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专题7
题班级:
元素及其化合物的综合应用
组
姓名:
学号:
一、选择题
1.(2025黑吉辽内蒙古卷)微粒邂逅时的色彩变化是化学馈赠的视觉浪漫。下列对颜色变
化的解释错误的是()
选项
颜色变化
解释
空气中灼烧过的铜丝伸入乙醇中,黑色铜丝
2CuO+C2H;OH-CH3CHO+Cu2O+
A
恢复光亮的紫红色
H2O
Mg(OH2悬浊液中加入FeCl,溶液,固体由
3Mg(OH)2(s)+2Fe3+-2Fe(OH)(s)++
B
白色变为红褐色
3Mg2+
FeSO4溶液中加入K3
Fe2++\a\vs4\al\co1(Fe(CN)6)3-+K
\avs4al\col(Fe(CN)6),浅绿色溶液出现
+=KFe\a\vs4\al\col(Fe(CN)6)4
蓝色浑浊
K2Cr2O,溶液中加入NaOH溶液,溶液由橙
D
Cr202-7+20H--2Cr02-4+H2O
色变为黄色
2.(2025·黑吉辽内蒙古卷)化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一,以
水样消耗氧化剂的量折算成消耗O2的量(单位为mgL-)来表示。碱性KMnO4不与C1一反应.
可用于测定含CI一水样的COD,流程如图。
c mol'L VmL
KI溶液
KMnO溶液
(过量,酸性)
(过量,碱性)
冷却
煮沸10分钟
至室温
避光5分钟
1(0)mL水样
漫
MnOi→MnO2
MnOi、
MnO2-Mn2+
c2 mol.L-1
NaS2Oa溶液
滴定
I2+2S20=S0g+2F
下列说法错误的是(
A.IⅡ中发生的反应有MnO2+2I-+4H+一Mn2++I2+2H20
B.Ⅱ中避光、加盖可抑制I-被O2氧化及2的挥发
C.Ⅲ中消耗的Na2S2O3越多,水样的COD值越高
D.若I中为酸性条件,测得含C一水样的COD值偏高
3.(2024吉林卷)H2O2分解的“碘钟”反应美轮美奂。将一定浓度的三种溶液(①H2O2溶
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液;②淀粉、丙二酸和MSO4混合溶液;③KIO3、稀硫酸混合溶液)混合,溶液颜色在无色
和蓝色之间来回振荡,周期性变色;几分钟后,稳定为蓝色。下列说法错误的是()
A无色→蓝色:生成2
B.蓝色→无色:I2转化为化合态
C.H2O2起漂白作用
D.淀粉作指示剂
4.(2024江苏卷)下列化学反应表示正确的是()
A.汽车尾气处理:2NO+4CO=催化剂N2+4CO2
B.NO-3电催化为N2的阳极反应:2NO-3+12H++10e-N2↑+6H2O
C.硝酸工业中NH3的氧化反应:4NH3十3O2一催化剂△2N2十6H2O
D.CO2和H2催化制二甲醚:2CO2十6H2-一一催化剂高温、高压CHOCH3十3H2O
5.(2024江苏卷)在给定条件下,下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是()
AHCl制备:NaCI溶液-一电解H2和C2-一→点燃HCI
B.金属Mg制备:Mg(OH)2一一一→盐酸MgCl2溶液一-电解Mg
C.纯碱工业:NaCl溶液--co2 NaHCO3---→4NaCO3
D.硫酸工业:FeS2一-o2高温SO2--H20H2SO4
6.(2024浙江1月卷)为回收利用含I2的CC14废液,某小组设计方案如图所示.下列说法
不正确的是(
溶液B
溶液A
试剂
含2的
步骤
Na2CO3溶液
粗2
CCL废液
步骤I
CCL
A.步骤I中,加入足量NCO3溶液充分反应后,上下两层均为无色
B.步骤I中,分液时从分液漏斗下口放出溶液A
C.试剂X可用硫酸
D.粗I2可用升华法进一步提纯
7.(2023山东卷)鉴别浓度均为0.1molL-1的NaCIO、Ba(OHD2、Al2(SO43三种溶液,仅
用下列一种方法不可行的是()
A.测定溶液pH
B滴加酚酞试剂
C.滴加0.1molL-KI溶液
D.滴加饱和Na2CO3溶液
8.(2021·河北卷)BiOCl是一种具有光泽的材料,利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图:
稀HNO3稀HCl+NaCl(s)H2O
金属Bi→酸浸
转化
水解
→分离
→BiOCl
下列说法错误的是(
A.酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度
