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、重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂,工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3)为原料生产,实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下,请回答下列问题:
(1)以上工艺流程所涉及元素中属于过渡元素的有________,铁在周期表中的位置是第______周期______族。
(2)在反应器①中,有Na2CrO4生成,同时Fe2O3转变为NaFeO2,杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式:_________________。
(3)NaFeO2能发生强烈水解,在步骤②中生成沉淀而除去,写出该反应的化学方程式:_________________。
(4)流程④中酸化所用的酸和流程⑤中所用的某种盐最合适的是____________(填字母)。
A.盐酸和氯化钾 B.硫酸和氯化钾 C.硫酸和硫酸锌 D.次氯酸和次氯酸钾
酸化时,CrO转化为Cr2O
,写出平衡转化的离子方程式:________________。
(5)水溶液中的H+是以H3O+的形式存在,H3O+的电子式为_____________。
(6)简要叙述操作③的目的:________________。
3、[化学—选修3:物质结构与性质] 化学作为一门基础自然科学,在材料科学、生命科学、能源科学等诸多领域发挥着重要作用。
(1)高温超导材料钇钡铜氧的化学式为YBaCu3O7,其中1/3的Cu以罕见的Cu3+形式存在。Cu在元素周期表中的位置为____ ,基态Cu3+的核外电子排布式为_ _______。
(2)磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明,若构成化合物的阳离子有未成对电子时,则该化合物具有磁性。下列物质适合作录音磁带磁粉原料的为____(填选项字母)。
A.V2O5 | B.CrO2 | C.PbO | D.ZnO |
(3)屠呦呦因在抗疟药——青蒿素研究中的杰出贡献,成为首获科学类诺贝尔奖的中国人。青蒿素的结构简式如图l所示,其组成元素的电负性由大到小的顺序为 ;碳原子的杂化方式有____ 。
(4)“可燃冰”因储量大、污染小被视为未来石油的替代能源,由甲烷和水形成的“可燃冰”结构如图2所示。
①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力为 。
②H2O的VSEPR模型为 ,比较键角的大小:H2O CH4(填“>”“<”或“=”),原因为 。
(5)锂离子电池在便携式电子设备以及电动汽车、卫星等领域显示出广阔的应用前景,该电池负极材料为石墨,石墨为层状结构(如图3),其晶胞结构如图4所示,该晶胞中有 个碳原子。已知石墨的层间距为apm,C-C键长为b pm,阿伏伽德罗常数的值为NA,则石墨晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
4、水中溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件,某课外小组用碘量法测定沱江河中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下:
I.采集水样及氧的固定:
用溶解氧瓶采集水样,记录大气压及水温。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合,反应生成MnO(OH)2,实现氧的固定。
Ⅱ.酸化及滴定:
将固氧后的水样酸化,MnO(OH)2被I-还原为Mn2+,在暗处静置5min,然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成I2(2S2O32-+I2====2I-+S4O62-)。
回答下列问题:
(1)氧的固定中发生反应的化学方程式为____________________。
(2)固氧后的水样用稀H2SO4酸化,MnO(OH)2被I-还为Mn2+,发生反应的离子方程式为______________________________。
(3)标准Na2S2O3溶液的配制。
①配制amol·L-1480mL该溶液时,需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和__________。
若定容时俯视,会使配制的Na2S2O3浓度__________(选填“偏高”、“偏低”或“无影响”)
②Na2S2O3溶液不稳定,配制过程中,用蒸馏水须煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除__________及二氧化碳。
(4)取100.00mL水样经固氧、酸化后,用amol·L-1Na2S2O3溶液滴定,以淀粉作指示剂,达到滴定终点的现象为____________________;若消耗Na2S2O3溶液的体积为bmL,则水样中溶解氧气的含量为____________________mol/L。
5、碳的化合物的转换在生产、生活中具有重要的应用,如航天员呼吸产生的CO2用Sabatier反应处理,实现空间站中O2的循环利用。
Sabatier反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g);
水电解反应:2H2O(1) 2H2(g) +O2(g)。
(1)将原料气按n(CO2):n(H2)=1:4置于密闭容器中发生Sabatier反应,测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线)。
①该反应的平衡常数K随温度降低而________(填“增大”或“减小”)。
②在密闭恒温(高于100℃)恒容装置中进行该反应,下列能说明达到平衡状态的是_____。
A.混合气体密度不再改变 B.混合气体压强不再改变
C.混合气体平均摩尔质量不再改变 D. n(CO2):n(H2)=1:2
③200℃达到平衡时体系的总压强为p,该反应平衡常数Kp的计算表达式为_______。(不必化简,用平衡分,压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(2)Sabatier反应在空间站运行时,下列措施能提高CO2转化率的是____(填标号)。
