化物、亚硫酸盐和水,金属硫化物中硫元素的化合价为-2价,亚硫酸盐里硫元素的化合价为+4价,在反应中,硫既体现氧化性,又体现还原性,B正确;硫的氧化性较弱,与变价金属化合时只能生成低价态金属硫化物,如S与Fe、Cu反应分别生成FeS、Cu2S,C错误;S和O2的反应中S被氧化,化合价升高,做还原剂,D错误。
2.C 解析 将二氧化硫气体通入KIO3淀粉溶液,溶液先变蓝后褪色,说明先生成碘,碘继续与二氧化硫反应生成HI和硫酸,反应中二氧化硫表现还原性。
3.C 解析 通常利用澄清石灰水检验CO2,由于SO2也能使澄清石灰水变浑浊,要先将气体通过足量的酸性KMnO4溶液除去SO2,再通过澄清石灰水检验是否含CO2。
4.C 解析 70%硫酸和NaHSO3(s)可发生反应:H2SO4+2NaHSO3Na2SO4+2SO2↑+2H2O,装置甲可以制取SO2气体,A正确;气体通入液体时“长进短出”,装置乙可以制取SO2水溶液,B正确;装置丙不能吸收尾气中的SO2,C错误;SO2的水溶液显酸性,可用干燥的pH试纸检验其酸性,D正确。
5.D 解析 SO2的漂白性是与有色物质进行化合生成无色物质,活性炭的漂白性是利用其吸附性,其余几种物质是利用氧化性把有色物质氧化,A错误;SO2与BaCl2不发生化学反应,B错误;SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,不能鉴别,C错误;由于发生反应2NaOH+CO2Na2CO3+H2O、BaCl2+Na2CO32NaCl+BaCO3↓,所以有白色沉淀生成,D正确。
6.A 解析 硫粉在氧气中燃烧生成SO2,SO2具有漂白性,可使湿润的品红试纸褪色,A正确;SO2与湿润的Na2S试纸作用可能产生H2S,而H2S也能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,B错误;湿润的Na2S试纸上出现淡黄色固体,说明S2-被氧化生成单质硫,证明硫的燃烧产物有氧化性,C错误;加入BaCl2溶液产生白色沉淀,该沉淀是BaSO4,其原因是SO2溶于水生成H2SO3,继而被O2氧化为H2SO4,滴入BaCl2溶液后发生复分解反应生成BaSO4,不能证明硫燃烧的产物是SO3,D错误。
7.C 解析 SO2易溶于水,SO2溶于水也能使液面上升,A错误;二氧化硫与水的反应是可逆反应,SO2仍会有少量存在,B错误;滴入石蕊溶液,溶液变为红色,说明溶液显酸性,SO2与水反应生成亚硫酸,C正确;H2SO3中S元素显+4价,具有较强的还原性,易被氧化为硫酸,弱酸变强酸,溶液酸性增强,D错误。
8.C 解析 Na2SO3固体与70%硫酸反应生成SO2气体,a棉球蘸有品红溶液,被SO2漂白而褪色,棉球变成白色,微热后重新变红,A正确;b棉球蘸有含酚酞的NaOH溶液,棉球变为白色,其原因是SO2与NaOH溶液反应生成Na2SO3和H2O,溶液碱性减弱,B正确;c棉球蘸有I2与淀粉的混合溶液,发生反应:SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI,棉球变为白色,SO2体现其还原性,C错误;若将试剂改为浓盐酸和Ca(ClO)2固体,二者反应生成Cl2,Cl2与水反应生成的HClO可使品红溶液漂白而褪色,Cl2可与NaOH溶液反应使其碱性减弱,故a、b处棉球也会变白色,D正确。
9.答案 (1)分液漏斗 Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)装置B中出现淡黄色沉淀 装置D中品红溶液褪色
(3)5SO2+2Mn+2H2O5S+2Mn2++4H+
(4)SO2+2Fe3++Ba2++2H2OBaSO4↓+2Fe2++4H+ NaOH溶液(合理即可) 将装置中剩余的SO2排入b中充分吸收,防止污染空气
解析 (2)SO2具有氧化性,SO2可与Na2S溶液反应生成单质S(产生淡黄色沉淀);SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色。
(3)酸性KMnO4溶液具有强氧化性,可将SO2氧化生成H2SO4,本身则被还原为Mn2+,反应的离子方程式为5SO2+2Mn+2H2O5S+2Mn2++4H+。
(4)装置E中盛有FeCl3和BaCl2的混合溶液,通入SO2后有白色沉淀产生,该沉淀应为BaSO4,说明Fe3+将SO2氧化生成S,S与Ba2+结合生成BaSO4沉淀,该过程中反应的离子方程式为SO2+2Fe3++Ba2++2H2OBaSO4↓+2Fe2++4H+。
10.B 解析 SO2、H2S发生反应2H2S+SO23S+2H2O,充分反应后恢复到室温,气体的体积变为原来气体总体积的一半,说明有气体剩余,剩余的气体可能是H2S或SO2,设反应后剩余气体的体积为V,则H2S和SO2的总体积为2V,反应消耗的气体体积为2V-V=V。若剩余的气体是SO2,根据2H2S+SO23S+2H2O可知,混合气体中H2S的体积为V,SO2的体积为2V-V=V,混合气体中V(H2S)∶V(SO2)=V∶V=1∶2。若剩余的气体是H2S,混合气体中SO2的体积为V,H2S的体积为2V-V=V,混合气体中V(H2S)∶V(SO2)=V∶V=5∶1,故V(H2S)∶V(SO2)可能是1∶2或5∶1。
11.C 解析 充分振荡,针筒内几乎没有气体剩余,说明二氧化硫全部溶解,实验Ⅰ说明SO2的水溶性较好,A正确;酸能使紫色的石蕊溶液变红色,实验Ⅱ说明SO2的水溶液显酸性,B正确;取实验Ⅰ中的溶液,滴加过量含有酚酞的氨水,红色褪去,说明亚硫酸被中和,则实验Ⅲ中SO2与氨水反应的离子方程式为SO2+2NH3·H2OS+2N+H2O,C错误;取实验Ⅰ中的溶液,滴加BaCl2溶液,无明显现象,再加入5mL3%的H2O2溶液,H2O2把亚硫酸氧化为硫酸,进而生成硫酸钡白色沉淀,硫酸钡不溶于稀盐酸,故实验Ⅳ中的白色沉淀为BaSO4,D正确。
12.C 解析 关闭K1,打开K2,若试剂X是H2O2溶液,反应无明显现象,不能证明SO2有还原性,A错误;关闭K2,打开K1,滴加H2SO4溶液,B中发生反应Na2O2+SO2Na2SO4,1个SO2分子发生反应转移2个电子,则装置B中每消耗1.5molNa2O2时转移电子为3mol,B错误;二氧化硫能与NaOH溶液反应,为了防止环境污染,装置C和E中的试剂均取用氢氧化钠溶液,C正确;该实验开始是硫酸与亚硫酸钠反应生成硫酸钠、二氧化硫气体和水,该反应是非氧化还原反应,没有体现H2SO4的强氧化性,D错误。
13.D 解析 H2O2溶液具有强氧化性,将SO2氧化生成H2SO4,B正确;根据关系式:2NaOH~H2SO4~SO2可知,该葡萄酒中SO2的质量为×(0.0900mol·L-1×0.025L)×64g·mol-1=0.072g,则该葡萄酒中SO2的含量为=0.24g·L-1,C正确;由于盐酸是挥发性酸,挥发出的HCl也消耗NaOH溶液,从而使消耗NaOH溶液的体积增大,故测定结果偏高,并不一定是H2O2溶液中溶解CO2,D错误。
14.答案 (1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)品红溶液 氧化性 2H2S+SO23S+2H2O
(3)5SO2+2Mn+2H2O5S+2Mn2++4H+
(4)平衡压强,使分液漏斗中的液体顺利流下 稀硫酸中的水比较多,SO2易溶于水
(5)①偏小 ②0.067%
解析 (3)若将装置C中的溶液换成酸性KMnO4溶液,则SO2被氧化生成H2SO4,Mn被还原为Mn2+,反应的离子方程式为5SO2+2Mn+2H2O5S+2Mn2++4H+。
(4)装置甲中a导管的作用是平衡压强,可使分液漏斗中液体顺利流下;SO2易溶于水,稀硫酸中水比较多,故所用硫酸溶液不能是稀硫酸。
(5)①洗气瓶C中溶液蓝色消失后,若没有及时关闭活塞A,则通入空气的量增大,测得的SO2的体积分数将偏小。②实验中若通入的空气的体积为33.6L(标准状况),最终所得固体质量为0.233g,则m(BaSO4)=0.233g,n(SO2)=n(BaSO4)==0.001mol,则V(SO2)=0.001mol×22.4L·mol-1=0.0224L,该空气中SO2的体积分数为×100%≈0.067%。
15.答案 (1)通入N2 除尽装置中的空气(或O2)
(2)①D→A→B→A→F→E→A→G ②除去SO2 除去CO2 ③CO
(3)BC
解析 实验前,装置中有空气,会干扰Na2SO4和焦炭的反应,所以实验时要先通入N2,除尽装置中的空气(或O2),防止C与O2反应,Na2SO4和焦炭反应生成的气体产物通过(2)中装置进行检验,检验气体的顺序是SO2→CO2→CO。
(1)实验前,装置中有空气,会干扰Na2SO4和焦炭的反应,所以实验时要先通入N2除尽装置中的空气(或O2),防止C与O2反应。
(2)①检验气体的顺序是SO2→CO2→CO,澄清石灰水用于检验CO2,品红溶液用于检验SO2,E装置用于检验CO,故仪器连接顺序为图1→D→C→D→A→B→A→F→E→A→G。②利用KMnO4的氧化性除去SO2,NaOH溶液与CO2反应,达到除去CO2的目的。③装置E中的CuO由黑色变为红色,说明Na2SO4和焦炭在高温下反应生成的还有还原性气体,该气体为CO。
(3)CuSO4溶液变黑,说明生成CuS沉淀;有淡黄色固体生成,说明生成S;结合CuSO4溶液呈酸性,由反应2H2S+SO23S+2H2O可以推知取实验后的固体置于试管中,加少量稀硫酸,生成的气体为H2S和SO2;Na2SO4不能和稀硫酸反应生成二氧化硫,A错误;Na2S和硫酸反应生成H2S,Na2SO3和硫酸反应生成二氧化硫,B正确;Na2S和硫酸反应生成H2S,Na2S2O3和硫酸反应生成二氧化硫和单质硫,C正确;Na2S2O3和硫酸反应生成二氧化硫和单质硫,Na2SO4不能和稀硫酸反应,D错误。第五章分层作业2 硫酸 硫酸根离子的检验
必备知识基础练
1.(2023·江苏无锡阶段练习)下列有关说法正确的是( )
A.常温下浓硫酸不能与铁、铝发生反应而使铁、铝等金属钝化
B.用浓硫酸能在白纸上写出黑色文字,这体现了浓硫酸的吸水性
C.浓硫酸中硫酸主要以H2SO4分子形式存在
D.稀硫酸和浓硫酸因为均含有硫酸,所以其性质相同
2.(2023·江苏南京高一期中)下列变化的本质相似的是( )
A.浓硫酸和浓盐酸在空气中敞口放置时浓度均减小
B.SO2和Cl2均能使品红溶液褪色
C.浓硫酸和稀硫酸与金属反应时均有气体放出
D.H2S和HI气体均不能用浓硫酸干燥
3.向某溶液中滴加足量BaCl2溶液,产生白色沉淀,再滴加过量稀盐酸,沉淀完全不溶解。对该溶液的判断错误的是( )
A.可能含S
B.可能含Ag+
C.一定含C
D.一定不含S
4.(2023·上海市吴淞中学高一期末)探究铜与浓硫酸的反应,下列装置或操作错误的是( )
A.上下移动装置甲中的铜丝可控制SO2的生成
B.装置乙可用于收集SO2气体
C.为确认甲中有CuSO4生成,向甲中反应后的试管中直接加水稀释,观察溶液颜色
D.利用装置丙将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶,可析出CuSO4·5H2O晶体
5.(2023·天津河西区高一期中)粗食盐水中常含有少量Ca2+、Mg2+、S,实验室提纯粗食盐水制取食盐的流程如下。
下列关于粗食盐水提纯的说法不正确的是( )
A.过程ⅱ的目的是除去S
B.过程ⅰ和ⅱ的顺序可互换
C.过程ⅲ中加入的试剂X为Na2CO3
D.沉淀3的成分是BaCO3
6.由SO2和O2制备SO3(熔点16.8 ℃,沸点44.8 ℃)的模拟装置如图所示(加热和夹持装置省略):
下列说法错误的是( )
A.装置①中的试剂为浓硫酸,作干燥剂
B.装置③反应管中的铂石棉用作反应的催化剂
C.实验室可用铜与浓硫酸在加热条件下制取SO2
D.从装置⑤逸出的气体有SO2和O2
7.(2023·福建福州高一期末)除去粗盐中的杂质MgCl2、CaCl2和Na2SO4,过程如下:
下列有关说法不正确的是( )
A.过滤得到的滤渣仅含有BaSO4、CaCO3、Mg(OH)2三种沉淀
B.检验S是否除尽的试剂:稀盐酸、BaCl2溶液
