江苏省普通高等学校招生考试2024届高三考前模拟测试卷(十六)
化 学
(满分100分,考试时间75分钟)
可能用到的相对原子质量:H—1 C—12 N—14 O—16 Na—23 S—32 K—39 I—127
一、 单项选择题:共13小题,每小题3分,共计39分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 元素周期表是重要的化学学习工具。查阅元素周期表可得元素锑的信息如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 锑的最高化合价为+5
B. 锑在周期表中位于第五周期ⅤA族
C. 锑元素的相对原子质量为121.8
D. 锑的最高价氧化物对应水化物可能为强碱
阅读下列资料,完成2~3题。
离子液体是室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物,大多数离子液体有体积很大的阴、阳离子。常见的阴离子有AlCl、PF等。一种离子液体的结构如下图所示。
2. 下列说法正确的是( )
A. 该离子液体中阴、阳离子间的作用力弱于NaCl中阴、阳离子间的作用力
B. 该离子液体的阳离子间可能会形成氢键
C. BF内F—B—F之间的键角为90°
D. 1 mol该离子液体的阳离子中所含σ键的数目为18NA
3. 下列关于构成离子液体的常见元素的说法正确的是( )
A. 简单离子的半径: r(Al3+)>r(Cl-)>r(F-)
B. 稳定性: PH3>NH3
C. 第一电离能: I1(C)>I1(B)>I1(Al)
D. 酸性: HF>HNO3>H3PO4
4. 为保护环境,实验时若存在下列尾气需要进行吸收。下列尾气的吸收方法正确的是( )
A. 用NaOH溶液吸收NO2 B. 用饱和食盐水吸收Cl2
C. 用BaCl2溶液吸收SO2 D. 用碱石灰吸收NH3
5. 铁的单质及许多化合物均具有重要用途。K2FeO4 可用作净水剂,K2PeO4 在水中不稳定,会生成Fe(OH)3胶体,碱性条件下KClO氧化性大于K2FeO4。下列有关铁及其化合物的相关转化,在指定条件下能实现的是( )
A. FeFe2O3Fe B. Fe2O3K2FeO4H2
C. FeCl3(aq)Fe2O3Fe(OH)3 D. FeFeCl3FeCl2
6. 由硫酸铜溶液制取硫酸四氨合铜晶体{[Cu(NH3)4]SO4·H2O}的实验如下:
步骤1:向盛有4 mL 0.1 mol·L-1蓝色CuSO4溶液的试管中,滴加几滴1 mol·L-1氨水,有蓝色沉淀生成;
步骤2:继续滴加氨水并振荡试管,沉淀溶解,得到深蓝色溶液;
步骤3:向试管中加入8 mL 95%乙醇,并用玻璃棒摩擦试管壁,有深蓝色晶体析出。
下列说法正确的是( )
A. CuSO4溶液呈蓝色的原因是Cu2+是蓝色的
B. 步骤2所发生反应的离子方程式为Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-
C. 步骤3中用玻璃棒摩擦试管壁是为了防止晶体析出时附着在试管壁上
D. H2O与Cu2+的配位能力大于NH3
阅读下列资料,完成7~8题。
高氯酸铵(NH4ClO4)受热或撞击可分解成N2、Cl2、O2和H2O,可用作火箭推进剂。一种以工业NaClO3(含少量的Na2Cr2O7和Na2CrO4)溶液制取高氯酸铵的流程如下:电解时使用惰性电极,电解后溶液中有NaClO4生成。Ksp(BaCrO4)=1.6×10-10。
7. 关于制取高氯酸铵的反应,下列说法正确的是( )
A. 沉铬时加入Ba(OH)2可以增加溶液的碱性,促进CrO转化为Cr2O
B. 电解时阴极附近溶液pH减小
C. 加入饱和NH4Cl溶液反应时可能有NH3生成
D. NaClO4、NH4Cl、NH4ClO4三种物质中,NH4ClO4溶解度最大
8. 关于下列微粒说法不正确的是( )
A. 沸点: Cl2>O2>N2
B. 键角: ClO>ClO
C. H2O是由极性键构成的极性分子
D. NH4Cl中含极性共价键,不含非极性共价键
9. 有机物Z是一种药物中间体,可通过如下路径合成:
下列说法正确的是( )
A.的熔点高于X B. X→Y的反应类型为取代反应
C. Z分子中所有原子可以在同一平面上 D. 可以用FeCl3溶液检验Z中是否含X
10. 热电池是一种需要达到一定温度才能工作的电池。一种热电池的结构如下图所示,电池工作时需用引燃剂引发Fe和KClO4的反应,产生的热量会使LiCl、KCl熔化,电池开始工作。电池放电后有Li7Si3、Fe和Li2S生成。下列说法正确的是( )
A. 该热电池常温下不能工作的原因是LiCl、KCl常温下不含离子
B. Fe和KClO4反应后的产物可能是KCl、FeCl3和O2
C. 放电时Li13Si4电极上所发生反应为3Li13Si4+11e-===4Li7Si3+11Li+
D. 电路上每转移1 mol电子,消耗FeS2的物质的量为0.25 mol
11. 一种计算机模拟在催化剂表面上水煤气反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的历程如图所示。吸附在催化剂表面上的物种用“*”
表示。下列说法正确的是( )
A. 水煤气反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的ΔH<0、ΔS=0
B. 决定总反应速率快慢的步骤是转化⑦
C. 1 mol CO与1 mol H2O充分反应后转移电子的物质的量是2 mol
D. 催化剂表面吸附1 mol CO会释放出0.21 eV的能量
12. 异丁烯是重要的化工原料,可由异丁醇脱水制得。异丁醇催化脱水时发生如下反应:
压强p=1 atm不变,向一定体积的密闭容器中充入V(异丁醇)∶V(N2)=1∶1的混合气体(N2不参与反应),平衡时所得异丁醇的转化率、异丁烯的产率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. ΔH1>0、ΔH2>0
B. 150~350 ℃范围内,异丁醇的转化率越来越高的原因是该温度下催化剂的活性强
C. p=1 atm, 200 ℃时,V(异丁醇)∶V(N2)起始比值越大,平衡时异丁烯的产率越低
D. p=1 atm, 200 ℃时,若将起始时N2换成H2O(g),平衡时异丁烯的产率增大
13. 室温下,一种以FeSO4溶液、NH4HCO3溶液和氨水为原料制取FeCO3的流程如下图所示,已知室温时Ka1(H2CO3)=4.2×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11、K(NH3·H2O)=1.8×10-5。忽略溶液混合时体积变化。下列说法正确的是( )
A. 10 mL 0.1 mol·L-1 NH4HCO3与0.1 mol·L-1氨水的混合溶液中存在:c(NH)
C. 过滤所得滤液中存在c(SO)=2c(NH)+2c(NH3·H2O)
D. Ksp(FeCO3)<2.5×10-3
二、 非选择题:共4题,共61分。
14. (14分)黄铜矿(主要成分是CuFeS2)是重要的含铜矿物,常用于冶炼金属铜。
(1) 黄铜矿的晶胞如图1所示。图中“”表示的微粒是 。
(2) 黄铜矿在潮湿的空气中一段时间会发生如图2所示的变化。
① 写出黄铜矿在潮湿的空气中发生反应的化学方程式: 。
② 黄铜矿在潮湿空气中变质时,晶胞中的Fe3+会优先到达变质后固体的表面。从结构上分析原因除了Fe3+比Cu+更容易与O2亲和外,还有________________________________________________________________________
。
(3) 工业上可以在酸性介质中用H2O2氧化浸出黄铜矿。40 ℃、pH<1、H2O2过量的条件下,用H2O2、H2SO4混合液浸出黄铜矿。
① CuFeS2反应后转化为Cu2+、Fe3+、SO。将1 mol CuFeS2完全转化,理论上所需H2O2的物质的量为 。
② 浸出过程中发现,H2O2的反应实际用量远大于理论用量,原因是________________________________________________________________________
。
③ 若浸出过程中,溶液中含有少量Na2SO4,则会析出黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]沉淀。写出Fe3+转化为黄钠铁矾沉淀的离子方程式: 。
15. (12分)有机物G是一种治疗帕金森病的药物,其一种合成路线如下:
(1) 有机物G中发生sp2杂化与sp3杂化的碳原子的比例为 。
(2) 已知A→B的反应为加成反应,则B的结构简式为 。
(3) E的一种同分异构体符合下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
① 能与FeCl3溶液发生显色反应,能与NaHCO3溶液反应生成CO2;
② 分子中含有4种化学环境不同的氢原子。
(4) 已知:写出以ClCH2CHO、为原料,制取 的合成路线流程图(无机试剂及有机溶剂任用,合成示例见本题题干)。
16. (20分)碘及碘化钾是实验室中的常见试剂,含碘废液中碘元素通常以I-、I、I2和IO中的一种或多种形式存在,回收碘具有很好的经济价值。
(1) 为检验某实验室酸性废液中是否含I-,现进行如下实验:取少量废液,向其中滴加淀粉溶液,溶液不变蓝。另取少量废液,________________________________________________________________________
,则溶液中含有I-。请补充完整该实验方案,实验中可以选用的试剂有FeCl3溶液、FeCl2溶液、淀粉溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液。
(2) 一种由含I-的废液制取单质碘的流程如下:
① 沉碘时应向废液加入足量的Na2S2O3溶液,再加入CuSO4至沉淀不再增加。
Ⅰ. 沉碘时有CuI沉淀和Na2S4O6生成,写出该反应的离子方程式: 。
Ⅱ. 若不加入Na2S2O3溶液,仅加入CuSO4溶液也可生成CuI沉淀。沉碘时不是仅加入CuSO4溶液的原因是 。
② 氧化、蒸发的装置如右图所示。
Ⅰ. 球形干燥管的作用是 。
Ⅱ. 蒸发出的碘蒸气冷却后易凝固。实验过程中,若发现玻璃导管中有单质碘凝固析出,为防止堵塞,可以采取的方法是________________________________________________________________________
。
(3) 若废液中含有I2,可以用CCl4进行萃取,萃取后所得有机层可以用KOH溶液进行反萃取。反萃取后所得水层中的溶质为KIO3和KI。请补充完整由反萃取后所得水层制取KI晶体的实验方案:取反萃取后所得水层,________________________________________________________________________
。
(已知KI易溶于水;氧化性:KIO3>S。实验中可以选用的试剂有H2S 气体、NaOH 溶液、稀硫酸)
(4) 某含碘废液中,碘元素以IO形式存在,为测定IO的浓度,现进行如下实验:准确量取20.00 mL废液,加水稀释配成100.00 mL溶液,取20.00 mL溶液,加入盐酸,加入足量KI晶体,以淀粉为指示剂,用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定I2至恰好完全反应,消耗Na2S2O3溶液24.00 mL。已知测定过程中发生的反应为IO+I-+H+——I2+H2O(未配平);I2+S2O——I-+S4O(未配平)。计算废液中IO的物质的量浓度,并写出计算过程。
17. (15分)回收利用含硫化合物有利于节约资源、保护环境。
(1) 一种由含H2S的烟气回收硫磺的工艺为将一部分含H2S的烟气在空气中燃烧,将燃烧所得产物与剩余烟气混合,冷却后可回收得到硫磺(S8)。 该工艺中涉及反应如下:
反应1: 2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(g);ΔH1=-1 036 kJ·mol-1
反应2: 4H2S(g)+2SO2(g)===3S2(g)+4H2O(g);ΔH2=+94 kJ·mol-1
反应3: 4S2(g)===S8(s);ΔH3=-512 kJ·mol-1
① 反应8H2S(g)+4O2(g)===S8(s)+8H2O(g)的ΔH= 。
② 如果上述反应均能完全进行,为提高硫磺的产率,该工艺中需要控制的是________________________________________________________________________ 。
(2) 一种以MnO2为原料,循环吸收烟气中SO2的物质转化关系如下:
MnO2MnSO4
写出转化中由MnSO4制MnO2的化学反应方程式: 。
(3) 一种以Al2O3为催化剂载体、FeS2为催化剂的H2还原烟气中SO2制S的反应机理如图1和图2所示:
① 图1中所示转化可以描述为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ 。
图3
② 图2中X的电子式为 。
③ 其他条件一定,改变起始时H2与SO2的比例,反应相同时间,测得S的产率与温度和n(H2)/n(SO2)比值的关系如图3所示。500 ℃时 ,n(H2)/n(SO2)比值为3时硫的产率小于比值为2时的原因是________________________________________________________________________ 。
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1. D 解析:根据信息可知,锑的价电子排布为5s25p3,为第五周期第ⅤA族元素,最外层电子数为5,最高化合价为+5,相对原子质量为121.8。其上一周期同族元素为As,为非金属元素,故Sb不是活泼的金属,其最高价氧化物对应水化物不可能为强碱。
2. A 解析:A项,题给离子化合物的阴、阳离子的半径大于NaCl中阴、阳的半径,故离子键相对较弱(常温下为液态),正确;B项,氢键存在于与电负性较大的N或O或F相连的H原子与其他分子的N或O或F之间,该离子液体的阳离子间不具备形成氢键的条件,错误;C项,BF中B采用sp3杂化,故键角为109°28′,错误;D项,1 mol该离子液体的阳离子中所含σ键的数目为19NA,错误。
3. C 解析:A项,Al3+、F-的核外电子排布相同,Al的核电荷数大,故Al3+的半径较小,错误;B项,元素非金属性越强,其简单氢化物越稳定,故稳定性: PH3<NH3,错误;C项,除了反常元素外,一般非金属越强,I1越大,正确;D项,HF为弱酸、HNO3为强酸,错误。
4. A 解析:A项,NO2与NaOH能反应生成硝酸钠和亚硝酸钠,正确;B项,氯气难溶于饱和食盐水,错误;C项,BaCl2与SO2不能反应,错误;D项,碱石灰不能与NH3反应,不能吸收NH3,错误。
5. D 解析:A项,Fe与H2O(g)高温下反应生成Fe3O4,错误;B项,K2FeO4与水反应生成O2,错误;C项,Fe2O3不能与H2O反应,错误。
6. B 解析:A项,CuSO4溶液呈蓝色的原因是[Cu(H2O)4]2+是蓝色的,错误;B项,Cu(OH)2与NH3反应生成配离子[Cu(NH3)4]2+,正确;C项,玻璃棒摩擦试管壁是为了晶体快速结晶(玻璃碎屑形成晶核),错误;D项,[Cu(H2O)4]2+与NH3反应生成[Cu(NH3)4]2+,说明NH3的配位能力更强,错误。
7. C 解析:A项,根据Cr2O+2OH- 2CrO+H2O,加入Ba(OH)2,Cr2O转化为CrO,错误;B项,阴极发生还原反应,2H2O+2e-===H2↑+2OH-,故pH增大,错误;C项,因为电解液中含有较多OH-,故加入NH4Cl溶液反应时可能有NH3生成,正确;D项,加入NH4Cl,有NH4ClO4晶体析出,说明同等条件下,NH4ClO4溶解度较小,错误。
8. B 解析:A项,结构相似的物质,相对分子质量越大,一般范德华力越大,熔、沸点越高,正确;B项,ClO和ClO中Cl都采用sp3杂化,ClO中Cl有一个孤电子对,ClO中无孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对对成键电子对的排斥力,因而ClO的键角较小,错误;C项,H—O键为极性键,H2O为V形分子,因而为极性分子,正确;D项,非极性共价键一般存在于同种元素之间,正确。
9. C 解析:A项,X能形成分子间氢键,使分子间作用力增大,熔、沸点升高,而邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键,使分子间作用力小于X,错误;B项,X→Y中两种反应物的各种原子数之和与Y相等,为加成反应(醛基与氨基加成),错误;C项,两个苯环平面可以通过单键旋转重叠,正确;D项,两种物质都含有酚羟基,无法鉴别,错误。
10. D 解析:A项,LiCl、KCl为离子化合物,常温下含有离子,应该是不含有能自由移动的离子,错误;B项,有KCl生成,又有其他氯化物生成,不可能符合元素守恒(KClO4中K、Cl原子个数比1∶1),错误;C项,电极反应式电荷不守恒,错误;D项,由FeS2+4e-===Fe+2S2-,可知每转移1 mol电子,消耗FeS2的物质的量为0.25 mol,正确。
