内容正文:
热点题空突破2 实验综合题中的守恒法和关系式法应用
(1)守恒法和关系式法是高考化学计算重要方法,主要考查对化学反应本质的理解、逻辑推理能力及简化计算的能力。 (2)在电解质溶液体系分析、氧化还原反应和物质制备流程等题型中高频出现。
1.(2024·贵州卷,T15节选)结晶水测定:称取m g十二钨硅酸晶体[H4(SiW12O40)·nH2O,相对分子质量为M],采用热重分析法测得失去全部结晶水时失重ω%,计算n=____________(用含ω、M的代数式表示);若样品未充分干燥,会导致n的值________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
[解析] 根据硅元素质量守恒可知,=×,故n=。若样品未充分干燥,则ω%偏高,n偏大。
[答案] 偏大
2.(2024·安徽卷,节选)测定铁矿石中铁含量的传统方法是SnCl2-HgCl2-K2Cr2O7滴定法。研究小组用该方法测定质量为a g的某赤铁矿试样中的铁含量。
【配制溶液】
①c mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液。
②SnCl2溶液:称取6 g SnCl2·2H2O溶于20 mL 浓盐酸,加水至100 mL,加入少量锡粒。
【测定含量】按下图所示(加热装置略去)操作步骤进行实验。
已知:氯化铁受热易升华;室温时HgCl2可将Sn2+氧化为Sn4+,难以氧化Fe2+;Cr2可被Fe2+还原为Cr3+。
(1)步骤Ⅲ中,若未“立即滴定”,则会导致测定的铁含量________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)若消耗c mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液V mL,则a g试样中Fe的质量分数为________(用含a、c、V的代数式表示)。
[解析] (1)步骤Ⅲ中,若未“立即滴定”,Fe2+易被空气中的O2氧化为Fe3+,导致测定的铁含量偏小。(2)根据得失电子守恒可知,n(Fe2+)=6n(Cr2)=6×10-3cV mol,故Fe的质量分数为×100%=×100%=%。
[答案] (1)偏小 (2)%
1.守恒法:包括元素守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。它们都是抓住变化的始态和终态,淡化中间过程,利用某种不变量(如①某原子、离子或原子团不变;②溶液中阴、阳离子所带电荷数相等;③氧化还原反应中得失电子数相等)建立关系式,从而达到简化过程、快速解题的目的。
2.关系式法:表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中,若第一步反应的产物是下一步反应的反应物,可以根据化学方程式,将该物质作为“中介”,找出已知物质和所求物质之间量的关系。
1.(2025·滁州一模,节选)测定实验中所得二草酸合铜(Ⅱ)酸钾{K2[Cu(C2O4)2]}晶体的纯度,称取m g样品,用足量稀硫酸溶解后,用c mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定H2C2O4达终点时消耗V mL(滴定过程中Mn转化为Mn2+,杂质不反应)。
(1)滴定时,将KMnO4标准溶液装在________滴定管中,达到滴定终点的现象是__________________________________________________________________
________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)实验中所得二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体的纯度为________________。
[解析] 根据反应2Mn+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O和元素守恒可知,4Mn~10H2C2O4~5K2[Cu(C2O4)2];根据高锰酸根离子的物质的量得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾的物质的量为c mol·L-1×V×10-3 L×=×10-3 mol,实验中所得二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体的纯度为×100%=%。
[答案] (1)酸式 当滴入最后半滴KMnO4标准溶液时,锥形瓶中溶液由无色变成浅紫红色,且半分钟内不褪色 (2)%
2.(2025·唐山一模,节选)称取3.00 g精品青蒿素溶于适量乙醇,加入过量KI溶液并加入几滴淀粉溶液,用1.00 mol·L-1的Na2S2O3溶液滴定,消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。