C.由于NaCl的溶解度随温度变化不大,故操作a为蒸发结晶
D.欲检验食盐中是否含有KCl,可通过焰色试验
关键能力提升练
8.某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时,观察到铁完全溶解,并产生大量气体。为探究所产生气体的成分,设计了如图所示装置进行实验。下列说法正确的是( )
A.装置B的作用是收集产生的气体
B.去掉装置D,不影响气体成分的探究
C.装置G的作用是尾气处理
D.证明所产生的气体中含有H2的实验现象是装置E中黑色CuO变成红色,装置F中无水硫酸铜粉末变成蓝色
9.同学们探究不同金属与浓硫酸的反应。向三等份浓硫酸中分别加入大小相同的不同种类的金属片,加热,用生成的气体进行下表实验操作并记录实验现象。
实验操作 实验现象
金属为铜 金属为锌 金属为铝
点燃 不燃烧 燃烧 燃烧
通入酸性KMnO4溶液 褪色 褪色 褪色
通入CuSO4溶液 无明显变化 无明显变化 出现黑色沉淀
通入品红溶液 褪色 褪色 不褪色
已知:H2S+CuSO4CuS↓+H2SO4(CuS为黑色固体);H2S具有可燃性。下列说法不正确的是( )
A.加入铜片的实验中,使酸性KMnO4溶液褪色的气体是SO2
B.加入铝片的实验中,只通过燃烧现象能证明生成气体中一定含H2S
C.加入锌片的实验中,生成的气体一定是混合气体
D.金属与浓硫酸反应的还原产物与金属活动性强弱有关
10.(2023·山东菏泽高一期末)已知c、d、e、f、h均是二元化合物,a为黑色固体单质,d能使品红溶液褪色,e是液体,这些物质的转化关系如图所示(个别产物略去)。下列说法错误的是( )
A.a与b的反应体现了b的强氧化性和酸性
B.f中阴、阳离子个数比为1∶2
C.h不可以由两种单质直接化合而成
D.d可用作食品添加剂
11.(2023·河北邢台高一期中)工业上以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料,采用接触法制备浓硫酸的原理如下:
下列说法不正确的是( )
A.用烧碱溶液可从烧渣中提取铁红
B.净化SO2的目的是防止催化剂中毒降低活性
C.用水替代98.3%浓硫酸能提高吸收效率
D.制备硫酸的3个反应不都是氧化还原反应
12.硫酸是重要的化工原料,可用于生产化肥、农药、炸药、染料等。
(1)工业上以黄铁矿(FeS2)为原料制备硫酸的流程如下:
沸腾炉中发生反应的化学方程式为 。
(2)浓硫酸有强氧化性,加热时浓硫酸与木炭反应生成含SO2和CO2的混合气体。检验该混合气体组成的装置如图。
已知:C中盛有足量酸性KMnO4溶液。
按要求回答下列问题:
①B中加入的试剂是 (填试剂名称),作用是 。
②C中可观察到的现象是 ,
发生反应的离子方程式为 。
③D中加入的试剂是 (填试剂名称),作用是 。
(3)一定量Zn与100 mL 18 mol·L-1浓硫酸充分反应,若锌完全溶解时产生0.8 mol气体,将反应后的溶液稀释得400 mL,测得c(H+)=2 mol·L-1,则产生的气体中SO2在标准状况下的体积为 L。
分层作业2 硫酸 硫酸根离子的检验
1.C 解析 钝化过程为化学变化,铁、铝被浓硫酸氧化,A错误;用浓硫酸能在白纸上写出黑色文字,体现了浓硫酸的脱水性,而不是吸水性,B错误;浓硫酸中H2SO4难电离,主要以分子形式存在,C正确;浓硫酸具有强氧化性、吸水性、脱水性,而稀硫酸不具有,D错误。
2.D 解析 浓硫酸具有吸水性,敞口放置时浓度减小,浓盐酸易挥发,敞口放置时浓度减小,A不符合题意;SO2和有色物质反应生成不稳定的无色物质而使品红溶液褪色,Cl2与水反应生成的次氯酸具有强氧化性而使品红溶液褪色,B不符合题意;浓硫酸与金属反应放出气体体现酸性和强氧化性,生成二氧化硫气体,稀硫酸与金属反应生成氢气,C不符合题意;H2S和HI气体均具有还原性,会被浓硫酸氧化而不能用浓硫酸干燥,二者本质相似,D符合题意。
3.C 解析 某溶液中滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,白色沉淀可以是氯化银、硫酸钡、碳酸钡、亚硫酸钡等,再滴入稀盐酸,沉淀完全不溶解,则一定不含有碳酸钡、亚硫酸钡沉淀,至少含有氯化银和硫酸钡中的一种,即溶液中含有S或Ag+,一定不含C、S。
4.C 解析 Cu与浓硫酸在加热条件下反应可产生二氧化硫,上下移动装置甲中的铜丝可控制反应的发生和停止,从而控制SO2的生成,A正确;SO2的密度比空气大,可用向上排空气法收集,可用NaOH溶液吸收SO2,防止污染空气,B正确;浓硫酸过量,不能直接向反应后的容器中加水,C错误;将硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得到CuSO4·5H2O,操作合理,D正确。
5.D 解析 向粗盐水中加NaOH,Mg2+生成Mg(OH)2沉淀,向滤液1中加BaCl2溶液生成BaSO4沉淀,向滤液2中加碳酸钠溶液,既能除掉Ca2+也能除掉过量的BaCl2,最后向滤液3中加盐酸,除掉过量的Na2CO3及过量的NaOH,最后经过蒸发、结晶可得到NaCl晶体。过程ⅱ的目的是除去S,A正确;只要过程ⅲ中的碳酸钠溶液在氯化钡溶液后面加入即可,氢氧化钠溶液和氯化钡溶液的顺序可以互换,B正确;ⅲ中加入碳酸钠溶液,C正确;沉淀3为碳酸钙和碳酸钡,D错误。
6.D 解析 浓硫酸具有吸水性,装置①中用浓硫酸干燥SO2气体,A正确;装置③中发生反应2SO2+O22SO3,故铂石棉用作反应的催化剂,B正确;铜与浓硫酸在加热条件下发生反应:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,可用于制取SO2,C正确;碱石灰可以吸收SO2,故从装置⑤逸出的气体不含SO2,D错误。
7.A 解析 除去溶液中的硫酸钠需要加入氯化钡,除去氯化钙和过量的氯化钡杂质需加入碳酸钠,故除去硫酸钠必须在氯化钙之前,对于氯化镁则无要求。除去过量的氯化钡杂质需加入碳酸钠,过滤的滤渣中还含有BaCO3,A错误;检验S是否除尽的方法:取适量滤液,加稀盐酸酸化,再加BaCl2溶液,观察是否有白色沉淀生成,B正确;由于NaCl的溶解度随温度变化不大,故操作a为蒸发结晶,C正确;通过焰色试验可检验食盐中是否含有KCl,D正确。
8.D 解析 装置B中两侧导管一样长,则装置B的作用是做安全瓶,防止倒吸,A错误;去掉装置D会导致水蒸气直接进入无水硫酸铜中,干扰氢气的检验,B错误;装置G的作用是防止空气中的H2O(g)进入装置F,干扰E中生成的水的检验,C错误;装置E中黑色CuO变成红色,装置F中无水硫酸铜粉末变成蓝色,说明氧化铜和氢气反应生成水,证明所产生的气体中含有H2,D正确。
9.B 解析 加入铜片的实验中,气体能使酸性KMnO4溶液褪色,使品红溶液褪色,不可燃,则气体具有还原性、漂白性,则气体是SO2,A正确;加入铝片的实验中,气体能使酸性KMnO4溶液褪色、能与CuSO4溶液产生黑色沉淀,则气体是H2S,硫化氢具有可燃性,但具有可燃性的气体不一定是硫化氢,B错误;加入锌片的实验中,气体能使酸性KMnO4溶液褪色、使品红溶液褪色,则气体含SO2,但SO2不可燃,而锌片与浓硫酸反应的气体具有可燃性,但不能与CuSO4溶液产生黑色沉淀,则含有另一种气体,生成的气体一定是混合气体,C正确;金属与浓硫酸反应的还原产物与金属活动性强弱有关,D正确。
10.A 解析 c、d、e、f、h都是二元化合物,a为黑色固体单质,则a为C;d能使品红溶液褪色,d为SO2,e是液体,e为H2O;b为H2SO4,浓硫酸与C反应生成c为CO2,h与e反应生成b,则h为SO3,g为O2,c与f反应生成氧气,f为Na2O2。C与浓硫酸在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O,S的化合价从+6价降低至+4价,只体现了浓硫酸的强氧化性,不表现酸性,A错误;f为Na2O2,Na2O2中阴、阳离子个数比为1∶2,B正确;h为SO3,S和氧气反应只能生成SO2,不能由两种单质直接化合得到SO3,C正确;d为SO2,可用于葡萄酒中作为杀菌剂和抗氧化剂,D正确。
11.C 解析 烧渣中含有Fe2O3、Al2O3和SiO2,加入足量NaOH溶液,Al2O3、SiO2反应分别生成Na[Al(OH)4]、Na2SiO3,过滤、洗涤、干燥可得到Fe2O3(铁红),A正确;在SO2催化氧化反应中,若有杂质可能引起催化剂中毒,B正确;用水吸收SO3会放出热量,易形成酸雾,故用水替代98.3%浓硫酸不能提高吸收效率,C错误;反应①②是氧化还原反应,反应③不是氧化还原反应,D正确。
12.答案 (1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
(2)①品红溶液 检验SO2
②酸性KMnO4溶液的颜色变浅 5SO2+2Mn+2H2O5S+2Mn2++4H+
③澄清石灰水 检验CO2
(3)13.44
解析 (1)由制备流程可知,沸腾炉中黄铁矿(FeS2)与空气中的O2反应得到Fe2O3废渣和SO2气体,该反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。
(2)检验反应生成的混合气体中含有的SO2和CO2,B中盛有品红溶液,用于检验SO2;C中盛有酸性KMnO4溶液,用于除去SO2,溶液颜色变浅。C中盛有澄清石灰水,用于检验CO2。
(3)浓硫酸中n(H2SO4)=0.1L×18mol·L-1=1.8mol,反应后溶液中n(H+)=2mol·L-1×0.4L=0.8mol,则反应中消耗n(H2SO4)为1.8mol-0.8mol×=1.4mol。设反应中生成SO2和H2的物质的量分别为x、y,则有x+y=0.8mol;结合反应中H2SO4的作用及发生的反应可得2x+y=1.4mol,综合上述两式解得x=0.6mol,y=0.2mol,故混合气体中SO2的体积为0.6mol×22.4L·mol-1=13.44L。第五章分层作业3 不同价态含硫物质的转化
必备知识基础练
1.自然界的硫循环过程如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.自然界的硫循环过程涉及氧化还原反应
B.土壤或水体中的S部分来自降水
C.火山喷发不会增加大气中SO2的含量
D.含硫有机物和含硫无机物可相互转化
2.(2023·江苏南京高一期中)辉铜矿(主要成分为Cu2S)可作为工业制硫酸的原料,煅烧辉铜矿时可发生反应:Cu2S+O22Cu+SO2。SO2直接排放会造成环境污染,可将其转化,或用石灰乳、H2S等物质进行回收再利用。硫及其化合物的转化具有重要作用,下列说法不正确的是( )
A.石灰乳吸收SO2可生成CaSO3
B.硫黄在足量氧气中燃烧的产物是SO3
C.用SO2水溶液吸收海水中吹出来的溴蒸气生成HBr和H2SO4
D.煅烧辉铜矿时,每消耗1 mol O2,反应共转移6 mol电子
3.(2023·山东滕州高一期末)物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要维度。下图为硫元素及其部分化合物的“价—类”二维图。下列说法错误的是( )
A.c能使紫色石蕊溶液变红
B.b在纯氧气中点燃可生成d
C.g既具有氧化性也具有还原性
D.e到f的转化过程中,溶液的pH减小
4.(2023·江苏南通高一期中)利用H2S废气制取单质硫的常见途径有:①用O2将部分H2S氧化为SO2,SO2与剩余H2S反应得到硫单质,总反应为2H2S+O22S+2H2O;②用ZnO与H2S反应生成ZnS,再用Fe2(SO4)3溶液浸取ZnS得ZnSO4溶液和单质硫。下列关于SO2的说法正确的是( )
A.SO2与H2S反应体现SO2的还原性
B.H2S的稳定性比H2O的强
C.途径①中,每回收16 g硫,转移电子为2 mol
D.途径②中每回收16 g硫,理论消耗0.5 mol Fe2(SO4)3
5.(2023·北京东城区高一期末)“以废治废”是基于“绿色化学”观念治理污染的思路。用工业废碱渣(主要成分为Na2CO3)吸收烟气中的SO2,得到亚硫酸钠(Na2SO3)粗品。其流程如下:
