(5)固体C跟HI反应的离子方程式为: 2Fe(OH)3+2I﹣+6H+=2Fe2++I2+6H2O . (6)试计算Mg(OH)2的Ksp= 10﹣11 .
【考点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用;无机物的推断.
【分析】废渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO,当加过量盐酸时,二氧化硅和盐酸不反应,所以固体A是二氧化硅,氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应,所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸;向溶液B中加氢氧化钠溶液并调节溶液的PH值,结合题意溶液pH=3.7时Fe3+已经沉淀完全知,固体C是氢氧化铁;向溶液D中加入氢氧化钠溶液并调节溶液的PH值为10.8,溶液呈强碱性溶液,铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在,镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀,所以固体E是氢氧化镁;溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠,向F溶液中通入过量二氧化碳气体,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,所以G是氢氧化铝,以此解答该题.
【解答】解:废渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO,当加过量盐酸时,二氧化硅和盐酸不反应,所以固体A是二氧化硅,氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应,所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸;向溶液B中加氢氧化钠溶液并调节溶液的PH值,结合题意溶液pH=3.7时Fe3+已经沉淀完全知,固体C是氢氧化铁;向溶液D中加入氢氧化钠溶液并调节溶液的PH值为10.8,溶液呈强碱性溶液,铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在,镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀,所以固体E是氢氧化镁;溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠,向F溶液中通入过量二氧化碳气体,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,所以G是氢氧化铝,
(1)A是二氧化硅,与氢氟酸反应生成四氟化硅和水,反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,故答案为:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;
(2)向溶液B中加试剂X并调节溶液的PH值为3.7,结合题意知,溶液pH=3.7时Fe3+已经沉淀完全知,试剂X是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成,所以试剂X只能是强碱溶液,可为氢氧化钠溶液,且饱和氨水溶液中c(OH﹣)约为1×10﹣3
mol?L﹣1,pH=11,使用氨水不能将溶液调至pH=13,所以选择氢氧化钠调节溶液酸碱性, 故答案为:氢氧化钠;经过计算饱和氨水的pH=11,使用氨水不能将溶液调至pH=13,所以选择氢氧化钠调节溶液酸碱性; (3)反应a为偏铝酸钠和过量二氧化碳能反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠,反应方程式为AlO2﹣
+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3﹣,
故答案为:AlO2﹣+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3﹣; (4)在强碱性条件下,铝元素以偏铝酸根离子存在,镁元素以氢氧化镁存在,当溶液的PH=13时,溶液呈强碱性,如果pH过小,可能导致的后果是镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等.
故答案为:镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全;
(5)固体C是氢氧化铁,与HI溶液发生氧化还原反应,反应的离子方程式为2Fe(OH)
﹣+2+
3+2I+6H=2Fe+I2+6H2O,
故答案为:2Fe(OH)3+2I﹣+6H+=2Fe2++I2+6H2O;
(6)由表中数据可知氢氧化镁完全沉淀时pH=11,则Mg(OH)2的Ksp=c(Mg2+)×c2(OH)﹣=10﹣5×(10﹣3)2=10﹣11, 故答案为:10﹣11.
9.硫代硫酸钠(Na2S2O3),俗名海波、大苏打.通常为无色晶体,易溶于水,难溶于酒精,受热、遇酸易分解.医学上用于抢救氰化物中毒,常用于碘化法的测量.工业制备的反应原
理为:2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2,实验室模拟该工业过程的装置如图所示,回答下列问题:
(1)c中试剂为 硫化钠溶液和碳酸钠溶液 .
(2)反应开始后,c中先有淡黄色浑浊产生,后又变为澄清,此浑浊物是 硫或S . (3)实验中要控制SO2生成速率,可采取的措施有 控制反应温度、调节酸的滴加速度或调节酸的浓度等 (写出一条).
(4)控制c中的溶液的pH接近7,停止通入SO2.若未控制好,导致溶液pH<7,会影响产率,原因是(用离子方程式表示) S2O32﹣+2H+=S↓+H2O+SO2↑ .
(5)d装置盛放的氢氧化钠溶液的作用是 吸收SO2等尾气,防止污染空气 .
(6)停止通入SO2后,向c中加入适量的氢氧化钠溶液,将溶液转移到蒸发皿中,水浴加
C2H5OH热浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤,洗涤晶体所用的试剂为(填化学式) CH3CH2OH、或者C2H6O .
(7)为检验制得的产品的纯度,该实验小组称取5.0克的产品配制成250mL溶液,并用间接碘量法标定该溶液的浓度:在锥形瓶中加入25mL0.01mol/LKIO3溶液,并加入过量的KI
5I﹣+IO3﹣+6H+=3I2+3H2O,酸化,发生下列反应:再加入几滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3
溶液滴定,发生反应:I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣,当蓝色褪去且半分钟不变色时达到滴定终点.实验数据如下表:
1 2 3 实验序号 Na2S2O3溶液体积(mL) 19.98 20.02 21.18 则该产品的纯度是 59.3% ,(用百分数表示,保留1位小数)间接碘量法滴定过程中可能造成实验结果偏低的是 AC . A.滴定终点时仰视读数 B.锥形瓶用蒸馏水润洗
C.滴定管未用Na2S2O3溶液润洗
D.滴定管尖嘴处滴定前无气泡,滴定终点发现气泡.