已知:1 mol 青蒿素(C15H22O5,M=282 g·mol-1)可与KI反应生成1 mol I2,I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6。
(1)精品青蒿素的纯度为________。
(2)若滴定结束时,仰视滴定管读数,测量结果________(填“偏大”或“偏小”)。
[解析] (1)根据题意,可得关系式
C15H22O5~I2~2Na2S2O3,
n(C15H22O5)=n(Na2S2O3)=×1.00 mol·L-1×20×10-3 L=0.01 mol,故青蒿素的纯度:×100%=94%。
[答案] (1)94% (2)偏大
专题数智作业(二)
热点题空专练 化工流程中的方程式书写和有关计算
(分值:50分)
1.(10分)(2025·淄博一模,节选)为推动生产方式的绿色化转型,工业上以软锰矿(主要成分为MnO2,含PbSO4、CaSO4、SiO2)制Mn并协同回收Pb、Ca,以实现绿色化生产的流程如下图所示。
回答下列问题:
(1)“酸浸”中主要反应的化学方程式为__________________________________________________________________
____________________________________________________________。(2分)
(2)“电解”反应中的离子方程式为__________________________________________________________________
___________________________________________________________。(2分)
(3)滤渣1、2的物质为________、________。(2分)
(4)“精制Ⅰ、Ⅱ”中反应的离子方程式分别为__________________________________________________________________
__________________________________________________________________、
_____________________________________________________________。(4分)
[解析] 工业上以软锰矿(主要成分为MnO2,含PbSO4、CaSO4、SiO2)制Mn并协同回收Pb、Ca,软锰矿浆中通入SO2、H2SO4酸浸,MnO2被还原为硫酸锰,过滤得到滤液为MnSO4溶液,电解MnSO4溶液得到Mn,滤渣主要为PbSO4、CaSO4、SiO2,加入醋酸铵盐浸,PbSO4、CaSO4溶解,SiO2不溶,过滤得到滤渣1为SiO2,滤液中加入碳酸铵,醋酸铅转化为PbCO3,过滤得到PbCO3,滤液中加入碳酸铵沉钙,过滤得到碳酸钙,滤液中加入硫酸铅,过量的碳酸根离子将硫酸铅转化为碳酸铅,则滤渣2为碳酸铅,滤液中加入醋酸钡生成硫酸钡沉淀和醋酸铵,过滤得到硫酸钡和含醋酸铵的净化液,净化液返回盐浸步骤循环利用。
[答案] (1)MnO2+SO2===MnSO4 (2)2Mn2++2H2O2Mn+O2↑+4H+ (3)SiO2 PbCO3 (4)PbSO4(s)+C(aq)⥫⥬PbCO3(s)+S(aq) S+Ba2+===BaSO4↓
2.(8分)(2025·汕头一模,改编)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au、C等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离回收金和银的流程,如下图所示。
回答下列问题:
(1)滤液中所含金属阳离子为_______________________(填离子符号)。(2分)
(2)“酸浸氧化”生成AuC的离子方程式为__________________________________________________________________
__________________________________________________________。(2分)
(3)“溶浸”中反应的离子方程式为__________________________________________________________________
___________________________________________________________。(2分)
(4)“还原”过程中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________,反应产生的滤液可进入________操作中循环利用(填流程中操作名称)。(2分)