B.转化工序中加入稀HCI可抑制生成BiONO3
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C.水解工序中加入少量CH:COONa(s)可提高Bi3+水解程度
D.水解工序中加入少量NHNO3(S)有利于BiOCl的生成
9.(2021·湖南卷)铁的配合物离子(用[L一Fe一H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相
对能量的变化情况如图所示:
HCOOH
、
→[L-fe-Ht
/HC00-
过渡态2I
0
H]+
L-Fe-H
过渡态1
L-Fe-H
45.3
过渡态1
43.5
过渡态2
(-low
0.0
-22.6
31.8
亚
42.6
46.2
反应进程
下列说法错误的是(
催化
A.该过程的总反应为HCOOH
CO2↑+H2↑
BH+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低
C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
二、非选择题
10.(2025·黑吉辽内蒙古卷)某工厂采用如下工艺回收废渣(含有ZnS、PbSO4、FeS和CuC)
中的Zn、Pb元素。
Zn
(NHD)2S
滤液
。滤液
(NH)2S2O+NH3H2O
除铜
沉锌→ZnS
废渣→氧化浸出
Cu
滤液
H2A、Na2A溶液
滤渣1
滤液结晶。
真空
浸铅
+PbA→
热解
→纯Pb
滤渣2
已知:①“氧化浸出”时,PbSO4不发生变化,ZnS转变为avs4alco1(ZnN3)4)2+;
2Ksp\a\vs4\al\col(Pb (OH)2)=10-14.8;
③酒石酸(记作H2A)结构简式为
HOOC(CHOH)2COOH。
回答下列问题:
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(1)H2A分子中手性碳原子数目为
(2)“氧化浸出”时,过二硫酸根(S2O2-8)转变为
(填离子符号)
(3)“氧化浸出”时,浸出率随温度升高先增大后减小的原因为
(④)“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为
(⑤)滤渣2中的金属元素为(填元素符号)。
(⑥“浸铅”步骤,PbSO4和Na2A反应生成PbA。PbA产率随体系pH升高先增大的原因
为
,pH过高可能生成
(填化学式)。
(7290℃“真空热解”生成2种气态氧化物,该反应的化学方程式为
11.(2023·湖南卷)超纯Ga(CH3)3是制备第三代半导体的支撑源材料之一。近年来,我国科
技工作者开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术,在研制超纯Ga(CH3)3方面
取得了显著成果。工业上以粗镓为原料,制备超纯Ga(CH3的工艺流程如下:
高纯Mg
粗Ga
合成士高纯Ga
电解精炼
Ga Mgs
气体
40-45℃
CH.I.Et,O
NR
合成
①溶剂蒸发
Ga(CH)(Et,O)
②蒸馏
①配体交换
②工序X
残渣
超纯Ga(CH,)
(纯度≥99.9999%
已知:
①金属Ga的化学性质和Al相似,Ga的熔点为29.8℃:
②Et2O(乙谜)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体;
③相关物质的沸点:
物质
Ga(CH3)3
EtO
CHI
NR3
沸点/℃
55.7
34.6
42.4
365.8
回答下列问题:
(1)晶体Ga(CH)3的晶体类型是
(2)“电解精炼”装置如图所示,电解池温度控制在40~45℃的原因是
阴极的电极反应式为
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铂棒
铂棒
NaOH溶液
出料口阳极残液出口
(3)“合成Ga(CH3)3EtO)”工序中的产物还包括Mg2和CH,MgI,写出该反应的化学方
程式
(④)“残渣”经纯水处理,能产生可燃性气体,该气体主要成分是
(⑤)下列说法错误的是
(填字
母):
A.流程中EtO得到了循环利用
B.流程中,“合成G2Mg”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行
C.“工序X”的作用是解配Ga(CH3)hNR3),并蒸出Ga(CH3)3
