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]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B2+具有相同的电子构型;C、D为同周期元索,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:
(1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),其中C原子的次外层电子排布式为 。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是 ;B的氢化物所属的晶体类型是 ,B单质所形成的晶体,一个晶胞平均含有 个原子。
(3)C和D反应可生成组成比为1:5的化合物E,E的分子式为 ,已知该分子的空间构型为三角双锥,则其中两个Cl原子被F原子所替代得到的产物结构有 种。
(4)化合物D2A的立体构型为 ,中心原子的价层电子对数为 ,单质D与Na2SO3溶液反应,其离子方程式为 。
(5)A和B能够形成化合物F,F晶体中的B2+离子的排列方式如图所示,
①每个B2+周围最近的等距离的B2+离子有 个。
②已知F的晶胞参数是a0=0.54nm,它的密度为 (只列式不作计算,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1)。
3、钛及其化合物被广泛应用于飞机、火箭、卫星、舰艇、医疗以及石油化工等领域。
(1)Ti的基态原子的电子排布式为________。
(2)已知TiC在碳化物中硬度最大,工业上一般在真空和高温(>1800℃)条件下用C还原TiO2制取TiC: TiO2+3CTiC+2CO↑。该反应中涉及的元素按电负性由大到小的顺序排列为_____________;根据所给信息,可知TiC是________晶体。
(3)钛的化合物TiCl4,熔点为-24℃,沸点为136.4℃,常温下是无色液体,可溶于甲苯和氯代烃。
①固态TiCl4属于________晶体,其空间构型为正四面体,则钛原子的杂化方式为__________。
②TiCl4遇水发生剧烈的非氧化还原反应,生成两种酸,反应的化学方程式为_________
③用锌还原TiCl4的盐酸溶液,经后续处理可制得绿色的配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O.该配合物中含有化学键的类型有_________、__________。
(4)钛的一种氧化物是优良的颜料,该氧化物的晶胞如右图所示:
该氧化物的化学式为________;在晶胞中Ti原子的配位数为_______,若晶胞边长为a nm,NA为阿伏伽德罗常数的数值,列式表示氧化钛晶体的密度:___________g/cm3。
4、由三种常见元素组成的化合物A,按如图流程进行实验。气体B、C、D均无色、无臭,B、D是纯净物;浓硫酸增重3.60g,碱石灰增重17.60g;溶液F焰色反应呈黄色。
请回答:
(1)组成A的非金属元素是___,气体B的结构简式___。
(2)固体A与足量水反应的化学方程式是___。
(3)一定条件下,气体D可能和FeO发生氧化还原反应,试写出一个可能的化学方程___。
5、(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__________________。
6、工业上常用合成气(主要成分为CO、H2及少量CO2、H2O)制备甲醇,然后再利用甲醇合成其它化工产品,部分合成原理如下图所示:
回答下列问题:
(1)反应2为副反应,为了减少该副反应的发生,提高反应1的选择性,要优先考虑_______,已知298K时,由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓()。下表为几种物质的标准生成焓,反应2的ΔH=_______kJ·mol-1
物质 | CO2(g) | CO(g) | H2O(g) |
| -394 | -111 | -242 |
(2)500K温度下,在2L的刚性容器中充入4molCO和8molH2制备二甲醚(忽略反应2的发生),4min达到平衡,平衡时CO的转化率为80%,且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3)。
①从开始到平衡,反应1的v(H2)=_______mol·L-1·min-1。
②反应4中甲醇的转化率为_______,反应1的平衡常数Kc=_______。
(3)在T2K、1.0×104kPa下,等物质的量的CO与CH3OH混合气体只发生反应3。反应速率v正-v逆=k正·p(CO)·p(CH3OH)-k逆·p(CH3COOH),k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,p为气体的分压(气体分压p=气体总压p总×体积分数)。用气体分压表示的平衡常数Kp=4.5×10-5,当CO的转化率为20%时,=________。
(4)对于反应2(不考虑其他反应),若CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线如图所示。则t2时刻改变的条件可能是_______(任写一种),若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原来的2倍,在图中t4~t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线,并标明物质_________(假设各物质状态均保持不变)。
7、如图1是甲醇燃料电池工作的示意图,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同。
(1)甲中负极的电极反应式为____________。
(2)乙中B极为_____(填“阴极”或“阳极”),该电极上析出的气体在标准状况下的体积为____。
(3)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图2,则图中③线表示的是_________________(填离子符号)的变化;反应结束后,要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀,需要___________ mL 2. 0 mol/L NaOH溶液。
8、铁和钴是两种重要的过渡元素。
(1)钴位于元素周期表中第____族,其基态原子中未成对电子的个数为______。
(2)[Fe(H2NCONH2)6](NO3)2的名称是三硝酸六尿家合铁(Ⅲ),是一种重要的配合物。该化合物中Fe2+的核外电子排布式为_____,尿素分子中C、N原子的杂化方式分别是____、____,其分子中σ键与π键的数目之比为____,所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是____.
