1、2021年北京市高考真题化学试卷可能用到的相对原子质量:H1 C12 N14 O16第一部分本部分共14题,每题3分,共42分。在每题列出的四个选项中,选出最符合题目要求的一项。1. 我国科研人员发现中药成分黄芩素能明显抑制新冠病毒的活性。下列关于黄芩素的说法不正确的是A. 分子中有3种官能团B. 能与Na2CO3溶液反应C. 在空气中可发生氧化反应D. 能和Br2发生取代反应和加成反应【答案】A【解析】【分析】【详解】A根据物质结构简式可知:该物质分子中含有酚羟基、醚键、羰基三种官能团,A错误;B黄芩素分子中含有酚羟基,由于酚的酸性比NaHCO3强,所以黄芩素能与Na2CO3溶液反应产生Na
2、HCO3,B正确;C酚羟基不稳定,容易被空气中的氧气氧化,C正确;D该物质分子中含有酚羟基,由于羟基所连的苯环的邻、对位有H原子,因此可以与浓溴水发生苯环上的取代反应;分子中含有不饱和的碳碳双键,可以与Br2等发生加成反应,D正确;故合理选项是A。2. 下列有关放射性核素氚(H)的表述不正确的是A. H原子核外电子数为1B. H原子核内中子数为3C. 与H2化学性质基本相同D. 具有放射性【答案】B【解析】【分析】【详解】A放射性核素H,质量数是3,质子数是1,质子数等于核外电子数,所以核外电子数等于1,故A正确; B放射性核素H,质量数是3,质子数是1,所以中子数等于3-1=2,故B错误;C
3、与H2的相对分子质量不同,二者的沸点不同,但二者同属于氢气,化学性质基本相同,故C正确;DH是放射性核素,所以3H2O也具有放射性,故D正确;故选B。3. 下列化学用语或图示表达不正确的是A. N2的结构式:NNB. Na+的结构示意图:C. 溴乙烷的分子模型:D. CO2的电子式:【答案】D【解析】【分析】【详解】AN2分子中N原子间是三键,结构式:NN,正确;BNa+的结构示意图:,正确;C溴乙烷的分子模型: ,正确;DCO2的电子式:,错误;故选D。4. 下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是A. 酸性:HClO4H2SO3H2SiO3B. 碱性:KOHNaOHLiOHC. 热稳定性:
4、H2OH2SPH3D. 非金属性:FON【答案】A【解析】【分析】【详解】A元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强,由于S元素最高价含氧酸是H2SO4,不是H2SO3,因此不能根据元素周期律判断酸性:HClO4H2SO3H2SiO3,A错误;B同一主族元素的金属性随原子序数的增大而增强。元素的金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性就越强。元素的金属性:KNaLi,所以碱性:KOHNaOHLiOH,B正确;C同一周期元素的非金属性随原子序数的增大而增强;同一主族元素的非金属性随原子序数的增大而减弱。元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性就越强。元素的非金属性:OSP,
5、所以氢化物的热稳定性:H2OH2SPH3,C正确;D同一周期元素的非金属性随原子序数的增大而增强,所以元素的非金属性:FON,D正确;故合理选项是A。5. 实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是气体试剂制备装置收集方法AO2KMnO4adBH2Zn+稀H2SO4beCNOCu+稀HNO3bcDCO2CaCO3+稀H2SO4bcA. AB. BC. CD. D【答案】B【解析】【分析】【详解】AKMnO4是固体物质,加热分解产生O2,由于O2难溶于水,因此可以用排水方法或向上排空气的方法收集,故不可以使用a、d装置制取和收集O2,A错误;BZn与H2SO4发生置换反应产生H2,
6、块状固体与液体反应制取气体,产生的H2难溶于水,因此可以用排水方法收集,故可以使用装置b、e制取H2,B正确;CCu与稀HNO3反应产生NO气体,NO能够与O2发生反应产生NO2气体,因此不能使用排空气的方法收集,C错误;DCaCO3与稀硫酸反应产生的CaSO4、CO2气体,CaSO4微溶于水,使制取CO2气体不能持续发生,因此不能使用该方法制取CO2气体,D错误;故合理选项是B。6. 室温下,1体积的水能溶解约40体积的SO2。用试管收集SO2后进行如下实验。对实验现象的分析正确的是A. 试管内液面上升,证明SO2与水发生了反应B. 试管中剩余少量气体,是因为SO2的溶解已达饱和C. 取出试
7、管中的溶液,立即滴入紫色石蕊试液,溶液显红色,原因是:SO2+H2OH2SO3、H2SO3H+、H+D. 取出试管中溶液,在空气中放置一段时间后pH下降,是由于SO2挥发【答案】C【解析】【分析】【详解】A由信息可知,SO2易溶于水,也能使液面上升,故A错误;B二氧化硫与水的反应为可逆反应,当反应达到限度后,二氧化硫的量不再减少,液面高度也无明显变化,故B错误;C滴入石蕊试液,溶液变为红色,说明溶液显酸性,SO2与水反应生成亚硫酸,亚硫酸为弱酸,分步电离出氢离子,故C正确;D亚硫酸具有较强的还原性,易被氧化为硫酸,弱酸变强酸,也能使pH下降,故D错误;故选C。7. 下列方程式不能准确解释相应实
