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1.已知:2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2。在密閉容器中,將6.6gCO2與一定量的Na2O2固體充分反應(yīng)后,氣體變?yōu)?.8g。下列說法正確的是( )
A.3.8g氣體全部是O2
B.3.8g氣體通過足量NaOH溶液后,氣體減少2.2g
C.反應(yīng)后的固體是混合物
D.生成Na2CO3的質(zhì)量為15.9g
2.在化學(xué)反應(yīng)A+B2=AB2中,A與B2反應(yīng)的質(zhì)量關(guān)系如圖所示,現(xiàn)將8gA和5gB2充分反應(yīng),則生成AB2的質(zhì)量是()
A.10g B. 13g C. 16g D. 18g
3.已確定某可燃性氣體含有甲烷(CH4)和乙炔(C2H2),為進(jìn)一步確定其組成,現(xiàn)取5.8g混合氣體充分燃燒,測(cè)得生成CO2為17.6g,H2O為9g,則混合氣體中CH4和乙炔C2H2的質(zhì)量比為
A.13:23 B.16:13 C.3:8 D.13:8
4.有一包“鐵”的粉末,可能含有Fe 、Fe2O3 Fe3O4 中的一種或幾種,現(xiàn)稱取23.2g放在試管中,通入足量的一氧化碳并加熱充分反應(yīng),將生成的氣體全部通入足量的澄清石灰水,共得到40g的碳酸鈣固體。關(guān)于這包“鐵” 的粉末成分判斷正確的是
A.一定是純凈物 B.一定有Fe 、Fe2O3 Fe3O4三種
C.如果有Fe ,就一定有Fe2O3 D.如果有Fe2O3 ,就一定有Fe3O4
5.—定量某Fe203樣品(含有少量的Fe0、CuO),與100g9.8%的稀硫酸,恰好完全反應(yīng)。該Fe2O3 樣品中氧元素的質(zhì)量是
A. 0.8 g B. 1.6g C. 3.2 g D. 6.4 g
6.下列實(shí)驗(yàn)過程與圖象描述相符合的一組是
7.建立模型是學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方法,在理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)時(shí)往往引入模型,如圖是某反應(yīng)的微觀模型,有關(guān)該模型的途述中,正確的是()
A.反應(yīng)前后分子數(shù)目不變
B.反應(yīng)前后原子種類發(fā)生改變
C. 和 化學(xué)性質(zhì)相似
D. 是保持氧氣化學(xué)性質(zhì)的微粒
8.鋅粉、鋁粉、鎂粉的混合物3.8g與一定質(zhì)量的稀硫酸恰好完全反應(yīng),生成氫氣0.2克,將反應(yīng)后的溶液蒸發(fā)水分,則得固體硫酸鋅、硫酸鋁、硫酸鎂的混合物的質(zhì)量為
A.13.6g B.13.4 g C.12 g D.11g
9.在反應(yīng)A+B=C+D中,20g A和10g B恰好完全反應(yīng),生成5g C,若要制得5g D,則需要B的質(zhì)量為()
A.5g B. 4g C.2g D.3g
10.鎂帶在耐高溫的密閉容器中(內(nèi)含空氣)加熱發(fā)生反應(yīng)3Mg+N2 Mg3N2,下列圖中能正確表示容器里所盛物質(zhì)總質(zhì)量變化的是()
A. B. C. D.
11.已知某反映的微觀示意圖如下,下列說法正確的是( )
A.該反應(yīng)不符合質(zhì)量守恒定律 B.參加反應(yīng)的分子個(gè)數(shù)比是5:2
C.該反應(yīng)中反應(yīng)物都是化合物 D.該反應(yīng)前后的分子種類改變
12.把一定質(zhì)量的a,b,c,d四種物質(zhì)放入一密閉容器中,在一定條件下反應(yīng)一段時(shí)間后,測(cè)得反應(yīng)后各物質(zhì)的質(zhì)量如下,下列說法中正確的是()
物質(zhì) a b c d
反應(yīng)前的質(zhì)量(g) 6.4 3.2 4.0 2.8
反應(yīng)后質(zhì)量(g) 5.2 X 7.2 2.8
A.a和c是反應(yīng)物 B. d一定是催化劑
C.X=2.0g D. 該反應(yīng)是化合反應(yīng)
13.已知5gA與2gB恰好完全反應(yīng)生成3gC和若干克D。若制取8gD,則需__________gA。
14.用鋅、氧化銅、稀硫酸作原料制取銅,有下列兩種途徑:
(1)Zn H2 Cu; (2)CuO CuSO4 Cu
若用這兩種方法制得相同質(zhì)量的銅時(shí),下列敘述符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是 ( )
A.消耗相同質(zhì)量的氧化銅 B.消耗相同質(zhì)量的鋅
C.消耗相同質(zhì)量的硫酸 D.生成的硫酸鋅質(zhì)量相同二、填空題
15.已知5gA與2gB恰好完全反應(yīng)生成3gC和若干克D。若制取8gD,則需__________gA。
16.(7分)使用密度小、強(qiáng)度大的鎂合金能減輕汽車自重,從而減少汽油消耗和廢氣排放。
(1)鎂元素在自然界中是以 (填“單質(zhì)”或“化合物”)形式存在。
(2)工業(yè)制鎂的一種原理是2MgO+Si+2CaO ====== 2Mg+Ca2SiO4,抽走容器中的空氣對(duì)反應(yīng)有促進(jìn)作用,且能防止空氣中的物質(zhì)與Mg反應(yīng)使產(chǎn)品混有 (填化學(xué)式)。
(3)制鎂的原料MgO可從海水中獲得。小華利用鎂與鹽酸反應(yīng)后的廢液,模擬從海水中獲取MgO的過程,實(shí)驗(yàn)如下:
步驟1:向上述廢液中,邊攪拌邊分批加入CaO,至MgCl2完全沉淀為止,過濾得Mg(OH)2固體。共消耗8.4g CaO。
步驟2:將Mg(OH)2固體加熱分解為MgO和水,所得MgO的質(zhì)量為4.0g 。
①步驟2中Mg(OH)2分解的化學(xué)方程式為 。
②通過所得MgO的質(zhì)量計(jì)算上述廢液中含MgCl2的質(zhì)量m= g。
③分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可知步驟Ⅰ中反生的化學(xué)反應(yīng)有:
CaO+H2O==Ca(OH)2;Ca(OH)2+MgCl2==CaCl2+Mg(OH)2; 。
17.實(shí)驗(yàn)室有一瓶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.6%的稀硫酸,請(qǐng)回答:
(1)配置200g這種溶液需 g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸。
(2)現(xiàn)取10g配置好的稀硫酸,向其中滴加溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液,恰好完全反應(yīng)后,需要溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液質(zhì)量是多少?三、簡答題
18.(7分)實(shí)驗(yàn)室常用下列裝置研究氣體的制取和性質(zhì),根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問題。
(1)寫出實(shí)驗(yàn)室用A裝置制取氧氣的一個(gè)化學(xué)方程式 。
(2)若收集一瓶氧氣,進(jìn)行F的實(shí)驗(yàn)使用,選擇氣體收集裝置中的___________(填裝置
序號(hào)),理由是 。
