【点睛】本题考查无机物的推断,准确判断出元素、把握物质的性质、发生的反应、元素周期律等为解答的关键,侧重分析与推断能力的考查,注意pH为推断的突破口。
7.已知:
Ksp=4.0×10-38,Ksp=2.2×10-20,在某含有Fe3+和Cu2+的溶液中,c(Fe3+)为4.0×10-8mol·L-1现向该溶液中滴加氨水,当开始出现氢氧化铁沉淀时,溶液的pH及溶液中允许的最大c(Cu2+)为
A.102.2mol·L-1B.42.2×10-1mol·L-1
C.42.2mol·L-1D.102.2×10-1mol·L-1
【答案】C
8.保险粉(Na2S2O4)有极强的还原性,遇热水或潮湿空气会分解发热,但在碱性环境下较稳定。
回答下列问题:
(1)二氧化硫的制备
①二氧化硫的发生装置可以选择上图中的_______(填大写字母),反应的化学方程式为______________。
②欲收集一瓶干燥的二氧化硫,选择上图中的装置,其接口的连接顺序为:
发生装置→___→→→→。
(按气流方向,用小写字母表示)
(2)保险粉的制备
在35~45℃下,将SO2气体通入锌粉水悬浮液中(如图),使之发生反应生成ZnS2O4;待反应完全后,移走恒温水浴装置并冷却至室温,向三颈烧瓶中加入18%的NaOH溶液,使之发生反应生成Na2S2O4
和Zn(OH)2;经一系列操作后得到无水Na2S2O4样品。
①实验开始时,应先关闭止水夹K3、打开K1和K2,通入一段时间SO2,其原因是________________。
②通过观察___________,调节止水夹K1来控制SO2的流速。
③由ZnS2O4生成Na2S2O4的化学方程式为_________________________。
(3)保险粉纯度的测定
称取2.0gNa2S2O4样品溶于冷水中,配成100mL溶液,取出10mL该溶液于试管中,用0.10mol/L
的KMnO4溶液滴定(滴定至终点时产物为Na2SO4、K2SO4和MnSO4),重复上述操作2次,平均消耗
KMnO4溶液12.00mL则该样品中Na2S2O4的质量分数为_____________(杂质不参与反应,Na2S2O4的相对分子质量为174)。
【答案】
(1).A
(2).Na2SO3+H2SO4═Na2SO4+SO2↑+H2O(或其他合理答案)(3).g、h、e、f、i(c)(4).排除装置中的氧气(5).三颈烧瓶(或装置G)中通入二氧化硫导管口的气泡数(6).ZnS2O4+2NaOH═Na2S2O4+Zn(OH)2↓(7).87%
【解析】
(1)①实验室利用Na2SO3固体和稀硫酸反应制二氧化硫,不需要加热,应选择上图中的A装置进行,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O;
②SO2的干燥只能使用浓硫酸,不能用碱石灰,SO2的密度比空气大,要用NaOH的溶液或碱石灰吸收其尾气,流程为制取、干燥、收集及尾气处理,其接口的连接顺序为发生装置→g→h→e→f→i(c);
(2)①装置中有氧气会氧化锌,所以实验开始时,应先关闭止水夹K3、打开K1和K2,通入一段时间SO2,这样可排除装置中的氧气;
②通过观察三颈烧瓶(或装置G)中通入二氧化硫导管中的气泡数,调节止水夹K1来控制SO2的流速;
③合成保险粉的反应物为ZnS2O4和NaOH,生成Na2S2O4和Zn(OH)2,反应的方程式为ZnS2O4+2NaOH=Na2S2O4+Zn(OH)2↓;
9.C、N、S对应的化合物,是重要的化学物质。
试回答下列问题:
(1)已知:
氢气的燃烧热为286.0kJ/mol,氨气的燃烧热为382.5kJ/mol,则合成氨反应的热化学方程式
为_____________________。
(2)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下可将SO2转化为SO42-,从而实现对SO2的治理。
已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,则另一反应的离子方程式为________________。
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物。
有关反应为C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g)。
某研究小组向密闭的真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,恒温(T)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如表:
NO
N2
CO2
0
1.00
0
0
10
0.58
0.21
0.21
20
0.40
0.30
0.30
30
0.40
0.30
0.30
40
0.32
0.34
0.17
50
0.32
0.34
0.17
①10min~20min以v(CO2)表示的反应速率为_________________。
②根据表中数据,计算T℃时该反应的平衡常数为Kp=___________,(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,保留两位小数)
③一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率_________(填“增大”“不变”或“减小”)。
④该反应达到平衡时下列说法正确的是______填序号字母)。
A.容器内压强保持不变B.2v(NO)=v(N2)
C.容器内CO2的体积分数不变D.混合气体的密度保持不变
⑤30min时改变某一条件,过一段时间反应重新达到平衡,则改变的条件可能是______
。
请在图中画出30~40min的变化曲线______。
【答案】
(1).N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)ΔH1=-93.0KJ/mol
(2).2Fe3++SO2+2H2O═2Fe2++SO42-+4H+(3).0.009mol/(L·min)(4).K=0.56(5).不变(6).acd(7).减小CO2的浓度(8).如图(作图要点:
①起点和终点均比原来低,②过程趋势为增大,③终点在30min到40min之间也可在40min
(2)已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,由于亚铁离子是催化剂,则另一反应的离子反应中铁离子又被还原为亚铁离子,方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+。
