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跟蹤檢測（十四） 常見無機物間的轉化 1．表中各組物質之間不可以通過一步反應實現如圖所示轉化關系的是(　　) 選項 X Y Z 箭頭旁所標數字代表的 反應條件 A Na2O2 NaOH NaCl ①常溫遇水 B Al2O3 NaAlO2 Al(OH)3 ②通入CO2 C NO NO2 HNO3 ④加入銅粉 D Cl2 NaClO HClO ③加濃鹽酸 解析：選A　A項，NaCl不能通過一步反應得到Na2O2； 2．已知X、Y、Z、E、F五種常見物質含有同一元素M，在一定條件下它們有如下轉化關系，Z是NO，下列推斷不合理的是(　　) A．X可能是一種氫化物 B．X生成Z一定是化合反應 C．E可能是一種有色氣體 D．F中M元素的化合價可能為＋5價 解析：選B　根據題給轉化關系推斷，M為氮元素，Z為NO，E為NO2，F為HNO3。A.X可能是NH3，則Y可能為N2，正確；B.若X為NH3，NH3轉化為NO可發(fā)生反應：4NH3＋5O24NO＋6H2O，不是化合反應，錯誤；C.E 可能是NO2，是一種紅棕色氣體，正確；D.F可能為HNO3，其中氮元素的化合價為＋5價，正確。 3．下列各組物質中，物質之間通過一步反應就能實現圖示變化的是(　　) 物質編號 物質轉化關系 a b c d ① FeCl2 FeCl3 Fe CuCl2 ② NO NO2 N2 HNO3 ③ Na2O Na2O2 Na NaOH ④ Al2O3 NaAlO2 Al Al(OH)3 A.①④ B．①②③ C．①③④ D．②④ 解析：選A?、谥蠳2不能一步生成NO2氣體，③中NaOH不能一步生成Na2O。 4．甲、乙、丙、丁、戊是中學常見的無機物，其中甲、乙均為單質，它們的轉化關系如圖所示(某些條件和部分產物已略去)。下列說法不正確的是(　　) A．若甲既能與鹽酸反應又能與NaOH溶液反應，則丙可能屬于兩性氧化物 B．若甲為短周期中原子半徑最大的主族元素的單質，且戊為堿，則丙只能為Na2O2 C．若丙、丁混合產生白煙，且丙為18電子分子，丁為10電子分子，則乙的水溶液可能具有漂白作用 D．若甲、丙、戊含有同一種元素，則三種物質中，該元素的化合價由低到高的順序可能為甲<丙<戊 解析：選B　若甲為單質，既能與鹽酸反應又能與NaOH溶液反應，則甲為Al，乙為O2，二者反應生成的丙為氧化鋁，氧化鋁屬于兩性氧化物，故A正確；若甲為短周期中原子半徑最大的主族元素的單質，則甲為Na，乙為O2，二者反應生成的丙可能為Na2O2或Na2O，故B錯誤；若丙、丁混合產生白煙，且丙為18電子分子，丁為10電子分子，則丙為HCl，丁為NH3，若乙為Cl2，其水溶液中含有HClO，具有漂白作用，故C正確；若甲、丙、戊含有同一種元素，當甲為S，乙為O2，丙為SO2，丁為HClO等具有強氧化性的物質，戊為硫酸時，含S元素的化合價由低到高的順序為甲<丙<戊，故D正確。 5．MnO2是重要化學物質，某學習小組設計了將粗MnO2(含有較多的MnO、MnCO3)樣品轉化為純MnO2實驗，其流程如下： 按要求回答下列問題： (1)第②步操作中，氧化性強弱順序：ClO________MnO2(填“＞”或“＜”)，當NaClO3轉移2 mol電子時，生成的氧化產物的物質的量為________mol。NaClO3在常溫下能夠與鹽酸反應生成氯氣，該反應的離子方程式為__________________________________________。 (2)第④步操作中，最終得到的固體除NaClO3外，還一定含有下列物質中的________(填字母)。 a．NaCl　 　b．NaClO　 　c．NaClO4　 　d．NaOH (3)MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料，則堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應式是________________________________________________________________________。 (4)為得到純凈的MnO2，須將過濾后的MnO2合并后進行洗滌，判斷是否洗滌干凈可選用的試劑是_____________________________________(填寫一組即可)。工業(yè)上可以以石墨為電極電解酸化的硫酸錳制取二氧化錳，該反應的陽極反應式為__________________________________________________。 解析：粗MnO2(含有較多的MnO、MnCO3)樣品中加入過量的稀硫酸，由于MnO2不溶于硫酸，則樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4，過濾得濾液為MnSO4溶液，加入NaClO3發(fā)生反應為5Mn2＋＋2ClO＋4H2O===5MnO2＋Cl2↑＋8H＋，再過濾得到濾液和MnO2固體，而Cl2與熱的NaOH溶液反應生成NaClO3的方程式為3Cl2＋6NaOH===NaClO3＋5NaCl＋3H2O。(1)5Mn2＋＋2ClO＋4H2O===5MnO2＋Cl2↑＋8H＋反應中，ClO作氧化劑，MnO2為氧化產物，則氧化性：ClO＞MnO2；當NaClO3轉移2 mol電子時，消耗0.4 mol NaClO3，則生成1 mol MnO2；NaClO3在常溫下與鹽酸反應生成氯氣，其反應的離子方程式為ClO＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O。(2)第④步操作中NaOH過量，發(fā)生的反應為3Cl2＋6NaOH===NaClO3＋5NaCl＋3H2O，則最終得到的固體除NaClO3外，還有NaOH和NaCl。(3)原電池中負極失去電子，正極得到電子，因此堿性鋅錳電池放電時，正極是MnO2得到電子，則電極反應式為MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－。(4)若沉淀沒有洗滌干凈，則濾液中含有SO，檢驗SO選用BaCl2溶液；電解時，Mn2＋在陽極失電子生成MnO2，其電極反應式為Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋。 答案：(1)＞　1　ClO＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O (2)ad　(3)MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－ (4)BaCl2溶液　Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋ 6．某實驗小組以粗鎳(含少量Fe和Cr雜質)為原料制備Ni(NH3)6Cl2，并測定相關組分的含量。制備流程示意圖如下。 已知：①部分離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按離子濃度為0.1 molL－1計算)如表所示。 離子 Fe3＋ Cr3＋ Ni2＋ 開始沉淀pH 1.5 4.3 6.9 完全沉淀pH 2.8 5.6 8.9 ②Ni(OH)2為綠色難溶物。Ni(NH3)6(NO3)2、Ni(NH3)6Cl2均為可溶于水的藍紫色晶體，水溶液均顯堿性。 回答下列問題： (1)實驗需要配制3.0 molL－1稀硝酸250 mL，需要的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管和________________________________。 (2)步驟(a)中Ni和濃硝酸反應的化學方程式為_________________________________________________________________。 (3)步驟(b)首先加入試劑X調節(jié)溶液的pH約為6，過濾后再繼續(xù)加入X調節(jié)pH以得到綠色沉淀。 ①調節(jié)pH約為6的原因是_________________________________________________。 ②試劑X可以是________(填標號)。 A．H2SO4　　　　B．Ni(OH)2　　　　C．NaOH D．Fe2O3 E．NiO (4)步驟(c)和(d)反應都需要在冰浴環(huán)境下進行，其作用除了可以減少氨水的揮發(fā)，還有__________________________________________。步驟(d)發(fā)生反應的總化學方程式為________________________________________________________________________。 (5)NH3含量的測定 ⅰ.用電子天平稱量m g產品于錐形瓶中，用25 mL水溶解后加入3.00 mL 6 molL－1鹽酸，以甲基橙作指示劑，滴定至終點消耗 0.500 0 molL－1 NaOH標準溶液V1 mL； ⅱ.空白試驗：不加入樣品重復實驗ⅰ，消耗NaOH標準溶液V2 mL。 ①NH3的質量分數為__________________。 ②在上述方案的基礎上，下列措施能進一步提高測定準確度的有________(填標號)。 A．適當提高稱量產品的質量 B．用H2SO4溶液替代鹽酸 C．用酚酞替代甲基橙 D．進行平行試驗 (6)為測定Cl的含量，請補充完整下述實驗方案。 