【考点】制备实验方案的设计.
【分析】根据实验原理可知装置b为二氧化硫的制取,制取二氧化硫的原料为:亚硫酸钠和70%的浓硫酸;c装置为Na2S2O3的生成装置;d装置为尾气吸收装置,吸收二氧化硫和硫化氢等酸性气体,
(1)c装置为Na2S2O3的生成装置,根据2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2,所需试剂为硫化钠溶液和碳酸钠溶液;
(2)二氧化硫与硫化钠在溶液中反应得到S,硫与亚硫酸钠反应得到Na2S2O3;
(3)影响化学反应速率的因素的因素有浓度、温度、滴加速度等.在实验中要控制SO2生成速率,可以采取的措施有控制反应温度、调节酸的滴加速度或调节酸的浓度等; (4)硫代硫酸钠在酸性溶液中会发生氧化还原反应生成S、SO2和水;
(4)由于硫代硫酸钠易溶于水,难溶于酒精,受热、遇酸易分解,所以d中的溶液应该显碱性;
(5)d装置为尾气吸收装置,吸收二氧化硫和硫化氢等酸性气体;
(6)由于硫代硫酸钠易溶于水,难溶于酒精,所以洗涤晶体所用的试剂为酒精;
(7)根据表中数据可知第三次实验的数据误差太大,舍去,因此消耗Na2S2O3溶液体积的平均值=(19.98ml+20.02ml)÷2=20.00ml.根据反应式5I﹣+IO3﹣+6H+=3I2+3H2O、I2+2S2O32﹣
=2I﹣+S4O62﹣建立关系式:KIO3~6 Na2S2O3,根据碘酸根离子的物质的量求出Na2S2O3的物质的量浓度,求出250mL溶液中Na2S2O3晶体的质量,与总质量5g相比得纯度; A.滴定终点时仰视读数,使Na2S2O3溶液体积偏大; B.锥形瓶用蒸馏水润洗,对实验结果没影响;
C.滴定管末用Na2S2O3溶液润洗,则Na2S2O3溶液会被稀释;
D.滴定管尖嘴处滴定前无气泡,滴定终点发现气泡,使读出的Na2S2O3的体积变小. 【解答】解:根据实验原理可知装置b为二氧化硫的制取,制取二氧化硫的原料为:亚硫酸钠和70%的浓硫酸;c装置为Na2S2O3的生成装置;d装置为尾气吸收装置,吸收二氧化硫和硫化氢等酸性气体,
(1)c装置为Na2S2O3的生成装置,根据2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2,所需试剂为硫化钠溶液和碳酸钠溶液;
故答案为:硫化钠和碳酸钠的混合溶液;
(2)二氧化硫与硫化钠在溶液中反应得到S,硫与亚硫酸钠反应得到Na2S2O3,c中先有浑浊产生,后又变澄清,此浑浊物为S, 故答案为:硫或S;
(3)在实验中要控制SO2生成速率,可以采取的措施有控制反应温度、调节酸的滴加速度或调节酸的浓度等,
故答案为:控制反应温度、调节酸的滴加速度或调节酸的浓度等;
(4)由于硫代硫酸钠在酸性溶液中会发生氧化还原反应生成S、SO2和水,离子方程式为:S2O32﹣+2H+=S↓+H2O+SO2↑,所以若未控制好,pH<7时会影响产率, 故答案为:S2O32﹣+2H+=S↓+H2O+SO2↑;
(5)d装置为尾气吸收装置,吸收二氧化硫和硫化氢等酸性气体,故氢氧化钠溶液的作用为吸收SO2等尾气,防止污染空气,
故答案为:吸收SO2等尾气,防止污染空气;
(6)由于硫代硫酸钠易溶于水,难溶于酒精,所以洗涤晶体所用的试剂为酒精,化学式为CH3 CH2OH、C2H5OH 或者C2H6O,
故答案为:CH3 CH2OH、C2H5OH 或者C2H6O
(7)根据表中数据可知第三次实验的数据误差太大,舍去,因此消耗Na2S2O3溶液体积的平均值=(19.98ml+20.02ml)÷2=20.00ml.根据反应式5I﹣+IO3﹣+6H+=3I2+3H2O、I2+2S2O32﹣
=2I﹣+S4O62﹣建立关系式:KIO3~6Na2S2O3,0.025L则20ml溶液中Na2S2O3的物质的量是:×0.01mol/L×6=0.0015mol,则原溶液中Na2S2O3的物质的量是0.0015mol×250/20=0.01875mol,质量是0.01875mol×158g/mol=2.9625g,因此该产品的纯度是
×100%=59.3%;
A.滴定终点时仰视读数,则读数偏大,因此消耗Na2S2O3溶液的体积增加,所以测定结果偏低,故A正确;
B.锥形瓶用蒸馏水润洗不会影响实验结果,故B错误;
C.滴定管未用Na2S2O3溶液润洗,则溶液浓度降低,因此实际消耗Na2S2O3溶液的体积增加,所以测定结果偏低,故C正确;
D.滴定管尖嘴处滴定前无气泡,滴定终点发现气泡,则消耗Na2S2O3溶液的体积减小,所以测定结果偏高,故D错误; 故选:59.3%;AC.