[解析] 铜阳极泥富含Cu、Ag、Au、C等多种元素,加入NaClO3、H2SO4、NaCl酸浸氧化,由题中信息可知,Ag元素转化为AgCl沉淀,滤液中含有Cu2+、Na+、AuC、Cl-、S等离子,还原得到Au;所得滤渣中含有AgCl,加入Na2S2O3溶浸,将AgCl转化为[Ag(S2O3)2]3-,过滤后向滤液中加入N2H4,还原得到Ag。
[答案] (1)Na+、Cu2+ (2)Cl+2Au+7Cl-+6H+===2AuC+3H2O (3)AgCl+2S2⥫⥬[Ag(S2O3)2]3-+Cl- (4)4∶1 溶浸
3.(8分)(2025·滁州一模,改编)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下图所示。
回答下列问题:
(1)为了加快废渣的“酸浸”速率可以采取的措施是
__________________________________________________________________、
__________________________________________________(任写两条)。(2分)
(2)滤渣1的主要成分是________(写化学式)。(1分)
(3)加入MnO2这一步反应的离子方程式为_____________________________
___________________________________________________________。(2分)
(4)“氧化沉钴”过程中,若氧化等物质的量的Co2+和Mn2+,消耗KMnO4的物质的量之比为________。(3分)
[解析] 由题给信息可知,用硫酸处理湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物),得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、S等离子的溶液,Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4;过滤后,滤液中加入MnO2,将Fe2+氧化为Fe3+;然后加入ZnO,调节溶液pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3;再次过滤后,滤液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+;最后“氧化沉钴”加入强氧化剂KMnO4,将溶液中的Co2+氧化为Co3+,Co3+形成Co(OH)3沉淀,而KMnO4被还原为MnO2。KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2,得到Co(OH)3和MnO2的混合物,“除钴液”中主要含有ZnSO4、K2SO4。
[答案] (1)粉碎废渣 适当增大硫酸浓度
(2)PbSO4
(3)MnO2+2Fe2++4H+===2Fe3++Mn2++2H2O
(4)1∶2
4.(6分)(2024·汕头二模,改编)金属镓被称为“电子工业脊梁”,氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2,还有少量Fe2O3等杂质)制备镓和氮化镓的流程如下图所示。
已知:①镓与铝同主族,二者化合物性质相似。
②“碱浸”后溶液的主要成分为Na[Ga(OH)4]、Na[Al(OH)4](四羟基合铝酸钠)、Na2SiO3。
③NH3+H3BO3===NH3·H3BO3;NH3·H3BO3+HCl===NH4Cl+H3BO3。
回答下列问题:
(1)“焙烧”的目的是将Ga2O3转化为Na[Ga(OH)4],该反应的化学方程式为__________________________________________________________________
___________________________________________________________。(2分)
(2)“沉淀”步骤中加入过量稀硫酸至生成的沉淀不再溶解,则滤渣2的主要成分是____________(写化学式)。(2分)
(3)步骤①和②中通入过量气体A发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________
__________________________________________________________。(2分)
[解析] 粉煤灰(主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2,还有少量Fe2O3等杂质)与Na2CO3焙烧后得到Na[Al(OH)4]、Na2SiO3、Na[Ga(OH)4]和CO2,加入稀NaOH溶液浸取,滤液中含有Na[Ga(OH)4]、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3等,Fe2O3不溶而进入滤渣1中,“沉淀”步骤中加入过量稀硫酸至生成的沉淀不再溶解,则滤渣2的主要成分是H2SiO3沉淀,此时铝、镓存在形式分别为铝离子和镓离子,先加稀NaOH溶液调pH,使Al3+和Ga3+分别转化为[Al(OH)4]-和[Ga(OH)4]-,再通入CO2使[Al(OH)4]-转化为Al(OH)3沉淀,过滤,分离出Al(OH)3,继续通CO2调pH,使[Ga(OH)4]-转化为Ga(OH)3沉淀,将Ga(OH)3与稀氢氧化钠溶液混合,得到[Ga(OH)4]-,电解后得到镓单质,加入一溴甲烷和氨得到GaN;[Ga(OH)4]-与过量CO2反应生成Ga(OH)3,其受热分解生成Ga2O3,最后电解可得到Ga。
