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16.(4分)兴趣小组以“土壤酸碱性形成原因以及对植物生长的影响”为主题开展了项目式研究。
任务一:测定土壤的酸碱度及对作物的影响
取3份不同地方的土样,干燥后分别与自来水按2:5的质量比混合,操作如图1所示。测得三份土样的pH分别为5.1、5.2、5.3。
(1)请指出该实验中不够严密的操作:(写一点)。
(2)模拟不同酸碱度土壤对植物生长的影响:项目小组分别在5个烧杯中倒入不同pH的溶液50 mL,保持其他条件一致,放入8粒大小一样的绿豆,数据如图2。由图可知,土壤pH=时,绿豆芽生长状况最好。
任务二:酸性土壤形成的原因及改良
(3)长期施用一些化肥会造成土壤酸化,以$(NH_4)_2SO_4$为例:$(NH_4)_2SO_4 +4O_2 = 2HNO_3 +2R + H_2SO_4$,则R的化学式是。
(4)用适量的石灰石粉末($CaCO_3$)改良上述土壤的原理如图3所示,说明石灰石中的$Ca^{2+}$可以把土壤颗粒上吸附的(填离子符号)交换下来。
任务一:测定土壤的酸碱度及对作物的影响
取3份不同地方的土样,干燥后分别与自来水按2:5的质量比混合,操作如图1所示。测得三份土样的pH分别为5.1、5.2、5.3。
(1)请指出该实验中不够严密的操作:(写一点)。
(2)模拟不同酸碱度土壤对植物生长的影响:项目小组分别在5个烧杯中倒入不同pH的溶液50 mL,保持其他条件一致,放入8粒大小一样的绿豆,数据如图2。由图可知,土壤pH=时,绿豆芽生长状况最好。
任务二:酸性土壤形成的原因及改良
(3)长期施用一些化肥会造成土壤酸化,以$(NH_4)_2SO_4$为例:$(NH_4)_2SO_4 +4O_2 = 2HNO_3 +2R + H_2SO_4$,则R的化学式是。
(4)用适量的石灰石粉末($CaCO_3$)改良上述土壤的原理如图3所示,说明石灰石中的$Ca^{2+}$可以把土壤颗粒上吸附的(填离子符号)交换下来。
答案
解：
(1) 实验中使用自来水溶解土样，应选用蒸馏水，防止自来水中的成分影响土壤浸出液pH的测定（合理即可）
(2) $\boldsymbol{8}$
(3) $\boldsymbol{H_2O}$
(4) $\boldsymbol{Al^{3+}、H^+}$
(1) 实验中使用自来水溶解土样，应选用蒸馏水，防止自来水中的成分影响土壤浸出液pH的测定（合理即可）
(2) $\boldsymbol{8}$
(3) $\boldsymbol{H_2O}$
(4) $\boldsymbol{Al^{3+}、H^+}$
解析
【分析】
本题围绕土壤酸碱性的项目式研究展开，需结合实验操作规范、质量守恒定律、酸的改良原理逐一分析：
(1) 测定土壤酸碱度时，需排除水中杂质对pH的干扰，自来水含其他离子会影响结果，因此操作存在不严密之处；
(2) 需从模拟实验数据中找到绿豆芽生长状况最优对应的pH值；
(3) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类、数目不变，推导未知物R的化学式；
(4) 酸性土壤改良时，Ca²+会交换土壤颗粒上吸附的酸性离子，结合酸性土壤的成分确定对应离子符号。
【解析】
(1) 测定土壤浸出液的pH时，应使用蒸馏水，自来水中含有的可溶性杂质会改变浸出液的酸碱度，干扰测定结果，故不严密的操作是用自来水代替蒸馏水溶解土样；
(2) 分析绿豆芽生长状况的实验数据，可知土壤pH=8时绿豆芽生长状况最好；
(3) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变：反应前原子总数为N:2、H:8、S:1、O:12；反应后已知物质中原子总数为N:2、H:4、S:1、O:10，因此2个R分子中含H:4、O:2，即每个R分子由2个H原子和1个O原子构成，故R的化学式为H₂O；
(4) 酸性土壤中吸附在土壤颗粒上的离子主要为H⁺（酸性）和Al³⁺，石灰石中的Ca²+可将这些离子交换下来，从而降低土壤酸性。
【答案】
(1) 用自来水代替蒸馏水溶解土样（合理即可）；(2) 8；(3) H₂O；(4) Al³⁺、H⁺
【知识点】
溶液的酸碱度测定、质量守恒定律、酸的化学性质
【点评】
本题以项目式研究为背景，将化学知识与实际应用结合，考察实验操作规范、质量守恒定律等基础知识点，难度适中，注重学生的知识应用能力。
【难度系数】
0.6
本题围绕土壤酸碱性的项目式研究展开，需结合实验操作规范、质量守恒定律、酸的改良原理逐一分析：