D.用核磁共振氢谱不能区分Ga(CH)3和CH,I
(⑥直接分解Ga(CH3)h(EtO)不能制备超纯Ga(CH3)3,而本流程采用“配体交换”工艺制
备
超
纯
Ga(CH33的
理
由
是
(7)比较分子中的CGaC键角大小:Ga(CH3)3
Ga(CH3)3(EtO)(填“>”
“∠
”或
”)为
其
原
因
是
12.(2022浙江卷)化合物X由三种元素组成.某实验小组按如下流程进行相关实验:
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紫红色固体
固体
0.960g
混合
盐酸
白色沉淀
X
足量NH
物A
无色溶0.015mol
1.165g
1.965g
液B
H2SO
尾气
无色溶液
C
足量BaC2溶液
白色
沉淀
2.330g
化合物X在空气中加热到800℃,不发生反应。
请回答:
(1)组成X的三种元素为
;X的化学式为
(2)溶液C的溶质组成为
(用化学式表示)
(3)①写
出
由
X到
A的
化
必
方
程
式
②X难溶于水,但可溶于氨水中,写出该反应的离子方程式
(④)设计实验,检验尾气中相对活泼的2种气体
0
13.(2021·全国卷川)碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。
回答下列问题:
(1)江2的一种制备方法如下图所示:
AgNO,
Fe粉
Cl2
净化除氯后含1海水一富集→悬浊液一转化氧化一上
沉淀
①加
入
Fe粉进行转
化反应
的离子方程式为
生成的沉淀与硝酸反应,生成
后可循环使用。
②通入C2的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为
若反应物用量比n(Cl2)n(Fel2)=1.5时,氧化产物为
当n(Cl2)/mFel2)>1.5,单
质
碘
的
收率
会降
低
原因是
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(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是:先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO,生成碘化
物;再向混合溶液中加入NIO3溶液,反应得到I2,上述制备I2的总反应的离子方程式为
(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成Cu沉淀和I2,若生成1molI2,消耗的KI至少为
mol。I2在KI溶液中可发生反应I2+I-】一3。实验室中使用过量的KI与CuSO4
溶液反应后,过滤,滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量K江的原因是
14.(2021·广东卷)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(A)、
钼M⊙)、镍N)等元素的氧化物,一种回收利用工艺的部分流程如下:
NaOH(s)
过量C0
适量BaCh溶液
-BaMoOa(s)
→滤液Ⅱ一过
沉钼
→滤液Ⅲ
含Ni固体
X→AAs
已知:25℃时,H2CO3的K1=4.5×10-7,K2=4.7×10-11;Ksp(BaMoO4)=3.5×10-8:
Ksp(BaCO)=2.6×10-9;该工艺中,pH>6.0时,溶液中Mo元素以MoO2-4的形态存在。
(1)“焙烧”中,有Na2MoO4生成,其中Mo元素的化合价为
0
(2)“沉铝”中,生成的沉淀X为
(3)“沉钼”中,pH为7.0。
①生成BaMoO4的离子方程式为
②若条件控制不当,BaCO3也会沉淀。为避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀,溶液中c
(HCO-3):c(Mo02-4)=
(列出算式)时,应停止加入BaCl2溶液。
(4)①滤液Ⅲ中,主要存在的钠盐有NaCl和Y.Y为
②往滤液Ⅲ中添加适量NaCI固体后,通入足量
(填化学式)气体,再通入足量CO2,
可析出Y。
(⑤)高纯AAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示,图中所示
致密保护膜为一种氧化物,可阻止H2O2刻蚀液与下层GAs(砷化镓)反应。
H202刻蚀液
光刻掩膜
光刻掩膜
GaAs
AlAs
-GaAs
致密保护膜
GaAs
①该氧化物为