8、验现象的是A. 酚酞滴入醋酸钠溶液中变为浅红色:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-B. 金属钠在空气中加热生成淡黄色固体:4Na+O2=2Na2OC. 铝溶于氢氧化钠溶液,有无色气体产生:2Al+2OH-+2H2O=2+3H2D. 将二氧化硫通入氢硫酸中产生黄色沉淀:SO2+2H2S=3S+2H2O【答案】B【解析】【分析】【详解】ACH3COONa溶液呈碱性是因为发生了CH3COO-的水解:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,A正确;B金属钠在空气中加热生成淡黄色固体过氧化钠:2Na+O2Na2O2,B错误;C铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气:2Al+2OH-+2H
9、2O=2+3H2,C正确;D将SO2通入H2S溶液生成S单质和水:SO2+2H2S=3S+2H2O,D正确;故选B。8. 使用如图装置(搅拌装置略)探究溶液离子浓度变化,灯光变化不可能出现“亮暗(或灭)亮”现象的是选项ABCD试剂aCuSO4NH4HCO3H2SO4CH3COOH试剂bBa(OH)2Ca(OH)2Ba(OH)2NH3H2O A. AB. BC. CD. D【答案】D【解析】【分析】【详解】ABa(OH)2与CuSO4发生离子反应:Ba2+2OH-+Cu2+=BaSO4+Cu(OH)2,随着反应的进行,溶液中自由移动的离子浓度减小,灯泡变暗,当二者恰好反应时,溶液中几乎不存在自由
10、移动的微粒,灯泡完全熄灭。当CuSO4溶液过量时,其电离产生的Cu2+、导电,使灯泡逐渐又变亮,A不符合题意;BCa(OH)2与NH4HCO3发生离子反应:Ca2+2OH-+=CaCO3+H2O+NH3H2O,随着反应的进行,溶液中自由移动离子浓度减小,灯泡逐渐变暗,当二者恰好反应时,溶液中自由移动的微粒浓度很小,灯泡很暗。当 NH4HCO3溶液过量时,其电离产生的、 导电,使灯泡逐渐又变亮,B不符合题意;CBa(OH)2与H2SO4发生离子反应:Ba2+2OH-+2H+=BaSO4+2H2O,随着反应的进行,溶液中自由移动的离子浓度减小,灯泡变暗,当二者恰好反应时,溶液中几乎不存在自由移动的
11、微粒,灯泡完全熄灭。当H2SO4溶液过量时,其电离产生的H+、导电,使灯泡逐渐又变亮,C不符合题意;DCH3COOH与氨水发生离子反应:CH3COOH+NH3H2O=CH3COO-+H2O,反应后自由移动的离子浓度增大,溶液导电能力增强,灯泡更明亮,不出现亮灭(或暗)亮的变化,D符合题意;故合理选项是D。9. 用电石(主要成分为CaC2,含CaS和Ca3P2等)制取乙炔时,常用CuSO4溶液除去乙炔中的杂质。反应为:CuSO4+H2S=CuS+H2SO411PH3+24CuSO4+12H2O=3H3PO4+24H2SO4+8Cu3P下列分析不正确的是A. CaS、Ca3P2发生水解反应的化学方
12、程式:CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2S、Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3B. 不能依据反应比较硫酸与氢硫酸的酸性强弱C. 反应中每24 mol CuSO4氧化11 mol PH3D. 用酸性KMnO4溶液验证乙炔还原性时,H2S、PH3有干扰【答案】C【解析】【分析】【详解】A水解过程中元素的化合价不变,根据水解原理结合乙炔中常混有H2S、PH3可知CaS的水解方程式为CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2S;Ca3P2水解方程式为Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3,A项正确;B该反应能发生是因为有不溶于水也不溶于酸的CuS生成,因此反应不能说明H2S的酸
13、性强于H2SO4,事实上硫酸的酸性强于氢硫酸,B项正确;C反应中Cu元素化合价从+2价降低到+1价,得到1个电子,P元素化合价从-3价升高到+5价,失去8个电子,则24molCuSO4完全反应时,可氧化PH3的物质的量是24mol83mol,C项错误;DH2S、PH3均被KMnO4酸性溶液氧化,所以会干扰KMnO4酸性溶液对乙炔性质的检验,D项正确;答案选C。10. NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)N2O4(g) H0平衡右移,Li增多LiH 减少,则结合选项C可知:80下的n(D2)/n(HD)大于25下的n(D2)/n(HD) ,D正确;答案为:C。14. 丙烷经催化脱氢可制丙烯:
14、C3H8C3H6+H2。600,将一定浓度的 CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器,经相同时间,流出的 C3H6、CO和H2浓度随初始 CO2浓度的变化关系如图。已知:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) H=-2220kJ/molC3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) H=-2058kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=-286kJ/mol下列说法不正确的是A. C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) H=+124kJ/molB. c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因:CO2+H2CO+H2OC.
15、其他条件不变,投料比c(C3H8)/c(CO2)越大,C3H8转化率越大D. 若体系只有C3H6、CO、H2和H2O生成,则初始物质浓度c0与流出物质浓度c之间一定存在:3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)【答案】C【解析】【分析】【详解】A根据盖斯定律结合题干信息C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) H=-2220kJ/molC3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) H=-2058kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=-286kJ/mol 可知,可由-得到目标反
16、应C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g),该反应的H=+124kJ/mol,A正确;B仅按C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)可知C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势应该是一致的,但是氢气的变化不明显,反而是CO与C3H6的变化趋势是一致的,因此可以推断高温下能够发生反应CO2+H2CO+H2O,从而导致C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势出现这样的差异,B正确;C投料比增大,相当于增大C3H8浓度,浓度增大,转化率减小, C错误; D根据质量守恒定律,抓住碳原子守恒即可得出,如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2,那么入口各气体的浓度c0和出口各气体的浓度符合3c0(C
17、3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2),D正确;答案为:AC。第二部分本部分共5题,共58分。15. 环氧乙烷(,简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。(1)阳极室产生Cl2后发生的反应有:_、CH2=CH2+HClOHOCH2CH2Cl。结合电极反应式说明生成溶液a的原理_。(2)一定条件下,反应物按一定流速通过该装置。电解效率和选择性S的定义:(B)=100%S(B)=100%若(EO)=100%,则溶液b的溶质为_。当乙烯完全消耗时,测得(EO)70%,S(EO)97%,推测(EO)70%的原因:I.
18、阳极有H2O放电II.阳极有乙烯放电III.阳极室流出液中含有Cl2和HClOi.检验电解产物,推测I不成立。需要检验的物质是_。ii.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2,(CO2)_%。经检验阳极放电产物没有CO2。iii.实验证实推测III成立,所用试剂及现象是_。可选试剂:AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。【答案】(1) . Cl2 +H2O= HCl+ HClO . 阴极发生反应: 2H2O+2e-=H2 + 2OH-生成OH-,K+ 通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极,形成KOH和KCl的混合溶液 (2) . KCl . O2 . 13 . KI 溶液和淀粉溶液
19、,溶液变蓝【解析】【分析】【小问1详解】阳极产生氯气后,可以和水发生反应生成次氯酸其方程式为:Cl2 +H2O= HCl+ HClO;溶液a是阴极的产物,在阴极发生反应2H2O+2e-=H2 + 2OH-,同时阳极的钾离子会向阴极移动和氢氧根结合形成氢氧化钾,故答案为:阴极发生反应: 2H2O+2e-=H2 + 2OH-生成OH-,K+ 通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极,形成KOH和KCl的混合溶液;【小问2详解】若(EO)=100%则说明在电解过程中只有乙烯中的碳化合价发生变化,其他元素化合价没有变,故溶液b的溶质为:KCl;i.阳极有H2O放电时会产生氧气,故需要检验的物质是O2;ii.