(3)通過比較可以發(fā)現(xiàn):實(shí)驗(yàn)室制取O2、H2和CO2的發(fā)生裝置都可以選B,試寫出滿足選擇B裝置的一般條件__________________________。
(4)某同學(xué)稱取了10g含雜質(zhì)20%的石灰石與足量的稀鹽酸反應(yīng),理論上可以制得二氧化碳的質(zhì)量為
g(精確到0.1g)。
19.(2013廣西南寧)人類的生活和生產(chǎn)都離不開金屬材料
(1)鐵生銹的條件是:鐵與空氣和 直接接觸。
(2)根據(jù)鐵生銹的條件,自行車支架采取的防銹措施是 。
(3)某同學(xué)為了驗(yàn)證鎂、鐵、銅的活動(dòng)性順序,他選擇了打磨過的鐵絲,你認(rèn)為他還需要選的另外兩種溶液是 溶液和 溶液.請(qǐng)根據(jù)選定的試劑寫出上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)化學(xué)方程式 。
20.(13分)某化學(xué)課外活動(dòng)小組在實(shí)驗(yàn)室配制石灰水時(shí),因發(fā)現(xiàn)燒杯底部有固體未溶解,對(duì)熟石灰樣品的主要成分進(jìn)行了探究。請(qǐng)你參與討論并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
【提出問題】針對(duì)該熟石灰樣品的成分,同學(xué)們展開了討論,小明認(rèn)為溶解后剩余固體為變質(zhì)后的難溶性物質(zhì),變質(zhì)的化學(xué)方程式為 。小華同學(xué)不同意他的判斷,你認(rèn)為小華同學(xué)的理由是 。
【進(jìn)行猜想】猜想一:熟石灰樣品成分是Ca(OH)2;
猜想二:熟石灰樣品成分是CaCO3;
猜想三:你認(rèn)為熟石灰樣品成分還可能是 。
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】請(qǐng)你通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想:
實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①取小燒杯中的物質(zhì)進(jìn)行 (填操作名稱),得到固體和液體。 猜想三正確
②向①所得液體中加入適量 溶液; 溶液變紅
③向①所得固體中加入適量稀鹽酸。
【拓展與應(yīng)用】
(1)小組同學(xué)反思了熟石灰變質(zhì)的原因,在初中化學(xué)我們所學(xué)過的物質(zhì)中還有 (舉一例)等也具有這樣的性質(zhì),認(rèn)識(shí)到這兩種物質(zhì)都應(yīng) 保存。
(2)小明想測(cè)定樣品中Ca(OH)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù),稱取上述0.5g樣品,加足量水使之充分溶解,攪拌過濾后,在實(shí)驗(yàn)室用pH試紙和配制好的10%鹽酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見下表。
加入鹽酸溶液的質(zhì)量/g 0 2.5 3.65 6
樣品的pH 12 11 7 2
①當(dāng)pH=2時(shí),溶液中所含的溶質(zhì)是 (寫化學(xué)式)。
②求樣品中Ca(OH)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。四、推斷題
21.(6分)雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣(其它成分不溶于水也不與酸反應(yīng))?;瘜W(xué)興趣小組為了測(cè) 定雞蛋殼中碳酸鈣的含量,做如下實(shí)驗(yàn):
反應(yīng)①結(jié)束后,所加鹽酸剛好反應(yīng)了一半,反應(yīng)②恰好完全反應(yīng)。請(qǐng)回答下列問題:
(1)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為___________________________;
(2)根據(jù)已知條件列出求解碳酸鈣質(zhì)量(X)的比例式______________;
(3)該雞蛋殼中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______;
(4)所加氫氧化鈣的質(zhì)量為_______;
(5)溶液b中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______;
(6)用36.5%的濃鹽酸配制80g上述稀鹽酸需加水的質(zhì)量為_______。
22.(3分)“熱分解法”是金屬冶煉的方法之一,金屬銀可以用這種方法冶煉,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Ag2O 4Ag + O2。用此方法冶煉108噸金屬銀,需要氧化銀多少噸。
23.下圖是某鈣片的說明書,請(qǐng)閱讀解答下列問題。
X X 鈣 片
主要成分:葡萄糖酸鈣C6H11O72Ca
藥品規(guī)格:2.5g每片含C6H11O72Ca 0.2g
用 量:每日2次,每次一片
①葡萄糖酸鈣中含有_________種元素。
②葡萄糖酸鈣中碳與鈣的質(zhì)量比是_______;
③按說明書服用此鈣片,每天補(bǔ)充鈣的為: 。(只寫算式,不算結(jié)果)。
友情告知:C6H11O72Ca 的相對(duì)分子質(zhì)量為 430
(2)現(xiàn)有廢硫酸 4.9t。廢硫酸中 H2SO4 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%與足量的廢鐵屑反應(yīng),可生產(chǎn)FeSO4的質(zhì)量是多少?參考答案
1.B
【解析】
試題分析:設(shè)反應(yīng)的二氧化碳的質(zhì)量為x,反應(yīng)的過氧化鈉質(zhì)量為y,生成碳酸鈉的質(zhì)量為z,生成氧氣的質(zhì)量為m,則:
2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2
88 156 212 32 88-32=56
x y z m 6.6g-3.8g=2.8g
88/ x=156/ y=212/ z=32/ m=56/2.8g
解得:x=4.4g,y=7.8g,z=10.6g,m=1.6g
由計(jì)算結(jié)果可知,3.8g氣體有二氧化碳2.2g,氧氣1.6g,A錯(cuò);將該氣體通過足量NaOH溶液后,二氧化碳被吸收,氣體減少2.2g,B正確;反應(yīng)中二氧化碳過量,即反應(yīng)后的固體只有碳酸鈉,C錯(cuò)誤;反應(yīng)生成碳酸鈉的質(zhì)量為10.6g,D錯(cuò)。故選B
考點(diǎn):差量法計(jì)算
2. A
【解析】
試題分析:化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律,即參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量之和,等于反應(yīng)后生成的物質(zhì)的質(zhì)量之和 , 由A與B2反應(yīng)的質(zhì)量關(guān)系可知,A與B2反應(yīng)的質(zhì)量比是1:1,將8gA和5gB2充分反應(yīng)時(shí),A過量,參加反應(yīng)的A和B2都是5g,因此生成AB2的質(zhì)量是10g.故選:A
考點(diǎn):質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用.
