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专题能力提升练 十五化学与STSE化学计算(建议用时:20分钟)一、选择题1.(2016长沙一模)中国传统文化对人类文明贡献巨大,我国古代的人民在那时候就已经广泛应用了相关的化学知识,古化文献中充分记载了古代化学研究成果。下列关于古代化学的应用和记载,对其说明不合理的是()A.本草纲目中记载“(火药)乃焰消(KNO3)、硫磺、杉木炭所合,以烽燧铳机诸药者”,这是利用了“KNO3的氧化性”B.李白有诗云“日照香炉生紫烟”,这是描写“碘的升华”C.本草经集注中记载了区分硝石(KNO3)和朴消(Na2SO4)的方法:“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,这是利用了“焰色反应”D.我国古代人民常用明矾水除去铜器上的铜锈Cu2(OH)2CO3【解析】选B。B项中的诗句选自李白的望庐山瀑布,这句诗的意思是由于瀑布飞泻,水气蒸腾而上,在丽日照耀下,仿佛有座顶天立地的香炉冉冉升起了团团紫烟(“香炉”是指庐山的香炉峰。此峰在庐山西北,形状尖圆,像座香炉)。而不是描写碘的升华,B项错误。【加固训练】(2016西安一模)新版人民币的发行,引发了人们对有关人民币中化学知识的关注。下列表述不正确的是()A.制造人民币所用的棉花、优质针叶木等原料的主要成分是纤维素B.用于人民币票面方案等处的油墨中所含有的Fe3O4是一种磁性物质C.防伪荧光油墨由颜料与树脂连接料等制成,其中树脂属于有机高分子材料D.某种验钞笔中含有碘酒溶液,遇假钞呈现蓝色,其中遇碘变蓝的是葡萄糖【解析】选D。棉花、优质针叶木等原料的主要成分是纤维素,A正确;Fe3O4是磁性物质,有磁性,B正确;树脂相对分子质量很大,属于有机高分子材料,C正确;葡萄糖遇碘不变蓝,D错误。2.(2016嘉兴二模)下列说法不正确的是()A.植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便等生物质在沼气池中经发酵可生成沼气B.Al(OH)3、Fe(OH)3等胶体具有很强的吸附能力,可用于净水C.鸡蛋清中加入浓食盐水析出沉淀、75%乙醇溶液进行消毒、福尔马林用于浸制生物标本,其中蛋白质都发生了变性D.塑料袋、废纸、旧橡胶制品等属于有机物,可以回收利用【解析】选C。秸秆、杂草等在沼气池中发酵制沼气有新物质甲烷生成,属于化学变化,故A正确;氢氧化铝、氢氧化铁胶体具有吸附性,能够吸附水质固体颗粒杂质,可以净水,故B正确;鸡蛋清中加入浓食盐水析出沉淀为蛋白质盐析,蛋白质没有变性,故C错误;塑料袋、旧橡胶制品属于高分子化合物,废纸的主要成分是纤维素,都是有机物,故D正确。3.(2016南通一模)胆矾样品用热重仪进行热重分析,热重仪原理及热重记录如下表,则100118温度范围内发生反应的化学方程式是()A.CuSO45H2OCuSO43H2O+2H2OB.CuSO44H2OCuSO43H2O+H2OC.CuSO43H2OCuSO42H2O+H2OD.CuSO43H2OCuSO4H2O+2H2O【解析】选D。加热前,n(CuSO45H2O)=375 mg/(250 gmol-1)=1.5 mmol。100时,设CuSO4xH2O,1.5(160+18x)=321,x=3;118时,设CuSO4yH2O,1.5(160+18y)=267,y=1。故反应是CuSO43H2OCuSO4H2O+2H2O。4.(2016成都三模)Cu(OH)2在水中存在着如下溶解平衡:Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),在常温下KspCu(OH)2=210-20。某CuSO4溶液中,c(Cu2+)=0.02 molL-1,在常温下要生成Cu(OH)2沉淀,需要向CuSO4溶液中加入碱溶液来调节溶液的pH,使溶液的pH大于()A.2B.3C.4D.5【解析】选D。根据信息:当c(Cu2+)c2(OH-)=210-20时开始出现沉淀,则:c(OH-)=molL-1=110-9molL-1,c(H+)=molL-1=10-5molL-1,pH=5。二、非选择题5.(2016泰州二模)目前,回收溴单质的方法主要有水蒸气蒸馏法和萃取法等,某兴趣小组通过查阅相关资料拟采用如下方案从富马酸废液(含溴0.27%)中回收易挥发的Br2:(1)操作X所需要的主要玻璃仪器为_;反萃取时加入20%的NaOH溶液,其离子方程式为_。(2)反萃取所得水相酸化时,需缓慢加入浓硫酸,并采用冰水浴冷却的原因是_。(3)溴的传统生产流程为先采用氯气氧化,再用空气水蒸气将Br2吹出,与传统工艺相比,萃取法的优点是_。(4)我国废水三级排放标准规定:废水中苯酚的含量不得超过1.00 mgL-1,实验室可用一定浓度的溴水测定某废水中苯酚的含量,其原理如下:+3Br2+3HBr请完成相应的实验步骤:步骤1:准确量取25.00 mL待测废水于250 mL锥形瓶中步骤2:将4.5 mL 0.02 molL-1溴水迅速加入到锥形瓶中,塞紧瓶塞,振荡步骤3:打开瓶塞,向锥形瓶中加入过量的0.1 molL-1KI溶液,振荡步骤4:_,再用0.01 molL-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液15 mL(反应原理:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6)步骤5:将实验步骤14重复2次该废水中苯酚的含量为_mgL-1步骤3若持续时间较长,则测得的废水中苯酚的含量_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。【解析】富马酸废液中含有Br-,电解生成溴单质,加入四氯化碳萃取后分液,再加入氢氧化钠反萃取得到含溴离子和次溴酸根离子的溶液,加入硫酸酸化发生氧化还原反应生成溴单质。(1)操作X为萃取分液,需要烧杯、分液漏斗等仪器;反萃取时加入20%的NaOH溶液反应生成溴化钠、次溴酸钠和水,反应的离子方程式为Br2+2OH-Br-+BrO-+H2O。(2)溴单质易挥发,浓硫酸溶解放热分析,反萃取所得水相酸化时,需缓慢加入浓硫酸,并采用冰水浴冷却的原因是减少溴单质的挥发。(3)无有毒气体氯气参加反应,生产过程环保。(4)硫代硫酸钠溶液滴定碘单质,加入淀粉溶液做指示剂;滴入23滴淀粉溶液,再用0.01 molL-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点。依据化学方程式定量关系计算,将4.5 mL 0.02 molL-1溴水迅速加入到锥形瓶中,n(Br2)=0.004 5 L0.02 molL-1=0.000 09 mol,其中和碘化钾反应的溴单质物质的量2KIBr2I22Na2S2O312n0.01 molL-10.015 Ln=0.000 075 mol与苯酚反应的溴单质=0.000 09mol-0.000 075 mol=0.000 015 mol,则苯酚物质的量=0.000 015 mol=0.000 005 mol,该废水中苯酚的含量为=0.000 005 mol94 gmol-1=0.0188 gL-1=18.8 mgL-1;步骤3持续的时间长导致的是KI被氧化,测定苯酚量减少,测定结果偏低。答案:(1)分液漏斗Br2+2OH-Br-+BrO-+H2O(2)减少Br2的挥发(3)没有采用有毒气体Cl2,更环保(4)滴入23滴淀粉溶液18.8 mgL-1偏低【加固训练】纯净的过氧化钙(CaO2)是白色粉末,难溶于水,不溶于乙醇、乙醚,常温下较为稳定,是一种新型水产养殖增氧剂,常用于鲜活水产品的运输。已知:在实验室可用钙盐制取CaO28H2O,再经脱水制得CaO2。其制备过程如下:(1)“溶解”过程需要的玻璃仪器有_,“沉淀”时需控制反应温度在0左右,比较简单易行的方法是_。为检验“水洗”是否合格,可取少量洗涤液于试管中,再滴加_(填试剂),无明显现象说明“水洗”合格。(2)“沉淀”时发生反应的离子方程式为_;该制法的副产品为_(填化学式);若称取11.1克无水CaCl2,理论上应该量取质量分数30%、密度1.1 gcm-3的H2O2溶液_mL。(3)测定产品中CaO2的含量的实验步骤是:第一步,准确称取ag产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的bg KI晶体,再滴入少量2 molL-1的H2SO4溶液,充分反应;第二步,向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液;第三步,逐滴加入浓度为cmolL-1的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液VmL。已知:I2+2S22I-+S4(无色)第三步中说明反应恰好完全的现象是_。CaO2的质量分数为_(用字母表示);某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能_(填“偏高”、“偏低”、“无影响”、“不能确定”)。【解析】(1)“溶解”过程需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒,控制反应温度在0左右显然是冰水浴,检验“水洗”是否合格,即检验洗涤液中有没有Cl-,而Cl-可用硝酸银检验。(2)沉淀时得到CaO28H2O,反应为Ca2+2NH3H2O+H2O2+6H2OCaO28H2O+2N,因此副产品是NH4Cl,根据CaCl2 H2O2求得H2O2的质量为3.4 g,体积是340/33 mL。(3)测定产品中CaO2的含量的原理是CaO2+2I-+4H+Ca2+2H2O+I2,I2+2S2 2I-+S4,因此反应终点现象是溶液蓝色恰好褪去,(且半分钟内不变色),根据CaO22S2可求得m(CaO2)=36cV/1 000 g,质量分数为36cV/1 000a,第三步滴速太慢,会使得过量的碘化钾被氧气氧化为碘,从而消耗过多的Na2S2O3,测得的CaO2的质量分数偏大。答案:(1)烧杯、玻璃棒将反应容器浸入冰水中AgNO3溶液(2)Ca2+2NH3H2O+H2O2+6H2OCaO28H2O+2NNH4Cl10.3(3)溶液蓝色恰好褪去,(且半分钟内不变色)36cV/1 000a偏高【方法规律】氧化还原滴定常用指示剂滴定方式还原剂滴定KMnO4KMnO4滴定还原剂I2滴定还原剂还原剂滴定I2铁盐滴定还原剂还原剂滴定铁盐指示剂KMnO4KMnO4淀粉淀粉KSCNKSCN终点时颜色变化粉(浅)红色无色无色粉(浅)红色无色蓝色蓝色无色溶液变红色红色消失(建议用时:25分钟)一、选择题1.化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是()A.盐卤可用于制作豆腐B.从海水中提取物质都要通过化学反应才能实现C.煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料D.制作航天服的聚酯纤维和用于光缆通信的光导纤维都是新型无机非金属材料【解析】选A。用盐卤制作豆腐,利用了电解质溶液可以使胶体(豆浆)凝聚的原理,故A项正确;从海水中提取物质未必都要通过化学反应才能实现,应具体情况具体分析,从海水获得淡水,只需物理变化(蒸馏),故B项错误;煤的气化和液化属于化学变化,故C项错误;聚酯纤维属于有机高分子材料,光导纤维的成分是二氧化硅不是新型无机非金属材料,故D项不正确。2.在材料科学中被誉为“合金的维生素”的金属钒(V),科研人员最新研制的离子交换法回收钒的新工艺中,经过热重分析测得:NH4VO3在焙烧过程中,固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲线如图所示。则下列有关说法中正确的是()A.NH4VO3的摩尔质量为117B.钒是第4周期A族元素C.NH4VO3焙烧分解分为两个阶段,其中第二阶段(接近400)时发生的反应为2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3D.NH4VO3焙烧过程中先分解失去NH3,再分解失去H2O【解析】选D。A项摩尔质量的单位为gmol-1;B项为第4周期B族;C、D项,根据热重分析实验图象数据可知,NH4VO3在200和400时质量损失接近21,表明NH4VO3在200先分解生成NH3和HVO3,而后在400分解产生H2O和V2O5。3.下列说法中,错误的是()A.已知25时,KspMg(OH)2=1.810-11,KspCu(OH)2=2.210-20。在25下,向浓度均为0.1 molL-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成Cu(OH)2沉淀B.25时,向0.01 molL-1的MgCl2溶液中,逐滴加入浓NaOH溶液,刚好出现沉淀时,溶液的pH为9.6(已知lg 2.4=0.4)。C.已知25时,Ksp(AgCl)=1.810-10,则将AgCl放在蒸馏水中形成饱和溶液,溶液中的c(Ag+)约为1.310-5molL-1D.已知25时,KspFe(OH)3=2.7910-39,该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2O的平衡常数K=2.7910-3【解析】选D。因为KspCu(OH)2”“0.01 molL-1;由溶液中电荷守恒得:c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(CN-)+c(Cl-),又因为pH=7,则c(H+)=c(OH-),故c(K+)=c(CN-)+c(Cl-)=0.5amolL-1;由物料守恒得:c(K+)=c(CN-)+c(HCN),则c(HCN)=c(Cl-)=0.005 molL-1,c(CN-)=(0.5a-0.005)molL-1;平衡常数K=c(CN-)c(H+)/c(HCN)=(0.5a-0.005)10-7/0.005 molL-1。答案:(1)K4Fe(CN)6(2)避免与醋等酸性物质一起烹饪;控制烹饪温度不超过400(3)(0.5a-0.005)10-7/0.005 molL-1(4)2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+S+4H+变废为宝,消除污染(5)c(Fe3+)=1.110-3molL-1110-5molL-1,故Fe3+没有沉淀完全5.过氧化氢(H2O2)为淡蓝色黏稠液体,是中学常见试剂。(1)实验室可用稀硫酸与BaO2反应来制取H2O2,该反应的化学方程式为_。(2)经测定H2O2为二元弱酸,酸性比碳酸还弱,不稳定易分解。已知Na2O2中通入干燥的CO2不反应,但通入潮湿的CO2却可以产生O2,试用化学方程式表示这一过程_。(3)现有一份H2O2溶液,某学习小组想测定其浓度,查阅资料得知方法如下:用移液管吸取10.00 mL的H2O2样品,置于100 mL容量瓶中,加水稀释至刻度线,取25.00 mL溶液置于锥形瓶再加入10 mL 3 molL-1的稀硫酸(过量),用0.02 molL-1的标准浓度的KMnO4溶液滴定,所用体积为20.00 mL,则上述滴定过程发生的离子反应方程式为_,原H2O2溶液的浓度为_gL-1。【解析】(1)稀硫酸与BaO2反应来生成H2O2和硫酸钡沉淀,反应的化学方程式为H2SO4+BaO2BaSO4+H2O2。(2)H2O2为二元弱酸,酸性比碳酸还弱,不稳定易分解,且Na2O2中通入干燥的CO2不反应,但通入潮湿的CO2却可以产生O2,是水和CO2生成碳酸,依据强酸制弱酸的原理,碳酸再与Na2O2反应生成H2O2;H2O2不稳定,发生了分解生成氧气,反应的化学方程式为Na2O2+CO2+H2ONa2CO3+H2O2,2H2O22H2O+O2。(3)高锰酸钾酸性溶液氧化过氧化氢为氧气,高锰酸根离子被还原为锰离子,反应的离子方程式为2Mn+5H2O2+6H+2Mn2+8H2O+5O2,用移液管吸取10.00 mL的H2O2样品,置于100 mL量瓶中,加水稀释至刻度线,取25.00 mL溶液置于锥形瓶再加入10 mL 3 molL-1的稀硫酸(过量),用0.02 molL-1的标准浓度的KMnO4溶液滴定,所用体积为20.00 mL,2Mn+5H2O2+6H+2Mn2+8H2O+5O2,250.020.02 moln(H2O2)n(H2O2)=0.001 mol,100 mL溶液中含过氧化氢物质的量=0.001 mol=0.004 mol,故原H2O2溶液的浓度=13.6 gL-1。答案:(1)H2SO4+BaO2BaSO4+H2O2(2)Na2O2+CO2+H2ONa2CO3+H2O2,2H2O22H2O+O213.6+8H2O+5O2(3)2Mn+5H2O2+6H+2Mn2+8H2O+5O213.6- 9 -
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