D.溶液pH由1开至2.6时主要存在的反应是:
H2X+OH-=HX-+H2O
【答案】B
【解析】溶液显中性,pH=7的时候,溶液中的HX-和X2-相等,存在的电荷守恒为:
c(Na+)+c(H+)=2c(X2-)+c(HX-)+c(OH-),因为溶液显中性有c(H+)=c(OH-),所以得到c(Na+)=2c(X2-)+c(HX-),选项A错误。
溶液显中性,pH=7的时候,溶液中的HX-和X2-相等,所以
,选项B正确。
从图中得到当HA-占主导的时候,溶液显酸性,所以NaHX溶液显酸性,即c(H+)>c(OH-),选项C错误。
溶液pH由1至2.6时,图中看出主要是将H3X+转化为H2X,所以选项D错误。
7.通过测定混合气中O2含量可计算已变质的Na2O2(含Na2CO3)纯度,实验装置如图(Q为弹性良好的气囊)。
下列分析错误的是
A.干燥管b中装入碱石灰
B.Q气球中产生的气体主要成份O2、CO2
C.测定气体总体积必须关闭K1、K2,打开K3
D.读完气体总体积后,关闭K3,缓缓打开K1;可观察到Q气球慢慢缩小
【答案】D
【解析】加入硫酸与样品反应在Q气球中得到二氧化碳和氧气,用碱石灰吸收二氧化碳和水蒸气,在量筒Ⅱ中排水测氧气的量,进而计算过氧化钠的量,选项A、选项B都正确。
测定气体的总体积是利用Q气球的膨胀将瓶中的空气挤入右边进行排水量气,所以必须关闭K1、K2,打开K3。
选项C正确。
读完气体总体积后,关闭K3,缓缓打开K1,还要再打开K2,才可观察到Q气球慢慢缩小,原因是不打开K2体系是密闭的,气球体积无法减小,选项D错误。
8.蒸馏碘滴定法可测量中药材中二氧化硫是否超标(亚硫酸盐折算成二氧化硫)。
原理是利用如图装置将亚硫酸盐转化为SO2,然后通过碘标准溶液滴定吸收液。
实验步骤如下:
I.SO2含量的测定
烧瓶A中加中药粉10g,加蒸馏水300mL;锥形瓶中加蒸馏水125mL和淀粉试液1mL作为吸收液;打开冷凝水,通氮气,滴入盐酸10mL;加热烧瓶A并保持微沸约3min后,用0.01000mol/L碘标准溶液一边吸收一边滴定,至终点时消耗碘标准溶液V1mL;
Ⅱ.空白实验
只加300mL蒸馏水,重复上述操作,需碘标准溶液体积为V0mL.
(1)仪器C的名称______。
仪器B的入水口为_______(填“a”或“b”)。
(2)滴入盐酸前先通氮气一段时间作用是________,测定过程中氮气的流速过快会导致测量结果______。
(填“偏大”“偏小”“不变”)
(3)①滴定过程中使用的滴定管为_________。
A.酸式无色滴定管B.酸式棕色滴定管C.碱式无色滴定管D.碱式棕色滴定管
②滴定时锥形瓶中反应的离子方程式为________,滴定终点的现象是________。
(4)空白实验的目的是________。
(5)该中药中含SO2含量为________mg/kg。
【答案】
(1).分液漏斗
(2).b(3).排除装置内空气,避免空气中O2干扰SO2测定(4).偏小(5).B(6).I2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2I-(7).当滴入最后一滴碘标准溶夜时,锥形瓶内溶液由无色变为蓝色,且在30s内不变色(8).消除其他试剂、实验操作等因素引起的误差(9).64(V1-V0)
【解析】
(1)仪器C下端有旋塞,应该是分液漏斗。
仪器B应该起到冷凝作用,所以冷却水应该下口入上口出,所以入水口为b。
(2)二氧化硫是强还原性物质容易被氧化,所以先通入N2将装置内的空气排净,避免氧气将二氧化硫氧化。
氮气的流速如果过快,会使一部分的二氧化硫来不及溶液在水中就被氮气带出,所以导致结果偏小。
(3)①碘会腐蚀碱式滴定管下端的橡胶管,所以只能用酸式滴定管。
同时,碘的标准液实际是将碘溶解在碘化钾溶液中制得的,此时单质碘与碘离子作用形成I3-,既增大溶解度又避免了碘的挥发,而光照会促进I3-的分解,所以使用棕色酸式滴定管。
选项B正确。
②滴定时,单质碘将二氧化硫氧化为硫酸,离子反应方程式为:
I2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2I-。
达到滴定终点时,二氧化硫都被反应完,加入的单质碘遇淀粉,使溶液显蓝色,所以终点的现象为:
当滴入最后一滴碘标准溶夜时,锥形瓶内溶液由无色变为蓝色,且在30s内不变色。
(4)本题进行空白实验的目的是:
消除其他试剂、实验操作等因素引起的误差。
例如:
原来的水样、空气中是不是有其他杂质等等。
...............
