某实验小组用0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol/L NaOH溶液
(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体______g。
(2)配制0.50 mol/L NaOH溶液必须用到的仪器有:天平(带砝码)、烧杯、玻璃棒、__________和____________。
Ⅱ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠溶液中和热的实验装置如图所示。
(1)该图中有两处未画出,它们是烧杯上方的泡沫塑料盖和_________________。泡沫塑料的作用是 。
(2)写出该反应的热化学方程式(中和热ΔH= -57.3 kJ/mol):_______________________________。
(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。
①请填写下表中的空白:
实验次数] |
起始温度t1/ oC] |
终止温度t2/ oC] |
温度差平均值(t2-t1)/ oC] |
||
H2SO4 |
NaOH |
平均值 |
|||
1 |
26.2 |
26.0 |
26.1 |
30.1 |
|
2 |
27.0 |
27.4 |
27.2 |
31.2 |
|
3 |
25.9 |
25.9 |
25.9 |
29.8 |
|
4 |
26.4 |
26.2 |
26.3 |
30.4 |
②近似认为0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃)。则中和热ΔH=________ kJ/mol (取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与-57.3 kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是(填字母)____________。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
锰锌铁氧体可制备隐形飞机上吸收雷达波的涂料。以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体(MnxZn1-xFe2O4)的主要流程如下,请回答下列问题:
(1)酸浸时,二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为 。
(2)活性铁粉除汞时,铁粉的作用是 (填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”)。
(3)除汞是以氮气为载气吹入滤液中,带出汞蒸汽经KMnO4溶液进行吸收而实现的。下图是KMnO4溶液处于不同pH时对应Hg的单位时间去除率变化图,图中物质为Hg与 MnO4-在该pH范围内反应的主要产物。
①pH<6时反应的离子方程式为 。
②请根据该图给出pH对汞去除率影响的变化规律: 。
③试猜想在强酸性环境下汞的单位时间去除率高的原因: 。(不考虑KMnO4在酸性条件下氧化性增强的因素)
(4)当x=0.2时,所得到的锰锌铁氧体对雷达波的吸收能力特别强,试用氧化物的形式表示该锰锌铁氧体的组成 。
(5)经测定滤液成分后,需加入一定量的MnSO4和铁粉,其目的是 。
(本题16分)钒是一种重要的合金元素,还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物(含有SiO2、Al2O3及其他残渣)中提取钒的一种新工艺主要流程如图:
物质 |
V2O5 |
NH4VO3 |
VOSO4 |
(VO2)2SO4 |
溶解性 |
难溶 |
难溶 |
可溶 |
易溶 |
部分含钒化合物在水中的溶解性如上表:
请回答下列问题:
(1)反应①所得溶液中除H+之外的阳离子有___________。
(2)反应②碱浸后滤出的固体主要成分是(写化学式) 。
(3)反应④的离子方程式为 。
(4)25℃、101 kPa时,ⅰ、4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s) ΔH1=-a kJ/mol
ⅱ、4V(s)+5O2(g)2V2O5(s) ΔH2=-b kJ/mol
用V2O5发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是 。
(5)钒液流电池(如图所示)具有广阔的应用领域和市场前景,该电池中隔膜只允许H+通过。电池放电时负极的电极反应式为 ,电池充电时阳极的电极反应式是 。
(6)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液,以测定反应①后溶液中的含钒量,反应的离子方程式为:2V+H2C2O4+2H+2VO2++2CO2↑+2H2O。取25.00 mL 0.1000 mol/LH2C2O4标准溶液于锥形瓶中,加入指示剂,将待测液盛放在滴定管中,滴定到终点时消耗待测液24.0 mL,由此可知,该(VO2)2SO4溶液中钒的含量为 g/L。