稱量m g產品于錐形瓶中，用25 mL水溶解，__________________，滴入2～3滴K2CrO4溶液作指示劑，用已知濃度的AgNO3標準溶液滴定至終點，記錄讀數，重復操作2～3次。 解析：(1)根據一定物質的量濃度溶液配制的實驗步驟確定實驗儀器。實驗需要配制3.0 molL－1稀硝酸250 mL，需要的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管和250 mL容量瓶。(2)根據題給流程和信息知步驟(a)中Ni和濃硝酸反應生成硝酸鎳(Ⅱ)、二氧化氮和水，化學方程式為Ni＋4HNO3(濃)Ni(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。(3)①根據流程知步驟(a)中鎳、鐵和鉻分別轉化為Ni2＋、Fe3＋和Cr3＋，結合信息①提供的數據知調節(jié)pH約為6的原因是pH＝6時，Fe3＋和Cr3＋已沉淀完全，而Ni2＋還未開始沉淀。②試劑X的作用為調節(jié)溶液的pH＝6和使Ni2＋轉化為Ni(OH)2沉淀，試劑X可以是NaOH，選C。(4)根據信息②知Ni(NH3)6(NO3)2、Ni(NH3)6Cl2均為可溶于水的藍紫色晶體，步驟(c)和(d)反應都需要在冰浴環(huán)境下進行，其作用除了可以減少氨水的揮發(fā)，還有降低溫度以降低產物的溶解度，使其析出。根據題給流程知步驟(d)為Ni(NH3)6(NO3)2轉化為Ni(NH3)6Cl2，發(fā)生反應的總化學方程式為Ni(NH3)6(NO3)2＋2HCl＋2NH3H2O===Ni(NH3)6Cl2＋2NH4NO3。(5)①樣品溶液中加入鹽酸發(fā)生反應NH3＋HCl===NH4Cl，根據題意知NH3的物質的量等于與NH3反應的HCl的物質的量＝[0.500 0(V1－V2)10－3]mol，NH3的質量分數＝100%。②A項，適當提高稱量產品的質量，可減小實驗誤差，正確；B項，用H2SO4溶液替代鹽酸，對測定結果無影響，錯誤；C項，鹽酸與氫氧化鈉恰好完全反應時反應混合物溶液呈酸性，用酚酞替代甲基橙會增大實驗誤差，錯誤；D項，進行平行試驗，可減小實驗誤差，D正確。(6)Ni(NH3)6Cl2溶于水，水溶液均顯堿性，氫氧根能與銀離子反應，影響氯離子含量的測定。故為測定Cl的含量，應先向樣品溶液中加入稀硝酸至溶液呈弱酸性。 答案：(1)250 mL容量瓶 (2)Ni＋4HNO3(濃)Ni(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (3)①pH＝6時，Fe3＋和Cr3＋已沉淀完全，而Ni2＋還未開始沉淀?、贑 (4)降低溫度以降低產物的溶解度，使其析出 Ni(NH3)6(NO3)2＋2HCl＋2NH3H2O=== Ni(NH3)6Cl2＋2NH4NO3 (5)①100%?、贏D (6)加入稀硝酸至溶液呈弱酸性 7．某工廠對工業(yè)生產鈦白粉產生的廢液進行綜合利用，廢液含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，可用于生產顏料鐵紅和補血劑乳酸亞鐵。其生產工藝流程如下： 已知：①TiOSO4可溶于水，在水中可以電離為TiO2＋和SO； ②TiOSO4水解的反應為TiOSO4＋(x＋1)H2OTiO2xH2O＋H2SO4。 (1)步驟①所得濾渣的主要成分為____________。 (2)步驟③硫酸亞鐵在空氣中煅燒生成鐵紅和三氧化硫，該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為________。 (3)步驟④需控制反應溫度低于35 ℃，其目的是________________________________。 (4)步驟④反應的離子方程式是_____________________________________________。 (5)已知FeCO3(s)Fe2＋(aq)＋CO(aq)，試用平衡移動原理解釋步驟⑤生成乳酸亞鐵的原因：___________________________________________________________________。 (6)Fe3＋對H2O2的分解具有催化作用。利用圖(a)和(b)中的信息，按圖(c)裝置(連通的A、B瓶中已充有NO2氣體)進行實驗，可觀察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的________(填“深”或“淺”)，其原因是_______________________________________________________。 