11. D 解析:A项,任何反应的熵变不可能为0,错误;B项,反应的活化能越大,该步反应的速率越小,转化⑦对应的能垒是逆反应的,决定总反应速率快慢的步骤是转化⑤,错误;C项,可逆反应中反应物充分反应也不能完全转化,错误;D项,根据转化①可知,催化剂表面吸附1 mol CO、1 mol H2O共释放0.32 eV的能量,根据⑧可知,催化剂表面吸附1 mol H2O释放0.11 eV的能量,故催化剂表面吸附1 mol CO释放0.21 eV的能量,正确。
12. C 解析:A项,随着温度的升高,异丁烯平衡产率增大,说明反应1正向移动,为吸热反应,ΔH1>0;由于随着温度的升高,异丁烯平衡产率增加幅度远大于异丁醇的平衡转化率增大的幅度,说明反应2发生了逆向移动,为放热反应,ΔH2<0,错误。B项,催化剂改变反应的速率,但是不能提高平衡时各物质的转化率,错误。C项,温度、压强恒定,V(异丁醇)∶V(N2)起始比值越大,则异丁醇的分压越大,分压大不利于反应1,则异丁烯的产率越低,正确。D项,若将起始时N2换成H2O(g),提高了生成物H2O(g)的浓度,则反应1平衡逆向移动,平衡时异丁烯的产率减小,错误。
13. D 解析:A项,10 mL 0.1 mol·L-1 NH4HCO3与0.1 mol·L-1氨水的混合溶液中溶质为(NH4)2CO3,根据Ka2(H2CO3)和Kb(NH3·H2O)分析,CO水解程度大于NH水解程度,故(NH4)2CO3溶液显碱性。根据电荷守恒:c(NH)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-),由于c(H+)<c(OH-),则c(NH)>c(HCO)+2c(CO),错误;B项,反应中NH3·H2O为弱碱,不能拆成OH-形式,错误;C项,过滤所得滤液含有(NH4)2SO4,根据物料守恒分析,有2c(SO)=c(NH)+c(NH3·H2O),错误;D项,溶液混合后亚铁离子浓度为0.05 mol·L-1,碳酸根离子浓度为0.05 mol·L-1,二者反应生成碳酸亚铁沉淀,说明Ksp(FeCO3)< 0.05×0.05即Ksp(FeCO3)<2.5×10-3,正确。
14. (14分)
(1) Cu+(2分)
(2) ① 4CuFeS2+3O2+6H2O===4CuS2+4Fe(OH)3(3分)
② Fe3+半径较小,更易穿过晶体到达表面(2分)
(3) ① 8.5 mol(2分)
② Cu2+和Fe3+催化部分H2O2发生分解(2分)
③ Na++3Fe3++2SO+6H2O===NaFe3(SO4)2(OH)6↓+6H+(3分)
解析:(1) 根据“均摊法”,晶胞中含8×+4×=3个Cu+、6×+4×=4个Fe3+、8个S2-,结合CuFeS2化学式可知,图中“”表示的微粒是Cu+。(2) ① 由题图可知,黄铜矿在潮湿的空气中和氧气、水发生反应生成氢氧化铁和CuS2。② 黄铜矿在潮湿空气中变质时,晶胞中的Fe3+会优先到达变质后固体的表面。从结构上分析原因除了Fe3+比Cu+更容易与O2亲和外,还有Fe3+半径小于Cu+且Fe3+所带正电荷更多,故容易迁移到外层和生成的OH-结合生成Fe(OH)3。(3) ① CuFeS2和H2O2、H2SO4混合液反应后转化为Cu2+、Fe3+、SO。反应中铜元素化合价由+1升为+2、硫元素由-2升为+6, CuFeS2中元素化合价共升高17;H2O2中O元素化合价由-1降为-2,H2O2中O元素化合价共降低2,根据得失电子守恒,可知CuFeS2与H2O2的物质的量之比为2∶17,故将1 mol CuFeS2完全转化,理论上所需H2O2的物质的量为8.5 mol。② 浸出过程中发现,H2O2的反应实际用量远大于理论用量,原因是H2O2不稳定容易分解,导致其用量增加。③ 浸出过程中,溶液中含有少量Na2SO4,Na2SO4、Fe3+、H2O会发生反应并析出黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]沉淀,根据电荷守恒、原子守恒配平化学方程式。
15. (12分)
(1) 9∶4 (2分) (2) (2分)
(5分)
