B.简单离子的半径大小:
Y>Z>X
C.含Z元素的盐,其水溶液可能显酸性,也可能显碱性
D.X与Y形成的所有化合物中均只含一种化学键
【答案】C
【解析】
【分析】
短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,Y是同周期主族元素中原子半径最大的,W原子最外层电子数是电子层数的2倍,工业上电解熔融Z2X3制备单质Z,可推出Y是Na,W是S,Z是Al,X是O。
【详解】A.X是O,W是S,氧元素的非金属性强于硫元素,非金属性越强,气态氢化物越稳定,故A错误;
B.Y是Na,Z是Al,X是O,它们形成的简单离子电子层结构相同,电子层结构相同的离子,核电荷数大,半径小,所以离子半径是X>Y>Z;故B错误;
C.Z是Al,NaAlO2溶液显碱性,AlCl3溶液显酸性,故C正确;
D.Y是Na,X是O,Na2O2中既含离子键又含共价键,故D错误。
故选C。
【点睛】同一周期的元素(稀有气体元素除外),从左到右原子半径逐渐减小,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;同一主族的元素,从上到下原子半径逐渐增大,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。
6.常温下,用0.1mol·L-1的NaOH溶液滴定10mL0.1mol·L-1的H2A溶液,溶液的pH与NaOH溶液体积关系如图所示。
下列说法错误的是
A.水的电离程度:
C>B
B.向A点溶液中加少量的水:
保持不变
C.C点:
c(Na+)>c(HA-)+2c(A2-)
D.D点:
2c(Na+)=c(HA-)+c(H2A)+c(A2-)
【答案】D
【解析】
【分析】
0.1mol·L-1的H2A溶液的PH>1,说明是弱酸,存在平衡H2A
H++HA-,HA-
H++A-。
【详解】A.C点加入10mL0.1mol·L-1的NaOH溶液,发生反应NaOH+H2A=NaHA+H2O,溶质为NaHA,溶液pH略大于7,说明HA-的水解程度大于电离程度,促进水的电离,B点为中性溶液,故水的电离程度:
C>B,故A正确;
B.根据图象可知,0.1mol·L-1的H2A溶液的pH大于1,说明H2A弱酸,H2A
H++HA-,若A点溶液中加入少量水,促进弱酸的电离,H2A
H++HA-,Ka=c(H+)c(HA-)/c(H2A),
=c(H+)c(HA-)/c(H2A)c(OH-)c(H+)=c(H+)c(HA-)/c(H2A)Kw=Ka/Kw,温度不变,Ka和Kw都不变,故B正确;
C.C点溶液的pH>7,为碱性溶液,故c(H+)c(HA-)+2c(A2-),故C正确;
D.D点水溶液为Na2A,根据物料守恒得c(Na+)=2[c(HA-)+c(H2A)+c(A2-)],故D错误。
故选D。
7.利用铜和石墨做电极,在盐酸介质中,铜与氢叠氮酸(HN3)构成原电池,总反应方程式为:
2Cu+2Cl-+HN3+3H+=2CuCl(s)+N2↑+NH4+。
下列判断正确的是
A.电子从石墨电极流向铜电极
B.溶液中C1-向石墨电极移动
C.每转移1mol电子,负极减重64g
D.正极反应式为:
HN3+2e-+3H+=N2↑+NH4+
【答案】D
【解析】
【详解】A.该装置为原电池,铜为负极,石墨为正极,电子从铜电极流向石墨电极,故A错误;
B.溶液中C1-向铜电极移动,故B错误;
C.负极为铜电极,结合电池反应得到,负极的电极反应式为:
Cu+Cl--e-=CuCl(s),负极生成了CuCl(s),质量增重了,故C错误;
D.总反应方程式为:
2Cu+2Cl-+HN3+3H+=2CuCl(s)+N2↑+NH4+,负极的电极反应式为:
Cu+Cl--e-=CuCl(s),用总式减去负极反应式得到正极反应式为:
HN3+2e-+3H+=N2↑+NH4+,故D正确。
故选D。
【点睛】原电池是把化学能转化为电能的装置,原电池中,阳离子向正极定向移动,阴离子向负极定向移动,负极上失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应。
三、非选择题:
共174分。
第22~32题为必考题,每个试题考生都必须作答。
第33~38题为选考题,考生根据要求作答。
8.高锰酸钾是一种重要的氧化剂,在消毒杀菌等方面应用广泛。
实验室以固体碱熔氧化法制备高锰酸钾,其部分流程如下:
回答下列问题:
(1)为提高第③步的浸出速率,可采取的措施之一是______________________________
(2)第④步通入CO2,将溶液的pH调至10-11时,K2MnO4完全转化为KMnO4和MnO2。
第①步碱熔时发生反应的化学方程式为______________________________。
(3)第⑥步母液中主要含有的溶质一定有K2CO3、KCl和________。
该流程中,除了浓缩结晶的母液之外,还可以循环使用的物质是________________。
(4)工业上可采用如图所示装置电解K2MnO4溶液制备KMnO4。