20、设EO的物质的量为amol则转化的乙烯的物质的量为:;生成EO转化的电子的物质的量:2amol;此过程转移电子的总物质的量:;生成CO2的物质的量:;生成CO2转移的电子的物质的量:,则(CO2)=13%;iii.实验证实推测III成立,则会产生氯气,验证氯气即可,故答案为:KI 溶液和淀粉溶液,溶液变蓝。16. 某小组实验验证“Ag+Fe2+Fe3+Ag”为可逆反应并测定其平衡常数。(1)实验验证实验I:将0.0100 mol/L Ag2SO4溶液与0.0400 mo/L FeSO4溶液(pH=1)等体积混合,产生灰黑色沉淀,溶液呈黄色。实验II:向少量Ag粉中加入0.0100 mol/L
21、Fe2(SO4)3溶液(pH=1),固体完全溶解。取I中沉淀,加入浓硝酸,证实沉淀为Ag。现象是_。II中溶液选用Fe2(SO4)3,不选用Fe(NO3)3的原因是_。综合上述实验,证实“Ag+Fe2+Fe3+Ag”为可逆反应。小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图,写出操作及现象_。(2)测定平衡常数实验:一定温度下,待实验中反应达到平衡状态时,取v mL上层清液,用c1 mol/L KSCN标准溶液滴定Ag+,至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液v1 mL。资料:Ag+SCN-AgSCN(白色) K=1012Fe3+SCN-FeSCN2+(红色) K=102
22、.3滴定过程中Fe3+的作用是_。测得平衡常数K=_。(3)思考问题取实验I的浊液测定c(Ag+),会使所测K值_(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。不用实验II中清液测定K的原因是_。【答案】(1) . 灰黑色固体溶解,产生红棕色气体 . 防止酸性条件下,氧化性氧化Fe2+干扰实验结果 . a:铂/石墨电极,b:FeSO4 或Fe2(SO4)3或二者混合溶液,c:AgNO3 溶液;操作和现象:闭合开关 K,Ag电极上固体逐渐溶解,指针向左偏转,一段时间后指针归零,再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液,与之前的现象相同;或者闭合开关 K,Ag电极上有灰黑色固体析出,指针向右偏转
23、,一段时间后指针归零,再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液,Ag电极上固体逐渐减少,指针向左偏转 (2) . 指示剂 . (3) . 偏低 . Ag完全反应,无法判断体系是否达到化学平衡状态【解析】【分析】【小问1详解】由于Ag能与浓硝酸发生反应:Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2+H2O,故当观察到的现象为灰黑色固体溶解,产生红棕色气体,即可证实灰黑色固体是Ag,故答案为:灰黑色固体溶解,产生红棕色气体。由于Fe(NO3)3溶液电离出将与溶液中H+结合成由强氧化性的HNO3,能氧化Fe2+,而干扰实验,故实验II使用的是Fe2(SO4)3溶液,而不是Fe(NO3)3溶液
24、,故答案为:防止酸性条件下,氧化性氧化Fe2+干扰实验结果。由装置图可知,利用原电池原理来证明反应Fe2+Ag+Ag+Fe3+为可逆反应,两电极反应为:Fe2+-e-Fe3+,Ag+e-Ag,故另一个电极必须是与Fe3+不反应的材料,可用石墨或者铂电极,左侧烧杯中电解质溶液必须含有Fe3+或者Fe2+,采用FeSO4或Fe2(SO4)3或二者混合溶液,右侧烧杯中电解质溶液必须含有Ag+,故用AgNO3溶液,组装好仪器后,加入电解质溶液,闭合开关 K,装置产生电流,电流从哪边流入,指针则向哪个方向偏转,根据b中所加试剂的不同,电流方向可能不同,因此可能观察到的现象为:Ag电极逐渐溶解,指针向左偏