②已知:Ga和A1同族,As和N同族。在HzO2与上层GaAs的反应中,As元素的化合
价变为十5价,则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为
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专题7 元素及其化合物的综合应用
题组一
1.解析 醇的催化氧化反应中,铜作催化剂,先发生反应:2Cu+O2△,2CuO,然后乙醇与CuO在加热条件下发生反应:CuO+C2H5OH△,CH3CHO+Cu+H2O,A错误;固体由白色变为红褐色,说明白色Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,离子方程式为3Mg(OH)2(s)+2Fe3+===2Fe(OH)3(s)+3Mg2+,B正确;Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀,化学方程式为Fe2++3-+K+===KFe↓,电荷和配平正确,蓝色浑浊现象合理,C正确;Cr2O在碱性条件下转化为CrO,化学方程式为Cr2O+2OH-===2CrO+H2O,颜色由橙变黄,D正确。
答案 A
2.解析 Ⅰ中KMnO4与水样中的有机物在碱性条件下反应得到MnO2,溶液中剩余有KMnO4,Ⅱ中在酸性条件下KMnO4、MnO2与I-反应得到I2单质和Mn2+,Ⅲ中生成的I2再用Na2S2O3滴定。Ⅱ中MnO和MnO2在酸性条件下与过量的KI反应得到I2和Mn2+,存在MnO2+2I-+4H+===Mn2++I2+2H2O,A正确;Ⅱ中避光防止I2升华挥发,加盖防止I-被氧气氧化,B正确; 整个反应中,KMnO4得电子生成Mn2+,有机物和碘离子失去电子数目与KMnO4得电子数目相等,Ⅲ中消耗的Na2S2O3越多,说明生成的I2单质越多,也说明有机物消耗的KMnO4的量少,水样中的COD值越低,C错误;若Ⅰ中为酸性条件,Cl-会与KMnO4反应,水样中的COD值偏高,D正确。
答案 C
3.解析 溶液混合后,过氧化氢与碘酸钾反应生成碘单质,淀粉遇碘单质变蓝;之后碘单质与丙二酸反应被消耗,溶液蓝色褪去,如此循环往复,形成“碘钟”反应。由无色变为蓝色,是因为反应生成碘单质,淀粉遇碘单质变蓝,A正确;由蓝色变为无色,说明碘单质被消耗,即碘单质转化为化合态,B正确;由上述分析可知,过氧化氢作还原剂,C错误;淀粉作指示剂,与碘单质作用而显示颜色,D正确。
答案 C
4.解析 根据O原子守恒可知,A错误;阳极应发生失电子的反应,B错误;NH3发生催化氧化反应生成NO,该反应的化学方程式应为4NH3+5O24NO+6H2O,C错误。
答案 D
5.解析 电解NaCl溶液可得到NaOH、H2和Cl2,H2在Cl2中燃烧可生成HCl,A正确;电解MgCl2溶液得到Mg(OH)2,B错误;H2CO3的酸性比HCl弱,故NaCl溶液中通入CO2不能得到NaHCO3,C错误;SO2与H2O反应生成H2SO3,D错误。
答案 A
6.解析 碳酸钠溶液呈碱性,碘单质在碱性溶液中发生歧化反应生成碘离子和碘酸根离子,则在步骤Ⅰ中,加入足量Na2CO3溶液后紫红色碘单质完全反应,上下两层溶液均为无色,A项正确;CCl4的密度大于水,故分液时应从分液漏斗上口倒出水层(溶液A),B项错误;步骤Ⅱ的目的是生成粗I2,碘离子和碘酸根离子在酸性环境中会发生归中反应生成碘单质,故试剂X可用硫酸,C项正确;碘单质受热易升华,故实验制得的粗碘可用升华法进一步提纯,D项正确。
答案 B
7.解析 NaClO为强碱弱酸盐,其水溶液显碱性,Ba(OH)2为强碱,Al2(SO4)3为强酸弱碱盐,其水溶液显酸性,浓度均为0.1 mol·L-1的NaClO、Ba(OH)2、Al2(SO4)3溶液,其pH大小关系为Ba(OH)2>NaClO>Al2(SO4)3,故测定溶液pH可进行鉴别,A不符合题意;NaClO具有强氧化性,可使酚酞试剂褪色,Ba(OH)2溶液可使酚酞试剂显红色,Al2(SO4)3水溶液显酸性,滴加酚酞溶液呈无色,因此滴加酚酞试剂可进行鉴别,B不符合题意;NaClO能将I-氧化为I2,Ba(OH)2、Al2(SO4)3与KI均不反应,只用KI溶液无法鉴别NaClO、Ba(OH)2、Al2(SO4)3三种溶液,C符合题意;NaClO与饱和Na2CO3溶液不反应,二者混合无现象,Ba(OH)2与饱和Na2CO3溶液反应生成BaCO3白色沉淀,Al2(SO4)3与饱和Na2CO3溶液发生相互促进的水解反应生成Al(OH)3白色沉淀和CO2气体,故滴加饱和Na2CO3溶液可鉴别,D不符合题意。
