1、用图示装置及药品制备有关气体,其中能达到实验目的的是( )
选项 | A | B | C | D |
装置及药品 | ||||
实验目的 | 制H2S | 制氨气 | 制NO2 | 制氯气 |
A.A
B.B
C.C
D.D
2、[化学-选修3:物质结构与性质]
铁氧体是一种磁性材料,具有广泛的应用。 -
(1)基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]_______。
(2)工业制备铁氧体常使用水解法,制备时常加入尿素[CO(NH2)2 ]、醋酸钠等碱性物质。尿素分子中四种不同元素的电负性由大至小的顺序是____________;醋酸钠中碳原子的杂化类型是_________。
(3)工业制备铁氧体也可使用沉淀法,制备时常加入氨(NH3)、联氨(N2H4)等弱碱。比较下表中氨(NH3)、联氨(N2H4)的熔沸点,解释其高低的主要原因________。
| N2H4 | NH3 |
熔点/℃ | 2 | -77.8 |
沸点/℃ | 113.5 | -33.5 |
(4)下图是从铁氧体离子晶体Fe3O4中,取出的能体现其晶体结构的一个立方体,则晶体中的氧离子是否构成了面心立方最密堆积______(填“是”或“否”),该立方体是不是Fe3O4的晶胞______(填“是”或“否”),立方体中三价铁离子处于氧离子围成的_____空隙(填空间结构)。
(5)解释该Fe3O4晶体能导电的原因________,根据上图计算Fe3O4晶体的密度_____g•cm-3。 (图中a=0.42nm,计算结果保留两位有效数字)
3、(1)硫元素位于元素周期表第____列;硫元素原子核外有2个未成对电子,这2个电子所处亚层的符号是_______;硫、氯元素的原子均可形成与Ar原子电子层结构相同的简单离子,且硫离子的半径更大,请解释__________________。
(2)S8和P4的分子中都只有共价单键,若P4分子中有6个P-P键,则可推断S8分子有___个S-S键;已知:H-S键键能:339 kJ/mol;H-Se键键能:314 kJ/mol。以上键能数据能否比较S、Se非金属性的强弱______(选填“能”、“否”;下同);能否比较H2S、H2Se沸点的高低______。
(3)在25℃,Na2SO3溶液吸收SO2得到的NaHSO3溶液中c(SO32-)>c (H2SO3),据此判断NaHSO3溶液显___性。
(4)在25℃,Na2SO3溶液吸收SO2后,若溶液pH=7.2,则溶液中c(SO32-)=c (HSO3-);若溶液pH=7,则以下浓度关系正确的是(选填编号)___________。
a.c(Na+) = 2c(SO32-)+c(HSO3-)
b.c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+) = c(OH-)
c.c(Na+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
(5)已知Na2SO3溶液中存在水解平衡:SO32-+H2OHSO3-+OH-,请用Na2SO3溶液和a试剂及必要的实验用品,设计简单实验,证明盐类的水解是一个吸热过程。a试剂是__________,操作和现象是__________________。
4、NO、NO2 和CO均为大气污染物,对其治理备受关注。请回答下列问题:
I.碱液吸收法
(1)NaOH溶液可将NO和NO2的混合气体转化为NaNO2,该反应的离子方程式为_________________________________________。
(2)25℃时,HNO2的电离常数Ka=4.6×10-4。常温下,向NaNO2溶液中滴加盐酸至溶液的pH=3时,溶液中=_________(保留两位有效数字)
Ⅱ.已知综合治理NO和CO的原理为
i. 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2 (g) △H=-746.5kJ•mol-1
ii. C(s)+ 2NO(g)N2(g)+ CO2 (g) △H= +172.5 kJ•mol-1
(3)高温下,1mol C(s)与CO2 完全反应生成CO的热化学方程式为________________________。
(4)一定条件下,某密闭容器中发生反应i和反应ii。达到平衡后,其他条件不变,升高温度,CO的体积分数_______(填“增大”“ 减小”或“无影响”)。
(5)一定条件下,恒容密闭容器中发生反应i。若起始充入的=y,NO的平衡转化率(a)与y和温度(T)的关系如图所示。
①y1_____y2(填“>”“<”或“=”)
②M点和N点对应的该反应速率:M_________N(填“>”“<”或“=”)
(6)t℃时,向容积为10L的恒压密闭容器中加入1mol C(s)和2molNO(g),发生反应ii。5min达到平衡时,测得0~5min内,用CO2表示的该反应速率v(CO2)=0.016 mol•L-1·min-1;N2的体积分数为a。则:
①t℃时,该反应的平衡常数K=_____________。
②若保持条件不变,起始向该容器中按下列配比加入物质,达到平衡时,N2的体积分数仍为a的是____________________(填选项字母)
A.0.5molC和2mol NO B.2mol N2和2mol CO2
C.1 mol C、1 mol N2和1mol CO2 D.1 mol C、1 mol NO和1mol N2
5、污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2。为了保护环境,同时提高硫酸工业的综合经济效益,应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的产品。
治理方案Ⅰ:
(1)将尾气通入氨水中,能发生多个反应,写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式:_______________、_______________。
治理方案Ⅱ:
某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂,通过如下流程既去除尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2 (反应条件已省略)。
请回答下列问题:
(2)用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+其原因是___________________________,用MnS除去溶液中的Cu2+的离子方程式为_______________。
(3)流程图④过程中发生的主要反应的化学方程式为___________________。
(4)MnO2可作超级电容器材料。工业上用下图所示装置制备MnO2。接通电源后,A电极的电极反应式为:_______________,当制备lmol MnO2,则膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m右)为_______________g。
6、Na2S又称臭碱、臭苏打,在生产、生活中有广泛应用。某化学兴趣小组在实验室制备、提纯硫化钠并探究其性质,测定硫化钠产品的纯度。
实验(一)制备并提纯硫化钠。
该化学兴趣小组在实验室模拟工业用煤粉还原法制备硫化钠,将芒硝(Na2SO4·10H2O)与过量的煤粉混合于800 ~ 1100°C高温下煅烧还原,生成物经冷却后用稀碱液热溶解、过滤,将滤液进行浓缩,再进行抽滤、洗涤、干燥,制得硫化钠产品。
(1)写出“高温还原”过程中的主要化学方程式:___________。
(2)抽滤又称减压过滤,相比普通过滤,抽滤的主要优点是___________。(答一条即可)
实验(二)探究硫化钠的性质。
(3)为了探究Na2S的还原性,该小组按如图装置进行实验。
接通K,发现电流表指针发生偏转,左侧烧杯中溶液颜色逐渐变浅。实验完毕后,该小组查阅资料后猜测,S2-被氧化为。设计实验验证:取出少量右侧烧杯中溶液于试管中,___________,则该猜测成立。写出正极的电极反应式___________。
实验(三)测定Na2S∙xH2O产品纯度。
称取wg产品溶于水,配制成250mL溶液,准确量取25. 00mL溶液于锥形瓶中,加入V1mLc1mol·L-1I2溶液(过量),过滤,滴几滴淀粉溶液,用c2 mol·L-1 Na2S2O3 标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液V2mL。
(4)滴定终点的现象是________。选择_________(填“酸”或“碱”)式滴定管量取I2溶液。
(5)滴定反应:Na2S+I2 =2NaI+S,I2 +2Na2S2O3 = Na2S4O6+ 2NaI。该产品含Na2S∙xH2O的质量分数为___________(用含x、 c1、c2、V1、V2、w的代数式表示)。假设其他操作都正确,滴定终点时俯视读数,测定结果___________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
7、以NOx 为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。
I.汽车尾气中的 NO(g)和 CO(g)在一定条件下可发生反应生成无毒的N2 和 CO2:
(1)已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1= +180.5 kJ·mol-1 ②CO 的燃烧热△H2 = - 283.0 kJ·mol-l,则反应③ 2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) △H3 =_______。