9.二硫化钼(MoS2)被誉为“固体润滑剂之王”,利用低品质的辉钼矿(含MoS2、SiO2以及CuFeS2等杂质)制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1)钼酸铵的化学式为(NH4)2MoO4,其中Mo的化合价为________.
(2)利用联合浸出除杂时,氢氟酸可除去的杂质化学式为________如改用FeCl3溶液氧化浸出,CuFeS2杂质的浸出效果更好,写出氧化浸出时发生的化学反应方程式________。
(3)加入Na2S后,钼酸铵转化为硫代钼酸铵[(NH4)MoS4],写出(NH4)2MoS4与盐酸生成MoS3沉淀的离子反应方程式____________。
(4)由下图分析产生三硫化钼沉淀的流程中应选择的最优温度和时间是___________。
利用化学平衡原理分析低于或高于最优温度时,MoS3的产率均下降的原因:
__________。
(5)高纯MoS2中3然会存在极微量杂质,如非整比晶体MoS2.8,则该杂质中Mo4+与Mo6+的物质的量之比为________________。
(6)已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8),钼酸钠品体(NaMoO4·2H2O)是新型的金属缓蚀剂,不纯的钼酸钠溶液中若含少量可溶性硫酸盐杂质,可加入Ba(OH)2固体除去SO42-(溶液体积变化忽略),则当BaMoO4开始沉淀时,溶液中的c(MoO42-)/c(SO42-)___________(结果保留2位有效数字)
【答案】
(1).+6
(2).SiO2(3).4FeCl3+CuFeS2=5FeCl2+CuCl2+2S↓(4).MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑(5).40℃,30min(6).温度太低不利于H2S逸出;温度太高,盐酸挥发,溶液c(H+)下降,都不利于反应正向进行(7).1:
4(8).3.6×102
【解析】
(1)铵根离子带1个单位正电,氧应该是-2价,所以MO为+6价。
(2)氢氟酸可以与二氧化硅反应得到SiF4气体,从而除去二氧化硅杂质。
改用FeCl3溶液氧化浸出,CuFeS2杂质的浸出效果更好,说明应该得到Cu和Fe对应的离子,同时利用氧化性将S元素氧化为单质,根据化合价升降相等和原子个数守恒配平得到方程式为:
4FeCl3+CuFeS2=5FeCl2+CuCl2+2S↓。
(3)(NH4)2MoS4在溶液中应该电离出铵根离子和MoS42-,MoS42-与盐酸的氢离子作用生成MOS3沉淀,则另外的生成物只能是H2S气体,所以离子反应方程式为:
MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑。
(4)由图像得到40℃的产率最高,30分钟以后产率就不再变化,所以选择40℃,30min。
(5)设在1mol的MoS2.8中Mo4+与Mo6+的物质的量分别为X和Y,则X+Y=1。
根据化合价代数之和为0的原则,有:
4X+6Y=2.8×2。
解方程得到:
X=0.2,Y=0.8。
所以Mo4+与Mo6+的物质的量之比为0.2:
0.8=1:
4。
(6)因为Ksp(BaSO4)=1.1×10-10<KSP(BaMoO4)=4.0×10-8,所以先沉淀的是硫酸钡,则当BaMoO4开始沉淀时,硫酸钡已经沉淀了,所以溶液对于两种沉淀来说都是饱和的,其中的离子浓度都符合沉淀的KSP表达式。
10.甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统简单,产物中H2含量高、CO含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜),是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。
反应如下:
反应Ⅰ(主):
CH3OH(g)+H2O(g)
CO2(g)+3H2(g)ΔH1=+49kJ/mol
反应Ⅱ(副):
H2(g)+CO2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ/mol