下列说法正确的是( )
A.操作①④均为过滤
B.步骤②中发生了置换反应
C.步骤③发生的反应为NaHSO3+NaOHNa2SO3+H2O
D.亚硫酸钠粗品中不可能含有Na2SO4
6.部分含硫物质的类别与相应硫元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.物质a是一种有臭鸡蛋气味的气体
B.气体a、c均可用e的浓溶液干燥
C.盐g与盐f也可能发生反应
D.d的溶液久置于空气中会生成e
7.(2023·江苏无锡高一期中)硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是( )
A.硫在氧气中燃烧直接生成Y
B.X、Y、Z均属于电解质
C.X与H2S的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D.N可由其相应单质直接化合生成
8.硫酸分别与三种钠盐反应,现象如图所示。下列分析不正确的是( )
A.①中的现象说明浓硫酸具有氧化性
B.对比①和②可以说明还原性:Br->Cl-
C.②中试管口出现白雾是由HCl遇水蒸气所致,说明酸性:H2SO4>HCl
D.③中浓硫酸表现酸性
关键能力提升练
9.(2023·江苏徐州阶段练习)物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。硫元素的各种价态与物质类别的对应关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.Y为SO2,具有漂白性可以使品红溶液褪色
B.W的浓溶液与铜单质在加热条件下可发生化学反应
C.将X与SO2混合,可生成淡黄色固体
D.Z在空气中较稳定,不易被氧化
10.(2023·山东省实验中学高一期末)Y形管是一种特殊的仪器,与其他仪器组合可以进行某些实验探究。已知向浓氨水中加入强碱固体可产生易溶于水的NH3,利用如图装置可以探究SO2与BaCl2溶液反应生成沉淀的条件,下列判断错误的是( )
A.e、f两管中的试剂不可以是MnO2固体和浓盐酸
B.e、f两管中的试剂可以分别是NaOH固体和浓氨水
C.为了使气体充分反应,c、d两导管均要插入液面下
D.玻璃管的作用是连通大气,平衡压强,也可连接尾气处理装置
11.(2023·江苏句容高一期末)如图所示是一系列含硫化合物的转化关系(反应中生成的水已略去),其中说法正确的是( )
A.反应①说明SO2具有氧化性,反应②说明SO2具有酸性
B.反应②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)=1∶1时,则反应物n(SO2)∶n(NaOH)=3∶2
C.反应③④⑤均属于氧化还原反应
D.工业上可利用反应②和反应④回收SO2
12.已知H2SiO3难溶于水,且其酸性比H2CO3弱,根据如图装置完成系列实验(加热装置省略),下列说法不正确的是( )
A.NaOH溶液可以吸收尾气,防止污染空气
B.BaCl2溶液中会出现白色沉淀BaSO3
C.H2S溶液中会出现淡黄色沉淀,体现SO2的氧化性
D.为验证碳、硅两种元素非金属性的强弱,A中的试剂可以是酸性KMnO4溶液
13.(2023·北京昌平区高一期末)某研究小组用下列装置(夹持装置已略去)研究不同价态硫元素之间的转化。
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
(1)实验Ⅰ中铁丝表面迅速变黑,反应很快停止,其原因是 。
(2)实验Ⅱ中产生大量气体。甲同学猜测该实验实现了的转化,设计实验证明实现了该转化,实验操作及现象是
。
(3)实验Ⅲ试管A中反应的化学方程式为
。
①若B中为紫色石蕊溶液,现象为 。
②若B为Na2S溶液,观察到出现淡黄色的固体,写出反应的离子方程式:
。
③若B为新制氯水,观察到氯水褪色,推测试管A中反应时硫元素的化合价变化为由 价转化为 价;为证实产物中氯元素的存在形式,某同学设计实验:向反应后的试管中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,观察到产生白色沉淀,由此得出结论:氯水与含硫物质反应时转化为Cl-。该方案是否合理 (填“合理”或者“不合理”),请说明理由(写出2条): ,
。
14.硫及其化合物是重要的化工原料,某学习小组对某些硫的化合物的性质和制备进行如下实验探究:
探究实验一:将一定量的浓硫酸与足量Zn置于装置A中充分反应,对反应后的气体X进行气体成分分析(水蒸气除外)。
回答下列问题:
(1)气体X中除水蒸气之外,还可能有的气体是 。
(2)B中的试剂可能是 ,B、C之间酸性KMnO4溶液的作用是 。
(3)D、E装置用于证明气体X中的另一种组分,按照D、E装置顺序观察到的实验现象分别是 、 。
探究实验二:制取硫代硫酸钠(Na2S2O3)并探究其性质。
(4)制取Na2S2O3(装置如下图,夹持装置省略)。
①装置N中生成Na2S2O3的同时也生成CO2,该反应的离子方程式为
。
②除搅拌和使用多孔球泡外,再写出一种可以提高N中吸收SO2效率的方法:
。
(5)探究Na2S2O3的性质(反应均在溶液中进行),请填空:
探究组 Na2S2O3的性质 实验操作 实验现象或结论
探究1 Na2S2O3溶液的酸碱性 ① pH=8
探究2 Na2S2O3的还原性 向新制的溴水中滴加Na2S2O3溶液 ②
分层作业3 不同价态含硫物质的转化
1.C 解析 自然界的硫循环过程中硫的化合价发生改变,故涉及氧化还原反应,A正确;土壤或水体中的S部分来自降水,B正确;火山喷发的气体中含有二氧化硫,会增加大气中SO2的含量,C错误;根据示意图可判断,含硫有机物和含硫无机物可相互转化,D正确。
2.B 解析 SO2是酸性氧化物,能与碱反应生成亚硫酸盐和水,石灰乳吸收SO2可生成CaSO3,A正确;硫黄在足量氧气中燃烧的产物是SO2,B错误;用SO2水溶液吸收海水中吹出来的溴蒸气生成HBr和H2SO4:SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4,C正确;煅烧辉铜矿时,发生反应:Cu2S+O22Cu+SO2,铜元素由+1价降为0价,氧元素由0价降为-2价,硫元素由-2价升高为+4价,所以每消耗1molO2,反应共转移6mol电子,D正确。
3.B 解析 c是SO2,SO2与水反应生成H2SO3,可使紫色石蕊溶液变红,A正确;b是S,d是SO3,S在纯氧中点燃生成SO2,B错误;g是亚硫酸盐,S元素显+4价,处于中间价态,故既具有氧化性也具有还原性,C正确;e是H2SO3,f是H2SO4,前者是弱酸,后者是强酸,故转化过程中,溶液的酸性增强,pH减小,D正确。
4.D 解析 SO2与H2S反应生成S和H2O,SO2做氧化剂,体现其氧化性,A错误;同主族元素从上到下非金属性减弱,则气态氢化物稳定性减弱,H2S的稳定性弱于H2O,B错误;根据总反应2H2S+O22S+2H2O可知,每回收16g硫,转移电子为1mol,C错误;根据反应Fe2(SO4)3+ZnSS↓+2FeSO4+ZnSO4可知,途径②中每回收16g硫,理论消耗0.5molFe2(SO4)3,D正确。
5.C 解析 操作①是溶解、过滤,操作④从NaHSO3溶液与NaOH反应后的溶液中获得Na2SO3粗品,涉及蒸发浓缩、冷却结晶和过滤等操作,A错误;步骤②中Na2CO3溶液吸收SO2,没有单质参加和生成,故不是置换反应,B错误;步骤③中NaHSO3溶液与NaOH反应生成Na2SO3和H2O,C正确;步骤④操作中Na2SO3可能被空气中的O2氧化为Na2SO4,故亚硫酸钠粗品中可能含有Na2SO4,D错误。
6.B 解析 由图可知,a、b、c、d、e、f、g代表的物质分别为H2S、S、SO2、H2SO3、H2SO4、亚硫酸盐、硫酸盐。a是H2S,是一种有臭鸡蛋气味的气体,A正确;H2S具有较强的还原性,可与浓硫酸发生氧化还原反应,故不能用浓硫酸干燥H2S,B错误;若g为NaHSO4,f为Na2SO3,两者可以发生反应,C正确;d是H2SO3,久置于空气中被O2氧化生成H2SO4,D正确。
7.C 解析 硫在氧气中燃烧生成SO2,不能直接生成SO3,A错误;X为SO2,本身不能电离出离子而导电,属于非电解质,B错误;SO2与H2S发生反应SO2+2H2S3S+2H2O,SO2是氧化剂,H2S是还原剂,则氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2,C正确;单质硫与铜反应生成硫化亚铜,不能由相应的单质直接合成CuS,D错误。
8.C 解析 红棕色气体为溴蒸气,即浓硫酸将Br-氧化为Br2,表现出氧化性,A正确;反应②管口出现白雾是HCl溶于水形成的小液滴,Cl-没有被氧化,对比①和②可知,Br-的还原性强于Cl-,B正确;反应②利用高沸点酸制取低沸点酸,故不能得出二者酸性强弱,C错误;反应③的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O,发生的是复分解反应,浓硫酸表现酸性,生成弱酸,D正确。
9.D 解析 根据题意可知,X是H2S,Y是SO2,W是H2SO4,Z是亚硫酸盐。Y为SO2,SO2具有漂白性可以使品红溶液褪色,A正确;浓硫酸与铜单质在加热条件下可发生化学反应生成硫酸铜、二氧化硫、水,B正确;H2S与SO2反应可生成淡黄色沉淀(S)和水,C正确;Z是Na2SO3,在空气中易被氧化为Na2SO4,D错误。
10.C 解析 若e、f两管中的试剂分别是MnO2固体和浓盐酸,二者在常温下不发生反应,不能完成实验探究,A正确;若e、f两管中的试剂分别是浓氨水和NaOH固体,二者混合发生反应产生氨气,NH3和SO2在溶液中反应生成S和N,B正确;若乙中产生氨气,氨气极易溶于水,易发生倒吸,为防止倒吸,d导管不能插入BaCl2溶液中,C错误;玻璃管的作用是连通大气,平衡压强,以便左右两边产生的气体顺利导入,也可连接尾气处理装置,D正确。
11.D 解析 反应①中先变蓝后褪色,说明KIO3先转化为I2后转化为I-,SO2体现还原性,A错误;根据元素守恒,当n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)=1∶1时,n(SO2)∶n(NaOH)=2∶3,B错误;反应④不是氧化还原反应,C错误;利用反应②④,可以吸收SO2并回收利用,D正确。
12.B 解析 浓硫酸和铜在加热条件下反应可生成二氧化硫,二氧化硫是酸性氧化物,二氧化硫与NaOH溶液反应生成亚硫酸钠和水,NaOH溶液可以吸收尾气防止污染空气,A正确;SO2溶于水生成的亚硫酸的酸性较盐酸弱,不能与BaCl2发生反应,BaCl2溶液中不会出现白色沉淀,B错误;二氧化硫中硫元素的化合价是+4价,有氧化性,二氧化硫气体与H2S溶液在常温下反应生成淡黄色固体硫(单质)和水,体现SO2的氧化性,C正确;二氧化硫具有还原性,当A中KMnO4溶液没有褪色,说明二氧化硫已经被完全除尽,避免了二氧化硫和可溶性硅酸盐反应,二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸与可溶性硅酸盐反应析出硅酸白色沉淀,说明碳酸能制取硅酸,能证明碳酸酸性强于硅酸,D正确。
13.答案 (1)常温下,铁遇浓硫酸发生钝化
(2)将气体通入品红溶液中,如果品红溶液褪色,并且在加热之后溶液又变成红色
(3)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑
①溶液变红 ②SO2+4H++2S2-3S↓+2H2O
③+6 +4 不合理 氯水中本身含Cl- 氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-
解析 (3)实验Ⅲ试管A中铜和浓硫酸在加热条件下反应生成SO2:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑。