25、转,一段时间后指针归零,说明此时反应达到平衡,再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液,与之前的现象相同,表明平衡发生了移动;另一种现象为:Ag电极上有灰黑色固体析出,指针向右偏转,一段时间后指针归零,说明此时反应达到平衡,再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液,Ag电极上固体逐渐减少,指针向左偏转,表明平衡发生了移动,故答案为:a:铂/石墨电极,b:FeSO4或Fe2(SO4)3或二者混合溶液,c:AgNO3溶液;操作和现象:闭合开关 K,Ag电极上固体逐渐溶解,指针向左偏转,一段时间后指针归零,再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液,与之前的现象相同;或者
26、闭合开关 K,Ag电极上有灰黑色固体析出,指针向右偏转,一段时间后指针归零,再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2(SO4)3溶液,Ag电极上固体逐渐减少,指针向左偏转。【小问2详解】Fe3+与SCN-反应生成红色FeSCN2+,因Ag+与SCN-反应相较于Fe3+与SCN-反应更加容易及彻底,当溶液变为稳定浅红色,说明溶液中的Ag+恰好完全滴定,且溶液中Fe3+浓度不变,说明上述反应答案平衡,故溶液中Fe3+的作用是滴定反应的指示剂,故答案为:指示剂。取I中所得上清液vmL。用c1mol/L的KSCN溶液滴定,至溶液变为稳定浅红色时,消耗v1mL,已知:Ag+SCN-AgSCN,K=1012,说
27、明反应几乎进行完全,故有I中上层清液中Ag+的浓度为:c(Ag+)=mol/L,根据平衡三段式进行计算如下:,故反应的平衡常数K= ,故答案为:指示剂;。【小问3详解】若取实验I所得浊液测定Ag+浓度,则浊液中还有Ag,因存在平衡Fe2+Ag+Ag+Fe3+,且随着反应Ag+SCN-AgSCN,使得上述平衡逆向移动,则测得平衡体系中的c(Ag+)偏大,即偏大,故所得到的K= 偏小,故答案为:偏小。由于实验II中Ag完全溶解,故无法判断体系是否达到化学平衡状态,因而不用实验II所得溶液进行测定并计算K,故答案为:Ag完全反应,无法判断体系是否达到化学平衡状态。17. 治疗抑郁症的药物帕罗西汀的合
28、成路线如下。已知:i.R1CHO+CH2(COOH)2R1CH=CHCOOHii.R2OHR2OR3(1)A分子含有的官能团是_。(2)已知:B为反式结构。下列有关B的说法正确的是(填序号)_。a核磁共振氢谱有5组峰b能使酸性KMnO4溶液褪色c存在2个六元环的酯类同分异构体d存在含苯环和碳碳三键的羧酸类同分异构体(3)EG的化学方程式是_。(4)J分子中有3个官能团,包括1个酯基。J的结构简式是_。(5)L的分子式为C7H6O3。L的结构简式是_。(6)从黄樟素经过其同分异构体N可制备L。已知:i.R1CH=CHR2R1CHO+R2CHOii. 写出制备L时中间产物N、P、Q的结构简式:_、
29、_、_。NPQL【答案】(1)氟原子 醛基 (2)abc (3)NC-CH2-COOH + HOCH2CH3 NC-CH2-COOCH2CH3+ H2O (4) (5) (6) . . 【解析】【分析】由题干合成流程图中,结合A的分子式和信息i不难推出A的结构简式为:,进而可以推出B的结构简式为:,B在与乙醇浓硫酸共热发生酯化反应生成D,故D的结构简式为:,ClCH2COONa与NaCN先发生取代反应生成NCCH2COONa,然后再酸化达到E,故E的结构简式为:NCCH2COOH,E再与乙醇、浓硫酸共热发生酯化反应生成G,故G的结构简式为:NCCH2COOCH2CH3,D和G发生加成反应即可生