A.适当减压 B.合理控制反应器中气体的流速
C.反应器前段加热,后段冷却 D.提高原料气中CO2所占比例
(3)一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+4H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。
①已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为-394kJ/mol、-242kJ/mol,Bosch反应的△H=_____kJ/mol。(生成焓指一定条件下由对应单质生成lmol化合物时的反应热)
②一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动,原因是______________。若使用催化剂,则在较低温度下就能启动。
③Bosch反应的优点是_______________。
6、太阳能电池的发展已经进入了第三代。第三代就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜硅系太阳能电池。完成下列填空:
(1)亚铜离子(Cu+)基态时的电子排布式为____________;
(2)硒为第四周期元素,相邻的元素有砷和溴,则这3种元素的第一电离能I1从大到小顺序为(用元素符号表示)_______________________________;用原子结构观点加以解释_________________________。
(3)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数),其化合物可与具 有孤对电子的分子或离子生成加合物,如BF3能与NH3反应生成BF3•NH3 。BF3•NH3中B原子的杂化轨道类型为__________,N原子的杂化轨道类型为 ______________ ,B与 N之间形成 __________________ 键。
(4)单晶硅的结构与金刚石结构相似,若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键,则得如图所示的金刚砂(SiC)结构;金刚砂晶体属于____________(填晶体类型)在SiC结构中,每个C原子周围最近的C原子数目为 ______________。
7、硒是与硫同主族的元素。
已知:Se+2H2SO4(浓)→2SO2↑+SeO2+2H2O;2SO2+SeO2+2H2O→Se+2SO42-+4H+
(1)通过以上反应判断SeO2、H2SO4(浓)、SO2的氧化性由强到弱的顺序是___。
工业上回收得到的SeO2样品混有其它杂质,可以通过下面的方法测定SeO2含量:
①SeO2+KI+HNO3→Se+I2+KNO3+H2O
②I2+2Na2S2O3→Na2S4O6+2NaI
(2)配平反应式①,标出电子转移的方向和数目___。
(3)实验中,准确称量SeO2样品0.1500g,消耗了0.2000mol/L的Na2S2O3溶液25.00mL,所测定的样品中SeO2的质量分数为___。
已知在室温的条件下,pH均为5的H2SO4溶液和NH4Cl溶液,回答下列问题:
(4)各取5mL上述溶液,分别加水稀释至50mL,pH较大的是___溶液;各取5mL上述溶液,分别加热(温度相同),pH较小的是___溶液。
(5)取5mLNH4Cl溶液,加水稀释至50mL,c(H+)___10-6mol/L(填“>”、“<”或“=”),___填“增大”、“减小”或“不变”)。
(6)向等物质的量浓度的Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸。
①在滴加盐酸过程中,溶液中c(Na+)与含硫各物种浓度的大小关系为___(选填字母)。
a.c(Na+)=c(H2S)+c(HS-)+2c(S2-) b.2c(Na+)=c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)
c.c(Na+)=3[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)] d.2c(Na+)=c(H2S)+c(HS-)+2c(S2-)
②NaHS溶液呈碱性,若向溶液中加入CuSO4溶液,恰好完全反应,所得溶液呈强酸性,其原因是___(用离子方程式表示)。
8、雾霾天气肆虐给人类健康带来了严重影响。燃煤和汽车尾气 是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2C02(g)+N2 (g) △H <0 。
①该反应的速率时间图像如右图中左图所示。若其他条件不变,仅在反应前加入合适的催化剂,则其速率时间图像如右图中右图所示。以下说法正确的是 (填对应字母)。
A.a1>a2 B.b1 <b2 C.t1>t2
D.右图中阴影部分面积更大 E.左图中阴影部分面积更大
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 (填代号)。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知:CH4(g)+2N02(g) = N2(g)+C02(g)+2H20(g) △H=-867 kJ/mol
2N02(g)= N204(g) △H= - 56.9 kJ/mol H20(g) = H20(l) △H = - 44.0 kJ/mol
写出CH4催化还原N204 (g)生成N2和H20(1)的热化学方程式: 。
(3)CH4和H20(g)在催化剂表面发生反应CH4 + H20 = C0 + 3H2 ,该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表:
①该反应是 反应(填“吸热”或“放热 ”)。
②T℃时,向1L密闭容器中投入1mol CH4 和1mol H20(g),平衡时C(CH4)=0.5 mol·L-1 , 该温度下反应CH4 + H20 = CO+3H2的平衡常数K= 。
(4)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。如图是利用甲烷燃料电池电解100mL lmol/L食盐水,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24 L(设电解后溶液体积不变)。
①甲烷燃料电池的负极反应式: 。
②电解后溶液的pH = , (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)。
③阳极产生气体的体积在标准状况下是 L。
9、过渡金属配合物的一些特有性质的研究正受到许多研究人员的关注,因为这方面的研究无论是理论上还是工业应用上都有重要意义。
氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时,会生成紫色配合物,其配离子结构如图所示。
(1)此配离子中含有的作用力有__________ (填序号)。
A.离子键 B.金属键 C.极性键 D.非极性键 E.配位键 F.氢键 G.σ键 H.π键
(2)此配合物中碳原子的杂化轨道类型有__________。
10、亚硝酰硫酸(NOSO4H)主要用于分散染料重氮反应中取代亚硝酸钠,从而降低成本,提高产品质量。实验室用如图装置(夹持装置略)制备少量NOSO4H,并测定产品的纯度。已知:NOSO4H遇水分解,但溶于浓硫酸而不分解。
(1)装置A制取SO2,则A中反应的化学方程式为_______,导管b的作用是_______
(2)SO2与装置B中盛有的浓硫酸和浓硝酸的混合液在维持体系温度不得高于20℃的条件下,反应制得NOSO4H。反应过程中,亚硝酰硫酸和硝酸的物质的量随时间的变化如图所示。
①装置B中发生反应的化学反应方程式为_______。
②反应进行到10min后,反应速度明显加快,其可能的原因是_______。
(3)装置C的主要作用是_______。
(4)该实验装置存在可能导致NOSO4H产量降低的缺陷是_______。
(5)测定亚硝酰硫酸NOSO4H的纯度:准确称取1.500g产品放入250mL的碘量瓶中,加入0.1000mol·L−1、60.00mL的KMnO4标准溶液和10.00mL25%H2SO4溶液,然后摇匀。用0.2500mol·L−1草酸钠标准溶液滴定,消耗草酸钠溶液的体积为20.0mL。已知:2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4;2MnO+5C2O
+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。达到滴定终点时的现象为_______,亚硝酰硫酸的纯度为_______(精确到0.1%)。
11、某实验小组制备,取1.12g实验制得的产物(已知
的相对分子质量为158.6)加水溶解,配成100mL溶液,用移液管取出25.00mL于锥形瓶中,滴入几滴
作指示剂,已知
为砖红色沉淀,用浓度为0.100
的硝酸银标准溶液滴定,重复滴定三次测得硝酸银标准溶液用量分别为19.98mL、18.00mL、20.02mL。
(1)产物的纯度为_______(保留三位有效数字);
(2)写出简要计算过程:_______。
12、中子衍射实验证实:trans-[CO(NH2CH2CH2NH2)Cl]Cl·HCl·2H2O晶体中仅存在3种离子:X+和含钴的Y+和Cl—,不存在分子。Y+的结构如图所示。
回答下列问题:
(1)Co3+的价层电子排布式是_______,已知磁矩μB=(n表示未成对电子数),则Co3+的磁矩μB=_______。
(2)Y+中的配体,提供孤电子对的原子是_______(填元素符号),Co3+的配位数是_______,X+是_______(填离子符号)。
(3)Y+中N原子的杂化方式是_______,乙二胺(NH2CH2CH2NH2)与正丁烷的相对分子质量相近,比较两者的沸点高低并解释原因_______。
(4)NO、NO
、NO
的键角由大到小的顺序是_______。
(5)钴酸锂(LiCoO2)的一种晶胞如图所示(仅标出Li,Co与O未标出)。则晶胞中含有O2-的个数为_______,晶胞边长为apm,Li+的离子半径为rpm,Li+占有晶胞总体积的百分率=_______。
13、氮氧化物的任意排放会造成酸雨、光化学烟雾等环境问题,可采用多种方法消除。
已知:CH4(g)+4NO2(g)CO2(g)+2H2O(l)+4NO(g) ΔH=—654kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)CO2(g)+2H2O(l)+2N2(g) ΔH=—1240kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) ΔH=—44kJ·mol-1
(1)CH4还原NO2
①CH4将NO2还原为N2并生成水蒸气的热化学方程式为_______。
②下列措施中,能提高NO2的转化率的是_______。
a.使用催化剂
b.充入NO2
c.恒容下,充入Ar惰性气体
d.把容器的体积缩小一半
e.降低温度
f.及时分离水
(2)CH4还原NO
在2L密闭容器中通入1.00molCH4和2.00molNO,在3MPa,一定温度下反应生成CO2(g)、H2O(g)、N2(g),反应时间(t)与NO的物质的量[n(NO)]关系如下表:
反应时间t/min | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
n(NO)/mol | 2.00 | 1.20 | 0.80 | 0.60 | 0.50 | 0.50 |
由表中数据计算,2~4min内v(CH4)=_______mo1·L-1·min-1,该温度下的压强平衡常数Kp_______(用分压表示,分压=物质的量分数×总压)。
(3)C还原NO
①反应C(s)+2NO(g)=N2(g)+CO2(g)在常温下能自发进行,据此判断该反应的焓变ΔH________0(填“>”“<”或“=”)。
②以上反应可分为如下四步反应历程,写出其中第三步的反应:
第一步:2NO=(NO)2
第二步:C+(NO)2=C(O)+N2O
第三步:_______
第四步:2C(O)=CO2+C
(4)NH3催化还原氮氧化物技术(SCR)是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术,反应原理如图所示:
用Fe作催化剂时,在氨气足量的情况下,当c(NO2):c(NO)=1:1时,脱氮率最佳,按最佳脱氮率,每生成2molN2,转移电子数目为_______。
(5)除上述方法外,还可用电解法将NO转变为NH4NO3,其工作原理如图,N极的电极反应式为_______,通入NH3的主要原因是_______。
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