①将SO2通入紫色石蕊溶液中,SO2与水反应生成H2SO3,溶液呈酸性,紫色石蕊溶液会变红;②若B为Na2S溶液,观察到出现淡黄色的固体,说明有硫单质生成,反应的离子方程式为SO2+4H++2S2-3S↓+2H2O;③若B为新制氯水,观察到氯水褪色,说明SO2有还原性,氯水具有氧化性,所以试管A中反应时硫元素的化合价由+6价转化为+4价;为证实产物中氯元素的存在形式,向反应后的试管中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,观察到产生白色沉淀,不能由此得出结论:氯水与含硫物质反应时转化为Cl-。因为氯水中本身含Cl-,而且氯水中含有HClO,HClO分解也产生Cl-。
14.答案 (1)二氧化硫、氢气
(2)品红溶液(或酸性高锰酸钾溶液、溴水) 除去气体中残余的二氧化硫
(3)黑色粉末变红色 白色粉末变蓝色
(4)①4SO2+2S2-+C3S2+CO2
②控制二氧化硫的流速、适当增大N中混合溶液的浓度、适当升高N中溶液的温度等
(5)①把小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在pH试纸的中部,试纸变色后,与标准比色卡比较确定溶液的pH
②溴水颜色变浅(或溴水褪色)
解析 (1)浓硫酸与足量Zn反应产生硫酸锌、二氧化硫和水,当反应进行到一定程度时,浓硫酸变为稀硫酸,Zn与稀硫酸反应产生硫酸锌和氢气。所以气体X除水蒸气外还可能含有SO2、H2。
(2)装置B的作用是检验SO2,SO2具有漂白性、还原性,可以选择品红溶液、酸性高锰酸钾溶液(或溴水)作为检验试剂;检验H2之前,应先排除SO2的干扰,故B、C之间的酸性高锰酸钾溶液用来除去气体中残余的SO2。
(3)D、E装置用于证明气体X中的H2,D中H2还原黑色CuO粉末生成红色的Cu单质,反应生成的水进入盛有无水硫酸铜的E装置中,会看到白色粉末硫酸铜结合水得到蓝色硫酸铜晶体。
(4)①装置N中由M制得的SO2与Na2S、Na2CO3反应生成Na2S2O3的同时也生成CO2,根据原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒可得,反应的离子方程式为4SO2+2S2-+C3S2+CO2。②控制SO2的流速、适当增大N中混合溶液的浓度、适当升高N中溶液的温度等都可以提高N中吸收SO2的效率。
(5)探究1:由pH=8可知探究1为测定Na2S2O3溶液的pH,操作:把一小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在pH试纸的中部,待试纸变色后,与标准比色卡比较确定溶液的pH。
探究2:探究Na2S2O3溶液的还原性,向Na2S2O3溶液中加入溴水,溴水呈橙色,Na2S2O3溶液无色,若二者发生氧化还原反应,则溴水颜色变浅(或溴水褪色)。第五章分层作业4 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
必备知识基础练
1.(2023·江苏盐城高一期中)自然界中氮的循环如图所示。下列说法错误的是( )
A.工业上用N2和H2合成NH3属于人工固氮
B.减少开私家车可减少氮氧化物的排放
C.氨和铵盐转化为硝酸盐时发生复分解反应
D.豆科植物的根瘤菌将游离态的氮转化为化合态的氮
2.下列对NO和NO2的描述正确的是( )
A.NO2与水的反应中,NO2既是氧化剂又是还原剂
B.NO是无色气体,可用向上排空气法收集
C.NO2可由N2和O2直接化合得到
D.从元素化合价角度看,NO只有还原性
3.(2023·河北沧州高一期末)在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中,充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积为( )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
4.(2023·北京昌平区高一期末)汽车尾气中的NOx、CO、碳氢化合物通过排气系统的净化装置(催化剂主要由Rh、Pd、Pt等物质和稀土材料组成)转化过程如图。下列分析不正确的是( )
A.该净化装置可将有毒的氮氧化物转化为无毒的氮气
B.该过程中CO是还原剂
C.该过程中NOx发生了还原反应
D.该过程中,碳氢化合物没有发生反应
5.(2023·浙江宁波高一期中)近年来,利用半导体光催化实现还原氮气制备NH3引起全世界的极大关注。下图是在半导体光催化的作用下,N2被光催化材料捕获进而被还原实现“N2→NH3”的转化原理示意图。下列说法中正确的是( )
A.该方法不属于人工固氮技术
B.由转化示意图可知,氮气的化学性质很活泼
C.该反应过程中有极性键的断裂和形成
D.该反应的化学方程式为N2+3H22NH3
6.(2023·江苏扬州中学校考阶段练习)氮是参与生命活动的重要元素。氮在大气圈、水圈等中进行元素循环。自工业革命以来,人类活动大大加剧了含氮化合物在大气圈和水圈中的总流量,如化石燃料燃烧时产生的高温可使氮气转变为氮氧化物,从而对生态平衡产生了严重影响。从化学的视角深刻理解氮循环,合理使用含氮化合物,科学处理大气和水圈中的氮元素,保障地球生态安全,是化学学科的重要研究内容和责任。煤燃烧时,烟气中NO含量随温度和氧气含量的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.燃煤过程中发生了氮的固定
B.燃煤温度越高NO污染越重
C.含氧量越高越容易生成NO
D.煤燃烧不影响自然界氮循环
7.已知SO2在溶液中能被HNO3氧化为H2SO4。将CO2、SO2的混合气体和NO2同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示),下列有关说法中合理的是( )
A.洗气瓶中产生的沉淀是BaCO3
B.在X导管出来的气体中无CO2
C.洗气瓶中产生的沉淀是BaSO4
D.在X导管口有无色气体逸出
8.(2023·江苏南京阶段练习)氮氧化物是大气污染物之一,如图为科研人员探究消除氮氧化物的反应机理,下列说法不正确的是( )
A.过程Ⅰ中NO既做氧化剂又做还原剂
B.过程Ⅱ中每生成1 mol O2时,转移电子的数目约为4×6.02×1023
C.反应过程中涉及的反应均为氧化还原反应
D.整个过程中Ni2+是催化剂
9.(2023·北京昌平区高一期末)自然界的氮循环如图所示,回答下列问题。
(1)在①、②、③中,属于氮的固定的是 。
(2)如图为N2转化为HNO3的流程。
N2NONO2HNO3
①N2转化为NO的化学方程式为 。
②NO2转化为HNO3的反应中,NO2体现了 (填“氧化性”“还原性”或“氧化性和还原性”)。
(3)N2也可以转化为NH3,写出工业合成氨的化学方程式: 。
(4)任意写出一个以稀硝酸为原料制备KNO3的化学方程式: 。
关键能力提升练
10.(2023·江苏淮安高一期中)将盛有25 mL NO2和O2混合气体的量筒倒置于盛满水的水槽中,一段时间后,气体体积减小到5 mL且不再变化(同温同压下测定),则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为( )
A.1∶1 B.18∶7
C.16∶9 D.2∶32
11.(2023·河南新乡高一期中)负载Pd催化剂上的H2-SCR(H2选择催化还原法)反应机制如图所示,载体碱性越强,其吸附NOx(主要是NO和NO2)的能力越强。下列说法错误的是( )
A.N2和N2O为反应的还原产物
B.整个反应过程涉及极性键和非极性键的断裂与生成
C.吸附的H2分子断键生成H原子的过程放出能量
D.用该反应机理高效除去烟气中的氮氧化物时,需要调控合适的pH
12.硝酸工业尾气中的NO、NO2进入大气后会破坏臭氧层。可用氢氧化钠溶液对含氮氧化物的废气进行处理,反应的化学方程式如下:NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O。将一定量NO和NO2的混合气体通入300 mL 5 mol·L-1 NaOH溶液中,恰好被完全吸收,则下列有关判断正确的是( )
A.原混合气体中NO在标准状况下的体积可能为10 L
B.原混合气体中NO与NO2的体积之比可能为3∶2
C.所得溶液中溶质一定有2种
D.所得溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比可能为2∶1
13.(2023·江苏淮安高一期中)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A.在转化过程中,氮元素均被氧化
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.储存过程中当消耗2 mol O2时,转移电子数为4NA
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
14.近年来,在中国汽车的销量大幅增长的同时也带来了严重的空气污染。汽车尾气处理装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示,下列说法正确的是( )
A.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
B.总反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物
C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D.催化转化总反应为2NO+O2+4CO4CO2+N2
15.(2023·江苏南通阶段练习)汽车发动机在稀燃和富燃条件下交替进行,将尾气中的NOx在催化剂上反应脱除。其工作原理示意图如下:
下列说法错误的是( )
A.稀燃过程中,Pt作催化剂,NO与氧气反应生成NO2
B.稀燃过程中,NO2与BaO反应可能生成NO和Ba(NO3)2
C.富燃过程中,在Pt催化下NO2被CO还原的反应为2NO2+4CON2+4CO2
D.富燃过程中,还原产物为N2和CO2
16.为了除去NO、NO2、N2O4对大气的污染,常采用氢氧化钠溶液进行吸收处理(反应方程式:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O)。现有由a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体恰好被V L氢氧化钠溶液吸收(无气体剩余),则此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为( )
A. mol·L-1
B. mol·L-1
C. mol·L-1
D. mol·L-1
17.如图所示:在B水槽中装有500 mL水,容积为a mL的试管A充满了NO2和NO的混合气体(标准状况),将试管A倒插入B水槽的水中。充分反应后,试管A中余下气体的体积为0.5a mL。
(1)将A倒插入B槽中发生的反应为 ,该反应中氧化剂与还原剂的质量比为 ,原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为 。
(2)通过导气管C向余下0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气,A中可能观察到的现象是
。
(3)当试管A中充满气体时停止通入氧气,然后将试管取出水槽,水槽B中溶液的物质的量浓度为 mol·L-1(设溶液的体积仍为500 mL)。
18.N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为
。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为
NO+NO2+2OH-2N+H2O
2NO2+2OH-N+N+H2O
①下列措施一定能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。
分层作业4 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
