专题4 硫、氮和可持续发展 知识点题库

（1） Ⅰ.草酸的制备

该小组同学设计如图所示装置(加热、搅拌和仪器固定装置均已略去)来制备草酸。

 

实验过程如下：

①将一定量的淀粉水解液加入三颈瓶中；

②控制反应液温度在55～60 ℃条件下，边搅拌边缓缓滴加一定量含有适量催化剂的混酸(65%HNO₃与98%H₂SO₄的质量之比为2∶1.5)溶液；

③反应3 h左右，冷却，抽滤后再重结晶得草酸晶体。

该反应需控制反应液温度在55～60 ℃，并缓缓滴加混酸，原因是。

（2） 抽滤是指利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低，达到固液分离的目的。抽滤的优点是。

（3） 冷凝水的进口为(填“a”或“b”)口。

（4） Ⅱ.草酸的分解实验探究

小组同学经查阅资料知，草酸晶体在101 ℃时熔化并开始升华，157 ℃时大量升华，继续升温会分解。为了检验草酸晶体受热分解的产物中是否有CO₂ ， 甲、乙两位同学分别设计了装置1、装置2来完成实验。

简述检验装置1的气密性的操作方法：。

（5） 有同学提出装置B处可能会发生危险，理由是。

（6） 甲、乙两位同学都考虑到了用冰水来冷凝，冰水冷凝的目的是。

（7） 有同学提出甲、乙两位同学设计的装置都有缺陷，请你从A～F中选择合适的仪器，组装一套更合理的装置，按照气流由左到右的顺序依次为(用字母表示)。

（1） 写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式： 。

（2） 为了完成实验，同学甲选择上图中的装置，其连接顺序为a→h→i→d→e→b→c→f；但有同学乙认为该装置存在两处缺陷，则该缺陷是、。

（3） 按改进后的方案连接，检验装置的气密性，装入药品后，要通入一段时间的氮气，再滴入浓硝酸，点燃酒精灯，通入氮气的主要目的是。

（4） 如果将连接顺序h→i→d→e改为d→e→h→i，会产生怎样的后果，请简述。

（5） 已知NO与Na₂O₂反应的产物为NaNO₃和NaNO₂的混合物，为了测定产物中NaNO₂含量，该小组同学准确称取反应后的固体3.50g，用煮沸并冷却后的蒸馏水配成100.00mL溶液，取10.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol·L^-1KMnO₄溶液（硫酸酸化）滴定，共消耗KMnO₄溶液20mL。滴定过程中发生反应的离子方程式为，反应产物中NaNO₂的质量分数为（保留四位有效数字）

（1） 下列说法中不正确的是。

A 都是清洁能源

B 电能，H₂属于二次能源，水力是一级能源

C 煤和石油属于化石燃料，燃烧会产生温室气体

D 氢能热值高，对环境无污染

（2） 我国目前使用的主要能源是化石燃料，近年来我国能源总消费量与人均能源消费量如图。

①在我国，煤的消费量巨大，且煤属于不可再生能源，寻找新能源是能源研究的主要课题之一。下列不属于新能源的是。

A 太阳能                B 氢能                C 地热能            D 海洋能

E 生物质能                F 石油                G 天然气

②已知，1 kg煤大约放热2.9×10⁴ kJ。风能能量巨大，地球上一年可利用的风能相当于5×10¹⁴ kW·h的电能。试计算，一年的风能若能全部利用，可相当于节省吨燃煤。(已知，1 kW·h＝3.6×10³ kJ)