30、成,与H2发生加成反应生成J,结合J的分子式可以推出J的结构简式为:,由物质结合M的分子式和信息ii,并由(5) L的分子式为C7H6O3可以推出L的结构简式为:,M的结构简式为:,(6)根据Q到L的转化条件可知Q为酯类,结合L的结构简式,可推知Q的结构简式为,结合信息i和信息ii可推知P到Q的转化条件为H2O2/Hac,故P的结构简式为,由N到P的反应条件为O3/Zn H2O且N为黄樟素的同分异构体可推知N的结构简式为,据此分析解题。【小问1详解】由分析可知,A的结构简式为,故A分子含有的官能团是氟原子 醛基,故答案为:氟原子 醛基;【小问2详解】由分析可知,B的结构简式为,故 B的反式结构
31、为,由此分析解题:a根据等效氢原理可知B的核磁共振氢谱共有5种峰,如图所示,a正确;b由B的结构简式可知,B中含有碳碳双键,故B可以使KMnO4酸性溶液褪色,b正确;cB具有含2个六元环的酯类同分异构体如图等,c正确;d根据B分子的不饱和度为6,若B有具有含苯环、碳碳三键的羧酸类同分异构体则其不饱和度为7,d错误;故答案为:abc;【小问3详解】由分析可知,E的结构简式为:NCCH2COOH,E再与乙醇、浓硫酸共热发生酯化反应生成G,G的结构简式为:NCCH2COOCH2CH3,故EG的化学方程式是NC-CH2-COOH + HOCH2CH3 NC-CH2-COOCH2CH3+ H2O,故答案
32、为:NC-CH2-COOH + HOCH2CH3 NC-CH2-COOCH2CH3+ H2O;【小问4详解】由分析可知,J分子中有3个官能团,包括1个酯基,J的结构简式是,故答案为:;【小问5详解】由分析可知,L的分子式为C7H6O3,它的结构简式是,故答案为:;【小问6详解】根据Q到L转化条件可知Q为酯类,结合L的结构简式,可推知Q的结构简式为,结合信息i和信息ii可推知P到Q的转化条件为H2O2/HAc,故P的结构简式为,由N到P的反应条件为O3/Zn H2O且N为黄樟素的同分异构体可推知N的结构简式为,故答案为:;。18. 铁黄是一种重要的化工产品。由生产钛白粉废渣制备铁黄的过程如下。资
33、料:i.钛白粉废渣成分:主要为FeSO4H2O,含少量TiOSO4和不溶物ii.TiOSO4+(x+1)H2OTiO2xH2O+H2SO4iii.0.1 mol/L Fe2+生成Fe(OH)2,开始沉淀时pH=6.3,完全沉淀时pH=8.3;0.1 mol/L Fe3+生成FeOOH,开始沉淀时pH=1.5,完全沉淀时pH=2.8(1)纯化加入过量铁粉的目的是_。充分反应后,分离混合物的方法是_。(2)制备晶种为制备高品质铁黄产品,需先制备少量铁黄晶种。过程及现象是:向一定浓度FeSO4溶液中加入氨水,产生白色沉淀,并很快变成灰绿色。滴加氨水至pH为6.0时开始通空气并记录pH变化(如图)。产
34、生白色沉淀的离子方程式是_。产生白色沉淀后的pH低于资料iii中的6.3。原因是:沉淀生成后c(Fe2+)_0.1mol/L(填“”“=”或“”)。0-t1时段,pH几乎不变;t1-t2时段,pH明显降低。结合方程式解释原因:_。pH4时制得铁黄晶种。若继续通入空气,t3后pH几乎不变,此时溶液中c(Fe2+)仍降低,但c(Fe3+)增加,且(Fe2+)降低量大于c(Fe3+)增加量。结合总方程式说明原因:_。(3)产品纯度测定铁黄纯度可以通过产品耗酸量确定。wg铁黄溶液b溶液c滴定资料:Fe3+3=Fe(C2O4),Fe(C2O4)不与稀碱液反应Na2C2O4过量,会使测定结果_(填“偏大”
35、“偏小”或“不受影响”)。【答案】(1) . 与硫酸反应,使得TiOSO4+2H2OTiO2H2O+ H2SO4平衡正向移动,沉钛;过量的作用是防止二价铁被氧化 . 过滤 (2) . Fe2+ 2NH3H2O = Fe(OH)2 + 2 . . pH6.0左右, 4Fe(OH)2 +O2+ 2H2O= 4Fe(OH)3因此pH几乎不变。之后发生4Fe2+ + O2+ 6H2O= 4FeOOH + 8H+, 溶液中H+浓度增大,pH减小 . 溶液中同时存在两个氧化反应4Fe2+ + O2 +4H+=4Fe3+和4Fe2+ + O2+ 2H2O =4FeOOH + 4H+,因此c(Fe2+)的减小