1.C 解析 工业上用N2和H2合成NH3属于人工固氮,A正确;汽车尾气中含氮氧化物,减少开私家车可减少氮氧化物的排放,B正确;氨和铵盐(氮的化合价为-3价)在硝化细菌作用下转化为硝酸盐(氮的化合价为+5价)发生氧化还原反应,C错误;豆科植物的根瘤菌将游离态的氮转化为化合态的氮,属于生物固氮,D正确。
2.A 解析 NO2与水发生反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,N元素由+4价变为+5价和+2价,则NO2既是氧化剂又是还原剂,A正确;NO易与O2反应生成NO2,不能用排空气法收集,只能采用排水法收集NO,B错误;N2和O2在高温或放电条件下生成NO,不能直接得到NO2,C错误;NO中N元素显+2价,处于中间价态,则NO既有氧化性又有还原性,D错误。
3.D 解析 根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3分析,若剩余的气体是O2,则V(NO2)=×(12-2)mL=8mL,V(O2)=12mL-8mL=4mL。若剩余的气体是NO(2mL),则未与O2反应转化为HNO3的NO2有6mL,混合气体中V(O2)=×(12-6)mL=1.2mL。
4.D 解析 根据图示信息,NOx经过该净化装置转化为无毒的N2,A正确;CO经过该净化装置转化为CO2,C元素化合价升高,CO为还原剂,B正确;NOx经过该净化装置转化为无毒的氮气,反应中N元素化合价降低,被还原,发生还原反应,C正确;该过程中,碳氢化合物经过该净化装置转化为CO2、H2O,发生了化学反应,D错误。
5.C 解析 该方法利用N2和H2O反应生成NH3和O2,属于人工固氮,A错误;N2分子中存在N≡N,其化学性质很稳定,B错误;该过程中断裂极性键(H—O),形成极性键(N—H),C正确;由图中物质转化可知,反应物是N2和H2O,生成物是NH3和O2,故该反应的化学方程式为2N2+6H2O4NH3+3O2,D错误。
6.D 解析 燃煤过程中发生了N2到NO的反应,为氮的固定,故A正确;由图可知,温度越高,烟气中NO浓度越高,污染越重,故B正确;由图可知,含氧量越高,烟气中NO浓度越高,越容易生成NO,故C正确;煤燃烧使得N2生成NO,污染环境,影响了氮循环,故D错误。
7.C 解析 SO2和NO2同时通入足量氯化钡溶液中,会生成H2SO4和NO,CO2不参与反应,从X口逸出。生成的H2SO4与BaCl2反应生成BaSO4,无BaCO3产生。
8.B 解析 过程Ⅰ中发生的反应为2Ni2++2NO2Ni3++2O-+N2,反应中氮元素的化合价降低被还原,氧元素的化合价升高被氧化,则NO既做反应的氧化剂又做反应的还原剂,A正确;过程Ⅱ中发生的反应为2Ni3++2O-2Ni2++O2↑,则过程Ⅱ中每生成1molO2时,转移电子的数目约为2×6.02×1023,B错误;过程Ⅰ和过程Ⅱ涉及的反应均有元素发生化合价变化,均为氧化还原反应,C正确;消除氮氧化物的总反应为2NOO2+N2,整个过程中镍离子是反应的催化剂,D正确。
9.答案 (1)①②
(2)①N2+O22NO ②氧化性和还原性
(3)N2+3H22NH3
(4)HNO3+KOHKNO3+H2O(其他合理答案均可)
10.C 解析 NO2和O2的混合气体与水发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,充分反应后剩余5mL气体,讨论:①若剩余气体为O2,结合反应可知,反应消耗16mLNO2和4mLO2,则原混合气体中NO2和O2的体积比为16mL∶(4mL+5mL)=16∶9,C正确。②若剩余气体为NO,结合反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则参与该反应的NO2为15mL,结合反应4NO2+O2+2H2O4HNO3可知,参与该反应的NO2为8mL,O2为2mL,则原混合气体中NO2和O2的体积比为(15mL+8mL)∶2mL=23∶2,D错误。
11.C 解析 反应中氮元素化合价降低发生还原反应生成N2和N2O,N2和N2O为反应的还原产物,A正确;整个反应过程存在氮氧极性键、氧氧非极性键、氢氢非极性键的断裂,还存在氢氧极性键、氮氮非极性键的生成,B正确;吸附的H2分子断键生成H原子的过程涉及化学键的断裂,需要吸收能量,C错误;载体碱性越强,其吸附NOx(主要是NO和NO2)的能力越强,故需要调控合适的pH,D正确。
12.A 解析 若只发生NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O反应,n(NaOH)=0.3L×5mol·L-1=1.5mol,则n(NO)=0.75mol,V(NO)=22.4L·mol-1×0.75mol=16.8L,结合反应可知NO的物质的量小于NO2时,气体也可被完全吸收,则V(NO)≤16.8L,A正确;由反应可知当NO的物质的量小于或等于NO2时,即V(NO)∶V(NO2)≤1时气体才能被完全吸收,则NO与NO2的体积之比不可能为3∶2,B错误;不能确定NO、NO2的量,可能发生NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O两个反应,故溶液中的溶质可能只有NaNO2,也可能是NaNO3与NaNO2的混合物,C错误;若只发生反应NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O,则溶质只有NaNO2,又因在反应2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O中NaNO3和NaNO2按照1∶1生成,则两个反应都发生时,NaNO3和NaNO2的物质的量之比一定小于1,不可能为2∶1,D错误。
13.D 解析 根据图示可知,Ba(NO3)2与CO、CxHy转化成N2、BaO、H2O、CO2的过程中,N元素化合价降低,氮元素被还原,A错误;BaO为催化剂,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2时,BaO参与储存N元素,B错误;根据化合价和电子转移可得:O2~4e-,消耗2molO2时转移电子数为8NA,C错误;整个过程中,CO、CxHy、NOx转化成CO2、H2O、N2,说明三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,D正确。
14.D 解析 汽车尾气的主要污染物有CO、NO等,N2不是污染物,A错误;由题图可知,NO、O2、CO在催化剂表面反应生成CO2和N2,则NO是氧化剂,N2是还原产物,B错误;NO与空气中的O2相遇即可发生反应生成NO2,不需要催化剂,C错误;NO、O2、CO在催化剂表面反应生成CO2和N2,结合守恒规律写出化学方程式:2NO+O2+4CO4CO2+N2,D正确。
15.D 解析 稀燃过程中,NO和O2在Pt表面反应生成NO2,Pt是催化剂,A正确;稀燃过程中,NO2与BaO反应生成Ba(NO3)2,该过程中NO2被氧化,根据氧化还原反应规律推知,NO2可能被还原生成NO,B正确;富燃过程中,NO2与CO、CxHy等在Pt催化下反应生成N2、CO2和H2O,C正确;富燃过程中,还原产物为N2,氧化产物为CO2,D错误。
16.C 解析 反应生成物有NaNO3、NaNO2,根据元素守恒可得:n(Na)=n(N),根据原子守恒可知n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=(a+b+2c)mol,故该氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为mol·L-1。
17.答案 (1)3NO2+H2O2HNO3+NO 1∶2 3∶1
(2)无色气体变为红棕色,试管中液面不断上升至全充满;继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体
(3)
解析 (1)试管A倒插入B水槽水中后,发生反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化剂与还原剂均为NO2,质量比为1∶2。根据题意有n(NO2)+n(NO)=[n(NO2)+n(NO)],n(NO2)∶n(NO)=3∶1。(2)试管A中剩余的0.5amL 气体为NO,通入氧气后,发生反应2NO+O22NO2、4NO2+O2+2H2O4HNO3,可写为4NO+3O2+2H2O4HNO3。故可观察到的现象为无色气体变为红棕色气体,试管中液面不断上升至全充满;继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体(O2)。(3)试管中充满气体时,根据氮原子守恒,水槽B溶液中n(HNO3)=n(气体)=×10-3mol,c(HNO3)=mol·L-1。
18.答案 (1)2NH3+2O2N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
解析 (1)NH3与O2反应生成N2O和H2O。
(2)①加速通入尾气可能导致尾气吸收不完全,去除率降低,A错误;气、液逆流的目的是将气体与液体充分接触,可提高尾气的去除率,B正确;定期补加适量NaOH溶液,可吸收更多的尾气,C正确。②NO2与NaOH反应生成NaNO2和NaNO3,则主要杂质为NaNO3;根据题给方程式可知,n(NO2)∶n(NO)≥1时,可以被NaOH溶液完全吸收,n(NO2)∶n(NO)<1时,多余的NO不能被NaOH溶液吸收,故尾气中含量较高的氮氧化物是NO。第五章分层作业5 氨和铵盐
必备知识基础练
1.(2023·江苏连云港阶段练习)下列气体中,既能用浓硫酸干燥又能用碱石灰干燥的是( )
A.Cl2 B.SO2
C.H2 D.NH3
2.(2023·山东枣庄高一期末)下列由相关实验现象所推出的结论正确的是( )
A.NH3遇到浓盐酸产生白烟NH4Cl,该反应不是氧化还原反应
B.向溶液中滴加HCl酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有S
C.NH4Cl受热能分解生成NH3,可以用加热NH4Cl的方法实验室制氨
D.NH3通入水中,水溶液可以导电,NH3为电解质
3.(2023·江苏宿迁阶段练习)只用一种试剂,将Na2SO4、NH4Cl、NaCl、(NH4)2SO4四种物质的溶液区分开,这种试剂是( )
A.BaCl2溶液 B.NaOH溶液
C.AgNO3溶液 D.Ba(OH)2溶液
4.(2023·安徽合肥高一期中)常温常压下,向4支相同的试管中分别充入物质的量之比为1∶1的下列混合气体:①N2+NH3;②N2+NO2;③O2+NO2;④O2+SO2。将4支试管倒扣在4个相同的盛有水的水槽中,相同条件下,在足够长的时间后,4支试管中液面由高到低的顺序为( )
A.④③①② B.③④①②
C.①④③② D.①④②③
5.(2023·杭州师大附中高一期中)氨能被氧气氧化,经一系列反应得到硝酸。分析如图实验,所得结论错误的是( )
A.浓氨水具有挥发性
B.浓氨水中含有NH3·H2O
C.NH3的催化氧化反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4
D.三颈瓶内有少量红棕色气体出现,其中反应为4NH3+7O24NO2+6H2O
6.室温时,在室内将两个容积相同的烧瓶中分别盛有下面两种气体(同温同压),打开弹簧夹K,使两烧瓶内的气体充分混合后,容器内的压强最大的是( )
A.H2S和SO2 B.NH3和HCl
C.H2和Cl2 D.NO和O2
7.(2023·江苏淮安阶段练习)如图所示的装置中,烧瓶中充满干燥的气体a,打开弹簧夹c,将滴管中的液体b挤入烧瓶内,烧杯中的液体d呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶。则a和b分别是( )
选项 a(干燥气体) b(液体)
A NO 水
B H2 水
C Cl2 饱和NaCl溶液
D NH3 水
