与4mol?L1NaOH溶液反应,用去40mL碱液时恰好完全中和,酸与氢氧化钠恰好反应,故n(HNO3)+2n(H2SO4)=n(NaOH),即n(HNO3)+2×0.4mol=0.4L×4mol/L,解得n(HNO3)=0.8mol,故原溶液中c(HNO3)=0.8mol÷0.1L=8mol/L;
(2)44.8gCu的物质的量为44.8g÷64g/mol=0.7mol,溶液中H+离子的物质的量为1.6mol,溶液中含有NO3-的物质的量为:0.1L×8mol/L=0.8mol,发生反为: 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 3mol 8mol 2mol 44.8L 0.7mol 1.6mol 0.8mol V
1.6molH+完全反应消耗0.4molNO3-、0.6molCu,显然H+不足,所以生成NO的体积按照氢离子的物质的量计算,则V=1.6mol×44.8L/8mol=8.96 L。
点睛:本题主要是考查无机框图题推断,难点是混合物反应的计算,题目难度中等,明确发生反应的实质为解答关键,(4)②为易错点,正确判断过量情况为解答的关键。 二、计算题(本题包括1个小题,共10分)
21.向100mL含HCl的AlCl3溶液中逐滴加入0.1mol·L-1的NaOH溶液,加入NaOH溶液的体积V(mL)与产生Al(OH)3沉淀的物质的量n(mol)的关系如图:
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试计算:(请写出运算过程)
(1)原溶液中HCl的物质的量浓度。____________ (2)原溶液中AlCl3的物质的量浓度。____________ 【答案】0.05mol/L 0.05mol/L 【解析】 【分析】
HCl被完全中和,NaOH+Cl=NaCl+H2O,(1)由图知:加入NaOH溶液50mL时,发生反应:可知n(HCl)=n(NaOH),再根据c=
n计算; Vn计算。 VAl3+离子被全部沉淀,(2)由图知:加入NaOH溶液(200-50)mL═150mL时,发生反应Al3++3OH-=Al(OH)3↓,据此计算n(AlCl3),再根据c=【详解】
(1)由图知:HCl被完全中和,NaOH+HCl=NaCl+H2O,加入NaOH溶液50mL时,发生反应:可知n(HCl)=n(NaOH),所以c(HCl)═
0.05L?0.1mol/L=0.05mol/L;
0.1L(2)由图知:加入NaOH溶液(200?50)mL═150mL时,Al3+离子被全部沉淀,发生反应:Al3++3OH?=Al(OH)3↓,
1×0.15L?0.1mol/L =0.05mol/L。 可知n(AlCl3)=3n(NaOH),所以:c(AlCl3)=30.1L三、实验题(本题包括1个小题,共10分)
22.研究性学习小组用高锰酸钾粉末与浓盐酸制取氯气,并验证其性质。
(资料在线)高锰酸钾粉末与浓盐酸混合即产生氯气。 请回答下列问题:
(1)该实验中A部分的装置应选用下图中的______(填序号)
(2)实验中A发生反应的离子方程式是_________。 (3)一段时间后D中的现象为_________。
(4)请你设计一个实验,证明洗气瓶C中的亚硫酸钠已被氧化(简述实验步骤) _________。 (5)图(1)整套实验装置存在的明显缺陷是_________。
(6)图(2)装置a处通入氯气,证明氯气是否具有漂白性,该设计能否达到实验目的? _________ (填“能”或“不能”)。若能请说明理由,若不能则提出改进的措施_________。
【答案】③ 2MnO4-+ 10Cl- + 16H+ ===2Mn2+ + 5Cl2↑ + 8H2O D中溶液变为红色 取少量反应后的C溶液于洁净的小试管中,加入足量稀盐酸,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则亚硫酸钠已被氧化 无尾气处理装置 不能 在E、F装置之间增加一个装有浓硫酸的洗气瓶 【解析】 【分析】
A中高锰酸钾粉末与浓盐酸反应生成氯气,生成的氯气通入B中与碘化钾发生置换反应生成碘单质;通入C中与亚硫酸钠反应生成硫酸钠;通入D中,将氯化亚铁氧化生成氯化铁;通入饱和食盐水,得到潮湿的氯气,因此干燥的红布条褪色,据此分析解答。 【详解】
(1)A部分用高锰酸钾粉末与浓盐酸混合制取Cl2,属于“固+液=气”型的反应,反应不需要加热,故答案为:③;
(2)实验中A中高锰酸钾粉末与浓盐酸反应生成氯气,反应的离子方程式为2MnO4-+ 10Cl- + 16H+ =2Mn2+ + 5Cl2↑ + 8H2O,故答案为:2MnO4-+ 10Cl- + 16H+ =2Mn2+ + 5Cl2↑ + 8H2O;
