应用惰性电极电解熔融的Na2WO4和WO2混合物可以制备钠钨青铜,写出WO在阴极上放电的电极反应式:
___________。
28.(15分)许多含氮物质是农作物生长的营养物质。
(1)肼(N2H4)、N2O4常用于航天火箭的发射。
已知下列反应:
①N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180kJ·mol-1
②2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)ΔH=-112kJ·mol-1
③2NO2(g)
N2O4(g)ΔH=-57kJ·mol-1
④2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1136kJ·mol-1
则N2H4与O2反应生成氮气与水蒸气的热化学方程式为______________________。
(2)一定温度下,向某密闭容器中充入1molNO2,发生反应:
2NO2(g)
N2O4(g),测得反应体系中气体体积分数与压强之间的关系如图所示:
①a、b、c三点逆反应速率由大到小的顺序为___________。
平衡时若保持压强、温度不变,再向体系中加入一定量的Ne,则平衡___________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
②a点时NO2的转化率为___________,用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数Kp,则该温度下Kp=___________Pa-1。
(3)已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)
2NO2(g)中,v正=k正c(N2O4),v逆=k逆c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。
若该温度下的平衡常数K=10,则k正=_________k逆。
升高温度,k正增大的倍数_______(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。
(4)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用H2-N2—生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂,X交换膜为隔膜,在室温条件下即实现了合成NH3的同时还获得电能。
其工作原理图如下:
则X膜为___________交换膜,正极上的电极反应式为______________________。
35.【化学——选修3:
物质结构与性质】(15分)
铁和钴是两种重要的过渡元素。
请回答下列问题:
(1)钴在元素周期表中的位置是___________,其基态原子的价电子排布图为___________。
(2)FeCO3是菱铁矿的主要成分,其中C原子的杂化方式为___________;分子中的大π键可用符号Π
表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π
),则CO32-中的大π键应表示为___________。
(3)已知Fe2+半径为61pm,Co2+半径为65pm,在隔绝空气条件下分别加热FeCO3和CoCO3,实验测得FeCO3受热分解温度低于CoCO3,其原因可能是___________。
(4)Co(NH3)5Cl3是钴的一种配合物,向含0.01mol该配合物的溶液中加入足量AgNO3溶液,生成白色沉淀2.87g。
则该配合物的配位数为___________。
(5)奥氏体是碳溶解在r-Fe中形成的一种间隙固溶体,无磁性,其晶胞为面心立方结构(如图所示),则该晶体中与铁原子距离最近的铁原子数目为___________;若该晶胞参数为apm,则该晶体的密度为___________g·cm-3(阿伏加德罗常数的值用NA表示)。
36.【化学——选修5:
有机化学基础】(15分)
药物中间体Q、医用材料PVA的合成路线如下。
(1)A的分子式是C6H6,A→B的反应类型是_______。