8.(2023·江苏常州高一期中)实验室在如图所示装置(夹持和搅拌装置已省略)中制备(NH4)2HPO4。当溶液pH为8.0~9.0时,停止通入NH3,即可制得产品。下列说法不正确的是( )
已知:酚酞试剂在pH<8.2时为无色,8.2≤pH≤10时为浅红色,pH>10时为红色。
A.若不选用pH传感器,也可用酚酞试剂代替
B.若通入过多NH3,将导致产物主要为(NH4)3PO4
C.若实验中出现倒吸现象,应及时关闭K1、打开K2
D.可在接口a处连接装有碱石灰的干燥管吸收尾气
9.(2023·江苏苏州阶段练习)氮元素的化合物种类繁多。请结合以下工业制硝酸的原理示意图,回答含氮化合物的相关问题:
(1)下列有关NH3的说法不正确的是 (填字母)。
A.工业合成NH3属于人工固氮
B.NH3可用来生产尿素等氮肥
C.NH3可用浓硫酸或无水氯化钙干燥
D.实验室用向下排空气法收集氨气
(2)如图是喷泉实验装置,在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有相同的液体。下列组合能形成喷泉的是 (填字母)。
A.HCl与水
B.Cl2与饱和氯化钠溶液
C.SO2与NaOH溶液
D.CO2与水
(3)请写出氧化炉中反应的化学方程式: 。
(4)实验室制取NH3的化学方程式为 ,检验氨气是否收集满的方法为
。
关键能力提升练
10.以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图:
第Ⅱ步反应的化学方程式为NaCl+H2O+NH3+CO2X+NH4Cl(化学计量数已配平)。实验室用如图装置模拟该反应过程。则下列叙述错误的是[按体积比V(水)∶V(气),氨气在水中溶解度为1∶700,CO2在水中溶解度为1∶1]( )
A.a通入CO2,然后b通入NH3,c中放蘸了稀硫酸的棉花
B.该条件下第Ⅱ步中反应能发生的原因是X的溶解度较其他盐小
C.该流程的副产物可用作氮肥
D.第Ⅳ步操作是将X晶体直接加热分解
11.(2023·北京师大附中高一期中)利用点滴板探究氨气的性质(如图所示),实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水后,立即用表面皿扣住点滴板,下列对实验现象的解释正确的是( )
选项 实验现象 解释
A 浓硫酸附近无白烟 NH3与浓硫酸不发生反应
B 浓盐酸附近产生白烟 NH3与挥发出的HCl反应:NH3+HClNH4Cl
C FeCl3溶液中产生红褐色沉淀 NH3与FeCl3溶液反应:Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
D 湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3极易溶于水
12.(2023·广东广州高一期中)某化学课外活动小组通过下列实验验证Cl2与NH3的反应,下列有关说法错误的是( )
资料:氯气易溶于四氯化碳,氨气极易溶于水,却难溶于四氯化碳
A.用KMnO4和浓盐酸制备Cl2时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶5
B.A装置制备NH3,E装置制备Cl2
C.反应时,装置C中能观察到的现象是黄绿色变浅,有白烟产生,说明生成NH4Cl
D.尾气中的NH3可用F装置来吸收
13.(2023·江苏宿迁高一期中)“封管实验”具有简便、节约、绿色等优点。下列关于四个“封管实验”的说法正确的是( )
A.加热①、④时,试管上部都汇集固体,二者的实验原理相同
B.加热②时溶液变红色,冷却后又变为无色
C.加热③时溶液红色褪去,冷却后又变红色,体现SO2的漂白性
D.②③都包含溶液颜色的变化,但其实验原理不同
14.(2023·江苏常州阶段练习)氨基钠(NaNH2)是一种化工原料,常温下为白色晶体,熔点为210 ℃,沸点为400 ℃,露置在空气中易吸收水分而失效。实验室可用氨和钠反应制得。某化学实验小组拟采用如图所示的装置制备氨基钠,回答下列相关问题:
(1)实验时,组装好仪器后,紧跟着进行的下一步的操作是 。
A中反应的化学方程式为
。
(2)装置B中盛放的药品是 (写名称),装置E的作用是
。
(3)装置A与C加热的先后顺序是 。
(4)若用如图装置代替上述A装置,该装置中加入试剂合理的是 (填字母)。
a.浓氨水
b.浓氨水与CaO
c.NH4Cl与Ca(OH)2
(5)C中反应的化学方程式为
。
15.人类农业生产离不开氮肥,科学合理使用氮肥,不仅能提高化肥的使用率,而且能够更好地保护环境,回答下列问题:
(1)某小组在实验室模拟以NH3为原料,制备少量硝态氮肥Ca(NO3)2,转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去):NH3→NO→NO2→HNO3Ca(NO3)2。
①写出实验室用NH4Cl和消石灰共热制备氨气的化学方程式:
。
②写出NH3发生催化氧化反应生成NO的化学方程式:
。
③将HNO3转化为Ca(NO3)2,列举两种不同类别的化合物M: (写化学式)。
(2)NH4HCO3是一种铵态氮肥,需在阴凉处保存,原因是 (用化学方程式表示)。
(3)过度施用氮肥将导致大气中NH3含量增加,加剧雾霾的形成。(NH4)2SO4是雾霾的成分之一,其形成过程如图所示(转化所需试剂及条件已略去):
①X可能是SO3或 。
②尿素[CO(NH2)2]是一种常用有机氮肥,能缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3和另外一种气体,该反应的化学方程式为 。
分层作业5 氨和铵盐
1.C 解析 浓硫酸与NH3发生反应生成(NH4)2SO4,不能用浓硫酸干燥NH3;碱石灰是碱性干燥剂,可与Cl2、SO2反应,故不能用碱石灰干燥这两种气体。
2.A 解析 NH3遇到浓盐酸产生白烟NH4Cl,该反应没有元素化合价变化,不是氧化还原反应,A正确;向溶液中滴加HCl酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,也可能是氯化银沉淀,或者是酸性条件下亚硫酸根被硝酸根氧化生成硫酸根而形成硫酸钡沉淀,不能说明该溶液中一定有S,B错误;NH4Cl受热能分解生成氨和氯化氢,在管口遇冷很快又化合生成氯化铵,不适宜于实验室制氨,C错误;NH3通入水中,NH3和水反应生成NH3·H2O,NH3·H2O电离出铵根离子和氢氧根,故水溶液可以导电,而NH3为非电解质,D错误。
3.D 解析 Ba(OH)2溶液分别与Na2SO4、NH4Cl、NaCl、(NH4)2SO4四种物质的溶液作用,产生的现象分别是生成白色沉淀、产生刺激性气味的气体、无明显现象、产生白色沉淀和刺激性气体,可以鉴别,D符合题意。
4.A 解析 ①试管中只有NH3易溶于水,水面上升;②试管中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,水面上升;③试管中发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,水面上升;④试管中发生反应SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O22H2SO4,水面上升,答案选A。
5.D 解析 浓氨水具有挥发性,挥发产生的氨能不断与铂丝接触而被催化氧化,A正确;浓氨水中含有NH3·H2O,B正确;氨的催化氧化反应中氧化剂是O2,还原剂是NH3,根据得失电子守恒可得,氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4,C正确;氨的催化氧化直接得到的是NO,而不是NO2,D错误。
6.C 解析 设烧瓶的容积均为2L,取下弹簧夹K,使两烧瓶内的气体接触,反应后剩余的气体越多,则压强越大。室温时,H2S和SO2等体积混合,发生反应2H2S+SO23S+2H2O,最后相当于剩余1L二氧化硫;室温时,NH3和HCl等体积混合,发生反应NH3+HClNH4Cl,最后无气体剩余;室温时,H2和Cl2等体积混合,不发生反应,有4L气体剩余;室温时,NO和O2等体积混合,发生反应2NO+O22NO2,气体物质的量减小,故容器内的压强最大的是C项。
7.D 解析 NO、H2均难溶于水,不能形成喷泉,A、B不符合题意;Cl2难溶于饱和NaCl溶液,不能引起明显气体压强差,不能形成喷泉,C不符合题意;NH3极易溶于水,能形成喷泉,最终液体可充满烧瓶,D符合题意。
8.D 解析 当pH为8.0~9.0时可制得(NH4)2HPO4,说明(NH4)2HPO4溶液显碱性,因此若不选用pH传感器,还可以选用酚酞作指示剂,A正确;若通入过多NH3,(NH4)2HPO4继续反应生成(NH4)3PO4,B正确;由于NH3极易溶于水,因此可选择打开活塞K2以平衡气压,阻止倒吸,C正确;氨气不能被碱石灰吸收,不能用装有碱石灰的干燥管吸收尾气,D错误。
9.答案 (1)C (2)AC
(3)4NH3+5O24NO+6H2O
(4)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O 用湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口检验,若试纸变蓝,说明已收集满
解析 (1)工业上利用氮气和氢气反应合成NH3属于人工固氮,A正确;NH3可用来生产铵盐、尿素等氮肥,B正确;NH3与浓硫酸或无水氯化钙均能反应,不能用这两种物质干燥NH3,C错误;NH3的密度比空气小,实验室用向下排空气法收集NH3,D正确。
(2)HCl极易溶于水,可用水吸收HCl形成喷泉,A正确;Cl2在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小,不能形成喷泉,B错误;SO2能与NaOH溶液反应,用NaOH溶液吸收二氧化硫能形成较大压强差,从而形成喷泉,C正确;用水吸收二氧化碳不能形成较大的压强差,不能形成喷泉,D错误。
(3)氧化炉中氨气发生催化氧化反应生成NO和水,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。
10.A 解析 氨气极易溶于水,需要防止倒吸,故a通入NH3,b通入CO2,故A错误;根据质量守恒可知X为NaHCO3,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,故第Ⅱ步中的反应能发生的原因是X的溶解度较其他盐小,B正确;该流程的副产物为NH4Cl,含有氮元素,可用作氮肥,C正确;第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠固体,D正确。
11.B 解析 硫酸不具有挥发性,因此浓硫酸与氨气反应时无白烟产生,A错误;浓盐酸有挥发性,挥发出的HCl与NH3反应生成白烟:NH3+HClNH4Cl,B正确;氨气溶于水生成的一水合氨与氯化铁反应:Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3N,C错误;红色石蕊试纸变蓝是因为氨气溶于水显碱性,与NH3极易溶于水的性质无关,D错误。
12.B 解析 A中反应为16HCl(浓)+2KMnO42KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑,氧化剂为KMnO4,还原剂为HCl,则氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶5,A正确;根据C中导气管的位置可知,A中制备的气体密度大于空气,A装置制备Cl2,E装置中制备的气体密度小于空气,且干燥氨气用碱石灰,氯气不能用碱石灰干燥,会吸收氯气,故E装置制备NH3,B错误;装置C中观察到的现象是黄绿色变浅,有白烟产生,说明氯气和氨气反应生成NH4Cl,根据化合价的变化可知,氯气中氯元素的化合价从0价降低到-1价,则氮元素的化合价升高,另一种生成物是N2,C正确;NH3极易溶于水,难溶于四氯化碳,氨气进入有机层会上升,上升到稀硫酸中被吸收,可以防止倒吸,D正确。