(3)D中氯气将氯化亚铁氧化生成氯化铁,三价铁离子遇到KSCN变红色,故答案为:D中溶液变为红色; (4) C中与亚硫酸钠反应生成硫酸钠,证明洗气瓶C中的亚硫酸钠已被氧化只需要检验是否生成硫酸根离子,方法为:取少量反应后的C溶液于洁净的小试管中,加入足量稀盐酸,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则亚硫酸钠已被氧化,故答案为:取少量反应后的C溶液于洁净的小试管中,加入足量稀盐酸,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则亚硫酸钠已被氧化;
(5)氯气有毒,会污染空气,图(1)整套实验装置存在的明显缺陷是缺少尾气处理装置,故答案为:无尾气处理装置;
(6) a处通入氯气,氯气经过饱和食盐水,得到潮湿的氯气,会生成次氯酸,因此干燥的红布条褪色,不能证明氯气是否具有漂白性,改进的措施是在E、F装置之间增加一个装有浓硫酸的洗气瓶,故答案为:不能;在E、F装置之间增加一个装有浓硫酸的洗气瓶。 【点睛】
本题的易错点为(1),要注意高锰酸钾与浓盐酸反应不需要加热,注意与课本实验区分开。 四、推断题(本题包括1个小题,共10分)
23.A、B、C、D、E为五种常见的有机物,它们之间的转化关系如图1所示。其中A是一种可以使溴水及酸性KMnO4溶液褪色的气体,可作为水果的催熟剂。D分子的模型如图2所示。
请回答下列问题:
(1)由B生成C的反应类型是________。
(2)A的结构简式为________,D中的官能团为______。 (3)B与D反应生成E的化学方程式为__________。
CH3COOH+CH3CH2OH【答案】氧化反应 CH2=CH2 羧基(—COOH)【解析】 【分析】
A是一种可以使溴水及酸性KMnO4溶液褪色的气体,可作为水果的催熟剂,则A为乙烯;A与水发生加成反应生成B,B为乙醇;B发生催化氧化反应生成C,则C为乙醛;B可以被酸性高锰酸钾溶液氧化为D,由D的分子结构模型可知D为乙酸,B和D在浓硫酸、加热的条件下发生酯化反应生成E,则E为乙酸乙酯。 【详解】
CH3COOCH2CH3+H2O
(1)由B生成C的反应是乙醇的催化氧化,故反应类型是氧化反应。
(2)A是乙烯,其结构简式为CH2=CH2,D是乙酸,其中的官能团为羧基(—COOH)。
(3)B与D反应生成E的反应,即乙醇和乙酸发生酯化反应,化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O。 【点睛】
本题要求学生在基础年级要打好基础,掌握常见重要有机物之间的经典转化关系,并能在相似的情境中进行迁移应用。特别要注意一些典型的反应条件,这往往是解题的突破口,如Cu/△通常是醇的催化氧化反应的条件。还要注意总结连续氧化的反应,这种现象在无机化学和有机化学中都存在,要学会归纳。 五、综合题(本题包括1个小题,共10分)
24.(1)锌电池有望代替铅蓄电池,它的构成材料是锌、空气某种电解质溶液,发生的总反应式是:2Zn+O2=2ZnO。则该电池的负极材料是(写名称)____________;当导线中有1 mol电子通过时,理论上消耗的O2在标准状况下的体积是__________。
(2)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下所示,该燃料电池工作时,外电路中电子的流动方向是从电极________到电极________(填“1”或“2”),电池的总反应为________。
【答案】 锌 5.6L 1 2 4NH3+3O2=2N2+6H2O
【解析】分析:(1)Zn失去电子,发生氧化反应,作原电池负极,O2得到电子发生还原反应,作原电池正极;每消耗1molO2转移4mole-,当导线中通过1mole-时,消耗0.25molO2;
②燃料电池工作时,还原性气体NH3在电极1失电子,发生氧化反应,所以电极1为负极,O2在电极2得电子,发生还原反应,所以电极2为正极,电池总反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O。以此解答。 详解:(1)Zn失去电子,发生氧化反应,作原电池负极,O2得到电子发生还原反应,作原电池正极;每消耗1molO2转移4mole-,当导线中通过1mole-时,消耗0.25molO2,在标准状况下的体积为:0.25mol×22.4L/mol=5.6L。 因此,本题答案为:锌 ;5.6L;
②燃料电池工作时,还原性气体NH3在电极1失电子,发生氧化反应,所以电极1为负极,电极反应式为:2NH3+6OH—6e-=N2+6H2O;电子从电极1经外电路到电极2,O2在电极2得电子,发生还原反应,所以电极2为正极,电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-,电池总反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O。 因此,本题答案为:1 ,2;; 4NH3+3O2=2N2+6H2O。