解析：(1)廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，向其中加入過量鐵屑，發(fā)生反應：Fe2(SO4)3＋Fe===3FeSO4，Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑；隨著反應的進行，溶液酸性減弱，TiOSO4的水解平衡：TiOSO4＋(x＋1)H2OTiO2xH2O＋H2SO4向右移動，所以最終得到的濾渣的主要成分是TiO2xH2O和Fe。(2)步驟③FeSO4在空氣中煅燒，發(fā)生反應：4FeSO4＋O22Fe2O3＋4SO3，該反應中氧化劑是O2，還原劑是FeSO4，所以氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶4。(3)步驟④是向FeSO4溶液中加入NH4HCO3溶液來制取FeCO3，控制反應溫度低于35 ℃是為了防止NH4HCO3分解和防止Fe2＋被氧化。(4)步驟④反應的離子方程式是Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑。(5)FeCO3在溶液中存在沉淀溶解平衡：FeCO3(s)Fe2＋(aq)＋CO(aq)，當向其中加入乳酸時，乳酸電離出的H＋與CO反應，降低了CO的濃度，上述沉淀溶解平衡正向移動，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵。(6)根據題中圖(a)可知H2O2的分解反應是放熱反應，根據題中圖(b)可知2NO2(g)N2O4(g)的正反應是放熱反應。題中圖(c)的左邊燒杯內放有水，右邊燒杯內放有H2O2和Fe2(SO4)3的混合溶液，因為Fe3＋對H2O2的分解具有催化作用，所以H2O2會不斷分解，放出熱量，使右邊燒杯內溶液的溫度升高。根據平衡移動原理，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，NO2濃度增大，所以B瓶內的氣體顏色加深。 答案：(1)TiO2xH2O、Fe　(2)1∶4 (3)防止NH4HCO3分解和防止Fe2＋被氧化 (4)Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑ (5)乳酸電離出的H＋與CO反應，使平衡向正反應方向移動，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵 (6)深　2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0，Fe3＋催化H2O2分解放熱，溫度升高，使平衡2NO2(g)N2O4(g)向逆反應方向移動，顏色加深 8．一種工業(yè)制備SrCl26H2O的生產流程如下： 已知：①M(SrCl26H2O)＝267 gmol－1； ②Ksp(SrSO4)＝3.310－7、Ksp(BaSO4)＝1.110－10； ③經鹽酸浸取后，溶液中除含有Sr2＋和Cl－外，還含有少量Ba2＋雜質。 (1)隔絕空氣高溫焙燒，若2 mol SrSO4中只有S被還原，轉移了16 mol電子。寫出該反應的化學方程式：____________________________________________。 (2)過濾2后還需進行的兩步操作是________、________。 (3)加入硫酸的目的是______________________；為了提高原料的利用率，濾液中Sr2＋的濃度應不高于________ molL－1(注：此時濾液中Ba2＋濃度為110－5 molL－1)。 (4)產品純度檢測：稱取1.000 g產品溶解于適量水中，向其中加入含AgNO3 1.100 10－2 mol的AgNO3溶液(溶液中除Cl－外，不含其他與Ag＋反應的離子)，待Cl－完全沉淀后，用含Fe3＋的溶液作指示劑，用0.200 0 molL－1的NH4SCN標準溶液滴定剩余的AgNO3，使剩余的Ag＋ 以AgSCN白色沉淀的形式析出。 ①滴定反應達到終點的現象是_____________________________________________。 ②若滴定過程用去上述濃度的NH4SCN溶液20.00 mL，則產品中SrCl26H2O的質量百分含量為________(保留4位有效數字)。 解析：(1)隔絕空氣高溫焙燒，若2 mol SrSO4中只有S被還原，轉移了16 mol電子。則每1 mol S獲得8 mol電子，元素化合價降低8價，由于原來是＋6價，所以反應后變?yōu)椋?價，根據電子守恒、原子守恒，則該反應的化學方程式是SrSO4＋4CSrS＋4CO↑。(2)過濾2后的溶液為SrCl2，該物質的溶解度隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小，所以從溶液中獲得SrCl26H2O，還需進行的兩步操作是洗滌、干燥。