三、非选择题:包括必考题和选考题两部分。第22题-第32题为必考题每个试题考生都必须作答,第33题-第38题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:11题,共129分。
26.(14分)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO
之一。
(1)Fe还原水体中NO3的反应原理如图所示。
--3
)已成为环境修复研究的热点
①作负极的物质是________。 ②正极的电极反应式是_________。
(2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定NO3的去除率和pH,结果如下:
初始pH NO3的去除率 24小时pH ——
pH=2.5 接近100% 接近中性 pH=4.5 <50% 接近中性 铁的最终物质形态 pH=4.5时,NO3的去除率低。其原因是________。
(4)其他条件与(2)相同,经1小时测定NO3的去除率和pH,结果如下: 初始pH NO3的去除率 1小时pH ——
—
pH=2.5 约10% 接近中性 —
pH=4.5 约3% 接近中性 与(2)中数据对比,解释(2)中初始pH不同时,NO3去除率和铁的最终物质形态不同的原因:__________。
【答案】(1)①铁 ②NO3+8e+10H=NH4+3H2O
(2)因为铁表面生成不导电的FeO(OH),阻止反应进一步发生
(4)Fe+2H=Fe+H2↑,初始pH较小,氢离子浓度高,产生的Fe浓度大,促使FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4,使反应进行的更完全,初始pH高时,产生的Fe浓度小,从而造成NO3去除率和铁的最终物质形态不同。
【解析】(1)①Fe是活泼的金属,根据还原水体中的NO3的反应原理图可知,Fe被氧化作负极;
②正极发生得到电子的还原反应,因此正极是硝酸根离子被还原为NH4,该溶液为酸性电解质溶液,结合元素和电荷守恒可知电极反应式为:NO3+8e+10H=NH4+3H2O; (2)从pH对硝酸根去除率的影响来看,初始pH=4.5时去除率低,主要是因为铁离子容易水解生成FeO(OH),同时生成的Fe3O4产率降低,且生成的FeO(OH)不导电,所以NO3的去除率低;
(4)Fe+2H=Fe+H2↑,初始pH较小,氢离子浓度高,产生的Fe浓度大,促使FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4,使反应进行的更完全;初始pH高时,由于Fe的水解,Fe越容易生成FeO(OH),产生的Fe浓度小,从而造成NO3去除率和铁的最终物质形态不同。
3+
2+
—
3+
+
2+
2+
---+
++
-—
2+
+
2+
2+
--++
27.(15分)以电石渣为原料制备KClO3的流程如下:
(1)氯化过程控制电石渣过量,在75℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2 分解为CaCl2和O2。
①生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。
②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。 A.适当减缓通入Cl2速率 B.充分搅拌浆料
C.加水使Ca(OH)2完全溶解
(2)氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为 6Ca(OH)2+6Cl2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O 氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为 (填化学式)。
②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n∶n 1∶5(填“>”、“<”或“=”)。
(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3,若溶液中KClO3的含量为100g?L1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。
【答案】(1)①2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O ②AB (2)①CaCO3、Ca(OH)2
②<
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
-
(2)①碳酸钙不溶于水,与氯气不反应,氢氧化钙微溶,因此滤渣的主要成分为CaCO3、Ca(OH)2。
②由于氯气还能与氢氧化钙反应生成次氯酸钙、氯化钙和水,因此滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n∶n<1∶5。
(3)根据图像可知氯酸钾的溶解度受温度影响最大,因此从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶。
28.(14分)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:
①C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) ΔH1 已知:②C4H10(g)+
③H2(g)+
1?1
O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=?119 kJ·mol 21?1
O2(g)= H2O(g) ΔH3=?242 kJ·mol 2?1
反应①的ΔH1为________kJ·mol。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x_________0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是__________(填标号)。 A.升高温度
B.降低温度
C.增大压强
D.降低压强
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