(2)B→C是硝化反应,试剂a是_______。
(3)C→D为取代反应,其化学方程式是_______。
(4)E的结构简式是_______。
(5)F含有的官能团是________。
(6)G→X的化学方程式是________。
(7)W能发生聚合反应,形成的高分子结构简式是________。
(8)将下列E+W→Q的流程图补充完整(在虚线框内写出物质的结构简式):
绝密★启用前
化学答案
7.【答案】D
【解析】“青矾”是绿矾,化学式为FeSO4·7H2O,《物理小识》中考查FeSO4·7H2O受热分解,FeSO4·7H2O受热分解的方程式为2FeSO4·7H2O
Fe2O3+SO3↑+SO2↑+14H2O;A.根据绿矾分解方程式,赤色固体可能为Fe2O3,故A说法正确;B.+2价Fe容易被氧气氧化,因此青矾密闭保存,防止氧化变质,故B说法正确;C.过程中Fe的化合价升高,部分S的化合价降低,该反应属于氧化还原反应,电子发生转移,故C说法正确;D.青矾厂气为SO2和SO3,故D说法错误。
故合理答案为D。
8.【答案】B
【解析】A.题目中没有给出质量,无法算出N2O和CO2的物质的量,无法求出分子数。
故A错误;B.3.1g31P的物质的量为0.1mol,中子数为(31-15)×0.1NA=1.6NA,3.2g32S的物质的量为0.1mol,中子数为(32-16)×0.1NA=1.6NA,故B正确;C.0.4molBaCl2中,阴离子为Cl−,故阴离子数为0.8NA,0.4molNa2O2中,阴离子为过氧根(O),故阴离子数为0.4NA,故C错误;D.正丁烷与异丁烷互为同分异构体,分子式C4H10,1mol正丁烷或异丁烷中共价键数均为
NA=13NA,故D错误。
故合理答案为B。
9.【答案】C
【解析】A.合成氨使用含铁催化剂,为防止催化剂中毒,须将原料“净化”处理,A项正确;B.步骤②中“加压”,可增大氮气、氢气浓度,加快合成氨反应速率又能使平衡右移,提高原料转化率,B项正确;C.合成氨反应放热,步骤③使用较高温度不利于提高原料转化率,同时使用催化剂也不能使平衡移动,步骤④、⑤能有利于提高原料的转化率,故C项错误;D.产品液氨可用酸吸收生成铵态氮肥。
液氨汽化时会吸收大量热,可用作制冷剂,D项正确。
故合理答案为C。
10.【答案】D
【解析】A.根据物质的结构简式可知该物质的分子式为C10H16O2,A正确;B.该物质中含有饱和C原子,根据CH4的正四面体结构可知,所有C原子不能在同一平面上,B正确;C.在该物质分子中8个C原子上含有H原子,不同化学环境的H原子有7种,因此该物质的一氯代物共有7种,C正确;D.该物质分子中含有碳碳双键,能够发生加成反应,若是与氢气发生加成反应,则该加成反应为还原反应;含有甲基C原子,该C原子上有H原子,可以发取代反应,也可以发生燃烧反应即氧化反应;由于该物质分子中无卤素原子、羟基,因此不能发生消去反应,D错误。
故合理选项是D。
11.【答案】B
【解析】由以上分析可以知道W为C元素、X为Na元素、Y为Al元素、Z为Si元素、Q为Cl元素,A.Na2O和SiO2化合生成硅酸钠,硅酸钠可用作防火剂,故A正确;B.电解饱和氯化钠溶液可以制备烧碱、氯气和氢气,不能制备金属钠,故B错误;C.C的氧化物有CO、CO2;Na的氧化物有Na2O、Na2O2;Cl的氧化物有Cl2O、ClO2等多种氧化物,故C正确;D.Al、Cl形成的化合物是是AlCl3,属于强电解质,故D正确。
故合理答案为B。
12.【答案】D
【解析】A.用NaOH溶液滴定甲酸溶液,恰好发生反应产生HCOONa溶液,该盐是强碱弱酸盐,选择在碱性范围内变色的指示剂酚酞试液误差较小,A错误;B.图中a为HCOONa、HCOOH按1∶3关系混合得到的混合溶液,甲酸抑制水的电离,此时PH=3,由水电离出的c(H+)=10−11;b为HCOONa、NaOH按4∶1关系混合得到的混合溶液,溶液呈碱性,此时PH=12,由水电离出的c(H+)=10−12,所以a、b两点水的电离程度:
a>b,B错误;C.当加入10.00mLNaOH溶液时,溶液为等浓度的HCOONa、HCOOH的混合溶液,根据图示可知此时溶液的pH<7,说明HCOOH的电离作用大于HCOO−的水解作用,所以c(H+)>c(OH−),c(HCOO−)>c(Na+),盐电离产生的离子浓度大于弱电解质电离产生的离子浓度,因此c(Na+)>c(H+),所以离子浓度大小关系为:
c(HCOO−)>c(Na+)>c(H+)>c(OH−),C错误;D.当加入20.00mLNaOH溶液时,二者恰好反应产生HCOONa,该盐是强酸弱碱盐,HCOO−水解,使溶液显碱性,HCOO−+H2O
HCOOH+OH−,c(HCOO−)=
=0.0500mol/L,Kh=
=10−10,Kh=
,所以c(OH−)=
,所以溶液的pH>8,D正确;故合理选项是D。
13.【答案】C
【解析】A.由图所示,c电极上氧离子失电子被氧化,故c作阳极,则a为正极,故A错误;B.若用KOH溶液做电解质,则该装置成为电解水的装置,阴极上是氢离子得电子生成氢气,当电解质溶液吸收足量的二氧化碳后变为碳酸氢钠溶液,不能再吸收二氧化碳,故该装置不能连续长时间吸收二氧化碳,故B错误;C.由图所示,d极电极得电子,反应式为CO+4e−=C+3O2−,故C正确;D.碳元素化合价由+4变为0,则转移lmol电子可捕获CO25.6L(标况下),故D错误,故合理答案为C。
26.【答案】
(1)酒精喷灯平衡压强、检查装置是否存在堵塞
(2)①③②④⑤
(3)C+H2O(g)CO+H2、C+2H2O(g)CO2+2H2
(4)调整量气管至左右液面相平偏大
(5)当滴入最后一滴盐酸时,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色
测定洗净后干燥的BaCO3的质量
(6)缺少防倒吸装置
【解析】
(1)由装置图
知仪器a的名称为酒精喷灯。
玻璃导管b与内外气压相通,可平衡压强,并检查装置是否存在堵塞。
答案为酒精喷灯;平衡压强、检查装置是否存在堵塞;
(2)根据实验目的和实验原理,连接好装置,检查装置的气密性后,应进行的操作为向装置A、B、C、D中分别加入相应的试剂,打开活塞K,通入一段时间N2以排尽装置中的空气;再关闭活塞K,连接盛有适量水的量气管;点燃装置B处酒精喷灯预热木炭粉,以防止水蒸气进入硬质玻璃管后冷凝,使木炭粉潮湿不易与水蒸气反应;然后点燃装置A处酒精灯,提供水蒸气;待装置B处木炭粉完全反应后,停止加热,故正确的实验步骤为①③②④⑤。
答案为①③②④⑤;(3)装置B处硬质玻璃管中可能发生C与水蒸气在高温条件下生成CO、H2的反应和C与水蒸气在高温条件下生成CO2、H2的反应,其化学方程式分别为C+H2O(g)CO+H2、C+2H2O(g)CO2+2H2。
答案为C+H2O(g)CO+H2、C+2H2O(g)CO2+2H2;(4)读取量气管读数时,应注意的事项为冷却至室温、调整量气管至左右液面相平、平视读数。
若仰视读取初始读数,则读数偏大,导致所测气体的体积偏大。
答案为调整量气管至左右液面相平;偏大;(5)①甲基橙的变色范围为3.1〜4.4,故达到滴定终点时的现象为当滴入最后一滴盐酸时,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色。
答案为当滴入最后一滴盐酸时,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色;②根据信息知,反应生成的n(CO2)=(V1×l0−3L×0.1000mol·L−1-V3×10−3L×0.1000mol·L−1)/2=
mol;mg木炭粉中所含n(C)=
mol;由碳原子守恒知,所测混合气体中n(CO)=[
]mol=
mol;由化学方程式C+2H2O(g)CO2+2H2,计算得H2的理论产量为(
×2)mol=
mol,则H2的产率为
;③通过测定洗净后干燥的BaCO3的质量,可得出生成的CO2的质量,进一步计算出H2的产率。
答案为测定洗净后干燥的BaCO3的质量;(6)装置受热不均匀或装置内气体压强减小时,容易引起倒吸。
答案为缺少防倒吸装置。
27.【答案】
(1)Fe2O3Cl2
(2)2MnWO4+2Na2CO3+O22Na2WO4+2MnO2+2CO21∶4
(3)WO3(g)+3H2(g)=W(s)+3H2O(g)ΔH=(a-b)kJ·mol−1
(4)3.0
(5)通入HCl气体,在HCl气氛中加热
(6)WO+xe−=WO3x−+O2−
【解析】