3.B
【解析】
試題分析:A、CO2和HCl,通過澄清石灰水,兩者都會(huì)發(fā)生反應(yīng),錯(cuò)誤,B、除去CuO中的炭粉,滴加稀鹽酸,碳粉不會(huì)反應(yīng),氧化銅會(huì)與鹽酸反應(yīng),把氧化銅除去了,錯(cuò)誤,C、除去NaCl溶液中CaCl2,滴加適量碳酸鈉,發(fā)生反應(yīng):CaCl2+Na2CO3==CaCO3+2NaCl,再過濾,即可得到純凈的NaCl溶液,正確,D、除去NaOH溶液中Na2CO3,滴加適量氯化鈣溶液,發(fā)生反應(yīng):CaCl2+Na2CO3==CaCO3+2NaCl,雖然能除去Na2CO3,但是引入了新的雜質(zhì)NaCl,錯(cuò)誤,故選B
考點(diǎn):物質(zhì)的除雜
4.C
【解析】
試題分析:假設(shè)這一包白色粉末是一種物質(zhì)(鐵的氧化物),設(shè)鐵元素在氧化物中的化合價(jià)是X,則鐵的氧化物是Fe2OX,根據(jù)兩個(gè)方程式可以找到如下關(guān)系:
Fe2OX~XCO2~XCaCO3
(112+16X) 100X
23.2g 40g
112+16X/100x=23.2g/40g
得:X=+8/3
單質(zhì)中鐵的化合價(jià)為零,四氧化三鐵中鐵元素的化合價(jià)是:+8/3價(jià),氧化鐵中鐵元素的化合價(jià)是:+3價(jià).又0銅;鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅,反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;故答案為:氯化鎂、硫酸銅;Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
考點(diǎn):考査金屬銹蝕的條件及其防護(hù);金屬的化學(xué)性質(zhì);化學(xué)方程式書寫、文字表達(dá)式
20. 【提出問題】CO2+ Ca(OH)2=CaCO3+H2O;固體還可能是微溶的氫氧化鈣飽和后析出的晶體;
【進(jìn)行猜想】Ca(OH)2和CaCO3(缺少或有錯(cuò)誤不得分)【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】過濾 酚酞 有氣泡產(chǎn)生;
【拓展與應(yīng)用】(1)NaOH 密封(2)①CaCl2、HCl(缺少或有錯(cuò)誤不得分);② 74%
【解析】
試題分析:【提出問題】小明認(rèn)為溶解后剩余固體為變質(zhì)后的難溶性物質(zhì),變質(zhì)的化學(xué)方程式為CO2+ Ca(OH)2=CaCO3+H2O;小華同學(xué)不同意他的判斷,小華同學(xué)的理由是固體還可能是微溶的氫氧化鈣飽和后析出的晶體;【進(jìn)行猜想】根據(jù)氫氧化鈣的性質(zhì)及反應(yīng)的程度可知,猜想三:熟石灰樣品成分還可能是Ca(OH)2和CaCO3的混合物;【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想三:依據(jù)氫氧化鈣和碳酸鈣的性質(zhì)可操作如下; ①取小燒杯中的物質(zhì)進(jìn)行過濾,得到固體和液體,②向①所得液體中加入適量酚酞試液,溶液變紅 色,說明氫氧化鈣存在,③向①所得固體中加入適量稀鹽酸。有氣泡產(chǎn)生,說明混有碳酸鈣,證明了猜想三正確;【拓展與應(yīng)用】(1)小組同學(xué)反思了熟石灰變質(zhì)的原因,在初中化學(xué)我們所學(xué)過的物質(zhì)中還有氫氧化鈉,因?yàn)槎叨寄芘c空氣中的成分反應(yīng),故這兩種物質(zhì)都應(yīng)密封保存;(2)測(cè)定樣品中Ca(OH)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù),稱取上述0.5g樣品,加足量水使之充分溶解,攪拌過濾后,在實(shí)驗(yàn)室用pH試紙和配制好的10%鹽酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)①當(dāng)pH=2時(shí),說明鹽酸過量,故溶液中所含的溶質(zhì)是反應(yīng)生成的氯化鈣和剩余的鹽酸;②樣品中Ca(OH)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 設(shè):樣品中Ca(OH)2的質(zhì)量為x
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2+2H2O (1分)
74 73
x 3.65g×10%
74:x=73:0.365g 解得,x=0.37g
樣品中Ca(OH)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為: ×100%=74% (1分)
答:樣品中Ca(OH)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%。 (設(shè)答正確1分)
考點(diǎn):實(shí)驗(yàn)探究、根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算
21.(1)CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2(1分);(2) (或 或 或 );(3)80%(1分);(4)7.4g(1分);(5)11.1%(1分);(6)40g(1分)
【解析】
試題分析:(1)雞蛋殼含有碳酸鈣,能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳,CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2;(2)由質(zhì)量守恒定律可得:反應(yīng)①生成的二氧化碳的質(zhì)量為:12.5g+80g-88.1g=4.4g,再結(jié)合化學(xué)方程式即可列出求解碳酸鈣質(zhì)量(X)的比例式: ;(3)由(2)計(jì)算可得碳酸鈣的X質(zhì)量為10g,故該雞蛋殼中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=80%;(4)由(2)化學(xué)方程式計(jì)算可得反應(yīng)的氯化氫質(zhì)量為7.3g,因?yàn)榉磻?yīng)①結(jié)束后,所加鹽酸剛好反應(yīng)了一半,則濾液a中氯化氫的質(zhì)量也為7.3g,設(shè)所加氫氧化鈣的質(zhì)量為Y,結(jié)合化學(xué)方程式2HCl+Ca(OH)2==CaCl2+2H2O利用氯化氫的質(zhì)量即可計(jì)算出氫氧化鈣的質(zhì)量: ,y=7.4g;(5)溶液b中溶質(zhì)為氯化鈣,反應(yīng)①和反應(yīng)②均生成氯化鈣;利用(2)中化學(xué)方程式可以計(jì)算出反應(yīng)①生成的氯化鈣質(zhì)量為11.1g;利用(4)中的化學(xué)方程式及氯化氫的質(zhì)量可以計(jì)算出氯化鈣的質(zhì)量z: ,z=11.1g;由質(zhì)量守恒定律可得:所得溶液質(zhì)量為80g+10g-4.4g+107g+7.4g=200g,所得溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=11.1%;(6)反應(yīng)①鹽酸剛好反應(yīng)了一半,即80g鹽酸中含有氯化氫質(zhì)量為7.3g×2=14.6g,設(shè)需加水的質(zhì)量為m,利用溶液稀釋前后溶質(zhì)質(zhì)量不變可得:(80g-m)×36.5%=14.6g,計(jì)算得出m=40g。
考點(diǎn): 化學(xué)方程式計(jì)算;質(zhì)量守恒定律;稀釋溶液
22.設(shè)需氧化銀的質(zhì)量為x
2Ag2O 4Ag + O2
464 432
X 108t
X =116t
答:略
【解析】
試題分析:已知生成物中銀的質(zhì)量,結(jié)合化學(xué)方程式即可求得氧化銀的質(zhì)量.
考點(diǎn):化學(xué)方程式的計(jì)算
23. (1)(1)①四(1分) ②72∶40 或 9∶5( 1分)(結(jié)果化簡也可) ③2×0.2g×(40/430×100%)1 分合理即可得分(2)1.52t
【解析】
試題分析:(1)①根據(jù)葡萄糖酸鈣的化學(xué)式可知其含有 四種元素;
②葡萄糖酸鈣中碳與鈣的質(zhì)量比是:6×12:40=72∶40 或 9∶5( 1分)(結(jié)果化簡也可)
③按說明書服用此鈣片,每天補(bǔ)充鈣的為:2×0.2g×(40/430×100%)1 分合理即可得分
(2)解: 設(shè)生產(chǎn) FeSO4 的質(zhì)量為 x則
Fe +H2SO4 FeSO4+ H2 …………………………1 分
98 152
4.9t×20% x
98∶152= 4.9t×20%∶x …………………………1 分
x =1.52t …………………………1 分
1.(2013,黃石)下列有關(guān)金屬的說法中不正確的是(B)
A.鐵釘在潮濕的空氣中易生銹
B.常溫下金屬均為固態(tài)
C.鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣
D.合金的許多性能和組成它們的純金屬不同
2.(2014,蘇州)下列關(guān)于金屬的說法正確的是(B)
A.人類使用金屬鋁的年代早于銅、鐵
B.“真金不怕火煉”表明金(Au)在高溫條件下也很難與氧氣反應(yīng)
C.通過高爐煉得的鐵為純鐵
D.武德合金的熔點(diǎn)高,可用于制造保險(xiǎn)絲
3.(2014,蘭州)有X、Y、Z三種金屬,如果把X和Y分別放入稀硫酸中,X溶解并產(chǎn)生氫氣,Y不反應(yīng);如果把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中,過一會(huì)兒,在Y表面有銀析出,而Z沒有變化。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)事實(shí),判斷這三種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?C)
A.Y>Z>XB.Y>X>Z
C.X>Y>Z D.Z>Y>X