（1） A中发生反应的化学方程式为。

（2） B中的现象是。

（3） C中出现淡黄色沉淀，反应中Na₂S做 (填“氧化剂”或“还原剂”)。

（4） D溴水褪色，该反应S元素的价态变化是由+4价变为价。

（5） 某同学认为D中换成H₂O₂溶液也可以实现上述硫元素的价态转化，并通过实验进一步证明了他的观点。实验方案和现象为：取D中反应后的溶液于试管中，。

（6） E的作用是，离子方程式为。   

（7） 上述实验体现SO₂ 的性质有。

（1） “浸取”时，在硫酸浓度和用量、溶解时温度、搅拌速率均一定时，提高镍的回收率还可采取的措施是(写出一条)。

（2） “滤渣1”的主要成分是。

（3） “一次碱析”时，Cr(OH)₃转化为的CrO 的离子方程式为。

（4） 加氨水“溶解”的目的是，‘滤渣 2”的主要成分是。

（5） “氧化”时，HNO₃被还原为NO，该反应的化学方程式为。

（6） 已知0.01mol•L^-1Ni(NO₃)₂开始沉淀时的pH为7.2，计算Ni(OH)₂的Ksp=(列出计算式)，则“二次碱析”使Ni²⁺沉淀完全时(c=1.0×10^—5 mol•L^-1)的pH为。

（1） 组成A的3种元素是(填元素符号)，A的化学式是。

（2） 固体A与盐酸反应的化学方程式是。

（3） 过量的气体B与氨气反应可得一种黄色液体X( )，X与 中相同元素的化合价也相同，该液体遇水会强烈水解，写出水解的化学方程式。

（4） 将气体B与 同时通入足量水中发生氧化还原反应，离子方程式为。设计实验证明该反应为不可逆反应。

（1） 方法一：丙烷直接脱氢法

丙烷直接脱氢的主要反应为 。600℃、0.4 下，向装有催化剂的恒压密闭容器中以 投料，发生反应。丙烷的转化率( )随时间(t)变化的曲线如图1所示。

①该体系达到平衡状态的标志为(填选项字母)。

A．单位时间内，消耗 的物质的量等于生成 的物质的量

B．体系中气体的密度不再改变

C．单位体积内气体的分子数不再改变

D． 的分压不再改变

②用分压表示该反应的平衡常数 ；增大 的值可提高丙烷的平衡转化率，解释其原因为。

（2） 方法二：丙烷氧化脱氢法

丙烷氧化脱氢制丙烯时，主要发生反应 。已知：氢气的燃烧热 为 ；水的气化热 为 ；结合 ，可计算 ；与方法一相比，方法二的优点为(写出一点即可)。

（3） 我国科研机构利用计算机模拟得出：在 表面，丙烷催化氧化脱去第一个H的反应历程可能有两种(如图2所示)，其中 表示过渡态。

由上图分析可知，丙烷氧化脱去的第一个H是与(填“ ”或“ ”)中的O结合，原因为。

（4） 方法三：丙烷与 耦合法

丙烷与 耦合法制丙烯时，主要发生如下反应：

i. ii.

iii. iv.

在580℃时，将 和 按体积比为 充入一恒压密闭容器中进行反应，实验测得体系中 、 的转化率和 的选择性、 的产率随催化剂组成和压强的变化分别如图3(a)和(b)所示。

已知： 的选择性越高，副产物的含量越低。

耦合法制丙烯适宜选择的生产条件为；随压强增大 的平衡产率先增大后减小的原因为。

（1） “酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件为。

（2） “酸浸”后，钛主要以 形式存在，写出相应反应的离子方程式。

（3） 沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：

温度/℃	30	35	40	45	50
转化率/%	92	95	97	93	88

分析40℃时 转化率最高的原因。

（4） 若“滤液②”中 ，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使 恰好沉淀完全即溶液中 ，此时是否有 沉淀生成?(列式计算说明理由)[已知 、 的 分别为 、 ]．

（5） 写出“高温煅烧②”中由 制备 的化学方程式。

（6） 一种钛酸锂二次电池原理如图，放电时 由N极层状材料中脱出经由电解质嵌入M极层状材料中，充电时N极电极反应方程式为，放电时M极每增重7g，负载中转移电子数为。

（1） 实验记录

步骤	实验操作	主要实验现象	实验结论及解释
Ⅰ	打开a，关闭b，由长颈漏斗注入盐酸	A中产生大量气泡，E中出现浑浊	①A中反应的离子方程式为
Ⅱ	当E中出现浑浊时，打开b，关闭a，点燃酒精灯	D中Na剧烈燃烧，产生白烟，内壁附着黑色、白色固体，G中产生黑色沉淀	②反应产物一定有和
Ⅲ	取部分D中白色固体于试管中，加水溶解，再滴加CaCl2溶液	产生白色沉淀	③反应产物还有