[答案] (1)Ga2O3+Na2CO3+4H2O2Na[Ga(OH)4]+CO2↑ (2)H2SiO3
(3)[Ga(OH)4]-+CO2===Ga(OH)3↓+HC
5.(10分)(2025·湛江一模)钴是一种重要的战略物资,钴合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。工业上以钴矿(主要成分是Co2O3,含有Al2O3、Fe2O3、MnO2、CaCO3等杂质)为原料制取金属钴的工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)浸取钴矿石前需要“粉碎”处理,其目的是__________________________________________________________________
_________________________________________________________。(2分)
(2)“浸取”时含Co物质发生反应的离子方程式为
__________________________________________________________________
___________________________________________________________。(2分)
(3)“沉渣”的主要成分有_____________________________________。(2分)
(4)“萃取”与“反萃取”的目的是__________________________________________________________________
___________________________________________________________。(2分)
(5)电解CoSO4溶液生成钴的化学方程式为__________________________________________________________________
___________________________________________________________。(2分)
[解析] 钴矿(主要成分是Co2O3,含有Al2O3、Fe2O3、MnO2、CaCO3等杂质)用硫酸、SO2浸取,得到含有Co2+、Al3+、Fe3+、Mn2+、Ca2+的溶液,通入压缩空气并且调节pH将Fe3+和Al3+转化为Fe(OH)3和Al(OH)3而除去,过滤后加入NaF溶液将Ca2+转化为CaF2沉淀而除去,该工艺流程前面的工序中杂质Mn2+没有除去,则需设计萃取Co2+除去Mn2+,再通过“反萃取”富集Co2+,电解硫酸钴得到金属钴。
[答案] (1)增大与硫酸、SO2的接触面积,提高反应速率、使反应充分进行 (2)Co2O3+SO2+2H+===2Co2++S+H2O (3)Fe(OH)3、Al(OH)3 (4)除去Mn2+、富集Co2+
(5)2CoSO4+2H2OO2↑+2H2SO4+2Co↓
6.(8分)(2025·沧州一模,节选)分离Na2S2O3·5H2O并对产品(Na2S2O3·5H2O)分析检测:
(1)为减少产品的损失,操作①为_________________________________,
操作②是抽滤、洗涤、干燥,其中洗涤操作是用________(填试剂)作洗涤剂。(2分)
(2)该小组同学称取m g该产品,配制成250 mL溶液。另取c mol·L-1 的K2Cr2O7标准溶液V mL,用硫酸酸化后加入过量的KI,再加几滴淀粉溶液,然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定(滴定反应的离子方程式为I2+2S2===2I-+S4),滴定终点的判断是__________________________________________
__________________________________________________________________
___________________________________________________________。(2分)
(3)平行滴定3次所得测定数据如表:
实验序号
1
2
3
消耗样品溶
液的体积
22.35 mL
24.78 mL
24.82 mL
产品(Na2S2O3·5H2O)的纯度为________(写出化简后表达式)。(4分)