4.下列關(guān)于鐵的說法錯(cuò)誤的是(A)
A.用鐵桶盛放硫酸銅溶液
B.鐵釘在潮濕的空氣中易生銹
C.鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣
D.煉鐵高爐內(nèi)一氧化碳奪取氧化鐵中的氧而生成了鐵
5.(2014,菏澤)僅用下列各組試劑無法完成驗(yàn)證Zn,Cu,Ag三種金屬活動(dòng)性順序的是(C)
A.Zn、Ag、CuSO4溶液
B.Cu、ZnSO4溶液、AgNO3溶液
C.Zn、Ag、稀硫酸、ZnSO4溶液
D.Zn、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液
6.(2014,重慶)“對(duì)比法”是實(shí)驗(yàn)探究中常用的一種科學(xué)方法,分析以下鐵釘生銹實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),得出的結(jié)論不正確的是(B)
A.對(duì)比①②可以說明鐵生銹一定要有氧氣參加
B.對(duì)比②③可以說明鐵生銹一定要有水參加
C.對(duì)比①③可以說明鐵生銹一定要有水參加
D.對(duì)比①②③可以說明鐵生銹必須水和氧氣同時(shí)參加
7.(2013,湛江)早在春秋戰(zhàn)國時(shí)期,我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器。下列說法正確的是(B)
A.鐵和鐵合金都容易被腐蝕
B.高爐煉鐵是利用還原劑在高溫下把鐵從鐵礦石中還原出來
C.配制波爾多液的原料是硫酸銅溶液,可用鐵桶配制
D.鐵絲在氧氣中劇烈燃燒,火星四射,生成氧化鐵
8.某學(xué)生為了驗(yàn)證鐵、銀、銅三種金屬的活動(dòng)性順序,設(shè)計(jì)了五個(gè)實(shí)驗(yàn):①將Fe、Cu分別放入稀鹽酸中;②將Ag放入Cu(NO3)2溶液中;③將Cu放入AgNO3溶液中;④將Cu放入FeSO4溶液中;⑤將Fe放入AgNO3溶液中。下列實(shí)驗(yàn)組合不能驗(yàn)證鐵、銀、銅三種金屬活動(dòng)順序的是(D)
A.①②B.①③C.②④D.①⑤
9.(2014,株洲)中國南車株洲時(shí)代集團(tuán)生產(chǎn)的油電雙動(dòng)力公交車因省油、環(huán)保而在全國推廣,雙動(dòng)力公交車制造需要大量使用金屬材料。下列有關(guān)金屬材料的說法正確的是(B)
A.金屬材料中一定不含有非金屬元素
B.多數(shù)合金的抗腐蝕性能比組成它們的純金屬更好
C.雙動(dòng)力公交車所有部件都是由金屬材料制造的
D.地球上的金屬資源是取之不盡,用之不竭的
10.小明為探究金屬與鹽的反應(yīng),將一定質(zhì)量的某種金屬M(fèi)的粉末放入AgNO3與Cu(NO3)2的混合溶液中,充分反應(yīng)后發(fā)現(xiàn),溶液呈現(xiàn)無色,溶液底部有少量固體粉末;過濾后在濾渣和濾液中分別加入適量稀鹽酸,濾渣中有無色氣體產(chǎn)生,濾液中無沉淀產(chǎn)生。結(jié)合實(shí)際現(xiàn)象判斷,小明得出的以下結(jié)論錯(cuò)誤的是(D)
A.濾液中一定沒有銀離子
B.濾渣中一定含有金屬單質(zhì)M
C.濾渣中一定含有單質(zhì)銅
D.加入的金屬M(fèi)可能是單質(zhì)鐵二、填空題
11.(2013,邵陽)右圖為常用的鐵鍋,回答下列問題:
(1)鐵鍋手柄上的塑料屬于__有機(jī)__(填“無機(jī)”或“有機(jī)”)材料。
(2)生活中用鐵做成鐵鍋,是利用鐵的__導(dǎo)熱__性。
(3)金屬材料一般易腐蝕,每年腐蝕的鋼鐵約占世界年產(chǎn)量的四分之一,請(qǐng)你列舉出一條防止鐵生銹的措施:__刷漆(合理即可)__。
(4)鋁制品的抗腐蝕能力較鐵制品強(qiáng),原因是__鋁在空氣中被氧化形成一層氧化膜__。
12.(2014,沈陽)我國早在西漢時(shí)期,就有“曾青得鐵則化為銅”的記述,意思是可溶性銅的化合物與鐵發(fā)生反應(yīng),得到單質(zhì)銅。例如:CuSO4+Fe===Cu+FeSO4。
(1)CuSO4的物質(zhì)名稱為__硫酸銅__,其溶液的顏色為__藍(lán)色__。
(2)鐵屬于__金屬__(填“金屬”或“非金屬”)。
(3)FeSO4中鐵元素的化合價(jià)為__+2__。
(4)該反應(yīng)的基本反應(yīng)類型為__置換反應(yīng)__。
13.(2013,南寧)人類的生活和生產(chǎn)都離不開金屬材料。
(1)鐵生銹的條件是:鐵與空氣和__水(或水蒸氣)__直接接觸。
(2)根據(jù)鐵生銹的條件,自行車支架采取的防銹措施是__刷油漆(或鍍上一層耐磨或耐腐蝕的金屬等)__。
(3)某同學(xué)為了驗(yàn)證鎂、鐵、銅的活動(dòng)性順序,他選擇了打磨過的鐵絲,你認(rèn)為他還需要選的另外兩種溶液是__CuCl2等可溶性銅鹽__溶液和__MgCl2等可溶性鎂鹽__溶液。請(qǐng)根據(jù)選定的試劑寫出上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)化學(xué)方程式__Fe+CuCl2===FeCl2+Cu__。
三、實(shí)驗(yàn)探究題
14.(2013,陜西)如圖為某學(xué)習(xí)小組探究金屬化學(xué)性質(zhì)時(shí)所做的四個(gè)實(shí)驗(yàn),仔細(xì)分析后回答下列問題:
(1)描述A中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:__銅絲表面附著一層銀白色固體,溶液變?yōu)樗{(lán)色__。
(2)寫出C中反應(yīng)的化學(xué)方程式:__Zn+2HCl===ZnCl2+H2__。
(3)要證明Cu、Fe、Ag的活動(dòng)性順序,至少要做的實(shí)驗(yàn)是__AB__(填字母)。
(4)開始反應(yīng)后D中溶液逐漸變?yōu)辄S色,原因是:__鐵釘未打磨有鐵銹,鐵銹與稀硫酸反應(yīng),溶液中有Fe2(SO4)3生成(其他合理答案均可)__。
15.某興趣小組的同學(xué)從實(shí)驗(yàn)室收集到一桶含有FeSO4、CuSO4的廢液,他們想從中回收金屬銅和硫酸亞鐵晶體,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案。結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案回答下列問題:
(1)步驟①中,金屬X是__Fe__,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__Fe+CuSO4===Cu+FeSO4__;
(2)步驟②中,加入過量稀硫酸的目的是__除去銅中的鐵__;
(3)從濾液中獲得硫酸亞鐵晶體采用的方法是__蒸發(fā)__。
16.金屬材料是現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為普遍的一類物質(zhì)。
(1)鈦合金是21世紀(jì)的重要材料,具有熔點(diǎn)高、可塑性好、抗腐蝕性強(qiáng)、與人體有很好的“相容性”等優(yōu)良性能。金屬有下列用途:①用來做保險(xiǎn)絲;②用來制人造骨;③用于制造船舶;④用于制造航天飛機(jī)。其中與鈦合金性能相符合的是__②③④__(填序號(hào))。
(2)鐵是一種最主要的金屬材料,實(shí)驗(yàn)室里用一氧化碳還原氧化鐵得到鐵,實(shí)驗(yàn)過程中,先通入一氧化碳的目的是__趕走管內(nèi)的空氣,防止爆炸__。煉鐵廠常以焦炭、赤鐵礦、空氣等為主要原料煉鐵,反應(yīng)過程如下:
焦炭――過量空氣、高溫① CO2 ――焦炭、高溫②CO――赤鐵礦、高溫③ Fe
寫出②③兩步的化學(xué)方程式__CO2+C=====高溫2CO__、__3CO+Fe2O3=====高溫2Fe+3CO2__。
(3)礦物的儲(chǔ)量有限,而且不可再生,我們必須保護(hù)金屬資源并進(jìn)行金屬的回收利用。某興趣小組同學(xué)欲從含有硫酸、硫酸亞鐵和硫酸銅的廢液中,回收全部金屬銅,應(yīng)先加入__稍過量鐵粉__,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:__Fe+H2SO4===FeSO4+H2__、__Fe+CuSO4===FeSO4+Cu__。
充分反應(yīng)后過濾,濾渣中含有__Fe、Cu__,繼續(xù)處理可以得到純凈的金屬銅和硫酸亞鐵固體。
(4)在學(xué)習(xí)了金屬資源保護(hù)內(nèi)容以后,興趣小組同學(xué)對(duì)金屬的銹蝕做了觀察,發(fā)現(xiàn)殘留水的鐵鍋在與水面接觸的部位最易生銹;家用的銅質(zhì)水龍頭也生了一層綠色的銅銹。回憶已有的知識(shí),鐵生銹的原因是__與空氣中的O2、H2O同時(shí)接觸__。那么銅生銹的原因是什么?查閱有關(guān)資料:銅銹的主要成分是Cu2(OH)2CO3。他們除依照鐵釘銹蝕條件的探究方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)外,還補(bǔ)充做了銅銹蝕與__CO2__有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)寫出一種防止鐵或銅等金屬制品生銹的具體方法__保持金屬及金屬表面的潔凈與干燥(合理即可)__。四、計(jì)算題
17.(2014,泰安)興趣小組的同學(xué)為測(cè)定某一鐵銅合金中含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù),將6 g該合金粉末樣品,加入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫酸銅溶液160 g中,二者恰好完全反應(yīng)。同時(shí)為了充分利用資源,還對(duì)反應(yīng)后的物質(zhì)進(jìn)行回收處理。請(qǐng)結(jié)合下列圖式計(jì)算:
(1)該合金樣品中含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(計(jì)算結(jié)果精確至0.1%)
(2)所得固體銅的質(zhì)量a為多少克?