36、大于c(Fe3+)的增加。或用叠加反应解释: 12Fe2+ + 3O2+ 2H2O= 4FeOOH + 8Fe3+ (3)不受影响【解析】【分析】根据钛白粉废渣制备铁黄流程和钛白粉废渣成分:FeSO4H2O、TiOSO4及其它难溶物,可知:加入蒸馏水、铁粉纯化后,TiOSO4+2H2OTiO2H2O+H2SO4,TiO2H2O是沉淀,通过过滤后,得到精制FeSO4溶液,加入氨水和空气后,FeSO4溶液被氧化成三价铁离子,同时调整PH(0.1mol/LFe2+沉淀为Fe(OH)2,起始的pH为6.3,完全沉淀的pH为8.3;0.1mol/LFe3+沉淀为FeOOH,起始的pH:1.5,完全沉淀的
37、pH为2.8)和空气,生成FeOOH,再经过系列提纯,最终制得FeOOH固体。【小问1详解】与硫酸反应,使得TiOSO4+2H2OTiO2H2O+ H2SO4平衡正向移动,沉钛;过量的作用是防止二价铁被氧化. 钛白粉废渣成分:FeSO4H2O、TiOSO4及其它难溶物,充分反应后有沉淀出现,所以分离混合物的方法是过滤;【小问2详解】pH6.0左右, 4Fe(OH)2 +O2+ 2H2O= 4Fe(OH)3因此pH几乎不变。之后发生4Fe2+ + O2+ 6H2O= 4FeOOH + 8H+, 溶液中H+浓度增大,pH减小.溶液中同时存在两个氧化反应4Fe2+ + O2 +4H+=4Fe3+和4
38、Fe2+ + O2+ 2H2O =4FeOOH + 4H+,因此c(Fe2+)的减小大于c(Fe3+)的增加。或用叠加反应解释: 12Fe2+ + 3O2+ 2H2O= 4FeOOH + 8Fe3+【小问3详解】由于Fe3+3C2O42- =Fe(C2O4)3 ,Fe(C2O4)3 不与稀碱溶液反应, 所以加入的Na2C2O4过量,则测定结果不受影响19. 某小组探究卤素参与的氧化还原反应,从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。(1)浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气。氯气不再逸出时,固液混合物A中仍存在盐酸和MnO2。反应的离子方程式是_。电极反应式:i.还原反应:MnO2+2e-+
39、4H+=Mn2+2H2Oii.氧化反应:_。根据电极反应式,分析A中仍存在盐酸和MnO2的原因。i.随c(H+)降低或c(Mn2+)浓度升高,MnO2氧化性减弱。ii.随c(Cl-)降低,_。补充实验证实了中的分析。实验操作试剂产物I较浓H2SO4有氯气IIa有氯气IIIa+b无氯气a是_,b是_。(2)利用c(H+)浓度对MnO2氧化性的影响,探究卤素离子的还原性。相同浓度的KCl、KBr和KI溶液,能与MnO2反应所需的最低c(H+)由大到小的顺序是_,从原子结构角度说明理由_。(3)根据(1)中结论推测:酸性条件下,加入某种化合物可以提高溴的氧化性,将Mn2+氧化为MnO2。经实验证实了推测,该化合物是_。(4)Ag分别与1molL1的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合,Ag只与氢碘酸发生置换反应,试解释原因:_。(5)总结:物质氧化性和还原性变化的一般规律是_。【答案】(1) . MnO2+4H+ +2Cl- Mn2+Cl2 + 2H2O . 2Cl-2e- =Cl2 . Cl-还原性减弱或Cl2 的氧化性增强 . KCl固体(或浓/饱和溶液) . MnSO4固体(或浓/饱和溶液) (2) . KClKBrKI . Cl、Br、I位于第VIIA族,从上到下电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,阴离子的还
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