[解析] 该实验是关于Na2S2O3·5H2O的分离与产品分析检测。分离过程:反应混合液先经活性炭脱色,为减少Na2S2O3因温度降低而析出造成的损失,操作①应是趁热过滤,得到滤液;滤液经蒸发浓缩、冷却结晶后,操作②进行抽滤、洗涤、干燥,得到粗晶体;因为Na2S2O3难溶于乙醇,所以洗涤时用乙醇作洗涤剂,可降低产品溶解损耗。分析检测过程:利用K2Cr2O7与KI反应生成I2,I2再与Na2S2O3反应,根据反应的定量关系计算产品中Na2S2O3·5H2O的含量。
(3)分析反应关系:K2Cr2O7氧化KI生成I2,I2再与Na2S2O3反应;由Cr2+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O和I2+2S2===2I-+S4可得关系式:K2Cr2O7~6Na2S2O3。
第1次数据偏差较大,舍去,取2、3次数据平均值V(样品)= mL=24.80 mL,根据n(K2Cr2O7)=cV×10-3 mol,则n(Na2S2O3)=6n(K2Cr2O7)=6cV×10-3 mol,250 mL溶液中n(Na2S2O3·5H2O)=×6cV×10-3 mol,m实(Na2S2O3·5H2O)=×6cV×10-3×248 g=15cV g,纯度=×100%=×100%=×100%。
[答案] (1)趁热过滤 乙醇 (2)当滴入最后半滴硫代硫酸钠溶液后,溶液蓝色褪去且半分钟内不变色 (3)×100%
专题数智作业(三)
高考题集训 化学基本概念
(分值:50分)
(选择题每小题4分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2025·北京卷,T5)下列反应中,体现N还原性的是( )
A.NH4HCO3加热分解有NH3生成
B.NH4Cl和NaNO2的混合溶液加热有N2生成
C.Mg(OH)2固体在NH4Cl溶液中溶解
D.(NH4)2SO4溶液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀
B [NH4HCO3分解生成NH3,氮元素的化合价保持-3,未发生氧化还原反应,A不符合题意;N中的N(-3价)与N中的N(+3价)反应生成N2(化合价为0),N被氧化,体现还原性,B符合题意;该氢氧化镁溶解过程,无元素化合价变化,没有体现N的还原性,C不符合题意;(NH4)2SO4与BaCl2的反应属于复分解反应,N未参与氧化还原反应,D不符合题意。]
2.(2025·陕晋青宁卷,T7)下列有关反应方程式错误的是( )
A.泡沫灭火器反应原理:6NaHCO3+Al2(SO4)3===3Na2SO4+2Al(OH)3↓+6CO2↑
B.用金属钠除去甲苯中的微量水:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
C.用NaOH溶液吸收尾气中的NO2:2NO2+2OH-===N+N+H2O
D.氯气通入冷的石灰乳中制漂白粉:Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O
D [泡沫灭火器工作时NaHCO3和Al2(SO4)3发生相互促进的水解反应生成Al(OH)3和CO2,A正确;Na与H2O反应生成NaOH和H2,B正确;NO2与NaOH反应生成NaNO3和NaNO2,C正确;石灰乳是悬浊液,Ca(OH)2在离子方程式中不能拆写,正确的离子方程式为2Cl2+2Ca(OH)2===2Ca2++2Cl-+2ClO-+2H2O,D错误。]
3.(2025·云南卷,T4)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.22.4 L CH4中原子的数目为5NA
B.1 mol 18O所含中子的数目为10NA
C.28 g Fe粉和足量S完全反应,转移电子的数目为1.5NA
D.0.1 L 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2反应,生成Cl2的数目为0.3NA
B [未指明CH4是否处于标准状况,22.4 L CH4的物质的量无法确定为1 mol,因此原子数目无法确定为5NA,A错误;18O的中子数为18-8=10,1 mol 18O含10 mol中子,数目为10NA,B正确;28 g Fe(0.5 mol)与S反应生成FeS,Fe的氧化态为+2价的,转移电子数为0.5 mol×2=1 mol,数目为NA,而非1.5NA,C错误;浓盐酸与MnO2反应时,随反应进行浓盐酸浓度降低,反应停止,实际生成Cl2的物质的量小于理论值0.3 mol,D错误。]
4.(2025·黑吉辽蒙卷,T4)钠及其化合物的部分转化关系如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
NaClNaNa2O2NaOHNaClO
A.反应①生成的气体,每11.2 L(标准状况)含原子的数目为NA