(1) 测定土壤酸碱度时，需排除水中杂质对pH的干扰，自来水含其他离子会影响结果，因此操作存在不严密之处；
(2) 需从模拟实验数据中找到绿豆芽生长状况最优对应的pH值；
(3) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类、数目不变，推导未知物R的化学式；
(4) 酸性土壤改良时，Ca²+会交换土壤颗粒上吸附的酸性离子，结合酸性土壤的成分确定对应离子符号。
【解析】
(1) 测定土壤浸出液的pH时，应使用蒸馏水，自来水中含有的可溶性杂质会改变浸出液的酸碱度，干扰测定结果，故不严密的操作是用自来水代替蒸馏水溶解土样；
(2) 分析绿豆芽生长状况的实验数据，可知土壤pH=8时绿豆芽生长状况最好；
(3) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变：反应前原子总数为N:2、H:8、S:1、O:12；反应后已知物质中原子总数为N:2、H:4、S:1、O:10，因此2个R分子中含H:4、O:2，即每个R分子由2个H原子和1个O原子构成，故R的化学式为H₂O；
(4) 酸性土壤中吸附在土壤颗粒上的离子主要为H⁺（酸性）和Al³⁺，石灰石中的Ca²+可将这些离子交换下来，从而降低土壤酸性。
【答案】
(1) 用自来水代替蒸馏水溶解土样（合理即可）；(2) 8；(3) H₂O；(4) Al³⁺、H⁺
【知识点】
溶液的酸碱度测定、质量守恒定律、酸的化学性质
【点评】
本题以项目式研究为背景，将化学知识与实际应用结合，考察实验操作规范、质量守恒定律等基础知识点，难度适中，注重学生的知识应用能力。
【难度系数】
0.6
17.(5分)(2026湖北)氨浸和酸浸是湿法炼铜的两种常见工序。某低品位氧化铜矿(铜元素含量低)含有$\ce{CaCO_{3}}$、$\ce{MgO}$、$\ce{SiO_{2}}$等大量杂质,一种湿法炼铜的流程如下。
资料:$\ce{SiO_{2}}$不与盐酸反应。
(1)$\ce{CuO}$中铜元素化合价为。
(2)为提高“氨浸”时铜元素浸出率,可采取的措施是(写一条)。
(3)流程中循环利用的物质是。
(4)溶液X中的溶质为。
(5)工业上对“氧化铜矿”使用氨水“氨浸”而不用盐酸“酸浸”的原因是。
资料:$\ce{SiO_{2}}$不与盐酸反应。
(1)$\ce{CuO}$中铜元素化合价为。
(2)为提高“氨浸”时铜元素浸出率,可采取的措施是(写一条)。
(3)流程中循环利用的物质是。
(4)溶液X中的溶质为。
(5)工业上对“氧化铜矿”使用氨水“氨浸”而不用盐酸“酸浸”的原因是。
答案
解：
(1) $\boldsymbol{+2}$
(2) 将氧化铜矿粉碎（或搅拌、适当升高温度、适当增大氨水浓度等合理答案均可）
(3) 氨气（或$\ce{NH_{3}}$）
(4) 硫酸铜（或$\ce{CuSO_{4}}$）
(5) 盐酸可与矿石中的$\ce{CaCO_{3}}$、$\ce{MgO}$等大量杂质反应，消耗大量的酸，同时会使大量杂质进入溶液，增大后续铜元素分离提纯的难度与成本，氨浸可将大部分杂质直接留在残渣中，仅浸出铜元素，铜的浸出选择性更高，工艺更经济。
(1) $\boldsymbol{+2}$
(2) 将氧化铜矿粉碎（或搅拌、适当升高温度、适当增大氨水浓度等合理答案均可）
(3) 氨气（或$\ce{NH_{3}}$）
(4) 硫酸铜（或$\ce{CuSO_{4}}$）
(5) 盐酸可与矿石中的$\ce{CaCO_{3}}$、$\ce{MgO}$等大量杂质反应，消耗大量的酸，同时会使大量杂质进入溶液，增大后续铜元素分离提纯的难度与成本，氨浸可将大部分杂质直接留在残渣中，仅浸出铜元素，铜的浸出选择性更高，工艺更经济。
解析
【分析】
本题围绕湿法炼铜的工艺流程设置问题，需结合化合价规则、反应原理、流程中物质的循环与转化等知识逐一分析：
1. 计算CuO中铜的化合价，依据化合物中正负化合价代数和为0；
2. 提高浸出率的措施，可从增大接触面积、加快反应速率等角度思考；
3. 循环物质是流程中可重复利用的物质，需观察流程中物质的流向；
4. 酸溶步骤中，CuO与稀硫酸反应生成对应的盐，据此判断溶质；
5. 对比氨浸与酸浸的差异，从杂质的反应情况、分离成本等角度分析工艺选择的原因。
【解析】
(1) 在化合物$\ce{CuO}$中，氧元素化合价为$-2$，设铜元素化合价为$x$，根据化合物中各元素正负化合价代数和为0，可得$x + (-2)=0$，解得$x=+2$；