13.D 解析 ①中NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,气体在试管上部又化合生成NH4Cl固体;④中I2受热升华,在试管上部遇冷凝华生成I2,实验原理不同,A错误。含NH3的酚酞溶液显红色,加热时逸出NH3,溶液褪色,冷却后NH3重新溶解,溶液又变成红色,B错误。③中含SO2的品红溶液是无色的,加热时逸出SO2,溶液又变成红色,冷却后SO2重新溶解,溶液又褪色,C错误,D正确。
14.答案 (1)检查装置的气密性 Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)碱石灰 吸收氨防止污染环境,同时吸收空气中的水分,防止进入C装置中与氨基钠反应
(3)先加热A后加热C (4)b
(5)2Na+2NH32NaNH2+H2↑
解析 (1)实验涉及气体的制备及其参加的反应,则应检查装置的气密性,A中装置是制取氨,用氯化铵和氢氧化钙在加热条件下反应,生成氯化钙、氨和水,该反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)制备的氨中含有水蒸气,水会与反应物钠发生反应,由于NH3属于碱性气体,应用碱性干燥剂干燥氨,则B中可盛放碱性干燥剂碱石灰,装置E的主要的作用是吸收尾气中的NH3,防止污染环境,还可以防止空气中的水进入三颈烧瓶与产物氨基钠反应。
(3)根据实验目的,要先加热A处酒精灯,通过产生的氨排除装置中的空气,防止空气中的O2、H2O等与钠反应,所以先加热A处酒精灯后加热C处酒精灯。
(4)由代替A装置,该装置为液体参加反应且不加热的条件下制备氨气,可用浓氨水和CaO反应制NH3,b正确。
(5)装置C中Na和NH3在加热条件下发生反应,生成氨基钠(NaNH2)和氢气,该反应的化学方程式为2Na+2NH32NaNH2+H2↑。
15.答案 (1)①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
②4NH3+5O24NO+6H2O ③Ca(OH)2、CaCO3(合理即可)
(2)NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
(3)①H2SO3 ②CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑
解析 (1)①实验室用NH4Cl和消石灰共热反应生成NH3和水、氯化钙,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。②NH3发生催化氧化反应生成NO的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。③HNO3为强酸,能与氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙等反应转化为Ca(NO3)2,故化合物M可以是Ca(OH)2、CaCO3或CaO。
(2)碳酸氢铵在温度较高的情况下可以分解生成NH3、二氧化碳、水,化学方程式为NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑。
(3)①二氧化硫经过两步反应生成硫酸,最终生成硫酸铵,故X可以是SO3或H2SO3;②尿素[CO(NH2)2]缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3,该反应的化学方程式为CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑。第五章分层作业6 硝酸 酸雨及防治
必备知识基础练
1.氮及其化合物在生活中有重要用途。下列关于氮及其化合物的性质与用途对应关系错误的是( )
A.氮气的化学性质很稳定,可用作某些反应的保护气
B.液氨汽化时要吸收大量的热,常用来作制冷剂
C.NH3具有还原性和碱性,可用来检验输送氯气管道的泄漏
D.硝酸是强酸,可以用来与金属反应制H2
2.下列有关氮元素的单质及其化合物的说法错误的是( )
①氮气与氧气在放电的条件下可直接生成NO2
②铵盐都不稳定,受热分解都生成NH3
③向Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸无明显的变化
④实验室加热氯化铵固体,用碱石灰除去氯化氢的方法制备NH3
A.①③④ B.①③
C.①④ D.①②③④
3.下列叙述Ⅰ和叙述Ⅱ均正确,且有因果关系的是( )
选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ
A 浓硝酸保存在棕色试剂瓶中 浓硝酸见光易分解
B 浓硫酸具有强氧化性和吸水性 浓硫酸可干燥H2和CO,不可干燥SO2和NH3
C 常温下,铁遇浓硝酸发生钝化 常温下,铁与浓硝酸不反应
D 用湿润的蓝色石蕊试纸检验NH3变红 氨气是碱性气体
4.植物对氮元素的吸收过程如下,下列说法正确的是( )
N2NH3/NNN植物吸收
A.高温有利于加快过程①
B.浇水和松土有利于过程②
C.过程③中N被还原
D.过程④属于氮的固定
5.某同学设计如图所示实验,探究Fe与稀硝酸、稀硫酸的反应。实验过程中发现①、③中产生的气体在试管口处变为红棕色。
下列说法中正确的是( )
A.②中大量存在的离子有Fe2+、N和H+
B.①、③产生气体的组成可能不同
C.③中发生了氧化还原反应
D.实验结论:稀硫酸的氧化性强于稀硝酸
6.部分含氮物质的分类与相应氮元素化合价的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.常温下,a的水溶液pH>7
B.一定条件下,b可以直接转化为a或d,液态a可用作制冷剂
C.一定条件下,c、d、e之间存在转化关系:cde
D.将分别蘸有a、e浓溶液的两根玻璃棒靠近时,可观察到白烟产生
7.下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是( )
① ② ③
A.由①中的红棕色气体,推断产生的气体含有NO2
B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物
D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
8.(2023·江苏南京五中月考)用以下三种途径制取相同质量的硝酸铜,下列叙述不正确的是( )
①铜与浓硝酸反应 ②铜与稀硝酸反应 ③铜与氧气反应生成氧化铜,氧化铜再与稀硝酸反应
A.对环境造成的危害③最小
B.所消耗的HNO3的物质的量:①>②>③
C.三种途径所消耗的铜的质量相同
D.铜与浓硝酸反应速率最快,故制取硝酸铜的最佳方案是①
9.(2023·江苏扬州广陵红桥高级中学月考)如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂,探究浓、稀硝酸强氧化性并观察还原产物的实验装置。
Ⅰ.浓硝酸的强氧化性实验
将铜片置于具支试管的底部,在分液漏斗中加入约5 mL浓硝酸,往具支试管中放入约2 mL浓硝酸,用排水法收集产生的气体。
(1)具支试管中发生反应的化学方程式为 。
(2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是 。
Ⅱ.稀硝酸的强氧化性实验
(3)上述反应完成后,欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性,紧接的简便、合理的实验操作是 。发生反应的离子方程式是 。
(4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是 (填序号)。
A.c中收集到无色气体
B.c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色
C.b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色
Ⅲ.问题讨论
(5)用等质量铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时,发现反应后所得溶液前者呈绿色,后者呈蓝色。对此有两种看法:
①两者颜色不同,是由Cu2+浓度差异引起的。
②前者溶液呈绿色,是由生成的红棕色气体NO2溶解于溶液中引起的。
你认为上述看法 (填“①”或“②”)合理。若是①合理,说明理由,若是②合理,设计一个简单实验证明:
。
关键能力提升练
10.某小组设计了如图装置(省略夹持装置)探究木炭与浓硝酸的反应,已知铂丝在实验过程中不参与反应。
查阅资料可知:NO2可与NaOH溶液反应生成物质的量相同的两种盐。下列说法错误的是( )
A.将红热的木炭伸进浓硝酸中可以观察到有红棕色气体产生
B.通过三颈烧瓶内的现象可知该反应的化学方程式为C+2HNO3(浓)CO2↑+2NO2↑+H2O
C.反应结束后,将NaOH溶液加入三颈烧瓶中吸收NO2,反应的离子方程式为2NO2+2OH-N+N+H2O
D.浓硝酸呈黄色的原因可能是浓硝酸分解生成的NO2溶解其中
11.(2023·江苏徐州阶段练习)下图的每一方格中表示有关的一种反应物或生成物,其中A、C、D、E为无色气体,F为红棕色气体。下列说法不正确的是( )
A.F与水的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
B.用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口可以检验C气体是否收集满
C.化合物M一定是正盐
D.D在一定条件下可以与C发生置换反应
12.在100 mL混合溶液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别为0.4 mol·L-1、0.1 mol·L-1,向该混合液中加入1.92 g铜粉,待充分反应后,下列叙述正确的是( )
A.反应后无红色固体在试管中
B.H2SO4没有参与反应
C.反应后溶液中c(Cu2+)=0.225 mol·L-1
D.溶液中剩余N的物质的量为0.03 mol
13.(2023·江苏南京调研)废旧CPU中的金(Au)、Ag和Cu回收的部分流程如下:
已知:HAuCl4H++AuC。下列说法正确的是( )
A.“酸溶”时用浓硝酸产生NOx的量比稀硝酸的少
B.“过滤”所得滤液中的阳离子只含有Cu2+和Ag+
C.用浓盐酸和NaNO3也可以溶解金
D.用过量Zn粉将1 mol HAuCl4完全还原为Au,参加反应的Zn的物质的量为1.5 mol
14.(2023·河北沧州高一期末)用体积相同的15 mol·L-1 HNO3溶液、4 mol·L-1 HNO3溶液分别将两份等质量的铜片完全溶解,发生如下反应:
①4HNO3(浓)+CuCu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,所得溶液为绿色
②8HNO3(稀)+3Cu3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,所得溶液为蓝色
用注射器分别取①、②中的少量溶液,夹上弹簧夹,完成如下实验:
Ⅰ 向外拉动注射器活塞 液面上方呈红棕色,……
Ⅱ 无明显变化
下列分析正确的是( )
A.①中产生NO2,②中产生NO,说明氧化性:稀硝酸>浓硝酸
B.溶解等量的Cu,消耗HNO3(浓)的物质的量少于HNO3(稀)
C.Ⅰ中溶液上方呈红棕色,其原因是压强减小,NO2从溶液中逸出
D.向外拉动注射器活塞时,Ⅰ中溶液颜色不会发生变化
15.(2023·福建三明高一期末)化学在治理空气污染方面发挥着重要的作用。
Ⅰ.化石燃料的过度使用是导致酸雨的主要原因。研究表明,NOx、SO2形成酸雨时的转化关系如图所示:
(1)HNO3的电离方程式为 。
(2)SO2会被雨水吸收形成酸雨,这种酸雨在空气中久置酸性增强的原因是
(用化学方程式表示)。
Ⅱ.NOx、SO2等均为大气污染物,需处理后才能排放。