(3)向不飽和濾液中加入多少克水,能得到5%的硫酸亞鐵溶液,用于缺鐵花卉的營養(yǎng)液。[(2)(3)中計(jì)算結(jié)果精確至0.1 g]
解:設(shè)樣品中鐵的質(zhì)量為x,生成銅的質(zhì)量為y,生成硫酸亞鐵的質(zhì)量為z。
Fe+CuSO4 === FeSO4+Cu
56160 152 64
x 160 g×10% z y
56/160=x/(160 g×10%) x=5.6 g
160/64=(160 g×10%)/y y=6.4 g
160/152=(160 g×10%)/z z=15.2 g
(1)樣品中含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=5.6 g/6 g×100%=93.3%
(2)a=6.4 g+(6 g-5.6 g)=6.8 g
(3)設(shè)要得到5%的硫酸亞鐵溶液,需要向不飽和濾液中加入水的質(zhì)量為m。
在高三復(fù)習(xí)過程中,考生往往花費(fèi)大量時(shí)間盲目做題,而忽視程序性知識(shí)的總結(jié)和核心基礎(chǔ)知識(shí)塊的積累。仔細(xì)研究2014年高考電化學(xué)新題發(fā)現(xiàn),快速、準(zhǔn)確地解答這些題型的秘訣就是使用好程序性知識(shí)以及核心基礎(chǔ)知識(shí)塊的遷移。據(jù)此,本文在解析高考新題的基礎(chǔ)上提煉備考啟示,考生若能適當(dāng)分配時(shí)間弄懂、弄熟、弄透這部分內(nèi)容,定能提高解題的清晰性、準(zhǔn)確性和敏捷性。
一、考查電極名稱的判斷
例1 (2014年新課標(biāo)II卷,12題)2013年3月我國科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是 ( )
A.a為電池的正極
B.電池充電反應(yīng)為LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLi
C.放電時(shí),a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化
D.放電時(shí),溶液中Li+從b向a遷移
【解析】鋰金屬電池中,單質(zhì)鋰總是作負(fù)極,而且負(fù)極反應(yīng)式總是Li-e-Li+,因此圖中含金屬鋰的b是電池的負(fù)極,則a為電池的正極,A正確。LiMn2O4是鋰離子電池的正極材料,充放電過程中,發(fā)生LiMn2O4與Li1-xMn2O4之間的轉(zhuǎn)化,充電時(shí)陽極(電池的正極材料)的反應(yīng)式為:LiMn2O4-xe--xLi+Li1-xMn2O4;再將上述負(fù)極反應(yīng)式乘以x與正極反應(yīng)式相加就得到電池
充電的總反應(yīng),B選項(xiàng)正確。LiMn2O4中的Mn是+3
價(jià),的Mn是+4價(jià),放電時(shí)a極+4價(jià)Mn降為+3價(jià)Mn,
C錯(cuò)誤;換一角度考慮:Li+氧化性很弱,在原電池反應(yīng)中不能得電子降價(jià)。電池的正極也叫陰極,放電時(shí),陽極(也叫負(fù)極)產(chǎn)生的陽離子(Li+)受到陰極吸引向陰極遷移,D正確。
【答案】C
【備考啟示】考生復(fù)習(xí)時(shí)一定要多角度理解電極名稱的規(guī)定。原電池的電極一般稱為正、負(fù)極,從不同角度定義正、負(fù)極如下:
電解池的電極稱為陰、陽極,從不同角度定義陰、陽極如下:
二、考查電極反應(yīng)的書寫
1.遷移法書寫電極反應(yīng)
例2 (2014年海南卷,16題節(jié)選)鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良,是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示,其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中,Li+通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2?;卮鹣铝袉栴}:
(1)外電路的電流方向是由____極流向____極。(填字母)
(2)電池正極反應(yīng)式為 。
(3)是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑?____(填“是”或“否”),原因是 。
【解析】(1)該鋰錳電池來源于教材選修4第75頁,活潑金屬鋰作電池負(fù)極,失去的電子由a極經(jīng)過導(dǎo)線流向正極b,電流方向與之相反:由b極流向a極。
(2)負(fù)極是Li失去電子生成Li+:Li-e-Li+;正極是MnO2得到電子同時(shí)結(jié)合遷移入的Li+生成LiMnO2:MnO2+ e-+ Li+LiMnO2。
(3)Li是活潑金屬,易與水反應(yīng),因此不能用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑。
【答案】(1)b a (2)MnO2+e-+Li+LiMnO2
(3)否 電極Li是活潑金屬,能與水反應(yīng)
【備考啟示】必修2和選修4上介紹過的電池有:干電池、堿性鋅錳電池、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鋰電池、氫氧酸性燃料電池、銀鋅電池,這些電池的構(gòu)造、電極反應(yīng)式、電池反應(yīng)式總結(jié)歸納如下表
2.公式法書寫電極反應(yīng)
例3 (2014年四川卷,11題節(jié)選)(1)MnO2可作超級(jí)電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,其陽極的電極反應(yīng)式是________________。
(2)MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式是______。
【解析】(1)電解后Mn2+被氧化為MnO2,說明Mn2+是還原劑,MnO2是氧化產(chǎn)物,陽極的反應(yīng)式根據(jù)“還原劑-ne-+介質(zhì)氧化產(chǎn)物”寫為:Mn2+- 2e-+2H2OMnO2+4H+。
(2)MnO2是堿性鋅錳電池的氧化劑,在堿性環(huán)境中得電子被還原為MnO(OH),根據(jù)公式(氧化劑+ ne-還原產(chǎn)物)把正極反應(yīng)先寫為MnO2+e-――MnO(OH),再根據(jù)電荷守恒和反應(yīng)環(huán)境顯堿性,在右邊補(bǔ)充OH-,左邊補(bǔ)充H2O,得MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-。
【答案】(1)Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+
(2)MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-
【備考啟示】公式法是書寫新型電解池(或原電池)電極反應(yīng)式的最佳方法,其書寫步驟為:
一、2012年廣東卷化學(xué)試題特點(diǎn)評(píng)析
1.試題總體特點(diǎn)分析。
理綜化學(xué)試題在延續(xù)著廣東自主命題以來的理念,以能力考查為首要目的的特色顯著,把學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)獲取信息、分析解決問題的要求擺在很重要的位置。
考查內(nèi)容具有合理的覆蓋面和比例,選擇題和非選擇題互為補(bǔ)充,立足基礎(chǔ)知識(shí)、主干知識(shí)的考查,個(gè)別試題雖然新穎卻沒有任何偏題、怪題。試題緊緊圍繞“接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力,運(yùn)用化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能分析問題和解決(解答)化學(xué)問題的能力以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)與探究能力”組織信息和設(shè)置問題,通過術(shù)語填空、簡答、列式、描述解答過程、畫圖等多種回答方式的組合運(yùn)用全面考查學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。非選擇題均取材于生產(chǎn)或科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的真實(shí)情景,試題表述清晰簡明,問題的開發(fā)圍繞基本化學(xué)原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法的運(yùn)用,設(shè)問角度靈活多樣,具有獨(dú)創(chuàng)性和公平性,較好地引導(dǎo)教師和學(xué)生跳出題海、回歸基礎(chǔ)。每道題的思維容量和答題量搭配較為合理。問題兼顧知識(shí)的考查和能力層級(jí)的設(shè)置,層層深入梯度明顯,能有效區(qū)分各種水平層次的學(xué)生。