B.反应②中2.3 g Na完全反应生成的产物中含非极性键的数目为0.1NA
C.反应③中1 mol Na2O2与足量H2O反应转移电子的数目为2NA
D.100 mL 1 mol·L-1 NaClO溶液中,ClO-的数目为0.1NA
A [反应①为2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,标准状况下11.2 L Cl2的物质的量为0.5 mol,所含原子的数目为NA,A正确;2.3 g Na的物质的量为0.1 mol,根据元素守恒可知,0.1 mol Na完全反应生成Na2O2的物质的量为0.05 mol,1个Na2O2中含1个O—O非极性键,故产物中所含非极性键的数目为0.05NA,B错误;反应③的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,该反应为歧化反应,Na2O2中O的化合价为-1,H2O和NaOH中O的化合价为-2,O2中O的化合价为0,故1 mol Na2O2与足量H2O反应生成0.5 mol O2,反应转移电子的数目为NA,C错误;NaClO为强碱弱酸盐,ClO-会发生水解,导致ClO-的数目小于0.1NA,D错误。]
5.(2024·广东卷,T10)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.26 g H—C≡C—H中含有σ键的数目为3NA
B.1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含N的数目为NA
C.1 mol CO和H2的混合气体含有的分子数目为3NA
D.Na与H2O反应生成11.2 L H2,转移电子数目为NA
A [26 g C2H2的物质的量为1 mol,1个C2H2中含有3个σ键,故26 g C2H2中含有σ键的数目为3NA,A正确;N在水溶液中发生水解反应,1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含N的数目小于NA,B错误;1 mol CO和H2的混合气体含有的分子数目为NA,C错误;未给出气体所处的状况,无法求出生成气体的物质的量,也无法得出转移电子数目,D错误。]
6.(2024·湖南卷,T6)下列过程中,对应的反应方程式错误的是( )
A
《天工开物》记载用炉甘石(ZnCO3)火法炼锌
2ZnCO3+C2Zn+3CO↑
B
CaH2用作野外生氢剂
CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑
C
饱和Na2CO3溶液浸泡锅炉水垢
CaSO4(s) +C(aq)⥫⥬CaCO3(s) +S(aq)
D
绿矾(FeSO4·7H2O)处理酸性工业废水中的Cr2
6Fe2++Cr2+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O
A [火法炼锌过程中C作还原剂,ZnCO3在高温条件下分解为ZnO、CO2,CO2与C在高温条件下生成还原性气体CO,CO还原ZnO生成Zn,因此总反应为ZnCO3+2CZn+3CO↑,故A项错误;CaH2为活泼金属氢化物,因此能与H2O发生归中反应生成碱和氢气,反应方程式为CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑,故B项正确;锅炉水垢中主要成分为CaSO4、MgCO3等,由于溶解性:CaSO4>CaCO3,因此向锅炉水垢中加入饱和Na2CO3溶液,根据难溶物转化原则可知CaSO4转化为CaCO3,反应方程式为CaSO4(s)+C(aq)⥫⥬CaCO3(s)+S(aq),故C项正确;Cr2具有强氧化性,加入具有还原性的Fe2+,二者发生氧化还原反应生成Fe3+、Cr3+,Cr的化合价由+6降低至+3,Fe的化合价由+2升高至+3,根据得失电子守恒可知反应的离子方程式为6Fe2++Cr2+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O,故D项正确。]
7.(2025·黑吉辽蒙卷,T6)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
A
空气中灼烧过的铜丝伸入乙醇中,黑色铜丝恢复光亮的紫红色
2CuO+C2H5OH===CH3CHO+Cu2O+H2O
B
Mg(OH)2悬浊液中加入FeCl3溶液,固体由白色变为红褐色
3Mg(OH)2(s) +2Fe3+===2Fe(OH)3(s) +3Mg2+
C
FeSO4溶液中加入K3[Fe(CN)6],浅绿色溶液出现蓝色浑浊
Fe2++[Fe(CN)6]3-+K+===KFe[Fe(CN)6]↓
D
K2Cr2O7溶液中加入NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
Cr2+2OH-===2Cr+H2O