答案 C
8.解析 硝酸为强氧化剂,可与金属铋反应,酸浸工序中分次加入稀HNO3,反应物硝酸的用量减少,可降低反应剧烈程度,A正确;金属铋与硝酸反应生成的硝酸铋会发生水解反应生成BiONO3,水解的离子方程式为Bi3++NO+H2OBiONO3+2H+,转化工序中加入稀HCl,使氢离子浓度增大,根据勒夏特列原理分析,硝酸铋水解平衡左移,可抑制生成BiONO3,B正确;氯化铋水解生成BiOCl的离子方程式为Bi3++Cl-+H2OBiOCl+2H+,水解工序中加入少量CH3COONa(s),醋酸根会结合氢离子生成弱电解质醋酸,使氢离子浓度减小,根据勒夏特列原理分析,氯化铋水解平衡右移,促进Bi3+水解,C正确;氯化铋水解生成BiOCl的离子方程式为Bi3++Cl-+H2OBiOCl+2H+,水解工序中加入少量NH4NO3(s),铵根离子水解生成氢离子,使氢离子浓度增大,根据勒夏特列原理分析,氯化铋水解平衡左移,不利于生成BiOCl,且部分铋离子与硝酸根、水也会发生反应Bi3++NO+H2OBiONO3+2H+,也不利于生成BiOCl,综上所述,D错误。
答案 D
9.解析 由反应机理可知,HCOOH电离出氢离子后,HCOO-与催化剂结合,放出二氧化碳,然后又结合氢离子转化为氢气,所以化学方程式为HCOOHCO2↑+H2↑,故A正确;若氢离子浓度过低,则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低,反应速率减慢,若氢离子浓度过高,则会抑制甲酸的电离,使甲酸根浓度降低,反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢,所以氢离子浓度过高或过低,均导致反应速率减慢,故B正确;由反应机理可知,Fe在反应过程中,化学键数目发生变化,则化合价也发生变化,故C正确;由反应进程可知,反应Ⅳ→Ⅰ能垒最大,反应速率最慢,对该过程的总反应起决定作用,故D错误。
答案 D
10.解析 (1)碳原子周围连接四个不同的原子或原子团为手性碳原子,H2A分子中手性碳原子有2个,;(2)“氧化浸出”时,过二硫酸根作氧化剂,过二硫酸根转变为SO;(3)“氧化浸出”时,温度升高,浸出速率增大,浸出率升高,温度过高时,NH3·H2O分解生成NH3逸出,且温度高时过二硫酸铵分解,造成浸出率减小;(4)加入Zn发生置换反应,从[Cu(NH3)4]2+中置换出Cu单质,离子方程式为Zn+[Cu(NH3)4]2+===[Zn(NH3)4]2++Cu;(5)根据分析,滤渣1有Fe(OH)3和PbSO4,用H2A和Na2A浸铅后过滤,滤渣2含Fe元素的沉淀;(6)“浸铅”步骤发生反应:PbSO4(s)+A2-PbA+SO,Na2A溶液中存在反应:A2-+H2OHA-+OH-,pH值升高,OH-浓度增大,平衡A2-+H2OHA-+OH-逆向移动,A2-浓度增大,平衡PbSO4(s)+A2-PbA+SO正向移动,PbA产率增大;pH过高时,OH-浓度过大,会生成Pb(OH)2沉淀,造成PbA产率降低;
(7)290 ℃“真空热解”PbA即Pb(OOC—CHOH—CHOH—COO)生成Pb单质和2种气态氧化物为CO和H2O,反应的化学方程式为Pb(OOC—CHOH—CHOH—COO)Pb+4CO↑+2H2O↑。
答案 (1)2 (2)SO
(3)温度升高,浸出速率增大,浸出率升高,温度过高时,NH3·H2O分解生成NH3逸出,且温度高时过二硫酸铵分解,造成浸出率减小
(4)Zn+[Cu(NH3)4]2+===[Zn(NH3)4]2++Cu
(5)Fe (6)pH值升高,OH-浓度增大,平衡A2-+H2O,\s\up6(,))HA-+OH-逆向移动,A2-浓度增大,平衡PbSO4(s)+A2-,\s\up6(,))PbA+SO正向移动,PbA产率增大 Pb(OH)2
(7)Pb(OOC—CHOH—CHOH—COO)Pb+4CO↑+2H2O↑