10.甲醇是结构最为简单的饱和一元醇,又称“木醇”或“木精”.甲醇是一碳化学基础的原料和优质的燃料,主要应用于精细化工、塑料、能源等领域. 已知甲醇制备的有关化学反应如下
反应①:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=﹣90.77kJ?mol﹣1
反应②:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H2
反应③:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H3=﹣49.58kJ?mol﹣1 (1)反应②的△H2= +41.19kJ?mol﹣1 .
(2)若500℃时三个反应的平衡常数依次为K1、K2与K3,则K3= K1?K2 (用K1、K2表示).已知500℃时K1、K2的值分别为2.5、1.0,并测得该温度下反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时 V正 > V逆(填“>”、“=”或“<”).
(3)在3L容积可变的密闭容器中发生反应②,c(CO)随反应时间t变化如图中曲线Ⅰ所示.若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ.当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是 加入催化剂 .当通过改变压强使曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,曲线Ⅲ达到平衡时容器的体积为 2L .
(4)甲醇燃料电池可能成为未来便携电子产品应用的主流.某种甲醇燃料电池工作原理如图所示,则通入a气体的电极电极反应式为 CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ .
(5)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸.常温条件下,将a mol/L的CH3COOH与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,反应平衡时,2c(Ba2+)=c(CH3COO﹣),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为
×10﹣7L/mol .
【考点】化学平衡的计算;反应热和焓变;原电池和电解池的工作原理. 【分析】(1)根据盖斯定律:②=③﹣①得反应②的△H2;
(2)依据反应①+②得到反应③,所以平衡常数K3=K1×K2,依据某时刻浓度商计算和平衡常数比较判断反应进行的方向;
(3)图象分析曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ是缩短反应达到平衡的时间,最后达到相同平衡状态,体积是可变得是恒压容器,说明改变的是加入了催化剂;曲线I变为曲线III时,一氧化碳的浓度由0.3mol/L变为0.45mol/L,容器的体积由3L变为2L;
(4)根据题给装置知本题考查酸性甲醇燃料电池,根据外电路电子流向判断左侧电极为电池的负极,发生氧化反应;
(5)溶液等体积混合溶质浓度减少一半,醋酸电离平衡常数与浓度无关,结合概念计算. 【解答】解:(1)已知反应①:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=﹣90.77kJ/mol,反应②:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2,反应③:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H3=﹣49.58kJ/mol,根据盖斯定律:②=③﹣①得反应②的△H2=+41.19 kJ?mol﹣1,
故答案为:+41.19 kJ?mol﹣1;
(2)根据已知反应确定K1=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)、K2=c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2)、K3=c(CH3OH) c(H2O)/c(CO2)c3(H2),则K3=K1?K2.500℃时K1、K2的1.0,Q=值分别为2.5、则K3=K1?K2=2.5,该温度下反应③在某时刻,
=
=0.9<K3,反应正向进行,则此时V正>V逆.
故答案为:K1?K2;>;
(3)分析图象知t0时刻改变一个条件,曲线I变为曲线II,一氧化碳的平衡浓度没有变化而达平衡的时间缩短,改变的条件是加入催化剂;反应②为反应前后气体物质的量不变的反应,改变压强,平衡不移动,曲线I变为曲线III时,一氧化碳的浓度由0.3mol/L变为0.45mol/L,容器的体积由3L变为2L. 故答案为:加入催化剂; 2L;
(4)根据题给装置知本题考查酸性甲醇燃料电池,根据外电路电子流向判断左侧电极为电池的负极,发生氧化反应,即甲醇被氧化为二氧化碳,结合碳元素的化合价变化确定失电子数目,根据原子守恒和电荷守恒配平,电极反应式为CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+. 故答案为:CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+;
(5)通常状况下,将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合,溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡,反应平衡时,2c(Ba2+)=c(CH3COO﹣)=bmol/L,溶液中c(H+)=c(OH﹣)=10﹣7mol/L,溶液呈中性,醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出K=
=
×10﹣7L/mol.
=
×10﹣7L/mol;
故答案为:
【化学--选修2:化学与技术】(共1小题,满分15分)
11.磷矿石主要以[Ca3(PO4)2?H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3,Ca5(OH)(PO4)3]等形式
存在,图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸,图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程: