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、下图为光电催化能源化利用CO2制备太阳能燃料的示意图。下列说法不正确的是______
A.阳极反应式为2H2O−4e−4H++O2↑
B.CO2还原产物可能为CO、HCHO、CH3OH、CH4等
C.阳极、阴极材料互换对制备太阳能燃料影响不大
D.若太阳能燃料为甲醇,则阴极电极反应式为:CO2+6H++6e−CH3OH+H2O
3、硅是重要的半导体材料,构成现代电子工业的基础。硅及其化合物在工业中应用广泛,在国防和航天工业中亦有许多用途。
(1)硅原子中最外层电子排布式为___,该层电子的电子云有___种不同的伸展方向。
(2)温石棉矿是一种硅酸盐类矿物,化学式写作氧化物形式为6MgO•4SiO2•4H2O,其中原子半径最大的元素在周期表中的位置是___。SiO2存在与金刚石结构类似的晶体,其中硅氧原子之间以___相结合。
a.离子键 b.极性键 c.非极性键 d.范德华力
(3)甲硅烷(SiH4)是一种无色的液体,遇到空气能爆炸性自燃,生成二氧化硅固体和水。在室温下,10gSiH4自燃放出热量446kJ,请写出其燃烧的热化学方程式:___;
(4)SiH4的热稳定性不如CH4,其原因是___。
工业上硅铁可以用于冶镁。以煅白(CaO•MgO)为原料与硅铁(含硅75%的硅铁合金)混合,置于密闭设备中于1200℃发生反应:2(CaO•MgO)(s)+Si(s)Ca2SiO4(l)+2Mg(g)
(5)常温下镁的还原性强于硅。上述方法能够获得镁的原因是:___。
(6)若上述反应在容积为aL的密闭容器中发生,一定能说明反应已达平衡的是___(选填编号)。
a.反应物不再转化为生成物
b.炉内Ca2SiO4与CaO•MgO的质量比保持不变
c.反应放出的总热量不再改变
d.单位时间内,n(CaO•MgO)消耗:n(Ca2SiO4)生成=2:1
若bg煅白经tmin反应后转化率达70%,该时段内Mg的生成速率是___。
4、燃煤排放的尾气中含有二氧化硫、氮氧化物(主要为NO)等污染物,工业上采用不同的方法脱硫脱硝。
(1)工业用漂白粉溶液脱硫脱硝,SO2和NO转化率分别达到100%和92.4%。
①写出漂白粉溶液与SO2反应的离子方程式:___。
②相对于SO2,NO更难脱除,其原因可能是___。(填字母)
a.该条件下SO2的氧化性强于NO
b.燃煤排放的尾气中NO的含量多于SO2
c.相同条件下SO2在水溶液中的溶解性强于NO
③NO转化率随溶液pH变化如图所示。NO中混有SO2能提高其转化率,其原因可能是___。
(2)工业上把尾气与氨气混合,通过选择性催化剂,使NO被氨气还原为氮气,SO2吸附在催化剂表面:当催化剂表面SO2达到饱和后,进行催化剂再生同时产生亚硫酸铵而脱硫。
①NO脱除的化学反应方程式为__。
②工业上催化剂再生采取的措施为___。
(3)电子束尾气处理技术是用电子束照射含有水蒸汽和空气的尾气,产生强活性O把NO和SO2氧化而除去。在实际处理中需向尾气中通入一定量氨气,这样处理得到的产物为___(写化学式)。
5、研究K、Ca、Fe、As、T等第四周期元素对生产、生活有重要意义。回答下列问题:
(1)我国中医把雄黄作为解毒剂,用来治疗癣疥、中风等。雄黄的结构如图1.雄黄分子中孤电子对数与成键电子对数之比为___,砷酸常用于制备颜料、砷酸盐、杀虫剂等,则AsO的空间构型是___。
(2)已知KCl、MgO、CaO、TiN的晶体于NaCl的晶体结构相似,且三种离子晶体的晶格能数据如表所示。
离子晶体 | NaCl | KCl | CaO |
晶格能/kJ•mol-1 | 786 | 715 | 3401 |
①Ti3+的电子排布式为___。
②KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为___,原因是___。
(3)Fe的一种晶体结构如图2甲、乙所示,若按甲虚线方向切割乙,得到的截面图中正确的是___。(填字母标号)假设铁原子的半径是rcm,铁的相对原子质量为M,则该晶体的密度为___g/cm3。(列式即可,设阿伏加德罗常数的值为NA)
6、KBr可用于光谱分析和化学分析等。
(1)制备KBr的一种方法如下:80℃时,向溶有CO(NH2)2的KOH溶液中缓慢加入Br2,至pH为6~7时反应完全,生成CO2、N2等。该反应的化学方程式为_____。
(2)KBr可用于测定苯酚(C6H5OH)样品的纯度,方法如下:取0.5000g苯酚试样,用NaOH溶液溶解后定容成250.00mL溶液;移取25.00mL该溶液,加入25.00mL0.03000mol•L﹣1的KBrO3(含过量KBr)标准溶液,然后加入足量盐酸,充分反应后再加足量KI溶液,充分反应;用0.1000mol•L﹣1Na2S2O3溶液滴定至淡黄色,加入指示剂,继续滴定至终点,用去16.20mL。测定过程中物质的转化关系如下:
①加入的指示剂为_____。
②计算苯酚样品的纯度(写出计算过程)_____。
7、我国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS2),随着矿石品味的降低和环保要求的提高,湿法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出,目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。
I.氧化浸出
(1)在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化,测得有SO42-生成.
①该反应的离子方程式为____________。
②该反应在25-50℃下进行,实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值,试分析其原因为____________。
Ⅱ.配位浸出
反应原理为:CuFeS2+NH3•H2O+O2+OH-→Cu(NH3)O42++Fe2O3+SO42-+H2O(未配平)
(2)为提高黄铜矿的浸出率,可采取的措施有____________(至少写出两点).
(3)为稳定浸出液的pH,生产中需要向氨水中添加NH4C1,构成NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液.某小组在实验室对该缓冲体系进行了研究:25℃时,向amol/L的氨水中缓慢加入等体积0.02mol/L的NH4C1溶液,平衡时溶液呈中性.则NH3·H2O的电离常数Kb=____________(用含a的代数式表示);滴加NH4C1溶液的过程中水的电离平衡____________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动.
Ⅲ.生物浸出
在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物,并鼓入空气,黄铜矿逐渐溶解,反应釜中各物质的转化关系如图所示。
(4)在微生物的作用下,可以循环使用的物质有____________(填化学式),微生物参与的离子反应方程式为____________(任写一个)。
(5)假如黄铜矿中的铁元素最终 全部转化为Fe3+,当有2mol SO42-生成时,理论上消耗O2的物质的量为____________。
8、青蒿素是一种有效的抗疟药。常温下,青蒿素为无色针状晶体,难溶于水,易溶于有机溶剂,熔点为156~157℃。提取青蒿素的方法之一是乙醚浸取法,提取流程如下:
请回答下列问题:
(l)对青蒿进行破碎的目的是__________________。
(2)操作I用到的玻璃仪器是__________,操作Ⅱ的名称是_______。
(3)用下列实验装置测定青蒿素的化学式,将28.2g青蒿素放在燃烧管C中充分燃烧:
① 仪器各接口的连接顺序从左到右依次为_______(每个装置限用一次)。A装置中发生的化学反应方程式为_________________。
② 装置C中CuO的作用是_________________。
③ 装置D中的试剂为_________________。
④ 已知青蒿素是烃的含氧衍生物,用合理连接后的装置进行实验.测量数据如下表:
装置质量 | 实验前/g | 实验后/g |
B | 22.6 | 42.4 |
E(不含干燥管) | 80.2 | 146.2 |
则青蒿素的最简式为__________。
(4)某学生对青蒿素的性质进行探究。将青蒿素加入含有NaOH 、酚酞的水溶液中,青蒿素的溶解度较小,加热并搅拌,青蒿素的溶解度增大,且溶液红色变浅,与青蒿素化学性质相似的物质是______(填字母代号)。
A.乙醇 B.乙酸 C.乙酸乙酯 D.葡萄糖
9、CH4-CO2重整反应[CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)-Q(Q>0)]以两种温室气体为原料生成了合成气,在“碳中和”的时代背景下,该技术受到更为广泛的关注。
Ⅰ.完成下列填空:
(1)某温度下,在体积2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,经过2min达到平衡状态时CO2的转化率为50%。此过程中以CH4表示的平均化学反应速率为_______。平衡常数的值为_______。达到平衡后,其他条件不变时向容器中充入CO2与CO各1mol,则化学平衡_______移动(选填“正向”“逆向”或“不”)。
Ⅱ.储能是指通过介质或设备把能量存储起来,在需要时再释放的过程。CH4-CO2重整反应也可用于高温废热的储能。800℃下,研究反应物气体流量、CH4与CO2物质的量比对CH4转化率(α)、储能效率(η)的影响,部分数据如下所示。
序号 | 加热温度/℃ | 反应物气体流量/L•min-1 | n(CH4)∶n(CO2) | α/% | η/% |
ⅰ | 700 | 4 | 2∶2 | 49.0 | 42.0 |
ⅱ | 800 | 4 | 2∶2 | 79.6 | 52.2 |
ⅲ | 800 | 6 | 3∶3 | 64.2 | 61.9 |
ⅳ | 800 | 6 | 2∶4 | 81.1 | 41.6 |
已知储能效率η=Qchem/Qi,其中,Qchem是通过化学反应吸收的热量,Qi是设备的加热功率。
(2)解释为何可以用CH4-CO2重整反应进行储能。_______
(3)对比实验_______(填序号),可得出结论:气体流量越大,CH4转化率_______。
(4)实验ⅳ中CH4转化率比实验ⅲ高,结合相关数据解释为何储能效率却低的原因(两次实验中设备的加热功率Qi不变)。_______
10、硫酸四氨合铜晶体([Cu(NH3)4]SO4·H2O)常用作杀虫剂、媒染剂,也是高效安全的广谱杀菌剂。常温下该物质在空气中不稳定,受热时易发生分解。某化学兴趣小组设计如下方案来合成硫酸四氨合铜晶体并测定晶体中氨的含量。
I.CuSO4溶液的制备
①取4g铜粉,在仪器A中灼烧10分钟并不断搅拌使其充分反应。
②将A中冷却后的固体转移到烧杯中,加入25 mL 3 mol·L-1H2SO4溶液,加热并不断搅拌至固体完全溶解。
(1)①中仪器A的名称为______________。
(2)②中发生反应的离子方程式为__________________。
Ⅱ.晶体的制备
将I中制备的CuSO4溶液按如图所示进行操作:
(3)向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水至过量的过程中,可观察到的实验现象是____________。
(4)缓慢加入乙醇会析出晶体的原因是________________________________;若将深蓝色溶液浓缩结晶,在收集到的晶体中可能混有的杂质主要有______________(写其中一种物质的化学式)。
III.氨含量的测定
精确称取wg晶体,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用盐酸标准溶液完全吸收。取下接收瓶,再用NaOH标准溶液滴定剩余的盐酸溶液(选用甲基橙作指示剂)。
1.水 2.玻璃管 3.10%氢氧化钠溶液 4.样品液 5.盐酸标准溶液 6.冰盐水
(5)装置中玻璃管的作用是__________________________________________________。
(6)在实验装置中,若没有使用冰盐水冷却会使氨含量测定结果________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
11、镁铁水滑石(镁、铁的碱式碳酸盐)是具有层状结构的无机功能材料,可由Mg(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O及CO(NH2)2等按一定比例在温度高于90℃时反应制得。
(1)其他条件不变时,n[CO(NH2)2]/n(Fe3+)对镁铁水滑石产率和溶液pH的变化关系如图所示:
①<3,反应液中产生少量气体,测氨仪未检出NH3,说明逸出的气体主要是____________(填化学式)。
②n[CO(NH2)2]/n(Fe3+)>12,溶液的pH处于稳定状态,这是因为_________________
(2)镁铁水滑石表示为:[FexMgy(OH)z](CO3)w·pH2O(摩尔质量为660g·mol-1),可通过下列实验和文献数据确定其化学式,步骤如下:
I.取镁铁水滑石3.300g加入足量稀硫酸充分反应,收集到气体112mL(标准状况)。
II.文献查得镁铁水滑石热分解TG-DSC图:303~473K,失去层间水(结晶水)失重为10.9%;473~773K时,CO32-和OH-分解为CO2和H2O;773K以上产物为MgO、Fe2O3。
Ⅲ.称取0.4000g热分解残渣(773K以上)置于碘量瓶中,加入稍过量盐酸使其完全溶解,加入适量水和稍过量的KI溶液,在暗处放置片刻,用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定到溶液呈淡黄色,加入3mL淀粉溶液,继续滴定到溶液蓝色消失。(2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6),消耗Na2S2O3溶液20.00mL。通过计算确定镁铁水滑石的化学式______________(写出计算过程)。
12、研究光盘金属层含有的Ag(其它金属微量忽略不计)、丢弃电池中的Ag2O等废旧资源的回收利用意义重大。下图为从光盘中提取Ag的工业流程。请回答下列问题。
(1)NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,“氧化”阶段需在80℃条件下进行,适宜的加热方式为________。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为________。有人提出以HNO3代替NaClO氧化Ag,从反应产物的角度分析,其缺点是________。
(3)操作Ⅰ的名称为____,简述利用“操作Ⅰ”的装置洗涤难溶物的实验操作________。
(4)化学上常用10%的氨水溶解AgCl固体,AgCl与NH3·H2O按1︰2反应可生成Cl-和一种阳离子________的溶液(填阳离子的化学式)。实际反应中,即使氨水过量也不能将AgCl固体全部溶解,可能的原因是________。
(5)常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原(4)中生成的阳离子,自身转化为无害气体N2,理论上消耗0.1 mol的水合肼可提取到________g的单质Ag。
(6)废旧电池中Ag2O能将有毒气体甲醛(HCHO)氧化成CO2,科学家据此原理将上述过程设计为原电池回收电极材料Ag并有效去除毒气甲醛。则此电池的正极反应式为________,负极的产物有________。
13、工业上以铬铁矿为原料,制备重铬酸钠晶体(Na2Cr2O7·2H2O)和硫酸钠的主要工艺流程如图:
已知:①铬铁矿的主要成分为 Fe(CrO2)2,含有Al2O3、SiO2等杂质;②NaFeO2遇水强烈水解。结合相关信息,回答下列问题:
(1)焙烧时,Fe(CrO2)2发生反应的化学方程式为_______。
(2)生成滤渣 1 的离子方程式为_______,滤渣 2 的成分为_______。
(3)Na2Cr2O7·2H2O 和Na2SO4固体的溶解度曲线如图一所示。从滤液 2 获取Na2Cr2O7·2H2O 和Na2SO4晶体的操作X 为:蒸发浓缩,_______,洗涤,干燥然后将滤液_______、过滤、洗涤、干燥。
图一
(4)含 Cr2O的废水要经化学处理才能排放。某污水处理厂利用微生物电池将废水中的Cr2O
催化还原,其工作原理如图二所示。
图二
①a 电极发生的电极反应式为_______。
②依据工作原理示意图,每处理 1mol Cr2O,右池的 Δn(H+)=_______mol。
③某学习小组将含 0.0015 mol/L Cr2O的废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Cr 的化合价为+3,Fe 的化合价依次为+3、+2)。欲使 1L 该废水中的Cr2 O
完全转化,理论上需要加入_______g FeSO4∙7H2O(已知FeSO4∙7H2O 摩尔质量为278g/mol)。