氮元素的化合物应用十分广泛。请回答:
(1)火箭燃料液态偏二甲肼(C2H8N2)是用液态N2O4作氧化剂,二者反应放出大量的热,生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下,1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,则该反应的热化学方程式为 。
(2)298 K时,在2L固定体积的密闭容器中,发生可逆反应:2NO2(g)N2O4(g)ΔH=-a kJ·mol-1 (a>0)
N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时, N2O4的浓度为NO2的2倍,回答下列问题:
①298k时,该反应的平衡常数为 L ·mol-1(精确到0.01)。
②下列情况不是处于平衡状态的是 :
a.混合气体的密度保持不变;
b.混合气体的颜色不再变化;
c.气压恒定时。
③若反应在398K进行,某时刻测得n(NO2)="0.6" mol n(N2O4)=1.2mol,则此时V(正) V(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。
试分析图中a、b、c、d、e五个点,
①b点时,溶液中发生水解反应的离子是______;
②在c点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 。
乙二酸俗名草酸,下面是化学学习小组的同学对草酸晶体(H2C2O4•xH2O)进行的探究性学习的过程,请你参与并协助他们完成相关学习任务。
该组同学的研究课题是:探究测定草酸晶体(H2C2O4•xH2O)中x的值。通过查阅资料和网络查寻得,草酸易溶于水,水溶液可以用酸性KMnO4溶液进行滴定:
2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
学习小组的同学设计了滴定的方法测定x值。
①称取1.260 g纯草酸晶体,将其制成100.00 mL水溶液为待测液。
②取25.00 mL待测液放入锥形瓶中,再加入适量的稀H2SO4
③用浓度为0.1000 mol·L-1的KMnO4标准溶液进行滴定,达到终点时消耗了10.00mL。
请回答下列问题:
(1)滴定时,将酸性KMnO4标准液装在如图中的 (填“甲”或“乙”)滴定管中。
(2)本实验滴定达到终点的标志是 。
(3)通过上述数据,求得x= 。讨论:
①若滴定终点时俯视滴定管,则由此测得的x值会 (填“偏大”、“偏小”或“不变”,下同)。
②若滴定时所用的酸性KMnO4溶液因久置而导致浓度变小,则由此测得的x值会 。
(16分)钢厂酸洗废液(成分如下表所示)在工业生产中还具有很多用途。
(1)欲检验该酸洗废液中含有的少量Fe3+,最宜选用的试剂是_____溶液;为检验其中的Fe2+,某同学设计了如下实验:取该酸洗废液少许加入试管中,滴入几滴酸性KMnO4溶液后发现紫色消失。该同学得出结论:该溶液中含有Fe2+。大家认为该同学的实验设计不合理,理由是____________________________(用必要的文字和离子方程式解释)。
(2)采用石墨作电极电解上述酸洗废液时,初始阶段,阳极板上有气泡生成,此时与该现象有关的阳极电极反应式为______;向上述酸洗废液中加入KOH溶液中和后,在合适的电压下电解,可在__________(填“阴”或“阳”)极生成高铁酸钾(K2FeO4)。
(3)利用上述酸洗废液、含铝矿石(主要成分为Al2O3、Fe2O3和SiO2)以及新制的硅酸(活化硅酸),制备聚硅酸氯化铝铁絮凝剂(简称PAFSC),具体方法如下:
①适当调高滤液A的pH,Al3+和Fe2+转化为沉淀,原因是______________(请用沉淀溶解平衡的理论解释)。
②PAFSC絮凝剂净化水的过程中,Al3+参与反应的离子方程式为________________。
③25℃时,PAFSC的除浊效果随溶液pH的变化如图所示(图中的NTU为浊度单位),则在下列pH范围中,PAFSC除浊效果最佳的是______(填下列序号字母)。
a.4~5 b.5~7 c.7~8 d.8~9
25℃时,pH>7且随pH增大,PAFSC的除浊效果明显变差,原因是碱性增强,使胶体发生了_____现象。
室温下,用0.10 mol·L-1盐酸分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L-1氢氧化钠溶液和氨水,滴定过程中溶液pH随加入盐酸体积[V(HCl)]的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
A.Ⅱ表示的是滴定氨水的曲线,当V(HCI)=20 mL时,有:c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) |
B.当pH=7时,滴定氨水消耗的V(HCl)=20 mL,且c(NH4+)=c(Cl-) |