①b是直流电源的________极
②该装置中的离子交换膜是________交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)
③电解时阳极的电极反应式是________________。
④与“固体碱熔氧化法”相比,“电解法”的优点是________________________。
【答案】
(1).不断搅拌或适当加热
(2).3MnO2+6KOH+KClO3
KCl+3K2MnO4+3H2O(3).KMnO4(4).MnO2(5).负(6).阳离子(7).MnO42--e-=MnO4-(8).原料利用率高,产品更纯净
【解析】
【分析】
在碱性条件下氯酸钾与二氧化锰加热熔融发生氧化还原反应,二氧化锰被氧化成锰酸钾,溶于水得墨绿色K2MnO4溶液,K2MnO4溶液中通入CO2使MnO42-发生歧化反应,生成MnO4-和MnO2,趁热过滤除去二氧化锰,得高锰酸钾溶液,冷却结晶得高锰酸钾晶体。
(1)搅拌、适当升温、将废渣碾碎成粉末等均可加快反应速率。
(2)由题意可知,KOH、KClO3、MnO2共熔制得绿色K2MnO4。
(3)第⑥步母液中主要含有的溶质一定有K2CO3、KCl和KMnO4,除了浓缩结晶的母液之外,还可以循环使用的物质是MnO2。
(4)①由图可知,MnO42-应该在阳极放电,所以a是直流电源的正极,b是直流电源的负极。
②该装置中的离子交换膜是阳离子交换膜,允许阳离子通过。
③电解时阳极的MnO42-的放电能力强于OH-。
④与“固体碱熔氧化法”相比,“电解法”的优点是原料利用率高,产品更纯净。
【详解】在碱性条件下氯酸钾与二氧化锰加热熔融发生氧化还原反应,二氧化锰被氧化成锰酸钾,溶于水得墨绿色K2MnO4溶液,K2MnO4溶液中通入CO2使MnO42-发生歧化反应,生成MnO4-和MnO2,趁热过滤除去二氧化锰,得高锰酸钾溶液,冷却结晶得高锰酸钾晶体。
(1)搅拌、适当升温、将废渣碾碎成粉末等均可加快反应速率,所以为提高第③步的浸出速率,可采取的措施有将熔融物粉碎、不断搅拌、适当加热等,故答案为:
不断搅拌或适当加热。
(2)由题意可知,KOH、KClO3、MnO2共熔制得绿色K2MnO4,发生反应方程式为:
KClO3+3MnO2+6KOH
KCl+3K2MnO4+3H2O,故答案为:
KClO3+3MnO2+6KOH
KCl+3K2MnO4+3H2O。
(3)第⑥步母液中主要含有的溶质一定有K2CO3、KCl和KMnO4,除了浓缩结晶的母液之外,还可以循环使用的物质是MnO2,故答案为:
KMnO4;MnO2。
(4)①由图可知,MnO42-应该在阳极失电子生成MnO4-,所以a是直流电源的正极,b是直流电源的负极,故答案为:
负。
②由图可知,阴极区的电极反应式为2H++2e-=H2↑,阴极区OH-浓度增大,稀KOH变为浓KOH,该装置中的离子交换膜应是阳离子交换膜,允许阳离子K+通过,故答案为:
阳离子。
③电解时阳极的MnO42-的放电能力强于OH-,故阳极的电极反应式为:
MnO42--e-=MnO4-,故答案为:
MnO42--e-=MnO4-。
④与“固体碱熔氧化法”相比,“电解法”的优点是原料利用率高,产品更纯净,故答案为:
原料利用率高,产品更纯净。
【点睛】电解池是把电能转化为化学能的装置,在电解池中,阳离子向阴极定向移动,阴离子向阳极定向移动,阴极上得电子发生还原反应,阳极上失电子发生氧化反应。
9.燃煤烟气中含有大量SO2和NO,某科研小组研究SO2和NO的吸收方法。
回答下列问题:
(1)已知SO2(g)+O3(g)
SO3(g)+O2(g)△H1=-241.6kJ·mol-1
NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g)△H2=-199.8kJ·mol-1
则反应SO3(g)+NO(g)
SO2(g)+NO2(g)的△H=________kJ·mol-1
(2)在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入1molNO和1molO3发生反应NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g),2min时达到平衡状态。
①若测得2min内v(NO)=0.21mol·L-1·min-1,则平衡时NO的转化率α1=________;若其它条件保持不变,在恒压条件下进行,则平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“=”)
②保持温度不变,向2min后的平衡体系中再加入0.3moNO2和0.04molNO,此时平衡将向________(填“正”或“逆”)方向移动
③该反应的逆反应速率与时间的关系如下图所示,反应在t1、t3、t5时刻均达到平衡状态。
t2、t6时刻都只改变了某一个条件,则t2时刻改变的条件是________,t6时刻改变的条件是________,t4时刻改变条件后v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”)
(3)处理烟气中SO2也可采用碱液吸收法。
已知25℃时,K(NH3·H2O)=1.8×10-5;H2SO3的Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7;Ksp(CaSO4)=7.1×10-5。
第1步:
用过量的浓氨水吸收SO2,并在空气中氧化;
第2步:
加入石灰水,发生反应Ca2++2OH-+2NH4++SO42-
CaSO4↓+2NH3·H2O。
①25℃时,0.1mol·L-1(NH4)2SO3溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”)。
②计算第2步反应的平衡常数K=________(列出计算式即可)。
【答案】
(1).+41.8
(2).84%(3).=(4).逆(5).升高温度(或增大生成物的浓度)(6).使用催化剂(或增大压强)(7).>(8).碱性(9).1/(1.8×10-5)2×7.1×10-5
【解析】
【分析】
(1)根据盖斯定律解答。
(2)①根据三段式解答。
NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g),
起始(mol)1100
转化(mol)xxxx
平衡(mol)1-x1-xxx
②根据平衡移动原理解答。
③t2时刻v逆增大,改变的条件是升高温度或增大生成物的浓度;t6时刻平衡不移动,NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g)由于这个反应是反应前后气体体积相等的反应,故改变的条件是使用催化剂或增大压强;由图象可知,t4时刻v逆减小,则v(正)>v(逆)。
(3)①由题可知25℃时,K(NH3·H2O)=1.8×10-5;H2SO3的Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7,因为H2SO3的Ka2=1.0×10-7比NH3·H2O的K(NH3·H2O)=1.8×10-5的小,所以SO32-水解程度比NH4+的水解程度大,故25℃时,0.1mol·L-1(NH4)2SO3溶液呈碱性。
②加入石灰水,发生反应Ca2++2OH-+2NH4++SO42-
CaSO4↓+2NH3·H2O,由于Ksp(CaSO4)=c(Ca2+)c(SO42-)=7.1×10-5,K(NH3·H2O)=c(OH-)c(NH4+)/c(NH3·H2O)=1.8×10-5,把它们带入表达式,平衡常数K=c2(NH3·H2O)/c(Ca2+)c2(OH-)c2(NH4+)c(SO42-)=c2(NH3·H2O)/c2(OH-)c2(NH4+)×7.1×10-5=1/(1.8×10-5)2×7.1×10-5。
【详解】
(1)①已知SO2(g)+O3(g)
SO3(g)+O2(g)△H1=-241.6kJ·mol-1
②NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g)△H2=-199.8kJ·mol-1
②-①得,反应SO3(g)+NO(g)
SO2(g)+NO2(g),△H=-199.8kJ·mol-1+241.6kJ·mol-1=+41.8kJ·mol-1,故答案为:
+41.8。
(2)①NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g),
起始(mol)1100
转化(mol)xxxx
平衡(mol)1-x1-xxx
v(NO)=(x/2L)/2min=0.21mol·L-1·min-1,所以x=0.84mol,则平衡时NO的转化率α1=0.84mol÷1mol×100%=84%;NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g)由于这个反应是反应前后气体体积相等的反应,若其它条件保持不变,在恒压条件下进行,平衡不移动,则平衡时NO的转化率α2=α1,故答案为:
84%;=。
②NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g),
2min平衡(mol):
0.160.160.840.84
保持温度不变,向2min后的平衡体系中再加入0.3moNO2和0.04molNO,根据平衡常数与浓度商的关系可知,平衡应该向逆反应方向移动,故答案为:
逆。
③t2时刻v逆增大,改变的条件是升高温度或增大生成物的浓度;t6时刻平衡不移动,NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g)由于这个反应是反应前后气体体积相等的反应,故改变的条件是使用催化剂或增大压强;由图象可知,t4时刻v逆减小,则v(正)>v(逆),故答案为:
升高温度(或增大生成物的浓度);使用催化剂(或增大压强);>。
(3)①由题可知25℃时,K(NH3·H2O)=1.8×10-5;H2SO3的Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7,因为H2SO3的Ka2=1.0×10-7比NH3·H2O的K(NH3·H2O)=1.8×10-5的小,所以SO32-水解程度比NH4+的水解程度大,故25℃时,0.1mol·L-1(NH4)2SO3溶液呈碱性,故答案为:
碱性。
②第2步:
加入石灰水,发生反应Ca2++2OH-+2NH4++SO42-
CaSO4↓+2NH3·H2O,
由于Ksp(CaSO4)=c(Ca2+)c(SO42-)=7.1×10-5,K(NH3·H2O)=c(OH-)c(NH4+)/c(NH3·H2O)=1.8×10-5,把它们带入表达式,平衡常数K=c2(NH3·H2O)/c(Ca2+)c2(OH-)c2(NH4+)c(SO42-)=c2(NH3·H2O)/c2(OH-)c2(NH4+)×7.1×10-5=1/(1.8×10-5)2×7.1×10-5
故答案为:
1/(1.8×10-5)2×7.1×10-5。
10.水合肼(N2H4·H2O)是一种强还原性的碱性液体,是一种用途广泛的化工原料,实验室用下图装置制备(部分装置省略)。
步骤1关闭K2、K3,打开K1,制备NaClO。
步骤2关闭K1、K2,打开K3,通入N2一段时间;关闭K3,打开K2,通入NH3,制备N2H4·H2O。
回答下列问题:
(1)盛放碱石灰的仪器的名称为________________。
(2)配制30%NaOH溶液时,所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和__________。
(3)步骤2中通入N2一段时间的原因是____________________。
(4)本装置中制备氨气的化学方程式是______________________________。
(5)NH3与NaClO反应生成N2H4·H2O的化学方程式为______________________________。
(6)已知:
N2H4·H2O+2I2=N2↑+4HI+H2O,实验室用碘标准溶液测定N2H4·H2O粗产品的纯度。
若称取N2H4·H2O粗产品(其它杂质不与I2反应)2.000g,加水配成250.00mL溶液,移出25.00mL置于锥形瓶中,滴加几滴淀粉溶液,用0.3000mol·L-1的碘标准溶液进行滴定,碘标准溶液盛放在__________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
达到终点的现象是__________.实验测得消耗碘标准溶液的平均体积为20.00mL,则粗产品中水合肼的质量分数为___________________。
【答案】
(1).干燥管
(2).量筒(3).排除空气及多余氯气(4).Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O(5).2NH3+NaClO=N2H4·H2O+NaCl(6).酸式(7).溶液变蓝且半分钟内不褪色(8).75.00%
【解析】
【分析】
(1)盛放碱石灰的仪器的名称为球形干燥管。
(2)配制30%NaOH溶液时,用天平称量质量,用量筒量取蒸馏水倒在烧杯中溶解NaOH固体,并用玻璃棒搅拌,需要玻璃仪器有:
烧杯、玻璃棒、胶头滴管和量筒。
(3)步骤2中通入N2一段时间的原因是排除空气及多余氯气。
(4)本装置中是使用氢氧化钙和氯化铵加热制备氨气的,原料应为Ca(OH)2和NH4Cl。
(5)NH3与NaClO反应生成N2H4·H2O和NaCl,化学方程式为:
2NH3+NaClO=N2H4·H2O+NaCl。
(6)碘标准溶液具有氧化性,可以腐蚀橡皮管,应盛放在酸式滴定管中,肼反应完全,再滴入碘的标准溶液后,遇淀粉变蓝色,达到终点的现象是:
溶液变蓝且半分钟内不褪色;
设粗产品中N2H4·H2O的质量分数为a,利用化学反应中碘和肼的比例关系计算。
【详解】
(1)盛放碱石灰的仪器的名称为球形干燥管,故答案为:
干燥管;
(2)配制30%NaOH溶液时,用天平称量质量,用量筒量取蒸馏水倒在烧杯中溶解NaOH固体,并用玻璃棒搅拌,需要玻璃仪器有:
烧杯、玻璃棒、胶头滴管和量筒,故答案为:
量筒。
(3)步骤2中通入N2一段时间的原因是排除空气及多余氯气,故答案为:
排除空气及多余氯气。
(4)本装置中使用氢氧化钙和氯化铵加热制备氨气的,反应的方程式为:
Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O,故答案为:
Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(5)NH3与NaClO反应生成N2H4·H2O和NaCl,化学方程式为:
2NH3+NaClO=N2H4·H2O+NaCl,故答案为:
2NH3+NaClO=N2H4·H2O+NaCl。
(6)碘标准溶液具有氧化性,可以腐蚀橡皮管,应盛放在酸式滴定管中,肼反应完全,再滴入碘的标准溶液后,遇淀粉变蓝色,达到终点的现象是:
溶液变蓝且半分钟内不褪色;
设粗产品中N2H4·H2O的质量分数为a,则:
N2H4·H2O+2I2=N2↑+4