(3)FeO晶体与NaCl晶体结构相似,比较FeO与NaCl的晶格能大小,还需要知道的数据是________。
(4)Co(NH3)5BrSO4可形成两种结构的钴的配合物,已知Co3+的配位数是6,为确定钴的配合物的结构,现对两种配合物进行如下实验:在第一种配合物溶液中加硝酸银溶液产生白色沉淀,在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀.则第二种配合物的配体为____。
(5)奥氏体是碳溶解在γ-Fe中形成的一种间隙固溶体,无磁性,其晶胞如图所示,则该物质的化学式为______,若晶体密度为dg/cm3,则晶胞中最近的两个碳原子的距离为___pm (阿伏加德罗常数的值用NA表示,写出简化后的计算式即可)。
9、氮的化合物种类繁多,性质也各不相同。请回答下列问题:
(1)已知:
①SO3(g)+NO(g)=NO2(g)+SO2(g) ∆H1=+41.8kJ·mol-1
②2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ∆H2=-196.6kJ·mol-1
则2NO2(g)=2NO(g)+O2(g)的∆H=_______。
(2)NO作为主要空气污染物,其主要来源是汽车尾气,研究人员用活性炭对汽车尾气中的NO进行吸附,并发生反应:C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) ∆H<0.在恒压密闭容器中加入足量活性炭和一定量NO气体,反应相同时间时,测得NO的转化率α(NO)随温度的变化如图所示:
图中a、b、c三点中,达到平衡的点是_______;温度为1100K时,N2的平衡体积分数为_______。
(3)现代技术用氨气将汽车尾气中的NOx还原为N2和H2O,反应原理是NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g) ∆H<0。
①实际生产中NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)的反应温度不宜过高的原因是_______。
②500℃时,在2L恒容密闭容器中充入1molNO、1molNO2和2molNH3,8min时反应达到平衡,此时NH3的转化率为40%,体系压强为p0MPa,则0~8min内用N2表示的平均反应速率v(N2)=_______mol·L-1·min-1,500℃时该反应的平衡常数Kp=_______MPa(用含p0的代数式表示,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
10、己二酸[HOOC(CH2)4COOH]是一种十分重要的二元羧酸,主要用在合成尼龙-66、PBAT可降解塑料等生产领域。某实验室采用在碱性条件下,用高锰酸钾氧化环己醇制备己二酸,反应原理为:
已知:环己醇相对分子质量为100,熔点为24℃,沸点为161 ℃,密度为0.95 g/mL;己二酸相对分子质量为146,微溶于水,且温度越低溶解度越小。
实验步骤如下:
i.向三颈瓶中加入3. 5 g碳酸钠和50 mL温水,在搅拌下加入10 g高锰酸钾。
ii.待高锰酸钾溶解后,用滴管慢慢加入2.6 mL环己醇,维持反应温度在43〜47℃之间。
iii.环己醇滴加完毕,待反应完成,使二氧化锰沉淀凝结,然后加适量固体亚硫酸氢钠除去过量的高锰酸钾。
iv.趁热抽滤,滤渣用热水洗涤三次,合并滤液与洗涤液,用浓盐酸调pH至1〜2。
v.将滤液加热浓缩至20 mL左右,冷却,结晶,抽滤,洗涤,干燥,称重(得到产品1.5 g),计算产率。
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称为_______,使用时要从_______(填“上口 ”或“下口 ”)通入冷水。
(2)本实验中高锰酸钾也可用浓硝酸代替,但用浓硝酸代替的缺点是_______ 。
(3)改进后的装置中,滴液漏斗b细支管的作用是_______。
使用改进后的装置,考查了步骤ii中滴加速度分别为6、18、25 s •滴-1共3种情况下的反应状况、滤渣和滤液及产品性状。见下表所示。
滴加时间 /min | 滴加速度 /(s •滴-1) | 反应过程监控 | 滤渣 | 滤液 | 产品性状 |
20 | 6 | 7 min,T=100℃,发生冲料;20 min滴加完,反应完成 | 黑色,偏褐色,量大 | 澄清透明, 偏黄绿色 | 量少,乳白 色,稍黄 |
60 | 18 | Tmax =74℃环己醇滴加完T =44℃ ,60 min反应完成 | 黑色固体 | 无色,澄清, 透明 | 无色晶体 |
90 | 25 | 13min,温度没有变化;23min,T=40°C;Tmax=53℃;环己醇滴加完,T=41℃反应不完全,水浴加热20min,反应完成 | 黑色固体 | 无色,澄清, 透明 | 无色片状晶体,晶型很漂亮 |