11.解析 (1)晶体Ga(CH3)3的沸点较低,为分子晶体。(2)镓的熔点为29.8 ℃,电解精炼温度需高于镓的熔点,因此电解池温度控制在40~45 ℃。Ga和Al的性质相似,电解精炼过程中粗镓在阳极失电子产生的Ga3+在NaOH溶液中形成GaO,GaO迁移到阴极,得电子被还原为Ga,故阴极反应为GaO+2H2O+3e-===Ga+4OH-。(3)根据原子守恒,结合流程图中物质转化配平,得反应的化学方程式为Ga2Mg5+8CH3I+2Et2O===2Ga(CH3)3(Et2O)+3MgI2+2CH3MgI。(4)由(3)可知,残渣中含CH3MgI,结合元素守恒可知,其和水反应生成的可燃性气体为CH4。(5)由已知②、③,结合流程图可知,溶剂蒸发、配体交换时Et2O得以循环利用,A项正确;高纯Ga能与H2O、O2反应,CH3I、Ga(CH3)3能与水反应,有机物能与O2反应,B项正确;配体交换时NR3和Ga(CH3)3(Et2O)反应得到Ga(CH3)3(NR3)和Et2O,则工序X为解配Ga(CH3)3(NR3),并利用Ga(CH3)3和NR3的沸点相差较大蒸出Ga(CH3)3,C项正确;Ga(CH3)3和CH3I中均只有1种氢原子,核磁共振氢谱均只有一组吸收峰,但吸收强度不同,可以鉴别,D项错误。(7)Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化,Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化,因此C—Ga—C键角大小:Ga(CH3)3>Ga(CH3)3(Et2O)。
答案 (1)分子晶体 (2)电解精炼温度需在镓的熔点以上 CaO+2H2O+3e-===Ga+4OH- (3)Ga2Mg5+8CH3I+2Et2O===2Ga(CH3)3(Et2O)+3MgI2+2CH3MgI (4)CH4 (5)D (6)Ga(CH3)3和Et2O的沸点接近,而Ga(CH3)3和NR3的沸点相差较大,解配后可以分离出Ga(CH3)3 (7)> Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化,Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化
12.解析 化合物X由三种元素组成,在加热条件下和足量氨气反应生成固体混合物A,A和盐酸反应生成0.960 g紫红色固体应该是Cu,无色溶液B中加入0.015 mol稀硫酸生成白色沉淀1.165 g应该是BaSO4,无色溶液C中加入足量BaCl2溶液生成白色沉淀2.330 g是BaSO4,据此解答。
(1)根据以上分析可知Cu的物质的量是0.96 g÷64 g/mol=0.015 mol,第一次生成硫酸钡的物质的量是1.165 g÷233 g/mol=0.005 mol,第二次生成硫酸钡的物质的量是2.33 g÷233 g/mol=0.01 mol,因此1.965 g X中一定含有0.96 g Cu,Ba的质量是0.005 mol×137 g/mol=0.685 g,二者质量之和是1.645 g<1.965 g,相差0.32 g,根据原子守恒可知应该是氧元素,物质的量是0.32 g÷16 g/mol=0.02 mol,则Ba、Cu、O三种原子的个数之比是1∶3∶4,所以组成X的三种元素为Ba、Cu、O,X的化学式为BaCu3O4。
(2)根据氯原子守恒以及溶液C仍然能与氯化钡反应生成硫酸钡可知溶液C的溶质组成为HCl、H2SO4。
(3)①反应中Cu元素化合价降低,得到电子,则氨气中氮元素化合价升高,被氧化生成氮气,根据原子守恒可知由X到A的化学方程式为2NH3+BaCu3O4△,Ba(OH)2+3Cu+N2+2H2O。②X难溶于水,但可溶于氨水中,说明有[Cu(NH3)4]2+生成,所以该反应的离子方程式为BaCu3O4+12NH3·H2O===3[Cu(NH3)4]2++Ba2++8OH-+8H2O。
(4)反应中氨气可能过量,高温下水是气态,氮气性质稳定,所以需要检验的是氨气和水蒸气,实验方案为:将湿润的红色石蕊试纸置于尾气出口,若变蓝,说明尾气中有NH3;将尾气通入冷的集气瓶中,若有液珠,说明有H2O。
答案 (1)Ba、Cu、O BaCu3O4
(2)HCl、H2SO4
(3)①2NH3+BaCu3O4△,Ba(OH)2+3Cu+N2+2H2O
②BaCu3O4+12NH3·H2O===3[Cu(NH3)4]2++Ba2++8OH-+8H2O
(4)将湿润的红色石蕊试纸置于尾气出口,若变蓝,说明尾气中有NH3;将尾气通入冷的集气瓶中,若有液珠,说明有H2O