(1)据“已知I”和化学式H2WO4、WO3知,黑钨矿(FeWO4、MnWO4)中Fe、Mn元素均为+2价,在步骤①中分别被空气氧化为Fe2O3、MnO2,即“滤渣1”有MnO2和Fe2O3。
“滤渣1”与浓盐酸共热时,MnO2与HCl反应生成Cl2,另有浓盐酸挥发出HCl和水蒸气。
(2)从步骤③看,“滤液1”中含有Na2WO4。
步骤①MnWO4中Mn被O2氧化为MnO2、WO与Na2CO3生成Na2WO4并放出CO2,由此写出方程式为2MnWO4+2Na2CO3+O22Na2WO4+2MnO2+2CO2。
FeWO4被O2氧化为Fe2O3,据化合价升降数相等,得氧化剂(O2)与还原剂(FeWO4)的物质的量之比为1∶4。
(3)据盖斯定律,将两个已知热化学方程式相减,消去WO3(s)可得目标热化学方程式WO3(g)+3H2(g)=W(s)+3H2O(g)ΔH=(a-b)kJ·mol−1。
(4)步骤⑥所得溶液中溶质有MnCl2、FeCl3,步骤⑦调节pH使Fe3+完全沉淀而Mn2+不沉淀。
当c(Fe3+)=1.0×10−5mol·L−1时,由Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10−38得c(OH-)=1.0×10-11mol·L-1,进而c(H+)=1.0×10-3mol·L-1,pH=3。
(5)步骤⑧要从MnCl2溶液中获得MnCl2固体,为抑制Mn2+水解,必须通入HCl气体、并在HCl气氛中加热。
(6)NaxWO3中阴离子为WO3x−,熔融的Na2WO4和WO2混合物中有Na+、WO、W4+、O2−。
WO在电解池阴极得电子生成WO3x−,电极反应为WO+xe−=WO3x−+O2−。
28.【答案】
(1)N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-562.5kJ·mol-1
(2)c>b>a逆向66.7%600/p0
(3)10大于
(4)质子N2+6e−+6H+=2NH3
【解析】
(1)由盖斯定律知(①+②+③+④)/2即可得到N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-562.5kJ·mol-1,故答案为:
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-562.5kJ·mol-1;
(2)①由图知,a点到c点的过程中,N2O4的体积分数不断增大,故逆反应速率不断增大。
一定温度下,保持压强不变,加入稀有气体,相当于降低压强,故平衡向左移动;②a点时,设消耗了xmolNO2,则生成0.5xmolN2O4,剩余(1-x)molNO2,1-x=0.5x,x=2/3mol,此时NO2的转化率为66.7%,平衡时p(N2O4)=0.96p0,p(NO2)=0.04p0,由此可求出Kp=600/p0;故答案为:
c>b>a;逆向;66.7%;600/p0;(3)当反应达到平衡时,v正=v逆,即k正∙c(N2O4)=k逆∙c2(NO2)。
k正=k逆∙c2(NO2)/c(N2O4)=k逆∙K=10k逆;该反应是吸热反应,升高温度,平衡向正方向移动,k正增大的倍数大于k逆增大的倍数,故答案为:
10;大于;(4)由图知,正极上N2转化为NH3时需要结合氢离子,故负极上生成的H+应移向正极,X膜为质子交换膜或阳离子交换膜,N2在正极上得到电子后转化为NH3,故答案为:
质子;N2+6e-+6H+=2NH3。
35.【答案】
(1)第四周期、第VIII族;
;
(2)sp2;
;
(3)因为分解后生成的FeO和CoO中,FeO的晶格能更大;
(4)6;
(5)12;
;
【解析】
(1)Co在元素周期表中位于第4周期第VIII族。
根据构造原理,其基态原子价电子排布图为
。
(2)CO中C的孤电子对数为
×(4+2-3×2)=0,σ键电子对数为3,价层电子对数为3,C为sp2杂化。
CO中参与形成大π键的原子数是4个,电子数是6个,则CO中大π键可表示为
。
(3)在隔绝空气条件下分别加热FeCO3和CoCO3,实验测得FeCO3受热分解温度低于CoCO3,原因是:
Fe2+半径为61pm,Co2+半径为65pm,Fe2+的离子半