(3)用NaOH溶液可以吸收NOx,反应的化学方程式如下:
ⅰ.NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O
ⅱ.2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O
①反应ⅰ中,每消耗0.3 mol NO2,转移电子数为 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
②反应ⅱ中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(4)用氨水可以吸收SO2制取铵盐,用足量氨水吸收SO2的化学方程式为 。
(5)利用NaClO吸收液可在脱除烟气中NOx的同时脱除SO2。研究发现在不同的初始pH条件下,吸收液对流动烟气的脱硫效率都接近100%,而对NO的脱除率如下图所示。
pH=2时,脱除SO2的离子方程式为 ;对NO脱除率随反应时间的延长而逐渐降低的可能原因是 。
分层作业6 硝酸 酸雨及防治
1.D 解析 N2含氮氮三键,不易断裂,因此氮气的化学性质很稳定,常用作某些反应的保护气,A正确;液氨汽化时要吸收大量的热,使周围温度降低,因此常用来作制冷剂,B正确;NH3具有还原性和碱性,氯气和氨反应生成氯化铵和氮气,观察到的现象是有白烟生成,因此NH3可用来检验输送氯气管道的泄漏,C正确;硝酸是强酸,硝酸与金属反应生成氮的氧化物,其性质与用途不符,D错误。
2.D 解析 放电条件下,氮气与氧气反应生成一氧化氮,不能生成二氧化氮,①错误;有的铵盐受热产生NH3(如NH4Cl),有的铵盐受热不产生氨气(如NH4NO3),②错误;酸性条件下,硝酸根离子具有强氧化性,向硝酸亚铁溶液中加入稀盐酸,硝酸根离子与Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+和NO,③错误;NH4Cl受热易分解生成NH3和HCl,冷却时二者又发生化合反应生成氯化铵,得不到NH3,④错误。
3.A 解析 浓硝酸见光易分解,故浓硝酸需要保存在棕色试剂瓶中,A正确;浓硫酸具有酸性和吸水性,可作为干燥剂,且不和一氧化碳、氢气、二氧化硫反应,能干燥氢气、一氧化碳和二氧化硫,浓硫酸能与碱性物质NH3反应,则不能干燥NH3,B错误;常温下,铁与浓硝酸发生钝化,该过程发生了化学反应,C错误;氨气是碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色,D错误。
4.B 解析 过程①有根瘤菌参与反应,不能在高温下进行,A错误;过程②是NH3/N和O2反应生成N,浇水和松土有利于过程②的反应,B正确;过程③中N转化为N,N元素的化合价由+3价升高到+5价,N做还原剂被氧化,C错误;氮的固定是将游离态的氮转化为含氮化合物的过程,过程④是氮的化合物中氮的转变,D错误。
5.C 解析 ②中铁片剩余,则溶液中不可能含大量H+,且Fe2+、N和H+能发生氧化还原反应,不能大量共存,A错误;①、③中产生的气体均为NO,在试管口处被空气中的O2氧化变为红棕色NO2,B错误;③中加入稀硫酸后相当于存在稀硝酸,能将②中剩余的Fe氧化,则③中发生了氧化还原反应,C正确;③中加入稀硫酸,溶液中的N在H+存在的条件下具有强氧化性,稀硝酸具有强氧化性,稀硫酸具有弱氧化性,D错误。
6.B 解析 a为NH3,氨水显碱性,故a的水溶液pH>7,A正确。b为N2,d为NO2,氮气不能一步转化为二氧化氮,B错误。c为NO,d为NO2,e为硝酸,2NO+O22NO2、3NO2+H2O2HNO3+NO、Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,C正确。浓氨水和浓硝酸均易挥发,挥发的NH3和HNO3生成NH4NO3固体颗粒,可观察到白烟产生,D正确。
7.D 解析 ①中灼热的碎玻璃起加热作用,浓硝酸受热分解可生成红棕色NO2,产生的气体为混合气体,A正确;由①可知,浓硝酸受热分解可生成红棕色气体,故②中产生的红棕色气体不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的,B正确;③中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触,产生的NO2是还原产物,C正确;红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2,不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2,D错误。
8.D 解析 ①铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑;②铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑;③铜与氧气反应生成氧化铜,氧化铜再与稀硝酸反应,反应为2Cu+O22CuO、CuO+2HNO3+H2O。③不生成污染性气体,对环境污染最小,故A正确;由分析可知,生成等量的硝酸铜,所消耗的HNO3的物质的量:①>②>③,B正确;根据铜元素守恒可知,三种途径所消耗的铜的质量相同,C正确;铜与浓硝酸反应生成污染性气体,且氮元素利用率低;方案③不生成污染性气体且氮元素利用率高,故制取硝酸铜的最佳方案是③,D错误。
9.答案 (1)Cu + 4HNO3(浓) Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O (2)铜片溶解,试管中溶液变蓝,且b中有红棕色气体产生
(3)向分液漏斗中加水,稀释浓硝酸,打开活塞,滴入稀硝酸
3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O (4)C
(5)② 往蓝色溶液中通NO2,溶液变绿(或加热绿色溶液,产生红棕色气体,溶液变蓝)
解析 (1)具支试管中铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,发生反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(2)浓硝酸具有强氧化性,铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,反应现象为铜片溶解,试管中溶液变蓝,且b中有红棕色气体产生。
(3)向分液漏斗中加水,稀释浓硝酸,打开活塞,放入稀硝酸,铜能继续溶解,证明稀硝酸具有强氧化性;铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,发生反应的离子方程式是3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O。
(4)A.NO2和水反应生成硝酸和NO,c中收集到无色气体,可能是NO2和水反应生成的NO,不能证明稀硝酸与铜反应产生NO;B.c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色,只能说明c中收集的气体是NO,NO可能是NO2和水反应生成的,不能证明稀硝酸与铜反应产生NO;C.b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色,烧杯b中有NO生成,证明稀硝酸与铜反应产生NO。
(5)用等质量铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时,生成硝酸铜的浓度相等,两者颜色不同,不可能是Cu2+浓度差异引起的,所以②合理。往蓝色溶液中通NO2,溶液变绿,或加热绿色溶液,产生红棕色气体,溶液变蓝,证明②合理。
10.B 解析 浓硝酸受热易分解生成NO2、O2和H2O,故将红热的木炭伸进浓硝酸中可以观察到有红棕色气体产生,A正确;三颈烧瓶中产生红棕色气体,不能说明浓硝酸与木炭发生了化学反应,B错误;NO2可与NaOH溶液反应生成物质的量相同的两种盐,结合氧化还原反应规律推测,生成了NaNO2和NaNO3,该反应的离子方程式为2NO2+2OH-N+N+H2O,C正确;浓硝酸易分解生成NO2,NO2溶于浓硝酸中会使其呈黄色,D正确。
11.C 解析 F为二氧化氮,NO2与水发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,A正确;C为NH3,可用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口检验是否收集满NH3,B正确;M可能为碳酸铵或碳酸氢铵,C错误;D为氧气,可与NH3发生置换反应生成氮气,D正确。
12.C 解析 n(Cu)==0.03mol,n(H+)=0.4mol·L-1×0.1L+0.1mol·L-1×2×0.1L=0.06mol,n(N)=0.4mol·L-1×0.1L=0.04mol,根据反应3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O可知,氢离子的物质的量不足,则Cu不能完全反应,反应后有红色固体在试管中,A错误;由离子方程式3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O可知,H2SO4电离出的H+参与了反应,B错误;由H+的物质的量及离子方程式可知,0.06molH+参加反应,生成Cu2+的物质的量为0.06mol×=0.0225mol,故溶液中c(Cu2+)==0.225mol·L-1,C正确;H+完全反应,由离子方程式3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O可知,消耗N的物质的量为0.06mol×=0.015mol,溶液中剩余N的物质的量为0.4mol·L-1×0.1L-0.015mol=0.025mol,D错误。
13.C 解析 硝酸与金不反应,与银和铜反应,酸溶后过滤得到金,滤液中所含金属离子为铜离子和银离子,经过溶金分离后得到氯金酸溶液,用锌粉还原得到金。浓硝酸被还原产生NO2,产生1molNO2得1mol电子,稀硝酸被还原产生NO,产生1molNO得3mol电子,金属的量相同,“酸溶”时用浓硝酸产生NOx的量比稀硝酸的多,A错误;“过滤”所得滤液中的阳离子含有H+、Cu2+和Ag+,B错误;浓盐酸和NaNO3在溶液中电离产生氢离子和硝酸根离子,相当于有硝酸,也可以溶解金,C正确;HAuCl4H++AuC,氢离子也会与锌反应,1molHAuCl4参加反应时转移电子的物质的量为4mol,消耗锌的物质的量为2mol,D错误。
14.C 解析 氧化性:稀硝酸<浓硝酸,A错误;由反应的化学方程式可知,溶解等量的铜消耗的浓硝酸更多,B错误;Ⅰ中溶液中溶有二氧化氮,当抽动针筒时压强减小,二氧化氮从溶液中逸出,从而出现红棕色,C正确;向外拉动注射器活塞时,Ⅰ中溶液中溶解的二氧化氮逸出,会使溶液的颜色发生变化,D错误。
15.答案 (1)HNO3H++N
(2)2H2SO3+O22H2SO4
(3)①0.3NA ②1∶1
(4)SO2+2NH3·H2O(NH4)2SO3+H2O
(5)ClO-+SO2+H2OS+Cl-+2H+ 随着反应进行NaClO的浓度降低
解析 (2)SO2气体溶于水后生成H2SO3,H2SO3可被空气中的氧气氧化生成易电离的H2SO4,反应的化学方程式为2H2SO3+O22H2SO4。
(3)①反应ⅰ中,氮元素发生归中反应,NO2转化为NaNO2,消耗1molNO2转移1mol电子,则每消耗0.3molNO2时转移电子数为0.3NA。②反应ⅱ中,N元素化合价由+4价分别变化为+5价、+3价,NO2既是氧化剂也是还原剂,氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1。
(5)pH=2时,NaClO脱除SO2反应生成硫酸钠和氯化钠,离子方程式为ClO-+SO2+H2OS+Cl-+2H+;对NO脱除率随反应时间的延长而逐渐降低,其可能的原因是随着反应进行NaClO的浓度降低。