C.滴定氢氧化钠溶液时,若V(HCl)>20 mL,则一定有:c(Cl-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) |
D.当滴定氨水消耗V(HCl)=10 mL时,有:2[c(OH-)-c(H+)]=c(NH4+)-c(NH3·H2O) |
钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。
(1)CoxNi(1-x)Fe2O4(其中Co、Ni均为+2)可用作H2O2分解的催化剂,具有较高的活性。
①该催化剂中铁元素的化合价为 。
②图1表示两种不同方法制得的催化剂CoxNi(1-x)Fe2O4在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线。由图中信息可知: 法制取得到的催化剂活性更高;Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是 。
(2)草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。下图2为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线,曲线中300℃及以上所得固体均为钴氧化物。
①通过计算确定C点剩余固体的化学成分为 (填化学式)。试写出B点对应的物质与O2在225℃~300℃发生反应的化学方程式: 。
②取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为+2、+3),用480 mL 5 mol/L盐酸恰好完全溶解固体,得到CoCl2溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比。
下表是不同温度下水的离子积常数:
温度/℃ |
25 |
T2 |
水的离子积常数 |
1×10-14 |
1×10-12 |
试回答以下问题:
(1)T2℃时,将pH=11的苛性钠溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2=__________。此溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是________________ ____。
(2)25℃时,用0.01mol/LNaOH溶液滴定0.02mol/L 的硫酸,中和后加蒸馏水稀释到5mL,若滴定时终点判断有误差;①多加了1滴NaOH溶液②少加1滴NaOH溶液(设1滴为0.05mL),则①和②溶液中c(OH-)之比是 。
(3)25℃时,0.1mol/L的NaHCO3溶液的pH为8,同浓度的NaAlO2溶液的pH为11。将两种溶液等体积混合,可能发生的现象____________________________________,其主要原因是(用离子方程式表示) 。
(4)已知25℃时:
难溶物 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
Zn(OH)2 |
Ksp |
8.0×10-16 |
8.0×10-38 |
1.0×10-17 |
用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需去除少量杂质铁,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解。当加碱调节pH为 时,铁刚好完全沉淀而锌开始沉淀(离子浓度小于1×10-5mol/L时,即可认为该离子沉淀完全;假定Zn2+浓度为0.1mol/L)。若上述过程不加H2O2后果和原因是 。(lg2=0.3 lg3=0.48)
室温下,浓度均为0.10mol/L,体积均为V0的MOH和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,pH随的变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.稀释前两溶液的Ka:MOH溶液>ROH溶液 |
B.ROH的电离程度:b点小于a点 |
C.两溶液在稀释过程中,c(H+)均逐渐减少 |
D.当时,若两溶液同时升高温度,则增大 |
某温度(T℃)下的溶液中,c(H+)=10﹣x mol·L﹣1,c(OH﹣)=10﹣y mol·L﹣1,x与y的关系如图所示,请回答下列问题:
(1)此温度下,水的离子积Kw为 ,则该温度T 25(填“>”、“<”或“=”).
(2)在此温度下,向Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH=a的盐酸,测得混合溶液的部分pH如表所示.
假设溶液混合前后的体积变化忽略不计,则a= ,实验②中由水电离产生的c(OH﹣)= mol·L﹣1.
(3)在此温度下,将0.1mol·L﹣1的NaHSO4溶液与0.1mol·L﹣1的Ba(OH)2溶液按下表中甲、乙、丙、丁不同方式混合:
①按丁方式混合后,所得溶液显 (填“酸”、“碱”或“中”)性.
②写出按乙方式混合后,反应的离子方程式: .
③按甲方式混合后,所得溶液的pH为 .