（2） 实验反思

①B中的试剂是溶液(填化学式)。

②步骤Ⅱ中，E中出现浑浊再点燃酒精灯的目的是。

③该实验需要配制80 mL 0.5 mol/L CaCl₂溶液备用，所需要的玻璃仪器除了量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有。

④如何确定是否含有Na₂O，请简述理由。

（1） 按图连接好装置，并按下列操作顺序检查整套装置气密性，填写空白处的操作。

第一步：检验左侧A、B、C、D四个装置的气密性：

①在D中加水没过干燥管下端，打开K₁ ，

②关闭。

③微热A装置

④若，则气密性良好。

第二步：同理检查右侧装置E和F的气密性

探究Ⅰ：SO₂的氧化性和还原性

打开K₁ ， 关闭K₂ ， 然后向三颈烧瓶中加入适量浓硫酸，加热装置A一段时间后，观察现象。

（2） 仪器a的名称。实验时，装置A中发生反应的化学方程式为。

（3） C处装置出现的现象为，从而证明SO₂的氧化性。

探究Ⅱ：进一步探究SO₂的还原性

（4） 实验过程如下：关闭K₁ ， 打开K₂ ， 用酒精灯加热装置A，观察到装置E中有白色沉淀BaSO₄产生。上述E溶液中能氧化通入的SO₂的微粒可能有、。

（5） 研究小组为了探究浓度和温度对Na₂S₂O₃溶液和稀H₂SO₄反应速率的影响，设计了系列实验，为完整体现实验方案，拟定表格如下(列出实验中需记录的物理量、所选试剂体积和所拟定的数据；数据用字母a、b、c、d ……代表，已知c＞d)；实验可选择的试剂是：0.1 mol/L Na₂S₂O₃溶液，0.1 mol/L H₂SO₄溶液，蒸馏水，其他仪器自选。

物理量 实验序号	反应温度 (℃)	0.1 mol/LNa2S2O3溶液体积(mL)	0.1 mol/L H2SO4溶液 体积(mL)	出现浑浊所用的时间(min)
1	a	c	c	e
2	a	d	c	f
3	b	c	V1	g
…………

① V₁=

②有同学认为1和2两组对照实验不能完成探究浓度对Na₂S₂O₃溶液和稀H₂SO₄反应速率的影响，请设计简单的实验方法进行改进。

（1） Ⅰ.溶液的配制：

配制溶液时，先将溶于浓盐酸，再稀释至指定浓度。浓盐酸的作用是。

（2） Ⅱ.探究溶液与碱性物质的反应

溶液与悬浊液的反应：向2mL悬浊液中加入2mL 1mol/L溶液，得到红褐色悬浊液。反应的离子方程式为。

（3） 溶液与溶液的反应向2mL1mol/L的溶液中加入2mL1mol/L溶液，生成红褐色沉淀和无色体。反应的离子方程式为。

（4） Ⅲ.探究溶液与足量锌粉的反应

操作	现象
向反应瓶中加入足量锌粉，然后加入30mL 1.0mol/L的溶液，搅拌，充分反应	溶液温度迅速上升，出现红褐色沉淀，同时出现少量气泡；反应一段时间后静置，上层溶液变为浅绿色，反应瓶底部有黑色固体
收集并检验反应过程中产生的气体	集气管口靠近火焰，有爆鸣声

已知：Zn的性质与Al相似，能发生反应：

结合实验现象和平衡移动原理解释出现红褐色沉淀的原因。

（5） 用离子方程式表示溶液为浅绿色的原因。

（6） 分离出黑色固体，经下列实验证实了其中含有的主要物质。

i.黑色固体可以被磁铁吸引；

ii.向黑色固体中加入足量的NaOH溶液，产生气泡；

iii.将ii中剩余固体用蒸馏水洗涤后，加入稀盐酸并加热，产生大量气泡；

黑色固体中一定含有的物质是。