(2)某研究小组在三个容积为 5 L 的恒容密闭容器中,分别充入 0.4mol NO 和 0.4 mol CO,发生反应③ 。在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间的变化如图所示:
①温度:T1_____T2(填“<”“=”或“>”)。
②CO 的平衡转化率:Ⅰ_____Ⅱ_____Ⅲ(填“<”“=”或“>”)。
③反应速率:a 点的 v逆_____b 点的 v正 (填“<”“=”或“>”)。
④T2 时的平衡常数 Kc=_____。
(3)将 NO和 CO以一定的流速通过两种不同的催化剂(cat1、cat2)进行反应,相同时间内测量的脱氮率(脱氮率即 NO的转化率)如图所示。M 点_____(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率, 说明理由_________。
Ⅱ.N2O是一种强温室气体,且易形成颗粒性污染物,研究N2O的分解反应 2N2O=2N2+O2对环境保护有重要意义。
(4)碘蒸气存在能大幅度提高 N2O 的分解速率,反应历程为:
第一步 I2(g)2I(g)快速平衡,平衡常数为K
第二步 I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g) v = k1·c(N2O)·c(I) 慢反应
第三步 IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+1/2I2(g) 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。
① k =_____(用含 K 和 k1 的代数式表示)。
②下列表述正确的是_____。
a.IO 为反应的中间产物
b.碘蒸气的浓度大小不会影响 N2O的分解速率
c.第二步对总反应速率起决定作用
d.催化剂会降低反应的活化能,从而影响△H
(5)通过 N2O 传感器可监测环境中 N2O 的含量,其工作原理如图所示
①NiO电极上的电极反应式为_____。
②N2O浓度越高,则电压表读数越_____。(填“高”或“低”)
8、氮及其化合物在自然界中存在循环,请回答下列问题:
(1)氮元素在周期表中的位置是_______,氮原子核外电子共占据_______个轨道,最外层有_______种不同能量的电子。
(2)氨气分子的空间构型为_______,氮的最高价氧化物对应水化物的酸性比磷酸的酸性_______(填“强”或者“弱”)。
(3)工业合成氨反应的化学平衡常数表达式为_______。一定条件下,在容积为2L的密闭容器中模拟该反应,测得10min时氮气为0.195mol,请计算0 ~ 10min的氨气的化学反应速率为_______。据图判断,反应进行至20 min时,曲线发生变化的原因是_______(用文字表达)。
(4)工业上用氨水吸收SO2尾气,若最终得到(NH4)2SO4,则该溶液中c(NH)与c(SO
)之比_______2:1(选填“>”、“<”、“=”),请结合离子方程式解释其原因_______。
9、纯碱是一种非常重要的化学基本工业产品,工业上有很多不同的方法生产纯碱。
Ⅰ、路布兰法——其生产原理:用硫酸将食盐转化为硫酸钠,将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热,得到产品和硫化钙。
(1)请写出上述过程的化学方程式:____________。
Ⅱ.索尔维制碱法:以食盐、氨气(来自炼焦副产品)和二氧化碳(来自石灰石)为原料,首先得到小苏打,再加热分解小苏打,获得纯碱。
(2)结合下图中所给物质的溶解度曲线。写出得到小苏打的离子方程式:____________。
(3)这种生产方法的优点是原料便宜、产品纯度高、氨和部分二氧化碳可以循环使用。请写出实现氨循环的化学方程式:____________。
Ⅲ.侯德榜制碱法——生产流程可简要表示如下:
(4)合成氨工厂需要向制碱厂提供两种原料气体,其中Y是____________(填化学式),这两种气体在使用过程中是否需要考虑通入的先后顺序____________(填”是”或“否”),原因是____________。
(5)侯德榜制碱法保留了索尔维法的优点,克服了它的缺点,特别是设计了____________(填流程中的编号)使原料中溶质的利用率从70%提高到了96%以上。从母液中可以获得的副产品的应用:____________(举一例)。
(6)该合成氨厂用NH3制备NH4NO3。已知:由NH3制NO的产率是94%,NO制HNO3的产率是89%,则制HNO3所用NH3的质量占总耗NH3质量(不考虑其它损耗)的____________%(保留两位有效数字)。
10、亚硝酰氯(NOCl)是有机物合成中的重要试剂,熔点为-64.5℃、沸点为-5.5℃,气态呈黄色,液态时呈红褐色,遇水易反应生成一种氢化物和两种氮的常见氧化物。NOCl可由NO与Cl2在通常条件下反应得到,相关实验装置如图所示。
回答下列问题:
(1)装置的连接顺序为a→_______→h,实验时先打开分液漏斗活塞滴入稀硝酸,当观察到F中_______时,开始向装置中通入Cl2。
(2)装置D的作用有:根据气泡快慢调节气体流速、_______、_______。
(3)尾气处理装置中若用NaOH溶液只能吸收氯气和NOCl,不能吸收NO,经过查阅资料发现用高锰酸钾溶液可以吸收NO气体,因此在氢氧化钠溶液中加入高锰酸钾,反应产生黑色沉淀,写出该反应的离子方程式:_______。
(4)制得的NOCl中可能含有少量N2O4杂质,为测定产品纯度进行如下实验:
a.将所得亚硝酰氯(NOCl)产品7.0g溶于水,配制成250 mL溶液;取出25.00 mL,加入足量的30.00 mL0.5 mol/LAgNO3溶液,充分反应;
b.向其中加入少量硝基苯,使沉淀表面被有机物覆盖;
c.加入指示剂,用NH4SCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液;
d.重复实验操作三次,消耗0.5 mol/LNH4SCN溶液的体积平均为10.00 mL。
已知,
①加入硝基苯的作用是_______。
②滴定选用的指示剂是_______。
A.FeCl3 B.FeCl2 C.NH4Fe(SO4)2 D.(NH4)2Fe(SO4)2
③NOCl的纯度为_______。
11、合成氨的原料气N2和H2通常是以焦炭、水和空气为原料制取的,其主要反应是:①2C+O22CO②C+H2O(g)
CO+H2③CO+H2O(g)
CO2+H2,某次生产中将焦炭、H2O(g)和空气(设空气中N2和O2的体积比为4:1)混合反应,所得气体产物经分析,组成如表:
气体 | CO | N2 | CO2 | H2 | O2 |
常温常压下体积(m3) | x | 20 | 19 | 60 | 1.0 |
(1)求表中数据x=___。
(2)已知常温常压下,1mol气体的体积为24.5L,求该生产中参加反应的焦炭的质量___kg。
12、铬铁矿的主要成分为Fe(CrO2)2,还含有MgO、Al2O3等杂质,以铬铁矿为原料制备K2Cr2O7的工艺如下(部分操作和条件略)。
注:各物质不同温度溶解度数据
物质 | 50℃ | 80℃ | 100℃ |
K2Cr2O7 | 37.0 | 73.0 | 102.0 |
Na2SO4 | 46.2 | 43.7 | 42.5 |
回答下列问题:
(1)“高温煅烧”中Fe(CrO2)2转化为NaFeO2和Na2CrO4,则Na2O2的作用是___________;写出Fe(CrO2)2转化为NaFeO2和Na2CrO4反应的化学方程式:___________。
(2)“水浸”过程NaFeO2强烈水解,滤渣①的成分是MgO和___________。
(3)“调pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的离子方程式为___________。
(4)“酸化”用的是硫酸而不是盐酸,原因是:___________;室温下,“酸化”反应的
,酸化后溶液中c(Cr2O
)=0.25mol·L-1。若
有
转化为
,则此时该温度下溶液的
___________。
(5)“沉铬”中析出K2Cr2O7晶体的方法是___________。
13、脱除烟气中的氮氧化物(主要是指NO和NO2)可以净化空气、改善环境,是环境保护的主要课题。
(1)以漂粉精溶液为吸收剂脱除烟气中的NO,相关热化学方程式如下:
ⅰ.4NO(g) + 3O2(g) + 2H2O(l) = 4HNO3(aq) ∆H1 =﹣423 kJ·mol-1
ⅱ.Ca(ClO)2(aq) = CaCl2(aq) + O2(g) ∆H2 =﹣120 kJ·mol-1
ⅲ.3Ca(ClO)2(aq) + 4NO(g) + 2H2O(l) = 4HNO3(aq) + 3CaCl2(aq) ∆H3
① ∆H3 = _______kJ·mol-1。
② 反应ⅲ的平衡常数随温度升高的变化趋势是________。
(2)HClO可有效脱除NO,但HClO不稳定,实际应用中常用其盐。C12和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式是________。
(3)次氯酸盐脱除NO的主要过程如下:
a.NO+HClO = NO2+HCl
b.NO + NO2+H2O ⇌ 2HNO2
c.HClO+ HNO2 = HNO3+HCl
下列分析正确的是________。
A.烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率
B.NO2单独存在时不能被脱除
C.脱除过程中,次氯酸盐溶液的pH下降
(4)研究不同pH、不同温度下漂粉精溶液对NO脱除率的影响,结果如图1、图2。
① 图1中,pH降低NO脱除率增大的原因:________。
② 脱除过程中往往有Cl2产生,原因是________(用离子方程式表示)。
③ 图2中,60~80℃ NO脱除率下降的原因:________。(至少答出两点)