(2) 提高“氨浸”时铜元素浸出率，可采取的措施有：将氧化铜矿粉碎（增大反应物接触面积）、搅拌（加快反应速率）、适当升高温度、适当增大氨水浓度等，任选一条合理即可；
(3) 观察流程，蒸氨环节产生的氨气可重新进入氨浸工序，因此循环利用的物质是氨气（$\ce{NH_{3}}$）；
(4) 蒸氨后加入的$\ce{CuO}$与稀硫酸发生反应：$\ce{CuO + H_{2}SO_{4}=CuSO_{4} + H_{2}O}$，因此溶液X中的溶质为硫酸铜（$\ce{CuSO_{4}}$）；
(5) 若用盐酸酸浸，盐酸会与矿石中的$\ce{CaCO_{3}}$、$\ce{MgO}$等杂质反应，消耗大量盐酸，同时会使大量杂质进入溶液，增大后续铜元素分离提纯的难度与成本；而氨浸时，大部分杂质（$\ce{CaCO_{3}}$、$\ce{MgO}$、$\ce{SiO_{2}}$等）直接留在残渣中，仅浸出铜元素，铜的浸出选择性更高，工艺更经济，因此工业上选用氨水“氨浸”。
【答案】
(1) $\boldsymbol{+2}$
(2) 将氧化铜矿粉碎（或搅拌、适当升高温度、适当增大氨水浓度等合理答案均可）
(3) 氨气（或$\ce{NH_{3}}$）
(4) 硫酸铜（或$\ce{CuSO_{4}}$）
(5) 盐酸可与矿石中的$\ce{CaCO_{3}}$、$\ce{MgO}$等大量杂质反应，消耗大量的酸，同时会使大量杂质进入溶液，增大后续铜元素分离提纯的难度与成本，氨浸可将大部分杂质直接留在残渣中，仅浸出铜元素，铜的浸出选择性更高，工艺更经济。
【知识点】
化合价计算、工艺流程分析、物质分离提纯
【点评】
本题以湿法炼铜的工艺流程为背景，综合考查化合价计算、浸出率的影响因素、循环物质判断、溶质分析及工艺选择的原因，侧重考查学生对化学知识的应用能力和工艺流程的分析能力，是一道结合实际生产的常规题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕湿法炼铜的工艺流程设置问题，需结合化合价规则、反应原理、流程中物质的循环与转化等知识逐一分析：
1. 计算CuO中铜的化合价，依据化合物中正负化合价代数和为0；
2. 提高浸出率的措施，可从增大接触面积、加快反应速率等角度思考；
3. 循环物质是流程中可重复利用的物质，需观察流程中物质的流向；
4. 酸溶步骤中，CuO与稀硫酸反应生成对应的盐，据此判断溶质；
5. 对比氨浸与酸浸的差异，从杂质的反应情况、分离成本等角度分析工艺选择的原因。
【解析】
(1) 在化合物$\ce{CuO}$中，氧元素化合价为$-2$，设铜元素化合价为$x$，根据化合物中各元素正负化合价代数和为0，可得$x + (-2)=0$，解得$x=+2$；
(2) 提高“氨浸”时铜元素浸出率，可采取的措施有：将氧化铜矿粉碎（增大反应物接触面积）、搅拌（加快反应速率）、适当升高温度、适当增大氨水浓度等，任选一条合理即可；
(3) 观察流程，蒸氨环节产生的氨气可重新进入氨浸工序，因此循环利用的物质是氨气（$\ce{NH_{3}}$）；
(4) 蒸氨后加入的$\ce{CuO}$与稀硫酸发生反应：$\ce{CuO + H_{2}SO_{4}=CuSO_{4} + H_{2}O}$，因此溶液X中的溶质为硫酸铜（$\ce{CuSO_{4}}$）；
(5) 若用盐酸酸浸，盐酸会与矿石中的$\ce{CaCO_{3}}$、$\ce{MgO}$等杂质反应，消耗大量盐酸，同时会使大量杂质进入溶液，增大后续铜元素分离提纯的难度与成本；而氨浸时，大部分杂质（$\ce{CaCO_{3}}$、$\ce{MgO}$、$\ce{SiO_{2}}$等）直接留在残渣中，仅浸出铜元素，铜的浸出选择性更高，工艺更经济，因此工业上选用氨水“氨浸”。
【答案】
(1) $\boldsymbol{+2}$
(2) 将氧化铜矿粉碎（或搅拌、适当升高温度、适当增大氨水浓度等合理答案均可）
(3) 氨气（或$\ce{NH_{3}}$）
(4) 硫酸铜（或$\ce{CuSO_{4}}$）
(5) 盐酸可与矿石中的$\ce{CaCO_{3}}$、$\ce{MgO}$等大量杂质反应，消耗大量的酸，同时会使大量杂质进入溶液，增大后续铜元素分离提纯的难度与成本，氨浸可将大部分杂质直接留在残渣中，仅浸出铜元素，铜的浸出选择性更高，工艺更经济。
【知识点】
化合价计算、工艺流程分析、物质分离提纯
【点评】
本题以湿法炼铜的工艺流程为背景，综合考查化合价计算、浸出率的影响因素、循环物质判断、溶质分析及工艺选择的原因，侧重考查学生对化学知识的应用能力和工艺流程的分析能力，是一道结合实际生产的常规题型。
【难度系数】
0.6