(3)①10min~20min以v(CO2)表示的反应速率=(0.30mol/L-0.21mol/L)÷10min=0.009mol/(L·min)。
②根据表中数据20min时反应达到平衡状态,T℃时该反应的平衡常数为Kp=
;③反应前后体积,一定温度下,随着NO的起始浓度增大,平衡等效,则NO的平衡转化率不变。
④A.反应前后体积,容器内压强保持不变,a正确;B.平衡时NO的反应速率是氮气反应速率的2倍,b错误;C.平衡时,容器内CO2的体积分数不变,c正确;D.密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量是变化的,容积始终是不变的,因此混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡状态,d正确,答案选acd;⑤30min时NO和CO2浓度均减小,氮气浓度增大,则改变的条件可能是减小CO2的浓度;根据表中数据可知30~40min的变化曲线为
。
10.化学镀镍是指不使用外加电流,利用氧化还原作用在金属制作的表面上沉积一层镍的方法,次磷酸钠(NaH2PO2)是化学镀镍的重要原料,工业上制备NaH2PO2·H2O
(1)次磷酸钠(NaH2PO2)是次磷酸(H3PO2一种弱酸)与足量NaOH溶液反应的产物,NaH2PO2中磷元素的化合价为______。
NaH2PO2溶液中离子浓度由大到小的顺序是______________。
(2)在反应器中加入乳化剂并高速搅拌的目的是___________________。
(3)在反应器中发生多个反应,其中白磷(P4)与Ca(OH)2反应生成次磷酸钠及磷化氢的化学方程式为_________________________。
(4)流程中通入CO2的目的是_________________,滤渣X的化学式为_____________。
(5)流程中母液中的溶质除NaH2PO2外,还有的一种主要成分为___________。
(6)含PH3的废气可用NaClO和NaOH的混合溶液处理将其转化为磷酸盐,该反应的离子方程式为_____________________。
(7)某次生产投入的原料白磷为1240kg,在高速乳化反应器中有80%的白磷转化为次磷酸钠及磷化氢,忽略其它步骤的损失,理论上最终得到产品NaH2PO2·H2O的质量应为______kg(NaH2PO2·H2O的相对分子质量为106)。
【答案】
(1).+1
(2).c(Na+)>c(H2PO2-)>c(OH-)>c(H+)(3).加快反应速率(4).2P4+3Ca(OH)2+6H2O=3Ca(H2PO2)2+2PH3↑(5).将Ca(H2PO2)2转化为NaH2PO2(6).CaCO3(7).Na2HPO3(8).PH3+4ClO-+3OH-=PO43-+4Cl-+3H2O(9).2544
【解析】本题考查化学工艺流程,涉及《化学反应原理》知识的运用,
(1)次磷酸钠是次磷酸与足量的氢氧化钠反应的产物,因此次磷酸钠是正盐,其中Na显+1价,氢显+1价,氧显-2价,整个化合价的代数和为0,P的化合价是+1价;
(2)搅拌的目的是增加接触面积,加速反应速率;(3)发生P4+Ca(OH)2→Ca(H2PO2)2+PH3,P4→Ca(H2PO2)2中P的化合价由0→+1价,升高1价,共升高2价,P4→PH3中P的化合价由0→-3价,降低3价,最小公倍数为6,即Ca(H2PO2)2系数为3,PH3的系数为2,根据原子守恒,反应方程式为2P4+3Ca(OH)2=3Ca(H2PO2)2+2PH3;(4)CO2与NaOH反应生成Na2CO3,碳酸钙难溶于水,通入CO2的目的是除去Ca2+,即将Ca(H2PO2)2转化为NaH2PO2,即滤渣X为CaCO3;(5)根据流程图,母液中还含有NH2HPO3;(6)利用ClO-作氧化剂,把PH3氧化成PO43-,PH3+ClO-→PO43-+Cl-,P的化合价由-3价→+5价,化合价升高8价,Cl由+1价→-1价,降低2价,最小公倍数为8,PH3+4ClO-→PO43-+4Cl-,环境是碱性,且遵循反应前后离子所带电荷数相等,即PH3+4ClO-+3OH-=PO43-+4Cl-+3H2O;(7)根据上述反应,建立关系式:
2P4~3Ca(H2PO2)2~6NaH2PO2·H2O,m(NaH2PO2·H2O)=1240×80%×6×106/(31×4×2)kg=2544kg。
【点睛】本题涉及氧化还原反应方程式的书写、化学流程、化学计算等,氧化还原反应方程式的书写是学生易错点,书写时,找出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,根据化合价的升降法进行配平,如(3)PH3+ClO-→PO43-+Cl-,P的化合价由-3价→+5价,化合价升高8价,Cl由+1价→-1价,降低2价,最小公倍数为8,PH3+4ClO-→PO43-+4Cl-,然后根据溶液环境,确认H+、OH-、H2O谁参加反应。
11.硫及其化合物广泛存在于自然界中。
(1)四硫富瓦烯分子结构如图所示,其碳原子杂化轨道类型为_________,根据电子云的重叠方式其含有的共价键类型为___________,1mol四硫富瓦烯中含有σ键数目为__________。
(2)煅烧硫铁矿时发生的反应为FeS2+O2
Fe2O3+SO2,所得产物SO2再经催化氧化生成SO3,SO3被水吸收生成硫酸。
①基态S原子存在____________对自旋方向相反的电子。
②离子化合物FeS2中,Fe2+的电子排布式为__________,与S22-互为电子体的离子是____________。
③气体SO3分子的空间构型为__________,中心原子阶层电子对数为____________。
(3)闪锌矿是一种自然界含Zn元素的矿物,其晶体结构属于立方晶体(如下图所示),Zn属于_______区元素,在立方ZnS晶体结构中S2-的配位数为______________,若立方ZnS晶体的密度为ρg·cm-3,晶胞参数a=______nm(列出计算式),晶胞中A、B的坐标分别为A(
,
,
)、B(
,
,
),则C点的坐标为____________。
【答案】
(1).sp2
(2).σ键和π键(3).15NA(4).7(5).1s22s22p63s23p63d6(或3d6)(6).O22-(7).平面三角形(8).3(9).)ds(10).4(11).
