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、硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体(Na2B4O7·10H2O)时的废渣,其主要成分是MgO,还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3 、FeO、MnO、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)Na2B4O7·10H2O中B的化合价为________________。
(2)Na2B4O7易溶于水,也较易发生水解:B4O72-+7H2O4H3BO3(硼酸)+2OH-,(硼酸在常温下溶解度较小)。写出加入硫酸时Na2B4O7发生反应的化学方程式:_________________________________。
(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体,写出生成黑色固体的离子方程式_________________。
(4)加入MgO的目的是_____________________。
(5)己知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:
温度(℃) 溶解度(g) | 40 | 50 | 60 | 70 |
MgSO4 | 30.9 | 33.4 | 35.6 | 36.9 |
CaSO4 | 0.210 | 0.207 | 0.201 | 0.193 |
操作“A”是将MgSO4:和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明“操作A”步骤为____________________。
(6)Na2B4O7·10H2O失去全部结晶水后的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂——NaBH4”(该过程B的化合价不变)。
①写出NaBH4的电子式_____________。
②“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力,其定义是:每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力。NaBH4的有效氢含量为_____(计算结果保留两位小数)。
③在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式_______________。
3、回答下列问题:
(1)立方氮化硼(BN)是一种超硬材料,硬度仅次于金刚石;砷化镓(GaAs)是一种重要半导体材料,具有空间网状结构,比较立方氮化硼和砷化镓熔点的高低并说明理由:____。
(2)四种有机物的沸点数据如表:
物质 | CH3OH | C2H6 | CH3(CH2)9OH | CH3(CH2)9CH3 |
相对分子质量 | 32 | 30 | 158 | 156 |
沸点/℃ | 64.5 | -88.6 | 228 | 196 |
CH3OH和C2H6沸点相差较大,CH3(CH2)9OH和CH3(CH2)9CH3沸点相差较小,原因是____。
4、(1)已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数:
弱酸化学式 | HSCN | CH3COOH | HCN | H2CO3 |
电离平衡常数 | 1.3×10-1 | 1.8×10-5 | 4.9×10-10 | K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 |
① 同温度下,等pH值的a. NaHCO3、b. NaCN、c.Na2CO3溶液的物质的量浓度由大到小的顺序为__________(填序号)。
② 25 ℃时,将20mL 0.1mol/LCH3COOH溶液和20mL0.1mol/LHSCN溶液分别与20ml0.1mol/L NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)的变化如图所示:
反应初始阶段两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是:________反应结束后所得两溶液中,c(SCN-)________c(CH3COO-)(填“> ”、“< ”或“= ”)
③ 若保持温度不变,在醋酸溶液中加入一定量氨气,下列量会变小的是______(填序号)。
a.c(CH3COO-) b.c(H+) c.Kw d.醋酸电离平衡常数
(2)煤燃烧产生的烟气也含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。己知:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ mol-1
2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9kJ mol-1
H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJ mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式_________
(3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50mL 2mol/L的氯化铜溶液的装置示意图:请回答下列问题:
①甲烷燃料电池的负极反应式是____________
② 当A中消耗0.15mol氧气时.B 中____极增重_______g。
5、氮、氧、磷、铁是与生命活动密切相关的元素。回答下列问题:
(1)P的基态原子最外电子层具有的原子轨道数为 ,Fe3+比Fe2+稳定的原因是 。
(2)N、O、P三种元素第一电离能最大的是 ,电负性最大的是 。
(3)含氮化合物NH4SCN溶液是检验Fe3+的常用试剂,SCN-中C原子的杂化类型为 ,1mol SCN-中含π键的数目为 NA。
(4)某直链多磷酸钠的阴离子呈如图所示的无极单链状结构,其中磷氧四面体通过共有顶角氧原子相连,则该多磷酸钠的化学式为 。
(5)FeO、NiO的晶体结构均与氯化钠晶体结构相同、其中Fe2+和Ni2+的离子半径分别为7.8×10-2nm、6.9×10-2nm,则熔点FeO NiO(填“<”、“>”或“=”)原因是 。
(6)磷化硼是一种超硬耐磨的涂层材料,其晶胞结构如图所示。P原子与B原子的最近距离为acm,则磷化硼晶胞的边长为 cm。(用含a的代数式表示)
6、(1)回答下列问题:
①处于基态的Ca和Fe原子,下列参数前者小于后者的是_________;
a. 最外层电子数 b. 未成对电子数 c. 第一电离能 d. 原子半径
②有文献表明,迄今为止(至2016年)除氦外,所有其他稀有气体元素都能形成化合物。试简要说明未能制得氦的化合物的理由 _______________________。
(2)H和N可以形成多种化合物。
①已知联氨(N2H4)的物理性质与水接近,其原因是_____________________;
②计算表明: N4H62+ 的一种结构如图所示,氢原子只有一种化学环境,氮原子有两种环境,其中的大 π键可表示为_________________。
(3)晶体X只含钠、镁、铅三种元素。在不同的温度和压力下,晶体X呈现不同的晶相。
①γ-X 是立方晶系的晶体。铅为立方最密堆积,其余两种原子有选择的填充铅原子构成的四面体空隙和八面体空隙。在不同的条件下,γ-X 也呈现不同的结构,其晶胞如图所示。X的化学式为_____________;在(b)型晶胞中,边长为a pm,距离Pb最短的Na有_______个,长度为_______pm(用a表示);Na填充了晶胞中铅原子构成四面体空隙的百分比为________和八面体空隙的百分比为________。已知(a)型晶胞的边长为770 pm,则该型晶体的密度为_________g·cm-3。(只列出计算式)
②α-X是一种六方晶系的晶体,而在α-X中,镁和铅按 1:1 的比例形成类似于石墨的层状结构,钠填在层间。试画出一层α-X 的结构__________。
7、(1)苏打属于________晶体,与盐酸反应时需要破坏的化学键有_________。
(2)可与H2反应,请用系统命名法对其产物命名_________。
(3)在蔗糖与浓硫酸的黑面包实验中,蔗糖会变黑并膨胀,请用化学方程式解释膨胀的主要原因:_________。
8、铬铁矿主要成分为铬尖晶石(FeCr2O4),以铬铁矿为原料可制备Cr2(SO4)3溶液。铬铁矿的尖晶石结构在通常条件下难以被破坏,其中的二价铁被氧化后,会促进尖晶石结构分解,有利于其参与化学反应。
(1)铬铁矿中的基态二价铁被氧化过程中,失去的电子所处的能级为_______。
(2)120℃时,向铬铁矿矿粉中加入50%的H2SO4,不断搅拌,铬铁矿溶解速率很慢。向溶液中加入一定量的CrO3,矿粉溶解速率明显加快,得到含较多Cr3+和Fe3+的溶液。写出加入CrO3后促进尖晶石溶解的离子方程式:_______。
(3)其它条件不变,测得不同温度下Cr3+的浸出率随酸浸时间的变化如图1所示。实际酸浸过程中选择120℃的原因是_______。
(4)已知:室温下Ksp[Cr(OH)3]=8×10-31,Ksp [Fe(OH)3]=3×10-39,可通过调节溶液的pH,除去酸浸后混合液中的Fe3+。实验测得除铁率和铬损失率随混合液pH的变化如图2所示。pH=3时铬损失率高达38%的原因是_______。
(5)在酸浸后的混合液中加入有机萃取剂,萃取后,Fe2(SO4)3进入有机层,Cr2(SO4)3进入水层。取10.00mL水层溶液于锥形瓶中,先加入氢氧化钠调节溶液至碱性,再加入足量过氧化氢溶液。充分反应后,加热煮沸除去过量过氧化氢。待溶液冷却至室温,加入硫酸和磷酸的混合酸酸化,此时溶液中Cr全部为+6价。在酸化后的溶液中加入足量KI溶液,以淀粉溶液作指示剂,用0.3000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定,发生反应:I2+2S2O=S4O
+2I-,滴定至终点时消耗Na2S2O3溶液19.80mL,计算萃取所得水层溶液中Cr3+的物质的量浓度_______。(写出计算过程)
9、铁元素不仅可以与SCN-、CN-等离子形成配合物,还可以与CO、NO等分子以及许多有机试剂形成配合物.回答下列问题:
(1)基态铁原子有_____________个未成对电子;
(2)CN-有毒,含CN-的工业废水必须处理,用TiO2作光催化剂可将废水中的CN-转化为OCN-,并最终氧化为N2、CO2
①C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是_____________;
②1molFe(CN)32-中含有σ键的数目为_____________;
③铁与CO形成的配合物Fe(CO)3的熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于CCl4,据此可以判断Fe(CO)3晶体属于_____________(填晶体类型)
(3)乙二胺四乙酸能和Fe2+形成稳定的水溶性配合物乙二胺四乙酸铁钠,原理如图1:
①乙二胺四乙酸中碳原子的杂化轨道类型是_____________;
②乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺[N(CH3)2]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高得多,原因是_____________;
