褪色;
②设CN-物质的量为n,则依据方程式
2MnO-4+8H++2CN﹣=2Mn2++2CO2?+N2?+4H2O可知:
MnO-410.02mol/L?0.025L:CN﹣1 n解得n=0.0005mol, 故答案为:0.0005mol;
③锥形瓶无需润洗,对测定结果没有影响, 故答案为:无影响。 【点睛】
本题考查物质的制备以及含量的测定,为高考常见题型,侧重考查学生的分析能力、实验能力和计算能力,注意把握二氧化氯的制备和性质,能正确书写氧化还原反应方程式,掌握氧化还原滴定法测量物质的浓度,熟悉制备原理,准确把握题干信息是解题关键,题目难度较大。
12.元素锰(Mn)在溶液中主要以Mn2+(近无色)、MnO4-(紫红色)、MnO42-(绿色)等形式存在,MnO2(棕黑色)、MnCO3(白色)为难溶于水的固体。回答下列问题: (1)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义,有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法推算。现根据下列3个热化学反应方程式: ①MnO2(s)+CO(g)=MnO(s)+CO2(g) ?H=﹣150.6kJ/mol ②Mn3O4(s)+CO(g)=3MnO(s)+CO2(g) ?H=﹣54.4kJ/mol ③3Mn2O3v+CO(g)=2Mn3O4(s)+CO2(g) ?H=﹣142.3kJ/mol
写出CO气体还原MnO2固体得到Mn2O3固体和CO2气体的热化学反应方程式:_________ (2)①一定温度下,在5L的密闭容器中放入足量碳酸锰(固体所占体积忽略不计)发生反应:MnCO3(s)
MnO(s)+CO2(g),若前2min 内生成MnO的质量为7.1 g,则该段时间
L-1·min-1。 内v(CO2)=____________mol·
②保持温度不变,若t0时刻达到平衡时,CO2浓度为cmol/L;t1时刻,将容器体积缩小为原来的一半并固定不变,在t2时刻再次达到平衡,则下列图像正确的是_____(填字母)。
(3)已知Fe3+、Al3+、Mn2+的氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH如下表所示,当Al3+完全沉淀时,若要使Mn2+不沉淀,则Mn2+的最大浓度为_______________。(已知:Ksp[Mn(OH)2] = 1.9×10?13) 氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 开始沉淀pH 完全沉淀pH 1.8 3.2 4.1 5.0 8.3 9.8 (4)高锰酸钾在不同的条件下发生的反应如下: MnO4-+5e-+8H+==Mn2++4H2O MnO4-+3e-+2H2O==MnO2↓+4OH-; MnO4-+e-==MnO42-
①从上述三个半反应中可以得出的结论是_______________。 ②将SO2通入高锰酸钾溶液中,观察到的现象是________。
(5)向酸性高锰酸钾溶液中加入草酸溶液,开始时反应缓慢,稍后一段时间产生气体速率迅速加快。产生气体速率迅速加快的原因是_______________,写出反应的离子方程式____________________。
【答案】2MnO2(s)+CO(g)=Mn2O3(s)+CO2(g) ?H=-217.5kJ/mol 0.01 B 1.9×105mol/L 溶液的酸性越强,高锰酸钾被还原的价态越低(或溶液的酸性越强,高锰酸钾的氧化性越强。) 高锰酸钾紫红色褪去 反应产生的Mn2+起到催化作用 2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O 【解析】 【分析】
(1)依据盖斯定律,①×2-②×
12-③×,可推出CO气体还原MnO2固体得到Mn2O3固体33和CO2气体的热化学反应方程式;
(2)①根据前2min 内生成MnO的质量,可以计算出前2min内生成CO2的物质的量,故可以计算出前2min内CO2的反应速率;
②将容器体积缩小为原来的一半的瞬间,二氧化碳浓度变为原来的2倍,之后平衡向左移动,二氧化碳浓度减小,由于温度不变,平衡常数不变,所以再次平衡时,二氧化碳浓度与第1次平衡时相等。
--
(3)当Al3+完全沉淀时,此时溶液中的pH=5,即c(OH)=1×109 mol/L,若要使Mn2+不沉
淀,根据Qc<Ksp,即:c(Mn2+)×c2(OH-)<1.9×10-13;
(4)①根据三个半反应可以看出高锰酸根离子被还原的产物受溶液酸碱性的影响; ②SO2通入高锰酸钾溶液中,二氧化硫具有还原性,溶液的紫色褪去;
(5)开始反应缓慢,一段时间后反应速率迅速加快,这是由于反应生成的Mn2+的浓度增大了,Mn2+对反应起到催化作用,才使反应速率迅速加快。 【详解】
(1)?H = ①×2-②×2/3-③×1/3=(-150.6×2)-(-54.4×
12)-(-142.3×)=-217.5(kJ/mol),所以热化33学方程式为:2MnO2(s)+CO(g)=Mn2O3(s)+CO2(g) ?H=-217.5kJ/mol; (2)①n(MnO)=
7.1g0.1mol=0.1mol,则n(CO2)=0.1mol,c(CO2)= =
71g/mol5L0.02mol/L, v(CO2)=
0.02mol/L=0.01mol·L-1·min-1。
2min②将容器体积缩小为原来的一半的瞬间,二氧化碳浓度变为原来的2倍,之后平衡向左移动,二氧化碳浓度减小,由于温度不变,平衡常数不变,所以再次平衡时,二氧化碳浓度与第1次平衡时相等。故答案选B;
(3)当Al3+完全沉淀时,此时溶液中的pH=5,即c(OH-)=1×10-9 mol/L,若要使Mn2+不沉淀,根据Qc<Ksp,即:c(Mn2+)×c2(OH-)<1.9×10-13,可得:c(Mn2+)<1.9×105mol/L; (4)①根据三个半反应可以看出高锰酸根离子被还原的产物受溶液酸碱性的影响,且酸性越强,被还原产物中锰元素的价态越低;
②SO2通入高锰酸钾溶液中,溶液显酸性,SO2作还原剂,KMnO4作氧化剂,被还原为Mn2+,溶液由紫红色变为接近无色;
(5)开始反应缓慢,一段时间后反应速率迅速加快,这是由于发生反应2MnO4-
+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O,随着反应的进行,溶液中Mn2+的浓度增大了,Mn2+对反应起到催化作用,才使反应速率迅速加快。 【点睛】
认真读懂题中所给的信息、认真分析图表数据,进行对比分析,得出结论,然后进行作答。
13.(1)已知2P4+9KOH+3H2O═3K3PO4+5PH3反应中氧化剂是______; 氧化剂与还原剂物质的量之比是_________;氧化产物是____________。
(2)请用双线桥法标出下列反应电子转移的方向和数目10Al+6NaNO3 +4NaOH═10NaAlO2 +3N2↑+2H2O______________________
(3)Mn2+、Bi3+、BiO3﹣、MnO4﹣、H+、H2O组成的一个氧化还原系统中,发生BiO3﹣→Bi3+的反应过程,据此回答下列问题 ①该氧化还原反应中,被还原的元素是____________。 ②请将氧化剂、还原剂的化学式及配平后的方程式填入下列相应的位置中,并用单线桥法标出电子转移的方向和数目_______________________________________。 【答案】P4 5:3 K3PO4 【解析】 【分析】
(1)在2P4+9KOH+3H2O═3K3PO4+5PH3反应中P元素的化合价既升高,又降低;
(2)该反应中Al元素化合价由0价变为+3价、N元素化合价由+5价变为0价,该反应中转移电子数为30,电子由Al转给硝酸钠;
(3)①该反应中Bi元素化合价由+5价变为+3价,则Mn元素化合价由+2价变为+7价,失电子的元素被氧化、得电子的元素被还原;
②该反应中Bi元素化合价由+5价变为+3价,则Mn元素化合价由+2价变为+7价,转移电子数为10,电子由Mn2+转给BiO3-。 【详解】
(1)在2P4+9KOH+3H2O═3K3PO4+5PH3反应中P元素的化合价从0价升高为+5价,同时从0
Bi
价降为-3价,则P4既是氧化剂,又是还原剂;且氧化剂与还原剂物质的量之比是5:3,氧化产物是K3PO4;
(2)该反应中Al元素化合价由0价变为+3价、N元素化合价由+5价变为0价,该反应中转移电子数为30,电子由Al转给硝酸钠,其转移电子方向和数目
;
(3)①该反应中Bi元素化合价由+5价变为+3价,则Mn元素化合价由+2价变为+7价,失电子的元素被氧化、得电子的元素被还原,所以被还原的元素是Bi元素;
②BiO3-为氧化剂,Mn2+为还原剂,反应2Mn2++5BiO3-+14H+═2MnO4-+5Bi3++7H2O中,Mn失去2×5e-,反应中转移10e-,所以单线桥法标电子转移的方向和数目为故答案为:Mn2+;BiO3-;2MnO4-+5Bi3++7H2O。
。
14.氨氮(水中以NH3和NH4+形式存在的氮)含量是环境水体污染的一项重要指标,其氧化过程会造成水体中溶解氧浓度降低,导致水质下降,影响水生动植物的生长。 (1)水中NH3和NH4+两者的浓度比取决于水体的pH和水温。当pH偏高时,___比例较高,原因是___(请用离子方程式表示)。
(2)空气吹脱法是目前消除NH3对水体污染的重要方法。在一定条件下,向水体中加入适量NaOH充分反应后,再向水中通入空气,可增大NH3的脱除率,用平衡移动原理解释其原因:___。
(3)在微生物作用下,蛋白质在水中分解产生的NH3能够被O2氧化生成亚硝酸(HNO2)。 ___NH3+__O2→__HNO2+__________ ①请将上述化学方程式补充完整,并配平。 ②反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___。