(12).(0.0.0.)
【解析】
(1)根据四硫富瓦烯分子结构可判断碳原子均形成碳碳双键,碳原子杂化轨道类型为sp2,根据电子云的重叠方式其含有的共价键类型为σ键和π键。
单键均是σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,则1mol四硫富瓦烯中含有σ键数目为15NA。
(2)①基态S原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p4,存在7对自旋方向相反的电子。
②铁的原子序数是26,Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6(或3d6)。
原子数和价电子数分别都相等的是等电子体,则与S22-互为电子体的离子是O22-。
③SO3分子中硫原子不存在孤对电子,价层电子对数是3,气体SO3分子的空间构型为平面三角形,中心原子阶层电子对数为3。
(3)区的名称来自于按照构造原理最后填入电子的轨道名称,Zn属于ds区元素。
在立方ZnS晶体结构中S2-的配位数为4。
ZnS晶胞中的晶胞参数为anm,则晶胞的体积为(a×10-6cm)3,晶胞中含有4个ZnS,则1mol晶胞的质量为97×4g,1mol晶胞的体积为(a×10-7cm)3×6.02×1023,则ZnS晶体的密度为ρg·cm-3=(97×4g)÷,解得a=
nm。
晶胞中C位于顶点处,C点的坐标为(0,0,0)。
12.化合物M是一种光致抗蚀剂,可用于印刷电路和集成电路工艺中,其合成路线如下:
已知:
Ⅰ.
Ⅱ.烃基直接连接在碳碳双键的碳原子上的有机物是不稳定的。
回答下列问题:
(1)下列关于M的说法正确的是_______________(填字母)。
A.M属于高分子化合物
B.M在碱性溶液中能稳定存在
C.M能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.1molM与足量氢气反应时,最多消耗4molH2
(2)C中含氧官能团的名称为___________,由E生成F的反应类型为_______________。
(3)F的化学名称为______________,由F生成G的化学方程式为______________________。
(4)二取代芳香族化合物W(只含苯环,不含其他的环,且不含“C=C=C”结构)是D的同分异构体,W能与三氯化铁溶液发生显色反应,则W的结构共有_________种(不含立体异构),其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为______________________。
(5)参照上述合成路线,设计一条以
为原料(其他无机试剂任选)制备
的合成路线:
(用结构简式表示有机物,用箭头表示转化关系,箭头上注明试剂和反应条件:
___________________。
【答案】
(1).ac
(2).羧基(3).加成反应(4).乙酸乙烯酯(5).
(6).9(7).
(8).
(1).因为M是合成高分子,含有官能团碳碳双键和酯基,所以M能在碱性条件下发生水解反应、可以被酸性高锰酸钾氧化,1molM有nmol链节,与氢气发生加成反应时,每个链节能与4个氢气分子加成,所以1mol可与4nmolH2加成。
所以选ac
(2).C中官能团的名称为碳碳双键、羧基,由E生成F的反应类型为加成反应。
(3).F的化学名称为乙酸乙烯酯,由F生成G的化学方程式为:
(4).W能与三氯化铁溶液发生显色反应,说明W含酚羟基。
由于W是二取代芳香族化合物W,所以另一个侧链含有3个C原子、一个Cl原子且有两个不饱和度,不含“C=C=C”则只能含碳碳叁键(C—C≡C),这样的侧链有三种结构,每一种都与羟基有邻、间、对三种位置关系,所以则W的结构共有9种(不含立体异构),其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为
。
(5).以HC≡CH为原料(其他无机试剂任选)制备G,首先利用最后一个信息将HC≡CH与水加成得到乙醛,然后将乙醛催化氧化得到乙酸,最后利用题中流程E到F到G的转化即可合成G,所以合成路线如下: