(2)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图2所示.
①在图示的转化中,化合价不变的元素是Cu、H、Cl.
②反应中当有1mol H2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的物质的量不变,需消耗O2的物质的量为0.5mol.
③在温度一定和不补加溶液的条件下,缓慢通入混合气体,并充分搅拌.欲使生成的硫单质中不含CuS,可采取的措施有提高混合气体中空气的比例.
【考点】B1:氧化还原反应;CL:产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线;DI:电解原理
【专题】51E:化学平衡专题;51I:电化学专题;52:元素及其化合物.
【分析】(1)①阴极上氢离子放电生成氢气,阳极上硫离子放电,电极反应式为S2﹣﹣2e﹣═S;
②Sn2﹣和氢离子反应生成S单质,S元素失电子发生氧化反应,同时S元素得电子生成H2S;
(2)①根据图中各元素化合价变化分析;
②该反应中S元素化合价由﹣2价变为0价、O元素化合价由0价变为﹣2价,根据氧化还原反应中得失电子相等;
③欲使生成的硫单质中不含CuS,则硫离子不能剩余,硫离子完全被氧化为S单质;
(3)根据题意知,该反应是可逆反应,反应物是硫化氢,根据图象知,生成物中含有S元素的物质是氢气的一半,则生成物是S2和H2,再结合反应条件书写方程式.
【解答】解:(1)①阳极上硫离子放电,电极反应式为S2﹣﹣2e﹣═S,阴极上氢离子放电生成氢气,电极反应式为 2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣,故答案为:2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣;
②电解后阳极区离子为Sn2﹣,酸性条件下,Sn2﹣和氢离子反应生成S单质,S元素失电子发生氧化反应生成S单质,同时S元素得电子生成H2S,反应方程式为Sn2﹣+2H+=(n﹣1)S↓+H2S↑,故答案为:Sn2﹣+2H+=(n﹣1)S↓+H2S↑;
(2)①根据图中各元素化合价知,Cu元素化合价都是+2价、H元素化合价都是+1价、Cl元素化合价都是﹣1价,所以化合价不变的是Cu、H、Cl元素,故答案为:Cu、H、Cl;
③欲使生成的硫单质中不含CuS,则硫离子不能剩余,即硫离子完全被氧化为S单质,所以氧气必须过量,采取的措施为提高混合气体中空气的比例,故答案为:提高混合气体中空气的比例;
【点评】本题以S为载体考查了可逆反应、氧化还原反应、电解原理等知识点,会正确分析图象中各个物理量的含义是解本题关键,再结合电解原理、氧化还原反应中各个物理量之间的关系、化学平衡有关知识来分析解答即可,题目难度中等.
【选做题】本题包括21、22两个小题,请选定其中一题,并在相应的答题区域内作答,若多做,则按第21题计分.【物质结构与性质】
21.(12分)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基,也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O.
(1)Cu+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 .
(2)与OH﹣互为等电子体的一种分子为HF(填化学式).
(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是sp2;1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为6mol或6×6.02×1023个.
(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4,铜晶胞结构如图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为12.
【考点】1B:真题集萃;86:原子核外电子排布;9B:“等电子原理”的应用;9I:晶胞的计算;9S:原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【专题】51B:原子组成与结构专题;51D:化学键与晶体结构.
【分析】(1)Cu+核外有28个电子,Cu原子失去1个电子生成Cu+,失去的电子数是其最外层电子数,根据构造原理书写Cu+基态核外电子排布式;
(2)原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体,等电子体的结构相似;
(3)根据价层电子对互斥理论确定原子杂化方式,一个乙醛分子中含有6个σ键;
(4)氢氧化钠溶液中,乙醛和新制氢氧化铜悬浊液发生氧化还原反应生成醋酸钠、氧化亚铜和水;
【解答】解:(1)Cu+核外有28个电子,Cu原子失去1个电子生成Cu+,失去的电子数是其最外层电子数,根据构造原理知Cu+基态核外电子排布式1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 ,故答案为:1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 ;
(2)原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体,与OH﹣互为等电子体的一种分子为HF,故答案为:HF;
(3)醛基中碳原子含有3个σ键,所以醛基中碳原子的轨道杂化类型是sp2,一个乙醛分子中含有6个σ键,所以1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为6mol或6×6.02×1023个,故答案为:sp2;6mol或6×6.02×1023个;
【点评】本题考查了物质结构与性质的有关知识,涉及配位数的计算、原子杂化方式的判断、核外电子排布式的书写等知识点,根据构造原理、价层电子对互斥理论等知识点来分析解答,题目难度不大,难点是配位数的计算.
【实验化学】
22.磷酸铁(FePO4•2H2O难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料.实验室可通过下列实验制备磷酸铁.
(1)称取一定量已除去油污的废铁屑,加入稍过量的稀硫酸,加热、搅拌,反应一段时间后过滤,反应加热的目的是加快Fe和稀硫酸的反应速率.
(2)向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2+,为确定加入H2O2的量,需先用K2Cr2O7标准溶液滴定滤液中的Fe2+,离子方程式如下:Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O.
①在向滴定管中注入K2Cr2O7标准溶液前,滴定管需要检漏、用蒸馏水洗净和用K2Cr2O7标准溶液润洗2﹣3次.