13.解析 (1) ①由流程图可知悬浊液中含AgI ,AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag,FeI2易溶于水,在离子方程式中能拆,故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe===2Ag+ Fe2++2I-,生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环中;②通入Cl2的过程中,因I-还原性强于Fe2+,Cl2先氧化还原性强的I-,若氧化产物只有一种,则该氧化产物只能是I2,故反应的化学方程式为FeI2+Cl2=== I2+FeCl2,若反应物用量比n(Cl2)/n(FeI2)=1.5时,即Cl2过量,先氧化完全部I-再氧化Fe2+,恰好将全部I-和Fe2+氧化,故氧化产物为I2、FeCl3,当n(Cl2)/n(FeI2)>1.5即Cl2过量特别多,多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应,单质碘的收率会降低。(2)先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3,生成碘化物即含I-的物质;再向混合溶液中(含I-)加入NaIO3溶液,反应得到I2,上述制备I2的两个反应中I-为中间产物,总反应为IO与HSO发生氧化还原反应,生成SO和I2,根据得失电子守恒、电荷守恒及元素守恒配平离子方程式即可得:2IO+5HSO===I2+5SO+3H++H2O。(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2,化学方程式为4KI+2CuSO4===2CuI↓ +I2+2K2SO4,若生成1 mol I2,则消耗的KI至少为4 mol;反应中加入过量KI,I-浓度增大,可逆反应I2+I-I平衡右移,增大I2溶解度,防止I2升华,有利于蒸馏时防止单质碘析出。
答案 (1)①2AgI+Fe===2Ag+ Fe2++2I-AgNO3 ②FeI2+Cl2=== I2+FeCl2 I2、FeCl3 I2被过量的Cl2进一步氧化 (2)2IO+5HSO===I2+5SO+3H++H2O (3)4 防止单质碘析出
14.解析 (1)“焙烧”中,有Na2MoO4生成,其中Na和O的化合价为+1和-2,根据化合价的代数和为0可知,Mo元素的化合价为+6。(2)“沉铝”中,偏铝酸钠转化为氢氧化铝,因此,生成的沉淀X为Al(OH)3。(3)①滤液Ⅱ中含有钼酸钠,加入氯化钡溶液后生成BaMoO4沉淀,该反应的离子方程式为MoO+Ba2+===BaMoO4↓。②若开始生成BaCO3沉淀,则体系中恰好建立如下平衡:HCO+BaMoO4BaCO3+MoO+H+,该反应的化学平衡常数为K==
=
。为避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀,必须满足≤,由于“沉钼”中pH为7.0,c(H+)=1×10-7 mol/L,所以溶液中=时,开始生成BaCO3沉淀, 因此,c(HCO)∶c(MoO)=
=时,应停止加入BaCl2溶液。(4)①滤液Ⅰ中加入过量的二氧化碳,偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀,同时生成碳酸氢钠,过滤得到的滤液Ⅱ中含有碳酸氢钠和钼酸钠。滤液Ⅱ中加入适量的氯化钡溶液沉钼后,因此,过滤得到的滤液Ⅲ中,主要存在的钠盐有NaCl和NaHCO3,故Y为NaHCO3。②根据侯氏制碱法的原理可知,往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后,通入足量NH3,再通入足量CO2,可析出NaHCO3。(5)①由题中信息可知,致密的保护膜为一种氧化物,是由H2O2与AlAs反应生成的,联想到金属铝表面容易形成致密的氧化膜可知,该氧化物为Al2O3。②由Ga和Al同族、As和N同族可知,GaAs中显+3价(其最高价)、As显-3价。在H2O2与上层GaAs的反应中,As元素的化合价变为+5价,其化合价升高了8,As元素被氧化,则该反应的氧化剂为H2O2,还原剂为GaAs。H2O2中的O元素为-1价,其作为氧化剂时,O元素要被还原到-2价,每个H2O2参加反应会使化合价降低2,根据氧化还原反应中元素化合价升高的总数值等于化合价降低的总数值可知,该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为8∶2=4∶1。
答案 (1)+6 (2)Al(OH)3 (3)①MoO+Ba2+===BaMoO4↓ ②
(4)①NaHCO3 ②NH3 (5)①Al2O3 ②4∶1
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