2.知識(shí)要求的基礎(chǔ)性和深刻性分析。
8道選擇題的考點(diǎn)依次為“生活中的化學(xué)”“離子反應(yīng)和離子共存”“物質(zhì)的制備、分離和檢驗(yàn)”“氧化還原反應(yīng)的概念”“物質(zhì)的量的概念及有關(guān)計(jì)算”“常見物質(zhì)的性質(zhì)和用途”“元素周期表和元素周期律”“電解質(zhì)溶液中離子濃度關(guān)系”。可以看出,重要考點(diǎn)的重現(xiàn)率極高,這些內(nèi)容基本代表了中學(xué)化學(xué)的核心知識(shí),雖然總體難度不大但在這些知識(shí)的考查中體現(xiàn)出化學(xué)學(xué)科的一些核心觀念,如微粒觀、過程觀、守恒觀等。第7題的命題取向從簡單的有機(jī)物性質(zhì)再現(xiàn)轉(zhuǎn)向化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系,體現(xiàn)化學(xué)的應(yīng)用性;第12題引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)和用途時(shí)應(yīng)從化學(xué)原理上融會(huì)貫通,不能孤立地記憶;第22題是選擇題中的一個(gè)亮點(diǎn),信息的呈現(xiàn)方式要求學(xué)生對(duì)元素結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的周期性有深刻的理解,那些記住了元素周期表的“形”而不領(lǐng)會(huì)其“神”的學(xué)生解答此題比較困難。
第30題有機(jī)題的知識(shí)落點(diǎn)是“簡單的結(jié)構(gòu)簡式識(shí)別”“烯烴、鹵代烴、醇的典型性質(zhì)”,其要求完全在考綱和教材的重點(diǎn)知識(shí)以內(nèi),但由于是放在全新的有機(jī)物背景中考查.學(xué)生只有從教材實(shí)例的學(xué)習(xí)中抽象出其中的實(shí)質(zhì),才能在解題時(shí)快速排除大量無關(guān)信息。
第31題反應(yīng)原理題的知識(shí)落點(diǎn)為“影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”“利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱”,而本題第(3)小題從頭至尾并未出現(xiàn)“速率”二字,顯然是命題者有意為之,可見學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)不能停留在幾個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)的宏觀現(xiàn)象及其結(jié)論上.需要強(qiáng)化反應(yīng)速率原始概念的理解和應(yīng)用,借助反應(yīng)過程的圖像表征認(rèn)識(shí)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化方向和快慢。不論是什么特點(diǎn)的化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)過程都能用圖或表去表征.這個(gè)化學(xué)反應(yīng)就是一個(gè)反應(yīng)物有剩余的非可逆反應(yīng)。其圖像與平衡圖像相似,但每一處的化學(xué)含義卻又有所不同,這是一道很精彩的試題。
第32題化工題的知識(shí)落點(diǎn)是“化學(xué)平衡移動(dòng)原理”“化學(xué)平衡常數(shù)的概念和計(jì)算”“常見陰陽離子的復(fù)分解反應(yīng)”,本題與2011年第32題的共同點(diǎn)是所涉及的元素均為中學(xué)化學(xué)重點(diǎn)學(xué)習(xí)的金屬和非金屬元素(也是考綱所列舉的重點(diǎn)元素),兩年的試題對(duì)元素化合物知識(shí)的廣度有明顯的控制,但對(duì)這些物質(zhì)的性質(zhì)背后的化學(xué)原理有深刻的追問。這與落實(shí)新課程的教學(xué)要求十分吻合。2011年第32題實(shí)際上是考查氧化還原反應(yīng)原理在處理物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的靈活運(yùn)用,而今年第32題實(shí)際上是考查離子平衡在處理物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的靈活運(yùn)用。
第33題實(shí)驗(yàn)題中有實(shí)質(zhì)性考查的基本操作是“過濾”“分液”“蒸餾”“結(jié)晶”“C1-的檢驗(yàn)”,這些基本操作是最常用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作,而且有一個(gè)明顯的特點(diǎn)——這些實(shí)驗(yàn)操作都能在普通條件的中學(xué)實(shí)驗(yàn)室可以實(shí)現(xiàn),命題專家多年來呼吁學(xué)生要親手做實(shí)驗(yàn)、要?jiǎng)幽X筋地做實(shí)驗(yàn)并非口號(hào),其試題一直在頑強(qiáng)地引導(dǎo)著中學(xué)教學(xué)向加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)探究的新課程要求努力。另外本題對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的考查主要不是“如何進(jìn)行操作”,而是“何時(shí)需要進(jìn)行操作”,因此不應(yīng)該脫離具體任務(wù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)基本操作的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí),這是高考實(shí)驗(yàn)題帶給我們的最大啟示。
3.能力要求的豐富性和層次性分析。
能力的種類、層級(jí)和分?jǐn)?shù)分布是近年廣東卷理綜化學(xué)試題能力立意的具體表現(xiàn),各個(gè)大題分別承載著不同維度的能力要求,對(duì)于學(xué)生而言或許僅僅感受到的是試題的綜合度和問題的難易,但備考中如果能準(zhǔn)確把握試題的能力落點(diǎn),對(duì)于選擇何種難度和風(fēng)格的題目為主要訓(xùn)練材料有重要意義。
2013年是河北省實(shí)行新課標(biāo)高考的第2年,研究認(rèn)為今年的化學(xué)試題結(jié)構(gòu)與2012年高考化學(xué)部分基本一致,與2012年相比穩(wěn)中有變,變中有新意。從整體上看,有一定的難度,整份試卷中與實(shí)際生產(chǎn)相聯(lián)系的題目比重明顯增大,對(duì)學(xué)生的知識(shí)面、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力、自學(xué)能力、思維能力要求較高,其中第27題就是一典型試題。該題對(duì)高考備考復(fù)習(xí)的啟示是多方面的,具體分析如下。
1河北省考生得分情況
此題是有關(guān)廢舊電池的回收利用問題,是一道流程題,與當(dāng)前倡導(dǎo)的環(huán)保要求一致。題目要求考生對(duì)文字、反應(yīng)流程中的信息進(jìn)行提取、分析和歸類,考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用、基本的實(shí)驗(yàn)方法和基本技能的掌握程度,河北省考生答題得分分布情況如圖1所示。
2對(duì)試題背景知識(shí)的的分析及試題解答的策略
2.1試題及解答
鋰離子電池的應(yīng)用很廣,其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時(shí),該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi++xe- = LixC6?,F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)。
回答下列問題:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合價(jià)為+3。
(2)寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(OH)-4 +3H2。