氯酸钠(NaClO3)是无机盐工业的重要产品之一。
(1)工业上制取氯酸钠采用在热的石灰乳中通入氯气,然后结晶除去氯化钙后,再加入适量的 (填试剂化学式),过滤后即可得到。
(2)实验室制取氯酸钠可通过如下反应3C12+6NaOH5NaC1+NaC1O3+3H2O
先往-5℃的NaOH溶液中通入适量C12,然后将溶液加热,溶液中主要阴离子浓度随温度的变化如右图所示,图中C表示的离子是 。
(3)某企业采用无隔膜电解饱和食盐水法生产氯酸钠。则反应化学方程式为: 。
(4)样品中C1O3-的含量可用滴定法进行测定,步骤如下:
步骤1:准确称取样品ag(约2.20g),经溶解、定容等步骤准确配制1000mL溶液。
步骤2:从上述容量瓶中取出10.00mL溶液于锥形瓶中,准确加入25mL 1.000mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液(过量),再加入75mL硫酸和磷酸配成的混酸,静置10min。
步骤3:再在锥形瓶中加入100mL蒸馏水及某种指示剂,用0.0200mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗体积15.62mL。
步骤4: 。
步骤5:数据处理与计算。
①步骤2中反应的离子方程式为 ;静置10min的目的是 。
②步骤3中K2Cr2O7标准溶液应盛放在 (填仪器名称)中。
③为精确测定样品中C1O3-的质量分数,步骤4操作为 。
(5)在上述操作无误的情况下,所测定的结果偏高,其可能的原因的原因是 。
(1)常温下,用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.100 0mol·L-1CH3COOH溶液所得滴定曲线如下图。已知起始①点溶液的pH为3,③点溶液的pH为7,则Ka(CH3COOH)=____________。
(2)在用Na2SO3溶液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-) |
91:9 |
1:1 |
9:91 |
pH |
8.2 |
7.2 |
6.2 |
0.01mol·L-1Na2SO3溶液中通人SO2至溶液呈中性时,溶液中的所有离子的浓度由大到小的顺序是___________________。
(3)向0.1mol·L-1的NaHSO3中通人氨气至溶液呈中性时,溶液中的c(H+)、c(OH-)、c(SO32-)、c(Na+)、c(NH4+)这五种离子浓度大小关系是____________________。
(4)已知Ca3(PO4)2、CaHPO4均难溶于水,而Ca(H2PO4)2易溶,在含0.1molCa(OH)2的澄清石灰水中逐滴加入1mol·L-1的H3PO4,请作出生成沉淀的物质的量随H3PO4滴人体积从0开始至200mL的图像。
纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4水解生成TiO2·x H2O,经过滤、水洗除去其中的Cl-,再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2。
用现代分析仪器测定TiO2粒子的大小。用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再以KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。
注:NH4Fe(SO4)2是一种复盐。请回答下列问题:
(1)TiCl4水解生成TiO2·x H2O的化学方程式为_________________________。
(2)检验TiO2·x H2O中Cl-是否被除净的方法是_________________________。
(3)配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时,加入一定量H2SO4的原因是______________;使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外,还需要下图中的_______(填字母代号)。
(4)滴定终点的现象是__________________________________________。
(5)滴定分析时,称取TiO2(摩尔质量为M g·mol-1)试样w g,消耗C mol/L NH4Fe(SO4)2标准溶液V mL,则TiO2质量分数表达式为___________________。
(6)判断下列操作对TiO2质量分数测定结果的影响(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)
①若在配制标准溶液过程中,烧杯中的NH4Fe(SO4)2溶液有少量溅出,使测定结果__ __。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,使测定结果_________。
中国环境监测总站数据显示,PM2.5、SO2、NOx等是连续雾霾过程影响空气质量显著的污染物,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对它们进行研究具有重要意义。请回答:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
离子 |
K+ |
Na+ |
NH |
SO |
NO |
Cl- |
浓度(mol/L) |
4×10−6 |
6×10−6 |
2×10−5 |
4×10−5 |
3×10−5 |
2×10−5 |
根据表中数据计算PM2.5待测试样的pH = 。
(2)NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
N2(g)+O2(g)2NO(g) △H= 。
(3)消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。
Ⅰ.NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示:
①由图可知SCR技术中的氧化剂为 。
②用Fe做催化剂时,在氨气足量的情况下,当=1:1时,脱氮率最佳,已知每生成28g N2放出的热量为QkJ,该反应的热化学方程式为 。
Ⅱ.工业上变“废”为宝,吸收工业中SO2和NO,可获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):
①装置Ⅰ中的主要反应的离子方程式为 。
②装置Ⅲ还可以使Ce4+再生,若用甲烷燃料电池电解该装置中的溶液,当消耗1mol CH4时,
理论上可再生 mol Ce4+。
Ⅲ.用活性炭还原法可以处理氮氧化物。如发生反应:
C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=Q kJ/mol。
在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
时间(min) 浓度(mol/L) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
NO |
1.00 |
0.58 |
0.40 |
0.40 |
0.48 |
0.48 |
N2 |
0 |
0.21 |
0.30 |
0.30 |
0.36 |
0.36 |
CO2 |
0 |
0.21 |
0.30 |
0.30 |
0.36 |
0.36 |
①Tl℃时,该反应的平衡常数K= 。
②30 min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(答一种即可)。