解析:(1) 有机物G中苯环上碳原子、酰胺基中碳原子、碳碳双键两端的碳原子均为sp2杂化,饱和碳原子均为sp3杂化,CN中碳原子为sp杂化;故发生sp2杂化与sp3杂化的碳原子的比例为9∶4。(2) CuO与C中形成酮羰基有关,则B中必然含有—OH,A→B的反应为加成反应,A中酚羟基对位苯环上H原子加到OHCCOOH的醛基O上,苯环C加到醛基C上。(3) E的一种同分异构体符合下列条件:① E除苯环外有2个碳原子、5个O原子、1个N原子,苯环外不饱和度为2(硝基为1个不饱和度);能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;能与NaHCO3溶液反应生成CO2,则含有羧基;② 分子中含有4种化学环境不同的氢原子,则分子结构对称性较好;若考虑有一个酚羟基,可以安排2个羧基和一个氨基,2个羧基关于氨基或酚羟基对称(酚羟基、氨基处于苯环对位);若考虑有2个酚羟基,则可以考虑有一个羧基和一个酰胺基,2个酚羟基关于羧基或酰胺基对称。(4) ClCH2CHO和发生E→F的反应得到,和NaCN发生已知反应生成,分子羧基和氨基发生已知反应成环得到产物。
16. (20分)
(1) 向其中滴加几滴淀粉溶液,再滴入FeCl3溶液,若溶液变蓝(2分)
(2) ① Ⅰ. 2Cu2++2I-+2S2O===2CuI↓+S4O(3分)
Ⅱ. 仅加入CuSO4溶液,生成的CuI沉淀的量将减少一半,最终回收的I2也将减少一半(2分)
② Ⅰ. 吸收挥发出的I2,并防止倒吸(2分)
Ⅱ. 用酒精灯加热有单质碘析出的导管部位(2分)
(3) 向其中边搅拌边通入H2S气体,至静置后向上层清液中通入H2S气体时,不再有沉淀生成,停止通入。将所得溶液蒸发结晶,得到KI晶体,同时将蒸发所得的气体通入NaOH溶液中(5分)
(4) n(S2O)=0.100 0 mol·L-1×24.00 mL ×10-3 mL·L-1=2.4×10-3 mol (1分)
n(I2)=n(S2O)=×2.4×10-3 mol=1.2×10-3 mol
原废液中n(IO)=n(I2)×=×1.2×10-3 mol×5=2.0×10-3 mol (2分)
废液中c(IO)==0.10 mol·L-1(1分)
解析:(1) I-可被Fe3+氧化为碘单质,通过检验I2的存在,确证之前有I-。(2) ① Ⅰ. 沉碘时应向废液加入足量的Na2S2O3溶液,再加入CuSO4溶液有CuI沉淀和Na2S4O6生成,反应中硫元素化合价由+2变为+2.5,铜元素化合价由+2变为+1,根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式。Ⅱ.若不加入Na2S2O3溶液,仅加入CuSO4溶液,则Cu2+和I-会发生反应生成CuI沉淀和I2,生成的I2进入滤液造成产率降低。② Ⅰ. 球形干燥管中有膨大的部分,可以防止倒吸;Ⅱ. 碘受热容易升华,实验过程中,若发现玻璃导管中有单质碘凝固析出,为防止堵塞,可以采取的方法是适当加热导管处。(3) 反萃取后所得水层中的溶质为KIO3和KI,已知KI易溶于水;氧化性:KIO3>S,故可以通入H2S气体将KIO3转化为KI。
17. (15分)
(1) ① -1 768 kJ·mol-1(3分)
② 发生反应1和反应2的烟气的体积比为1∶2(2分)
(2) 2MnSO4+4NH3+O2+2H2O===2MnO2+2(NH4)2SO4(3分)
(3) ① SO2吸附到催化剂载体上,在活性氢原子作用下,SO2中硫氧键断裂,氢原子与氧原子结合成OH吸附在载体上,同时有单质S生成,氢原子进一步与OH反应生成水(3分)
② H(2分)
③ n(H2)/n(SO2)比值为3时,H2过量,H2进一步将S还原成H2S,导致硫的产率减小(2分)
解析:(1) ① 根据盖斯定律可知,×反应1+×反应2+反应3得反应的ΔH。② 反应1的H2S转化为等物质的量的SO2,反应2中H2S与SO2的物质的量之比为2∶1,故反应1的烟气与反应2的烟气的体积比需满足1∶2。(2) 由题图可知,MnSO4和O2、H2O、NH3反应生成MnO2,反应中锰元素化合价由+2变为+4、氧元素化合价由0变为-2,根据质量守恒定律可知,还会生成硫酸铵,根据得失电子守恒配平化学方程式。(3) ① SO2首先吸附在催化剂上,活性H原子使硫氧键断裂,硫氧键中的O与活性H结合成OH吸附在催化剂的载体上,OH与催化剂表面活性H原子结合成H2O;硫氧键中的S变成S单质析出。② FeS2中硫元素为-1价,由FeS2为催化剂的H2还原烟气中SO2制S的反应机理图2可知,氢分子和FeSx结合生成X、活性氢原子和FeSx-1,根据H、S原子守恒,可知X由H、S原子形成。③ H2能与生成的S反应转化为H2S。