(3)“酸浸”一般在80 ℃下進(jìn)行,寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2=Li2SO4 + 2CoSO4 + O2+ 4H2O,2H2O2=2H2O + O2;可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺點(diǎn)是有氯氣生成,污染較大。
(4)寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式CoSO4+2NH4HCO3= CoCO3+ (NH4)2SO4 +CO2+ H2O。
(5)充放電過程中,發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化,放電時(shí)電池反應(yīng)方程式Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6C。
(6)上述工藝中,“放電處理”有利于鋰在正極的回收,其原因是 Li+從負(fù)極中脫出,經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動(dòng)并進(jìn)入正極材料中。在整個(gè)回收工藝中,可回收到的金屬化合物有Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4(填化學(xué)式)。
該題學(xué)生的得分率偏低,一方面說明學(xué)生“接受、吸收、整合化學(xué)信息”的能力很弱,另一方面也說明學(xué)生對(duì)鋰離子電池的類似的知識(shí)是很陌生的。根據(jù)奧蘇貝爾認(rèn)知同化論,學(xué)生能否獲取新信息,主要取決于他們認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的有關(guān)概念,所以研究鋰離子電池的背景知識(shí)對(duì)試題的解決意義重大。
2.2對(duì)試題背景知識(shí)的的分析
2.2.1鋰離子電池充放電機(jī)理的分析
鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、非水電解質(zhì)和隔膜4個(gè)部分組成,兩個(gè)能可逆脫嵌的鋰離子化合物構(gòu)成正負(fù)極,其工作原理如圖3所示。
目前鋰離子電池正極主要采用材料LiCoO2,負(fù)極采用材料炭,將負(fù)極和正極隔開的隔膜,LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)或碳酸二甲酯(DMC)溶液為電解液,具體電池反應(yīng)可表示為:
電池表示: (-)Cu,LixCn|l mol·L-1LiPF6-EC+DEC|LiCoO2,Al(+)
負(fù)極反應(yīng):LixCn-xe-nC+xLi+
正極反應(yīng): Li1-xCoC2+xLi++xe-LiCoO2
電池反應(yīng):Li1-xCoO2+LixCnLiCoO2+nC,
0≤ x≤0.5(x>0.5,Li1- xCoO2脫氧,晶體不穩(wěn)定)
鋰離子電池也稱為“搖椅式電池”,正負(fù)電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成。在正極中,Li+和Co3+各自位于立方緊密堆積氧層中交替的八面置。充電時(shí),Li+從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰態(tài),正極處于貧鋰態(tài),同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷從外電路供給到碳負(fù)極,保證負(fù)極的電荷平衡;放電時(shí)則相反,Li+從負(fù)極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極,正極處于富鋰態(tài)。這種嵌入或脫嵌很復(fù)雜,一般認(rèn)為具有如下特點(diǎn)。
(1)在正常充放電情況下,Li+在層狀結(jié)構(gòu)的碳材料和金屬氧化物的層間嵌入和脫出,一般只引起層面間距變化,不破壞晶體結(jié)構(gòu);從充放電反應(yīng)的可逆性看,鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反應(yīng)。
(2)在充電時(shí),Li+從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,嵌入負(fù)極的Li+采取“層——邊端——表面”儲(chǔ)鋰機(jī)理,鋰在碳層中既非原子也非完全離子化,同時(shí)碳材料中的氫參與了電子的儲(chǔ)存。有研究認(rèn)為,鋰這時(shí)呈“鋰亞原子”狀態(tài),這種狀態(tài)的鋰既有原子的性質(zhì)也有離子的性質(zhì)。此時(shí)的能帶理論計(jì)算表明,LixC6的主要形式LiC6的電荷轉(zhuǎn)移式可寫作Li+C6-,對(duì)于正極LiCoO2而言,同時(shí)也有Co的化合價(jià)由+3價(jià)升高到+4價(jià)。
(3)在放電時(shí),對(duì)于正極而言,Li+從負(fù)極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極,采取“在兩個(gè)O-Co-O層之間嵌入了一個(gè)鋰夾層”儲(chǔ)鋰機(jī)理。鋰嵌入LiCoO2體系后不是以原子態(tài)存在,也不是典型的+1價(jià)離子形式存在。有研究認(rèn)為,鋰這時(shí)呈“鋰亞原子”狀態(tài)。這種狀態(tài)的鋰既有原子的性質(zhì)也有離子的性質(zhì),同時(shí)有正極Li1- xCoO2中鈷的化合價(jià)+4價(jià)降到+3價(jià)。對(duì)于負(fù)極LixC6而言,研究的量子化學(xué)計(jì)算表明,在充電的過程中,隨注入負(fù)極的電子數(shù)增多,“鋰亞原子”的電荷基本保持不變,碳負(fù)電荷增加,氫的負(fù)電荷顯著增加。因此,如果忽略碳材料中的氫參與了電子的儲(chǔ)存,則很顯然,負(fù)極的放電反應(yīng)主要是LixC6中的碳失電子。
2.2.2廢舊鋰離子電池正極材料回收的分析
2.2.2.1廢舊鋰離子電池正極材料組成
一般而言,將正極活性材料LiCoO2、導(dǎo)電劑碳粉、粘結(jié)劑PVDF溶解在有機(jī)溶劑甲基吡咯鹽中,混合制成糊狀膠合劑,均勻地涂在鋁箔兩側(cè),在氮?dú)饬飨赂稍锍ビ袡C(jī)分散劑甲基吡咯鹽,再按尺寸剪切成極片。由于鈷屬于戰(zhàn)備物資,資源有限,價(jià)格較貴,且對(duì)環(huán)境有污染,因此在實(shí)際的處理上,對(duì)LiCoO2正極材料進(jìn)行改進(jìn),引入一些其他元素,以提高其性能。廢舊的鋰離子電池正極材料里含有的元素見表1。
2.2.2.2廢舊鋰離子電池正極材料的回收方法
近年來鋰離子電池應(yīng)用越來越廣泛,鋰離子電池的使用壽命通常在幾百次至1 000次左右,由此帶來的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題也日益突出,因此重視廢鋰離子電池回收利用方面的研究非常多,特別是Co和Li的回收研究更是重中之重。2013年高考化學(xué)試題27提供的回收Co和Li的方法體現(xiàn)了“堿煮—酸溶—萃取—反萃取”的特點(diǎn),分析如下。
該方法的特點(diǎn)是:先用堿浸方法處理經(jīng)深度放電并拆開后得到的作為正極集流體的鋁箔,這時(shí)極片里的A1與NaOH發(fā)生反應(yīng):
2A1+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2
由于LiCoO2不溶于堿液,因此LiCoO2和剩余的少量鋁以及其余的金屬、乙炔黑、一些粘結(jié)劑(PVDF)通過過濾即可和濾液分離,分離后得到的不溶物被酸溶解進(jìn)入溶液中,其中炭粉和一些粘結(jié)劑則留在渣中,這時(shí)發(fā)生的有關(guān)方程式有:
2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=2CoSO4+Li2SO4+4H2O+O2
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2
Fe+H2SO4=FeSO4+H2
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
NiO+H2SO4=NiSO4+H2O
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O
2LiNiO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+
2NiSO4+4H2O+O2
經(jīng)過酸浸處理后,溶液里面還含有很多雜質(zhì)離子,這些雜質(zhì)離子必須予以除去。經(jīng)過分析還可以得出酸浸處理后溶液里面雜質(zhì)離子濃度以及種類,見表2。
