选考题【化学一一选修化学与技术】(15分)以炼锌烟尘(主要成份为ZnO,含少量CuO和FeO)为原料,可以制取氯化锌和金属锌。
Ⅰ、制取氯化锌主要工艺如下:
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH (开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
Fe3+ | 1. 1 | 3. 2 |
Zn2+ | 5. 2 | 6. 4 |
Fe2+ | 5. 8 | 8. 8 |
(1)加入H2O2溶液发生反应的离子方程式为 。
(2)流程图中,为了降低溶液的酸度,试剂X不可以是 (选填序号:
a.ZnO;b.Zn(OH)2 ;c.Zn2(OH)2CO3 ;d.ZnSO4;pH应调整到 ;
(3)氯化锌能催化乳酸(2-羟基丙酸)生成丙交酯(C6H8O4)和聚乳酸,丙交酯的结构简式为 ,聚乳酸的结构简式为 ;
Ⅱ、制取金属锌采用碱溶解ZnO(s)+2NaOH(aq)+H2O(l)=Na2[Zn(OH)4](aq),然后电解浸取液。
(4)以石墨作电极电解时,阳极产生的气体为 ;阴极的电极反应为 ;
(5)炼锌烟尘采用碱溶,而不采用酸溶后电解,主要原因是 。
(15分)甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,它清洁、高效、具有优良的环保性能,甲醚是一种无色气体,具有轻微的醚香味,其燃烧热为1455 kJ/mol,甲醚可作燃料电池的燃料。
(1)写出甲醚燃烧的热化学方程式 ;已知H2(g)和C(s)的燃烧热分别是285.8 kJ·mol-1、393.5 kJ·mol-1;计算反应4C(s)+6H2(g)+O2(g)==2CH3OCH3 (g)的反应热为 ;
(2)工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下:6H2(g)+2CO2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H<0
①一定温度下,在一个固定体积的密闭容器中进行该反应.下列能判断反应达到化学平衡状态的是
______(选填编号,注意大小写)
a.c(H2)与c(H2O)的比值保持不变
b.单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成
c.容器中气体密度不再改变
d.容器中气体压强不再改变
②温度升高,该化学平衡移动后到达新的平衡,CH3OCH3的产率将
________(填“变大”、“变小”或“不变”,下同),混合气体的平均式量将__________;
(3)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池。该电池的负极反应式为____________________;
(4)用(3)中的燃料电池为电源,以石墨为电极电解500 mL滴有酚酞的NaCl溶液,装置如图所示:
请写出电解过程中Y电极附近观察到的现象 ;当燃料电池消耗2.8 LO2(标准状况下)时,计算此时:NaCl溶液的pH= (假设溶液的体积不变,气体全部从溶液中逸出)。
(14分)现有五种可溶性物质A、B、C、D、E, 它们所含的阴、阳离子互不相同,分别含有五种阳离子 Na+、Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+ 和五种阴离子Cl-、OH-、NO3-、CO32-、X中的一种。
(1)某同学通过比较分析,认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是
和 (填化学式,且相对分子质量小的写在第一个空);
(2)为了确定X,现将(1)中的两种物质记为A和B,含X的物质记C,当C与B的溶液混合时,产生红褐色沉淀和无色无味气体;当C与A的溶液混合时产生棕黄色沉淀(红白混合颜色),向该沉淀中滴人稀硝酸沉淀部分溶解,最后留有白色沉淀不再溶解。则X为 ;
A.SO32- B.SO42- C.CH3COO- D.SiO32-
(3)B的水溶液不显中性,原因为 (用离子方程式表示);
(4)将0. 02 molA与0.0 1molC同时溶解在足量的蒸馏水中,充分反应后,最终所得沉淀的质量为
(保留两位有效数字);
(5)将Cu投入到装有D溶液的试管中,Cu不溶解;再滴加稀H2SO4,Cu逐渐溶解,管口附近有红棕色气体出现。则物质D一定含有上述离子中的 (填相应的离子符号)。有关反应的离子方程式为: ;
(6)利用上述已经确定的物质,可以检验出D、E中的阳离子。请简述实验操作步骤、现象及结论 。
(14分)肼是重要的化工原料。某探究小组利用下列反应制取水合肼(N2H4·H2O)。CO(NH2) + 2NaOH + NaClO = Na2CO3 + N2H4·H2O + NaCl
实验一:制备NaClO溶液
(1)将氯气通入到盛有NaOH的锥形瓶中,锥形瓶中发生反应的离子方程式是 ;
实验二:制取水合肼(实验装置如图所示)
控制反应温度,将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中,充分反应。加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液,收集108~114℃馏分。(已知:N2H4·H2O + 2NaClO=N2↑ + 3H2O + 2NaCl)
(2)分液漏斗中的溶液是 (填标号A或B);
A.NaOH和NaClO混合溶液
B.CO (NH2) 2溶液
选择的理由是 ;
实验三:测定馏分中肼含量水合肼具有还原性,可以生成氮气。测定水合肼的质量分数可采用下列步骤:
a.称取馏分5.000g,加入适量NaHCO3固体,经稀释、转移、定容等步骤,配制250mL溶液。
b.移取25.00 mL于锥形瓶中,加入10mL水,摇匀.
c.用0.2000mol/L碘溶液滴定至溶液出现微黄色且半分钟内不消失,滴定过程中,溶液的pH保持在6.5左右。记录消耗碘的标准液的体积。
d.进一步操作与数据处理
(3)水合肼与碘溶液反应的化学方程式 ;滴定过程中,NaHCO3能控制溶液的pH在6.5左右,原因是 。
(4)滴定时,碘的标准溶液盛放在 滴定管中(选填:“酸式”或“碱式”);若本次滴定消耗碘的标准溶液为18.00mL,馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为 (保留三位有效数字);
(5)为获得更可靠的滴定结果,步骤d中进一步操作主要是: 。
工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) △H= Q kJ/mol (Q>0)某温度、压强下,将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应,下列叙述正确的是
A.反应过程中,若增大压强能提高SiCl4的转化率
B.若反应开始时SiCl4为1 mol, 则达平衡时,吸收热量为Q kJ
C.反应至4 min时,若HCl浓度为0.12 mol/L,则H2的反应速率为0.03 mol/(L·min)
D.当反应吸收热量为0.025Q kJ时,生成的HCl通入100 mL 1 mol/L的NaOH溶液恰好反应
10克Fe2O3、SiO2、Al2O3混合物加入足量的100 mL x mol/L稀硫酸中,过滤,然后加入10 mol/L NaOH溶液,产生沉淀的质量和加入NaOH溶液体积如图。以下叙述错误的是
A.滤出的物质为SiO2
B.可求出x的值
C.可求出Al2O3的质量分数
D.可求出Fe2O3的质量分数