(4)步骤iii中除去多余高锰酸钾的原因是_______。
(5)步骤v由为了除去可能的杂质和减少产品损失,可用_______洗涤晶体。
(6)本实验中己二酸的产率为_______% (保留两位有效数字)。
11、已知氧钒(+4) 碱式碳酸铵晶体[分子式:(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9·10H2O) ],是制备纳米VN粉体的前驱体,工业上通常以钒炉渣制备氧钒(+4) 碱式碳酸铵晶体。为测定粗产品的纯度,进行如下实验:分别称量三份a g产品于三只锥形瓶中,每份.分别用20 mL蒸馏水与30mL稀硫酸溶解后,加入0.0200 mol/LKMnO4溶液至稍过量,充分反应后继续滴加1%的NaNO2溶液至稍过量,再用尿素除去过量NaNO2,最后用0.100 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液分别滴定至终点,消耗标准溶液的体积如下表所示。(已知滴定反应为+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O)
序号 | 滴定前读数/mL | 滴定终点读数/mL |
第一份 | 0.00 | 19.98 |
第二份 | 1.20 | 22. 40 |
第三份 | 1.56 | 21.58 |
(1)粗产品中钒的质量分数为_________(假设 V的相对原子质量为M)。
(2)写出简要计算过程:______________。
12、CuCl可用作有机合成的催化剂。工业上用黄铜矿(主要成分是CuFeS2,还含有少量SiO2)制备CuCl的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)CuCl是一种难溶于水和乙醇的白色固体,但其易溶于氨水的原因是_______。
(2)“浸取”时,硫元素转化为硫酸根离子,则反应的离子方程式为_______。
(3)“滤渣①”的成分是_______(填化学式)。
(4)已知在水溶液中存在平衡:CuCl+2Cl-⇌[CuCl3]2-(无色)。“还原”的离子方程式为_______,当出现_______现象时,表明“还原”进行完全。
(5)“一系列操作”是_______、过滤、用无水乙醇洗涤、真空干燥。
(6)CuCl形成的一种立方晶胞如图所示。已知晶胞参数a=0.542nm,该晶体的密度为________g/cm(写出计算式,设阿伏加德罗常数的值为NA)。
13、新能源汽车的核心部 件是锂离子电池,磷酸亚铁锂(LiFePO4)以其高倍率性、高比能量、高循环特征、高安全性、低成本、环保等优点而逐渐成为“能源新宠”。
[方法一]高温固相法是磷酸亚铁锂生产的主要方法。通常以亚铁盐(如FeC2O4•2H2O)磷酸盐和锂盐为原料,充分混匀后,在惰性气氛的保护气中先经过较低温预分解,再经过高温焙烧,研磨粉碎制成。其反应原理如下:
Li2CO3+2FeC2O4•2H2O+2NH4H2PO4 =2NH3↑+3CO2↑+ + +
(1)完成上述化学方程式______。
(2)理论上,反应中每转移0.15mol电子,会生成 ______gLiFePO4。
[方法二]以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的盐)、碳粉等原料来生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如图:
已知:2LiAl(SiO3)2+H2SO4(浓)Li2SO4 + Al2O3•4SiO2•H2O↓
温度/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 |
溶解度(Li2CO3)/g | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 |
溶解度(Li2SO4)/g | 34.2 | 32.8 | 31.9 | 30.5 |
(1)向滤液II中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后 ,用“热水洗涤”的原因是_____。
(2)滤渣II的主要成分是_______(填化学式)。
(3)写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式:_____________。
(4)工业上,将 Li2CO3粗品制备成高纯 Li2CO3 的部分工艺如下:
①将粗产品Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液作阴极液,两者用离子选择半透膜隔开,用惰性电极电解,阳极的电极反应式是____________。
②电解后向产品LiOH 溶液中加入过量 NH4 HCO3并加热,过滤、烘干得高纯 Li2CO3。 请写出生成Li2CO3的化学方程式:___________。