(4)铁铝合金的一种晶体属于面心立方结构,其晶胞可看成由8个小体心立方结构堆砌而成,小立方体如图2所示,则该合金的化学式为_____________,已知小立方体边长为acm,此铁铝合金的密度为_____________g•cm-3。
10、某小组选用下列装置,利用反应,通过测量生成水的质量
来测定Cu的相对原子质量。实验中先称取氧化铜的质量
为a g。
(1)浓氨水滴入生石灰中能制得NH3的原因是______________。
(2)甲同学按B-A-E-C-D的顺序连接装置,该方案是否可行__________,理由是_______________。
(3)乙同学按B-A-D-E-C的顺序连接装置,则装置C的作用是___________________________。
(4)丙同学认为乙同学测量的会偏高,理由是_____,你认为该如何改进?___
(5)若实验中测得g,则Cu的相对原子质量为_______。(用含a,b的代数式表示)。
(6)若CuO中混有Cu,则该实验测定结果_________。(选填“偏大”、“偏小”或“不影响”)
11、有50mL NaOH溶液,向其中逐渐通入一定量的CO2,随后取此溶液10mL将其稀释到100mL,并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的HCl溶液,产生的CO2气体体积(标准状况下)与所加入的HCl的体积之间的关系如图所示:
试
(1)NaOH在吸收CO2气体后,在甲、乙两种情况下,所得溶液中存在的溶质是甲:________,其物质的量之比是:________;乙:__________,其物质的量之比是:__________。
(2)且在两种情况下产生的CO2气体(标准状况)各是甲:________mL;乙:_________mL。
(3)原NaOH溶液的物质的量浓度是_________;若以Na2O2固体溶于水配得100mL溶液需称量Na2O2_______g。
12、氟代硼酸钾(KBe2BO3F2)是激光器的核心材料,我国化学家在此领域的研究走在了世界的最前列。回答下列问题:
(1)氟代硼酸钾中各元素原子的第一电离能大小顺序是F>O>____________。基态K+电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
(2)NaBH4是有机合成中常用的还原剂,其中的阴离子空间构型是_______,中心原子的杂化形式为_______。NaBH4中存在_____(填标号)。
a. 离子键 b. 氢键 c. σ键 d. π键
(3)BeCl2中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的BeCl2的结构式为________,其中Be的配位数为_______。
(4)第三周期元素氟化物的熔点如下表:
化合物 | NaF | MgF2 | AlF3 | SiF4 | PF5 | SF6 |
熔点/℃ | 993 | 1261 | 1291 | -90 | -83 | -50.5 |
解释表中氟化物熔点变化的原因:_____________________。
(5)CaF2的一种晶胞如图所示。Ca2+占据F-形成的空隙,其空隙率是________。若r(F-)=x pm,r(Ca2+)=y pm,设阿伏加德罗常数的值为NA,则CaF2的密度ρ=_________ g·cm-3(列出计算表达式)。
13、碳中和目标背景下,我国加快低碳技术的发展和应用推广,其中二氧化碳碳捕集、利用与封存技术已经成为近期化学研究的热点,回答下列问题:
(1)已知常温常压下下列反应的能量变化如图所示:
写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式:_______。
(2)CO2催化加氢制取甲醇,反应如下:
主反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=-49.5kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ·mol-1
①在一定条件下,向某1L恒容密闭容器中充入1molCO2和amolH2发生主反应。图中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线_______(填“m”或“n”),判断依据是_______。
②副反应的反应速率v=v正-v逆=k正c(CO2)·c(H2)k逆cm(CO)·cn(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。该反应的平衡常数K=,则m=_______,升高温度时k正-k逆_______(填“增大”减小”或“不变”)。
③在一定温度下,①中的起始总压强为21.2MPa。实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度变化如图所示:
已知:CH3OH的选择性=×100%。图中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线为_______(填“X”或“Y”),温度高于280°C时,曲线Y随温度升高而升高的原因是_______。240°C时,反应20min容器内达平衡状态,副反应的K
,初始充入H2的物质的量a=_______mol,主反应的平衡常数Kp=_______(MPa)-2(①用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数;②计算结果保留1位小数)。
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