温度高于300℃则会同时发生反应Ⅲ:
CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g)ΔH3
(1)计算反应Ⅲ的ΔH3=_________。
(2)反应1能够自发进行的原因是_______________,升温有利于提高CH3OH转化率,但也存在一个明显的缺点是__________。
(3)右图为某催化剂条件下,CH3OH转化率、CO生成率与温度的变化关系。
①随着温度的升高,CO的实际反应生成率没有不断接近平衡状态生成率的原因是____________(填标号)。
A.反应Ⅱ逆向移动
B.部分CO转化为CH3OH
C.催化剂对反应Ⅱ的选择性低
D.催化剂对反应Ⅲ的选择性低
②随着温度的升高,CH3OH实际反应转化率不断接近平衡状态转化率的原因是______。
③写出一条能提高CH3OH转化率而降低CO生成率的措施_________。
(4)250℃,一定压强和催化剂条件下,1.00molCH3OH和1.32molH2O充分反应(已知此条件下可忽略反应Ⅲ),平衡时测得H2为2.70mol,CO有0.030mol,试求反应Ⅰ中CH3OH的转化率_________,反应Ⅱ的平衡常数_________(结果保留两位有效数字)
【答案】
(1).+90kJ/mol
(2).反应Ⅰ为熵增加的反应(3).CO含量升高,破坏燃料电池的交换膜(4).C(5).升温反应速率加快(6).其它条件不变,提高n(水)/n(甲醇)的比例(或其它条件不变,选择更合适的借化剂)(7).91%(8).5.6×10-3
【解析】
(1)反应Ⅰ加上反应Ⅱ得到:
CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g)ΔH3=+90kJ/mol。
(2)反应自发进行的要求是△G=△H-T△s<0,此反应的△H>0,所以反应自发进行的原因就是△s>0,即反应为熵增反应。
升温会促进反应Ⅲ的发生,提高CO的含量,而CO会破坏该电池的交换膜。
(3)①工业生产中,一般不会等待反应达到平衡后再进行下一道工序,多数都是进行一段时间的反应就将体系取出,所以一般来说,反应的速度越快,取出的体系就越接近应该达到的平衡态。
随着反应温度的升高,速度加快,但是CO的生产率并没有接近反应的平衡态,说明该反应使用的催化剂对于反应Ⅱ几乎没有加速作用,所以选项C正确,选项D错误。
三个反应都吸热,所以升温都正向移动,不会促进CO转化为甲醇,选项A、选项B都错误。
②由①的叙述可以得到答案为:
升温反应速率加快。
③加入水蒸气,可以调高甲醇的转化率,同时使反应Ⅱ的平衡向逆反应方向移动,从而降低了CO的生成率。
加入更合适的催化剂,最好只催化反应Ⅰ,不催化反应Ⅱ,这样也能达到目的。
(4)达平衡时CO有0.03mol,根据反应Ⅱ得到参与反应的氢气为0.03mol,所以反应Ⅰ生成的氢气为2.73mol(平衡剩余氢气2.7mol),根据反应Ⅰ,消耗的甲醇为0.91mol,所以甲醇转化率为91%。
根据反应Ⅰ的数据,消耗的水为0.91mol,生成的CO2为0.91mol,则剩余1.32-0.91=0.41mol水,在反应Ⅱ中应该消耗0.03molCO2,生成0.03molCO和0.03mol水,所以达平衡时,水为0.41+0.03=0.44mol,CO2为0.91-0.03=0.88mol。
所以反应Ⅱ的平衡常数为(设容器体积为V)
。
11.硫和钒的相关化合物,在药物化学及催化化学等领域应用广泛。
回答下列问题:
(1)基态钒原子的外围电子轨道表达式为___________,钒有+2、+3、+4、+5等多种化合价,其中最稳定的化合价是________,VO43-的几何构型为________.
(2)2-巯基烟酸氧钒配合物(图1)是副作用小的有效调节血糖的新型药物。
①基态S原子中原子核外未成对电子数为_______,该药物中S原子的杂化方式是_______.所含第二周期元素第一电离能按由大到小顺序的排列是___________.
②2-巯基烟酸(图2)水溶性优于2-巯基烟酸氧钒配合物的原因是_________.
(3)多原子分子中各原子若在同一平面,且有相互平行的p轨道,则p电子可在多个原子间运动,形成“离域Π键”,下列物质中存在“离域Π键”的是_____.
A.SO2B.SO42-C.H2SD.CS2
(4)某六方硫钒化合物晶体的晶胞如图3所示,该晶胞的化学式为______。
图4为该晶胞的俯视图,该晶胞的密度为________g/cm3(列出计算式即可)。
【答案】
(1).
(2).+5(3).正四面体(4).2(5).sp3(6).N>O>C(7).2-巯基烟酸的羧基可与水分子之间形成氢键,使其在水中溶解度增大(8).AD(9).VS(10).
【解析】
(1)钒原子为23号元素,电子排布式为[Ar]3d34s2,所以外围电子轨道排布式为
。
其最稳定的化合价应该是+5,即失去所有的价电子,形成最外层8电子的稳定结构。
根据价层电子对互斥原理,VO43-中的中心原子V的价电子为5,配位原子O不提供电子,带有三个单位负电,所以外层电子为8个,共4对,空间构型为正四面体。
(2)①S原子的电子排布为[Ne]3s23p4,所以S原子的3p能级上有4个电子,分配在三个轨道中,有两个单电子。
从图中得到S的配位数为2,所以此时S的外层有6+2=8个电子,电子对为4,所以S应该的杂化方式是sp3杂化。
其中含有的第二周期元素是C、N、O。
同周期元素从左向右应该是第一电离能增大,因为N的2p能级上有3个电子,是p能级的半满稳定结构,所以N的第一电离能反常增大,所以第一电离能为:
N>O>C。
②2-巯基烟酸有羧基可以与水分子形成氢键,所以其水溶性会更好。
(3)从题目表述来看,形成离域Π键的要求是:
①原子共平面;②有相互平行的p轨道。
根据价层电子对互斥理论,二氧化硫为平面三角形,硫酸根为正四面体,硫化氢为角型,二硫化碳为直线型。
所以选项B一定错误。
而硫化氢的H原子不存在p轨道。
所以选项C错误。
由上正确的是选项A和选项D。
(4)晶胞中有V为:
8×1/8+4×1/4=2个;S为:
2×1=2个,所以化学式为VS。
因为该晶胞中有2个VS,所以晶胞质量为2×(32+51)/NAg。
根据图4得到晶胞底面的面积为a×
nm2,所以晶胞的体积为:
a×
×bnm3。
1nm=10-7cm,所以晶体密度为
。
12.化合物F具有独特的生理药理作用,实验室由芳香化合物A制备下的一种合成路线如下:
已知:
①
②
回答下列问题:
(1)A的名称为________,B生成C的反应类型为________。
(2)咖啡酸的结构简式为_______。
(3)F中含氧官能团名称为________。
(4)写出F与足量NaOH溶液反应的化学方程式_______
(5)G为香兰素的同分异构体,能使FeCl3溶液变紫色,苯环上只有两个取代基团,能发生水解反应,符合要求的同分异构体有______种,请写出其中核磁共振氢谱图显示有4种不同环境的氢,峰面积比为3:
2:
2:
1的G的结构简式_________。
(6)写出以
原料(其他试剂任选)制备肉桂酸(
)的合成路线。
______________
【答案】
(1).4-甲基苯酚
(2).取代反应(3).
(4).酯基、羟基(5).
(6).9(7).
(8).
【解析】C与CH3ONa的反应一定是题目的已知反应①,所以C为
,推出B为
。
由上,再根据A的分子式得到A为
。
香兰素发生题目已知反应②得到D,所以D为
。
最后一步E与
酯化得到F,所以E为
。
(1)A为
,所以名称为对甲基苯酚或者4-甲基苯酚。
由B(
)到C(
)的反应为取代反应。
(2)咖啡酸E为
。
(3)根据F的结构简式得到其含氧官能团的名称为羟基和酯基。
(4)F与足量氢氧化钠反应,其两个酚羟基会与氢氧化钠中和,另外酯基和氢氧化钠水解,所以方程式为:
(5)G为香兰素的同分异构体,能使FeCl3溶液变紫色,说明一定有酚羟基,苯环上只有两个取代基团,能发生水解反应,说明除酚羟基外,其余的两个C和两个O都在另一个取代基上,且一定有酯基。
所以符合要求的同分异构体有9种:
(各自有邻间对三种同分异构体)。
其中核磁共振氢谱图显示有4种不同环境的氢,峰面积比为3:
2:
2:
1的G的结构简式为:
和
。
(6)很明显制备肉桂酸需要用到题目的已知反应②,所以需要制得
,将原料水解后氧化即可得到,所以路线图为:
。