③若反应中有0.6mol电子发生转移,生成亚硝酸的质量为___。
(4)水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示。DO的测定原理如下: ①2Mn2++O2+4OH-→2MnO(OH)2↓ ②MnO(OH)2+2I-+4H+→Mn2++I2+3H2O ③2S2O32-+I2→S4O62-+2I-
某小组同学取100.00mL水样经反应①和②后,取出20.00mL溶液,以淀粉作指示剂,用amol/LNa2S2O3溶液进行滴定,终点现象为___;滴定消耗Na2S2O3溶液bmL,水样的DO=____mg/L。
【答案】NH3 NH4++OH-→NH3+H2O 氨在水中存在平衡:NH3+H2O
NH3·H2O
NH4++OH-,加入NaOH后OH-浓度增大平衡逆向移动,故有利于
氨的脱除 2 3 2 2 H2O 3:2 4.7克 当最后一滴标准液滴入时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内无变化 400ab 【解析】 【分析】
(1)结合氨水中存在NH3 + H2O (2)结合NH3+H2O
NH3?H2O
NH3·H2ONH4++OH-分析;
NH4++OH-及平衡移动分析;
(3)氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2),由质量守恒定律可知还生成水,根据电子守恒和原子守恒配平;结合元素化合价的变化分析并计算;
(4)碘遇淀粉变蓝色,故选择淀粉作指示剂,当溶液由蓝色变为无色,且半分钟颜色不再变化说明滴定到达终点,结合反应的定量关系计算水样中溶解氧的含量,
2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2,MnO(OH)2+2I-+4H+=I2+Mn2++3H2O,2S2O32-+I2═2I-+S4O62-,得到O2~2MnO(OH)2~2I2~4S2O32-。 【详解】
(1)由氨水中存在NH3 + H2O
NH3·H2O
NH4++OH-可知,当pH偏高,即c(OH-)较
大时,平衡逆向移动,NH3的比例较高,发生反应的离子方程式为NH4++OH-=NH3+H2O; (2)在一定条件下,向水体中加入适量NaOH可使NH3的脱除率增大,是因氨在水中存在平衡为NH3+H2O
NH3?H2O
NH4++OH-,加入NaOH后OH-浓度增大平衡逆向移动,故
有利于氨的脱除;
(3)①氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2),由质量守恒定律可知还生成水,N元素化合价由-3价升高为+3价,而O2中氧元素从0价降为-2价,由化合价升高总数相等可知NH3和O2的系数之比为3:2,再结合原子守恒可得发生反应的化学方程式为2NH3+3O2=2HNO2+2H2O;
②反应中氧化剂为O2,还原剂为NH3,两者的物质的量之比为3:2;
③由2NH3+3O2=2HNO2+2H2O可知3molO2参与反应生成2molHNO2,即转化12mole-时生成2molHNO2,则反应中有0.6mol电子发生转移,生成亚硝酸的物质的量为2mol×
0.6mol=0.1mol,质量为0.1mol×47g/mol=4.7g; 12mol(4)取100.00mL 水样经反应①和②后,取出20.00mL溶液,用 Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,终点现象为当最后一滴标准液滴入时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内无变化,2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2,MnO(OH)2+2I-+4H+=I2+Mn2++3H2O,2S2O32-+I2═2I-+S4O62-,得到O2~2MnO(OH)2~2I2~4S2O32-,消耗Na2S2O3的物质的量为amol/L×b×10-3L,参加反应的n(O2)=amol/L×b×10-3L×
1=0.00025abmol,质量为40.00025abmol×32g/mol=0.008abg=8abmg,则水样中溶解氧气的含量为
8abmg=400abmg/L。 0.02L
15.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在食品加工中常作防腐剂、漂白剂、疏松剂,焦亚硫酸钠具有还原性,受潮和温度高于150℃易分解,在空气中易被氧化为Na2SO4。
(一)实验室可采用下图1装置制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:Na2SO3+SO2=Na2S2O5。
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