根據(jù)溶度積原理,通過調(diào)節(jié)溶液的pH,這些離子中的雜質(zhì)Fe3+、Al3+就可以完全轉(zhuǎn)化為沉淀而除去,余下的離子可通過萃取而達(dá)到除雜,得到的萃取液在經(jīng)過反萃取就可以實(shí)現(xiàn)Li+、Co2+的分離。
萃取關(guān)鍵環(huán)節(jié)是萃取劑的選擇。研究表明,對(duì)硫酸體系而言P204、P507主要用于硫酸鹽體系中,萃取劑P204、萃取劑P507屬于酸性萃取劑,其對(duì)各種金屬陽離子的萃取平衡pH值都不同。根據(jù)此特性,實(shí)驗(yàn)可通過控制水相中不同的pH值來實(shí)現(xiàn)金屬離子的萃取分離。首先使用P204在pH=2.6時(shí)使雜質(zhì)離子進(jìn)入有機(jī)相,Li+、Co2+留在水相,接著對(duì)水相中的Li+、Co2+用P507在pH=5.5時(shí)進(jìn)行萃取,使Li+留在水相而Co2+進(jìn)入有機(jī)相,最后對(duì)有機(jī)相中的Co2+用2 mol/L的鹽酸溶液反萃取得到CoSO4溶液,對(duì)該溶液再用沉淀劑就可以得到CoCO3。
2.3試題解答的策略
通過試題背景知識(shí)的分析可以清楚地發(fā)現(xiàn),試題背景知識(shí)和學(xué)生已有知識(shí)概念有一定差距,試題的陌生度較高,因此把試題所給的每一步都弄清楚再解題是不現(xiàn)實(shí)的。筆者認(rèn)為,通過分析該題的重要知識(shí)節(jié)點(diǎn),再分析該題重要知識(shí)節(jié)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系以及因果關(guān)系的信息整合方式,做出合乎情理的判斷,應(yīng)該是解決該題的最佳策略。
(1)審題獲取盡可能多的解題關(guān)鍵信息特別是制約解題成敗的信息,屏棄無用信息。例如:酸浸前后鈷元素的化合價(jià)變化、沉鈷形成的CoCO3存在的環(huán)境、充放電電極反應(yīng)以及電池反應(yīng)的關(guān)系等,屏棄該題中萃取——反萃取等對(duì)解題意義不大的信息。
(2)對(duì)所獲得的解題關(guān)鍵信息特別是制約解題成敗的信息進(jìn)行輻射整合。例如向化學(xué)主干知識(shí)的輻射整合,可獲得該題[(1)、(2)]的解決方案,向關(guān)鍵信息特別是制約解題成敗的信息之間的因果關(guān)系的輻射整合,可獲得[(3)]的解決方案,向充放電電極反應(yīng)以及電池反應(yīng)的關(guān)系輻射整合,可獲得[(5)、(6)]的解決方案,向自己積累的類似問題的知識(shí)系統(tǒng)輻射整合,可獲得該題某些問題更優(yōu)化的解題方案。
當(dāng)然在輻射整合的過程中,有些問題解決起來難度比較大,比如該題的[(4)、(5)],這些問題受到復(fù)雜因素的影響。(4)可能受到CoCO3本身的性質(zhì)和環(huán)境酸堿性之間因果關(guān)系以及解題人對(duì)這種因果關(guān)系關(guān)注程度等因素的影響。(5)可能受到該鋰離子電池的反應(yīng)機(jī)理、Li1- xCoO2或LixC6放電的元素以及這些元素的價(jià)態(tài)不明確等因素的影響。不可否認(rèn)這些影響因素在和學(xué)生原有的知識(shí)體系整合是困難的,但從另一個(gè)角度看,這種復(fù)雜的影響因素和學(xué)生原有的知識(shí)體系整合過程的優(yōu)劣也全方位的體現(xiàn)了一個(gè)應(yīng)試者的素養(yǎng),從高考選拔優(yōu)秀人才的角度看,[(4)、(5)]也給更優(yōu)秀的學(xué)生提供了展示空間,以下就[(4)、(5)]分析處理提供一種可行方案。
對(duì)于(4)的分析處理:從該題的流程看,CoCO3是難溶的,而難溶碳酸鹽一般情況下在強(qiáng)酸性溶液中是不存在的,而(4)的要求是完成CoSO4和NH4HCO3的反應(yīng),并且生成物中必有CoCO3,因此可以按如下兩步實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化:
CoSO4+NH4HCO3CoCO3+NH4HSO4
NH4HSO4+NH4HCO3(NH4)2SO4+CO2+H2O
NH4HSO4的水溶液具有強(qiáng)酸性,NH4HSO4可以和堿性溶液中的NH4HCO3反應(yīng),因此可以使第一個(gè)化學(xué)反應(yīng)平衡向右移動(dòng),進(jìn)而趨于完成,把兩者相加即可以得如下化學(xué)反應(yīng):
CoSO4+2NH4HCO3= CoCO3+(NH4)2SO4 +CO2+ H2O
對(duì)于(5)的分析處理:從2.2的分析看,電池反應(yīng)的機(jī)理是很復(fù)雜的,如果還是按照一些老的方法去處理該處的問題是不明智的。可以用電荷守恒的方法回避一些不清楚的機(jī)理問題,但又不影響問題的解決。充電時(shí)該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi++xe- = LixC6,對(duì)此可以解讀成對(duì)負(fù)極注入xe-電子,為了保證負(fù)極的電荷平衡必然有xLi+進(jìn)入負(fù)極,進(jìn)而得到充電時(shí)該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生反應(yīng),而同時(shí)正極必然有xe-電子出來。為了保證正極的電荷平衡必然有xLi+進(jìn)入電解液。而作為正極電極主要物質(zhì)必然有LiCoO2- xe-- xLi+= Li1-xCoO2,把兩者相加就可以得到充電時(shí)的電池反應(yīng),進(jìn)而得到放電時(shí)的電池反應(yīng)為Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6C。如果得到了放電時(shí)的電池反應(yīng),則(6)上述工藝中,“放電處理”有利于鋰在正極的回收的原因自然就會(huì)清楚。
(3)利用對(duì)信息進(jìn)行輻射整合處理的結(jié)果,對(duì)試題進(jìn)行全方位的再推敲,進(jìn)一步優(yōu)化完善解題結(jié)果。
3對(duì)高考復(fù)習(xí)備考的啟示
高考過后的考題研究應(yīng)該是教師提高日?;瘜W(xué)教學(xué)質(zhì)量以及高考化學(xué)備考復(fù)習(xí)的重要工作。通過高考試題的研究可以提高教師教學(xué)的針對(duì)性和有效性,還可以提高教師的專業(yè)素養(yǎng),分析如下。
3.1對(duì)2013年全國新課標(biāo)(Ⅰ)高考化學(xué)27題的評(píng)價(jià)
2013全國新課標(biāo)(Ⅰ)高考化學(xué)27題是近幾年高考命題質(zhì)量水準(zhǔn)很高的試題之一。盡管很多人對(duì)該題的命題質(zhì)量存在微詞,但從試題的背景知識(shí)以及解題策略分析看,該題具有命題起點(diǎn)高(密切聯(lián)系當(dāng)前鋰離子電池研究的熱點(diǎn)問題)、落點(diǎn)低(試題的解決方法都指向化學(xué)基本的主干知識(shí)和基本技能)、層次清楚由易到難(為各種能力的考生提供了展示自己化學(xué)素養(yǎng)的空間)、試題各問之間存在隱性的內(nèi)在邏輯關(guān)系(為試題的正向分析和逆向分析建立了隱性的橋梁,為有能力認(rèn)識(shí)到這一橋梁的人提供了解題方便)等特點(diǎn)。
3.2對(duì)教師復(fù)習(xí)備考工作的啟示
從該題的命題角度看,該題考核了化工流程、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)反應(yīng)原理等,知識(shí)以及思維容量比較大,從知識(shí)背景看該題密切聯(lián)系實(shí)際,反映了當(dāng)前的熱點(diǎn)問題,試題的解答需要扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,需要很強(qiáng)的分析問題、解決問題的能力,更需要有面對(duì)復(fù)雜的試題環(huán)境應(yīng)試者應(yīng)該具有的良好的心理品質(zhì),應(yīng)該說該題對(duì)抑制題海戰(zhàn)術(shù)等低效率的復(fù)習(xí)備考方式起到了積極作用。高考化學(xué)復(fù)習(xí)備考中重視構(gòu)建學(xué)生系統(tǒng)有序的知識(shí)技能體系,形成并完善分析問題、解決問題的方法體系,培養(yǎng)學(xué)生在復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)有的良好心理品質(zhì)是搞好新課程背景下高考化學(xué)復(fù)習(xí)的重要工作,其中培養(yǎng)學(xué)生良好的思維能力是核心工作,也是提高高考成績的關(guān)鍵。
3.3對(duì)化學(xué)教師專業(yè)水平提高的啟示