A [空气中灼烧过的铜丝表面的黑色物质为CuO,伸入乙醇中黑色铜丝变为紫红色,说明CuO被还原为Cu,故正确的解释为CuO+C2H5OH===CH3CHO+Cu+H2O,A错误;Mg(OH)2悬浊液中加入FeCl3溶液,固体由白色变为红褐色,说明发生了沉淀转化,生成了Fe(OH)3,B正确;Fe2+可与K3[Fe(CN)6]反应生成特征蓝色沉淀KFe[Fe(CN)6],故FeSO4溶液中加入K3[Fe(CN)6],浅绿色溶液出现蓝色浑浊,C正确;Cr2为橙色,Cr为黄色,K2Cr2O7溶液中加入NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色,说明Cr2转化为Cr,D正确。]
8.(22分)(2025·陕晋青宁卷,T16)一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为Mn2+、Mg2+、N的硫酸盐)的工艺流程如下。
已知:①常温下Ksp(MgCO3)=10-5.17,Ksp[Mg(OH)2]=10-11.25,Ksp[Mn(OH)2]=10-12.72;
②S2结构式为。
回答下列问题:
(1)制备废盐溶液时,为加快废盐溶解,可采取的措施有______________、______________(写出两种)。(2分)
(2)“沉锰Ⅰ”中,写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
当Mg2+(c=10-0.68 mol·L-1)将要开始沉淀时,溶液中剩余Mn2+浓度为________mol·L-1。(6分)
(3)“沉锰Ⅱ”中,过量的(NH4)2S2O8经加热水解去除,最终产物是NH4HSO4和__________(填化学式)。(3分)
(4)“沉镁Ⅰ”中,当pH为8.0~10.2时,生成碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O],煅烧得到疏松的轻质MgO。pH过大时,不能得到轻质MgO的原因是_______________________________________________
______________________________________________________________。(3分)
(5)“沉镁Ⅱ”中,加H3PO4至pH=8.0时,Mg2+沉淀完全;若加至pH=4.0时沉淀完全溶解,据图分析,写出沉淀溶解的离子方程式__________________________________________________________________
__________________________________________________________。(4分)
(6)“结晶”中,产物X的化学式为________。(2分)
(7)“焙烧”中,Mn元素发生了________(填“氧化”或“还原”)反应。(2分)
[解析] (1)制备废盐溶液时,为加快废盐溶解,可采取适当加热、搅拌、将废盐固体粉碎等措施。(2)“沉锰Ⅰ”中,形成的Mn(OH)2被O2氧化成Mn3O4,化学方程式是6Mn(OH)2+O2===2Mn3O4+6H2O。当Mg2+(c=10-0.68 mol·L-1)将要开始沉淀时,Q=10-0.68×c2(OH-)=Ksp[Mg(OH)2]=10-11.25,解得c2(OH-)=10-10.57(mol·L-1)2,则此时c(Mn2+)== mol·L-1=10-2.15 mol·L-1。(3)(NH4)2S2O8的水解是非氧化还原反应,根据S2中含有过氧键可知,水解时S结合—OH,—O—O—结合—H,化学方程式为(NH4)2S2O8+2H2O===2NH4HSO4+H2O2,而H2O2不稳定,加热时分解产生O2,故最终产物是NH4HSO4和O2。(4)“沉镁Ⅰ”中,当pH过大时,主要生成Mg(OH)2,沉淀中MgCO3的量较少,煅烧产生的CO2气体减少,故得不到疏松的轻质MgO。(5)据题图可知,“沉镁Ⅱ”中,加H3PO4至pH=8.0时,Mg2+沉淀为MgHPO4,加至pH=4.0时沉淀完全溶解为Mg2+和H2P,故沉淀溶解的离子方程式是MgHPO4+H3PO4===Mg2++2H2P。(6)根据流程可知,“沉镁Ⅱ”后的溶液中含有大量的N,故加H2SO4调节pH=6.0(弱酸性)“结晶”时得到的晶体X是(NH4)2SO4。(7)最后得到MnSO4·H2O,“焙烧”中Mn3O4和MnO2转化为+2价锰的化合物,Mn元素的化合价降低,发生还原反应。
[答案] (1)适当加热 搅拌(或将废盐固体粉碎等,写出两种即可) (2)6Mn(OH)2+O2===2Mn3O4+6H2O 10-2.15 (3)O2 (4)pH过大时,沉淀中MgCO3的比例降低,煅烧产生的CO2气体减少,故得不到疏松的轻质MgO
(5)MgHPO4+H3PO4===Mg2++2H2P (6)(NH4)2SO4 (7)还原
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