(3)由于BaSO4是難溶于水的物質，所以在操作過程中加入硫酸目的是使溶液中的Ba2＋形成BaSO4沉淀，而除去 Ba2＋雜質；Ksp(BaSO4)＝1.110－10，由于溶液中Ba2＋濃度為110－5 molL－1，則c(SO)＝ molL－1＝1.110－5molL－1，根據Ksp(SrSO4)＝3.310－7可知c(Sr2＋)＝ molL－1＝3.010－2 molL－1＝0.03 molL－1。(4)①若NH4SCN不再與剩余的Ag＋結合形成AgSCN白色沉淀，溶液中就會含有SCN－，就會與Fe3＋產生絡合物使溶液變?yōu)榧t色，因此滴定達到終點時再滴加最后一滴溶液，溶液由無色變?yōu)檠t色，且30 s不褪色。②n(NH4SCN)＝0.200 0 molL－10.02 L＝4.010－3 mol，Ag＋以AgSCN白色沉淀的形式析出，所以溶液中剩余的Ag＋的物質的量為n(Ag＋)＝4.010－3 mol，則與Cl－反應的Ag＋的物質的量為n(Ag＋)＝1.10010－2 mol－4.010－3 mol＝7.010－3 mol,1.000 g產品中SrCl26H2O的物質的量為n(SrCl26H2O)＝n(Ag＋)＝3.510－3 mol,1.000 g產品中SrCl26H2O的質量為m(SrCl26H2O)＝3.510－3 mol267 gmol－1＝0.934 5 g，所以產品純度為＝93.45%。 答案：(1)SrSO4＋4CSrS＋4CO↑ (2)洗滌　干燥 (3)除去Ba2＋雜質　0.03 (4)①加入最后一滴標準液，溶液由無色變?yōu)榧t色，且30 s不褪色?、?3.45% 9．以黃鐵礦為原料制硫酸會產生大量的廢渣，合理利用廢渣可以減少環(huán)境污染，變廢為寶。工業(yè)上利用廢渣(含Fe2＋、Fe3＋的硫酸鹽及少量CaO和MgO)制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4，具體生產流程如下： 注：銨黃鐵礬的化學式為(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12。 (1)在廢渣溶解操作時，應選用________溶解(填字母)。 A．氨水 B．氫氧化鈉溶液 C．鹽酸 D．硫酸 (2)物質A是一種氧化劑，工業(yè)上最好選用________(供選擇使用的有：空氣、Cl2、MnO2)，其理由是_____________________________________________。氧化過程中發(fā)生反應的離子方程式為___________________________________________________________________。 (3)根據如圖有關數據，你認為工業(yè)上氧化操作時應控制的條件(從溫度、pH和氧化時間三方面說明)是___________________________________________________________。 (4)銨黃鐵礬中可能混有的雜質有Fe(OH)3、____________________。銨黃鐵礬與氨水反應的化學方程式為____________________________________________________________。 解析：(1)該流程的目的是制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4，不能引入雜質離子，不能選用鹽酸，而氨水和NaOH溶液能沉淀Fe3＋和Fe2＋，所以也不能選用。(2)空氣中的氧氣在酸性條件下可將Fe2＋氧化為Fe3＋，空氣易得，成本低，不產生污染，不引入雜質，氧化過程離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。(3)由圖知，控制溫度在80 ℃、pH為1.5、氧化時間為4 h，Fe2＋的氧化率較高。(4)廢渣溶解經氧化后溶液中存在Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋，加氨水后，可能生成Mg(OH)2沉淀、Fe(OH)3沉淀，另外Ca(OH)2和CaSO4的溶解度較小，也可能析出。由流程圖可知，銨黃鐵礬與氨水反應得到(NH4)2SO4和Fe(OH)3。 答案：(1)D (2)空氣　原料易得，成本低，不產生污染，不引入雜質　4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O (3)溶液溫度控制在80 ℃，pH控制在1.5，氧化時間為4 h左右 (4)Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4　(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12＋6NH3H2O===4(NH4)2SO4＋6Fe(OH)3↓