考点12氧族元素环境保护.docx
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考点12氧族元素环境保护
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【考点12】氧族元素环境保护
2009年高考试题
1.(2009·上海理综·15)右图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图。
装置内发生的主要反应中不含()
A.化合反应B.分解反应C.置换反应D.氧化还原反应
【解析】装置中涉及到的化学方程式依次为CaCO3
CaO+CO2↑,SO2+CaO=CaSO3,2CaSO3+O2
2CaSO4,无置换反应。
【答案】C。
2.(2009·上海高考·26)根据硫化氢气体的实验室制法和性质完成下列填空。
(1)若用启普发生器制取硫化氢气体,则制取气体的原料可选用________。
a.稀硫酸与硫化亚铁b.稀硝酸与硫化亚铁
c.稀硫酸与硫化钠d.稀盐酸与硫化亚铁
(2)现要组装一套可以控制硫化氢气体产生速率的装置,请在下图中选择合适的仪器:
_______(填编号)。
(3)如图,在一个充满氧气的集气瓶中加入少量品红稀溶液,点燃硫化氢气体。
在火焰自动熄灭后,停止通入气体,瓶内可观察到的现象是___________________。
(4)在上述集气瓶中继续通入硫化氢气体,振荡,发生反应的化学方程式为:
___________________,反应过程中,溶液的pH______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(5)点燃不纯的硫化氢气体可能会发生爆炸,为了防止意外,可连接一个安全装置。
下图的装置能起到此作用的是___________。
(6)已知硫化氢气体在空气中的体积分数为4.3%~45.5%时会发生爆炸。
当硫化氢气体在空气中的体积分数为30%时,其爆炸产物是______________________。
【解析】
(1)用启普发生器制取气体,试剂应选用块状固体(排除c)和液体,且反应不需要加热,故a、d正确。
由于硝酸能氧化-2价硫而得不到H2S,所以b项错。
(2)欲控制反应速率,需要控制滴加液体的流速,故要用分液漏斗②③;若用试管⑤,需要导管(现无),所以用试管④。
(3)此问易回答不完整。
要先理解反应过程:
开始时氧气足量,H2S燃烧生成SO2和H2O;后来氧气不足,燃烧产物为S和H2O。
根据反应过程描述反应现象时,通常要从固、液、气三态来分别考虑其颜色、气味、光、热等等,以防漏答。
此处只要求瓶内的现象,所以可不考虑气味。
(5)右部增加的装置为燃烧安全瓶,当安全瓶内燃烧时,乳胶头体积增大,起到减小瓶内压强的作用;这要求安全瓶内的气体与左部反应装置的气体不能相通,所以a错、b对。
c、d是排液装置,生成的H2S无法排出,故错误。
(6)设空气为100,V(H2S)=30,V(O2)=70×
=14,O2不足,所以发生反应2H2S+O2
2S↓+2H2O。
【答案】
(1)ad。
(2)②③④。
(3)品红溶液褪色;瓶壁有淡黄色粉末和无色的小液滴。
(4)SO2+2H2S=3S↓+2H2O变大。
(5)b。
(6)SH2O
3.(2009·全国卷
·27)浓H2SO4和木炭在加热时发生反应的化学方程式是:
2H2SO4(浓)+C
CO2↑+2H2O+2SO2↑
请从下图中选用所需的仪器(可重复选用)组成一套进行该反应并检出反应产物的装置。
现提供浓H2SO4、木炭和酸性KMnO4溶液,其他固、液试剂自选。
(连接和固定仪器所用的玻璃管、胶管、铁夹、铁架台及加热装置等均略去)
将所选的仪器连接顺序由上至下依次填入下表,并写出该仪器中应加试剂的名称及其作用。
选用的仪器
(填字母)
加入的试剂
作用
【解析】成套装置通常包括反应装置、检验装置和尾气处理装置,但此题中的有毒气体在前些步骤中已除去,所以不再需要尾气处理。
思路:
应先发生C与浓硫酸的反应,选C;三种产物中,检验SO2、CO2都要在溶液中,所以要先检验
H2O,选B(装CuSO4);SO2、CO2都能使石灰水变浑浊,应先检验SO2,选A(品红);接着,除去SO2(用KMnO4)后,再检验CO2。
【答案】
C浓硫硫和木炭反应器(或产生气体)
B无水硫酸铜检验是否有水
A品红检验SO2
A酸性KMnO4除去SO2
A品红检验SO2是否除尽[注]原答案中无此过程
A澄清石灰水检验CO2的存在。
4.(2009·上海高考·30)臭氧层是地球生命的保护神,臭氧比氧气具有更强的氧化性。
实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧:
3O2
2O3。
(1)若在上述反应中有30%的氧气转化为臭氧,所得混合气的平均摩尔质量为________g/mol(保留一位小数)。
(2)将8L氧气通过放电管后,恢复到原状况,得到气体6.5L,其中臭氧为_________L。
(3)实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896L(标准状况)通入盛有20.0g铜粉的反应器中,充分加热后,粉末的质量变为21.6g。
则原混合气中臭氧的体积分数为__________。
【解析】
(1)假设有10molO2,有3molO2反应生成2molO3,则混合气体为7molO2和2molO3。
所以,
=
=35.6。
或根据质量守恒
=
=35.6。
(2)可根据气体体积差量法计算
3O2
2O3V
321
V(O3)(8-6.5)L得V(O3)=3L
(3)n(混合气)=
=0.04mol;
n(Cu)=
=0.31mol;
Cu过量,所以粉末增加的质量即为混合气体的质量。
所以有:
0.04mol×(O3)×48g·mol-1+0.04mol×[1-(O3)]×32g·mol-1=(21.6-20.0)g
解得(O3)=0.5
【答案】
(1)35.6。
(2)3。
(3)0.5。
2008年高考试题
.(2008·广东理基·35)下列有关Cl、N、S等非金属元素化合物的说法正确的是()
A.漂白粉的成分为次氯酸钙
B.实验室可用浓硫酸干燥氨气
C.实验室可用NaOH溶液处理NO2和HCl废气
D.Al2(SO4)3可除去碱性废水及酸性废水中的悬浮颗粒
【解析】选项A中漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2,有效成分为Ca(ClO)2;选项B中2NH3+
H2SO4===(NH4)2SO4,即碱性气体不能用酸性物质干燥;选项C中酸性气体均可用NaOH吸收;选项D中Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+,Al(OH)3具有吸附性,能吸附水中的悬浮物,如果溶液呈酸性或碱性均能与Al(OH)3反应,失去了Al(OH)3就不能吸附水中的悬浮物。
【答案】C。
2.(2008·广东文基·68)O3和H2O2都是常见的氧化剂,下列有关说法错误的是()
A.O3和O2互为同位素
B.O3和H2O2的分子内都含有共价键
C.H2O2具有氧化性,可以用于消毒杀菌
D.高空中的O3层保护人类免受紫外线伤害
【解析】O2和O3是同素异形体,不是同位素;O3中氧原子和氧原子之间存在共价键,H2O2中氢原子之间,氧原子与氧原子之间都存在共价键
【答案】A。
3.(2008·上海高考·19)研究发现,空气中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成,反应过程如下:
①SO2+NO2→SO3+NO②SO3+H2O→H2SO4③2NO+O2→2NO2
NO2在上述过程中的作用,与H2SO4在下列变化中的作用相似的是()
A.潮湿的氯气通过盛有浓H2SO4的洗气瓶
B.硫化氢通入浓H2SO4中
C.浓H2SO4滴入萤石中,加热
D.加入少量H2SO4使乙酸乙酯水解
【解析】从信息中可看出NO2在转化过程中既有氧化剂的作用(①中),又有催化剂的作用(整体看)。
【答案】BD。
4.(2008·山东高考·28)黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可制备硫及铁的化合物。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+2lO2======8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2
若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是(填元素符号)。
(2)上述冶炼过程中产生大量SO2。
下列处理方案中合理的是(填代号)。
a.高空排放b.用于制备硫酸
c.用纯碱溶液吸收制Na2SO3d.用浓硫酸吸收
(3)过二硫酸钾(K2S2O8)具有强氧化性,可将I-氧化I2:
S2O
+2I-====2SO
+I2
通过改变反应途径,Fe3+、Fe2+均可催化上述反应。
试用离子方程式表示Fe3+对上述反应催化的过程、。
(不必配平)
(4)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。
方法为
①用稀盐酸浸取炉渣,过滤。
②滤液先氧化,再加入过量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧Fe2O3。
据以上信息回答下列问题:
a.除去Al3+的离子方程式是。
b.选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂:
稀盐酸稀硫酸KSCN溶液KMnO4溶液NaOH溶液碘水
所选试剂为。
证明炉渣中含有FeO的实验现象为。
【解析】
(1)在CuFeS2中Cu的化合价为+2,S的化合价为—2,反应中化合价降低的元素是Cu、O,
发生还原反应。
(2)SO2的吸收(c)和SO2的利用(b)
(3)根据催化剂的特点分析。
Fe3+有氧化性,能氧化I—,Fe2+具有还原性可被S2O82—氧化。
(4)Al3+能与过量的NaOH反应,生成可溶性的NaAlO2[或NaAl(OH)4]。
Fe2+具有还原性,能被KMnO4
氧化,从而使KMnO4溶液褪色
【答案】
(1)Cu、O
(2)bc
(3)2Fe3++2I—===2Fe2++I2
S2O82—+2Fe2+===2SO42—+2Fe3+(离子方程式不配平不扣分)
(4)a.Al3++4OH—===AlO2—+2H2O
【或Al3++4OH—===Al(OH)4—】
b.稀硫酸、KMnO4溶液稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶液褪色。
5.(2008·海南高考·13)下图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。
化合物B在常温常压下为气体,B和C的相对分子质量之比为4:
5,化合物D是重要的工业原料。
(1)写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式
(2)写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式
(3)写出一个由D生成B的化学方程式;
(4)将5mL0.10mol.L-1的E溶液与10mL0.10mol.L-1的NaOH溶液混合。
①写出反应的离子方程式;
②反应后溶液的pH7(填“大于”、“小于”或“等于”),理由是;
③加热反应后的溶液,其pH(填“增大”、“不变”或“减小”),理由是。
【解析】由题意及设问可知,A是非金属元素单质,且能与H2在加热的条件下反应,生成的氢化物有
还原性,可知是变价元素。
B和C是A的两种氧化物且B和C的相对分子质量之比为4:
5,由此可推
出A是S,B是SO2,C是SO3,D是H2SO4(浓),E是H2SO3。
【答案】
(1)S+H2======H2S
(2)H2SO3+2H2S===3S↓+3H2O
△
(3)2H2SO4(浓)+C=====CO2↑+2SO2↑+2H2O
(1分)(其他合理答案也给分)
(4)①H2SO3+2OH—===SO32—+2H2O(1分)
②大于Na2SO3是弱酸强碱盐,水解后溶液呈碱性(2分)
③增大水解是吸热反应,加热促使SO32—水解程度增大,因而pH增大(2分)
6.(2008·江苏高考·20)将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中,550℃时,在催化剂作用下发生反应:
2SO2+O2
2SO3(正反应放热)。
反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了21.28L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。
(计算结果保留一位小数)
请回答下列问题:
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是。
(填字母)
a.SO2和SO3浓度相等b.SO2百分含量保持不变
c.容器中气体的压强不变d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高SO2的转化率,下列措施可行的是。
(填字母)
a.向装置中再充入N2b.向装置中再充入O2
c.改变反应的催化剂d.升高温度
(3)求该反应达到平衡时SO3的转化率(用百分数表示)。
(4)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液,生成沉淀多少克?
【解析】本题主要考察平衡的基本计算及平衡状态的判断。
(1)平衡状态的特征是各组分含量保持不变
和VB(正)=VB(逆),所以b正确,a、d错误,由于左右两边计量数不等,所以压强不变也说明是平衡态,而
,气体质量守恒,容器体积又不改变,所以
始终不变;
(2)欲提高转化率,即促使平衡右移,充入N2无影响,充入O2平衡右移,催化剂只改变反应速率,对平衡无影响,升高温度,平衡左移动,所以选b;
(3)消耗氧气的物质的量:
生成SO3的物质的量:
SO2和SO3的物质的量之和:
反应前SO2的物质的量:
0.95mol
SO2的转化率:
(4)在给定的条件下,溶液呈强酸性,不会生成BaSO3。
因此BaSO4的质量:
0.90mol×0.05×233g·mol—1=10.5g。
【答案】
(1)bc
(2)b(3)94.7%(4)10.5g
7.(2008·上海高考·26)如图所示,将甲、乙两个装有不同物质的针筒用导管连接起来,将乙针筒内的物质压到甲针筒内,进行下表所列的不同实验(气体在同温同压下测定)。
试回答下列问题:
(1)实验1中,沉淀最终变为________色,写出沉淀变色的化学方程式___________________。
(2)实验2甲针筒内的现象是:
有___________生成,活塞________移动(填向外、向内、不)。
反应后甲针筒内有少量的残留气体,正确的处理方法是将其通入___________溶液中。
(3)实验3中,甲中的30mL气体是NO2和N2O4的混合气体,那么甲中最后剩余的无色气体是_______,写出NO2与H2O反应的化学方程式_______________________________。
(4)实验4中,已知:
3Cl2+2NH3====N2+6HCl。
甲针筒除活塞有移动,针筒内有白烟产生外,气体的颜色变为____________。
最后针筒内剩余气体的体积约为________mL。
【解析】
(1)NH3+H2O
NH3·H2O,FeSO4+2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4,
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,Fe(OH)3为红褐色。
(2)H2S+SO2===3S↓+2H2O,S为黄色固体,反应后针筒内的压强降低,所以针筒内的活塞向内压
缩,反应后甲针筒内剩余的少量气体不管是SO2还是H2S或其混合物均可用NaOH溶液吸收。
(3)3NO2+H2O===2HNO3+NO,N2O4
2NO2,所以最后剩余的气体为NO。
(4)由方程式可知,随着反应的进行,Cl2的量逐渐减少,最终完全反应。
3Cl2+2NH3===N2+6HCl
15mL10mL5mL30mL
剩余的NH3为30mL,由NH3+HCl===NH4Cl可知,生成的HCl与剩余的NH3恰好完全反应生成NH4Cl,所以最后剩余的气体为5mL。
【答案】
(1)红褐色;4Fe(OH)2+O2+2H2O
4Fe(OH)3↓。
(2)黄色固体;向内;NaOH。
(3)NO;3NO2+H2O
2HNO3+NO。
(4)黄绿色变为无色;5。
8.(2008·北京高考·26)通常状况下,X、Y和Z是三种气态单质。
X的组成元素是第三周期原子半径最小的元素(稀有气体元素除外);Y和Z均由元素R组成,反应Y+2I-+2H+===I2+Z+H2O常作为Y的鉴定反应。
(1)Y与Z的关系是(选填字母)___________。
a、同位素b、同系物c、同素异形体d、同分异构体
(2)将Y和二氧化硫分别通入品红溶液,都能使品红褪色。
简述用褪色的溶液区别二者的实验方法___________________________________________________________________________。
(3)举出实例说明X的氧化性比硫单质的氧化性强(用化学方程式表示)。
______________________________________________________。
(4)气体(CN)2与X化学性质相似,也能与H2反应生成HCN(其水溶液是一种酸)。
①HCN分子中含有4个共价键,其结构式是____________________。
②KCN溶液显碱性,原因是(用离子方程式表示)_________________________________。
(5)加热条件下,足量的Z与某金属M的盐MCR3(C为碳元素)完全反应生成CR2和MmRn(m、n均为正整数)。
若CR2质量为w1g,MmRn质量为w2g,M的相对原子质量为a,则MmRn中m∶n=__________________(用含w1、w2、和a的代数式表示)。
【解析】X的组成元素是第三周期原子半径最小的元素,为:
Cl2,根据反应式:
Y+2I-+2H+=I2+Z+H2O,可知Y中必含有“O”,其为气体单质,只能是O3,故Z是O2,据此可知Y和Z是同素异形体;O3的漂白是利用其强氧化性,是不可逆的,而SO2的漂白具有可逆性,受热能恢复原色,故可以加热区分;证明Cl2比S的氧化性强,可以从其单质的置换,氧化变价金属呈现的价态不同等多方面体现;HCN的结构简式为:
,KCN溶液呈碱性,是由于其中的CN-水解的缘故;足量的Z与盐完全反应生成CR2和MmRn,根据原子守恒,可知R为O,据此反应式可写为:
O2+MCO3=CO2+
MmRn
w1w2
441/m(am+16n),列比例式整理得:
m:
n=
【答案】
2007年高考试题
1.(2007·海南高考·7)下列实验现象的描述错误的是()
(A)氢气在氯气中燃烧生成绿色烟雾
(B)红热的铁丝在氧气中燃烧,火星四射,生成黑色固体颗粒
(C)点燃的硫在氧气中剧烈燃烧,发出蓝紫色火焰
(D)钠在空气中燃烧,发出黄色的火焰,生成淡黄色固体
【答案】A。
2.(2007·上海高考·11)有关物质燃烧时火焰颜色描述错误的是()
(A)氢气在氯气中燃烧—苍白色(B)钠在空气中燃烧—黄色
(C)乙醇在空气中燃烧—淡蓝色(D)硫在氧气中燃烧—绿色
【答案】D。
3.(2007·广东理基·27)某溶液中可能含有SO42-、CO32-、Cl-。
为了检验其中是否含有SO42-,除BaCl2溶液外,还需要的溶液是()
(A)H2SO4(B)HCl(C)NaOH(D)NaNO3
【答案】B。
4.(2007·广东理基·19)下述做法能改善空气质量的是()
(A)以煤等燃料作为主要生活燃料
(B)利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源
(C)鼓励私人购买和使用汽车代替公交车
(D)限制使用电动车
【答案】B。
5.(2007·山东高考·9)下列叙述正确的是()
(A)目前加碘食盐中主要添加的是KIO3
(B)日常生活中无水乙醇常用于杀菌消毒
(C)绿色食品是不含任何化学物质的食品
(D)在空气质量日报中CO2含量属于空气污染指数
【答案】A。
6.(2007·全国卷
·6)下列有关环境问题的说法正确的是()
(A)燃煤时加入适量石灰石,可减少废气中SO2的量
(B)臭氧的体积分数超过10-4%的空气有利于人体健康
(C)pH在5.6~7.0之间的降水通常称为酸雨
(D)含磷合成洗涤剂易于被细菌分解,故不会导致水体污染
【答案】A。
7.(2007·广东理基·30)污水处理的主要方法有:
①中和法;②化学沉淀法;③氧化还原法;④过滤法。
其中属于化学方法的有()
(A)①②③(B)①②④(C)②③④(D)①②③④
【答案】A。
8.(2007·广东文基·63)下列污水处理方法只涉及物理变化的是()
(A)过滤法(B)氧化还原法
(C)中和法(D)化学沉淀法
【答案】A。
9.(2007·全国卷
·27)A、B、C、D、E均为可溶于水的固体,组成它们的离子有
阳离子
Na+
Mg2+
Al3+
Ba2+
阴离子
OH-
Cl-
CO32-
SO42-
HSO4-
分别取它们的水溶液进行实验,结果如下:
①A溶液与B溶液反应生成白色沉淀,沉淀可溶于E溶液;
②A溶液与C溶液反应生成白色沉淀,沉淀可溶于E溶液;
③A溶液与D溶液反应生成白色沉淀,沉淀可溶于盐酸;
④B溶液与适量D溶液反应生成白色沉淀,加入过量D溶液,沉淀量减小,但不消失。
据此推断它们是A__________;B___________;C__________;D___________;E___________。
【答案】A:
Na2CO3;B:
Al2(SO4)3;C:
MgCl2;D:
Ba(OH)2;E:
NaHSO4[或Mg(HSO4)2]。
10.(2007·江苏高考·21)工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2、微量的SO3和酸雾。
为了保护环境,同时提高硫酸工业的综合经济效益,应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品。
请按要求回答下列问题:
(1)将尾气通入氨水中,能发生多个反应,写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式_________________、_______________________________。
(2)在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中,按一定比例加入氨水或碳酸氢铵,此时溶液的温度会自行降低,并析出晶体。
①导致溶液温度降低的原因可能是___________________________________________;
②析出的晶体可用于造纸工业,也可用于照相用显影液的生产。
已知该结晶水合物的相对分子质量为134,则其化学式为_____________;
③生产中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚或对苯二胺等物质,其目的是______________________________。
(3)能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是_________。
(填字母)
(A)NaOH溶液、酚酞试液(B)KMnO4溶液、稀H2SO4
(C)碘水、淀粉溶液(D)氨水、酚酞试液
【答案】
(1)2SO2+O2+2H2O=2H2SO4(或2H2SO3+O2=2H2SO4);2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4;2NH4HSO3
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