D.弱酸HB的 pKa=5
【答案】B
8.三氯化氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料,常用作半导体掺杂剂,实验室制取POCl3并测定产品含量的实验过程如下:
I.制备POCl3采用氧气氧化液态的PCl3法。
实验装置(加热及夹持装置省略》及相关信息如下。
物质
熔点/℃
沸点/℃
相对分子质量
其他
PCl3
―112.0
76.0
137.5
均为无色液体,遇水均剧烈
水解为含氧酸和氯化氢,两者互溶
POCl3
2.0
106.0
153.5
(1)仪器a的名称为_______________________________;
(2)装置C中生成POCl3的化学方程式为________________________________;
(3)实验中需控制通入O2的速率,对此采取的操作是_________________________________;
(4)装置B的作用除观察O2的流速之外,还有___________________________________;
(5)反应温度应控制在60~65℃,原因是__________________________________;
II.测定POCl3产品含量的实验步骤:
①实验I结束后,待三颈烧瓶中液体冷却到室温,准确称取16.725gPOCl3产品,置于盛有60.00mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100.00mL溶液
②取10.00mL溶液于锥形瓶中,加入10.00mL3.5mol/LAgNO3标准溶液(Ag++Cl-=AgCl↓)
③加入少量硝基苯(硝基苯密度比水大,且难溶于水)
④以硫酸铁溶液为指示剂,用0.2mol/LKSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液(Ag++SCN-=AgSCN↓),到达终点时共用去10.00mLKSCN溶液。
(6)达到终点时的现象是_________________________________________;
(7)测得产品中n(POCl3)=___________________________;
(8)已知Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),据此判断,若取消步骤③,滴定结果将_______。
(填偏高,偏低,或不变)
【答案】
(1).冷凝管(或球形冷凝管)
(2).2PCl3+O2=2POCl3(3).控制分液漏斗中双氧水的加入量(4).平衡气压、干燥氧气(5).温度过低,反应速率小,温度过高,三氯化磷会挥发,影响产物纯度(6).滴入最后一滴试剂,溶液变红色,且半分钟内不恢复原色(7).0.11mol(8).偏低
【解析】
(1)仪器a的名称为冷凝管(或球形冷凝管);正确答案:
冷凝管(或球形冷凝管)。
(2)加热条件下,PCl3直接被氧气氧化为POCl3;正确答案:
PCl3+O2=POCl3。
(3)用分液漏斗来控制双氧水的滴加速率即可控制通入O2的速率;正确答案:
控制分液漏斗中双氧水的加入量。
(4)装置B中为浓硫酸,其主要作用:
干燥氧气、平衡大气压、控制氧气流速;正确答案:
平衡气压、干燥氧气。
(5)根据图表给定信息可知,温度过高,三氯化磷会挥发,影响产物纯度;但是温度也不能太低,否则反应速率会变小;正确答案:
温度过低,反应速率小,温度过高,三氯化磷会挥发,影响产物纯度。
(6)以硫酸铁溶液为指示剂,用KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液达到滴定终点时,铁离子与硫氰根离子反应生成了红色溶液,且半分钟之内颜色保持不变;正确答案:
滴入最后一滴试剂,溶液变红色,且半分钟内不恢复原色;
(7)KSCN的物质的量0.2×0.01=0.002mol,根据反应Ag++SCN-=AgSCN↓,可以知道溶液中剩余的银离子的物质的量为0.002mol;POCl3与水反应生成氯化氢的物质的量为3.5×0.01-0.002=0.033mol,根据氯原子守恒规律可得n(POCl3)=0.011mol,即1.6725克POCl3产品中n(POCl3)=0.011mol;正确答案:
0.11mol。
(8)加入少量的硝基苯可以使生成的氯化银沉淀与溶液分开,如果不这样操作,在水溶液中部分氯化银可以转化为AgSCN;已知Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),使得实验中消耗的KSCN偏多,所测出的剩余银离子的量增大,导致水解液中与氯离子反应的银离子的量减少,会使测定结果偏低;正确答案:
偏低。
9.碲(Te)为第VIA元素,其单质凭借优良的性能成为制作合金添加剂、半导体、光电元件的主体材料,并被广泛应用于冶金、航空航天、电子等领域。
可从精炼铜的阳极泥(主要成分为Cu2Te)中回收碲,
(1)“培烧”后,确主要以TeO2 形式存在,写出相应反应的离子方程式:
________________________。
(2)为了选择最佳的培烧工艺进行了温度和硫酸加入量的条件试验,结果如下表所示:
温度/℃
硫酸加入量(理论量倍数)
浸出率/%
Cu
Te
450
1.25
77.3
2.63
460
1.00
80.29
2.81
1.25
89.86
2.87
1.50
92.31
7.70
500
1.25
59.83
5.48
550
1.25
11.65
10.63
则实验中应选择的条件为_________________,原因为______________________________。
(3)滤渣1在碱浸时发生的化学方程式为_____________________________。
(4)工艺(I)中,“还原”时发生的总的化学方程式为____________________________。
(5)由于工艺(I)中“氧化”对溶液和物料条件要求高。
有研究者采用工艺(II)获得磅.则“电积”过程中,阴极的电极反应式为____________________________________。
(6)工业生产中,滤渣2经硫酸酸浸后得滤液3和滤渣3。
①滤液3 与滤液1合井。
进入铜电积系统。
该处理措施的优点为_____________________________。
②滤渣3中若含Au和Ag,可用_____将二者分离。
(填字母)
A.王水B.稀硝酸C.浓氢氧化钠溶液D.浓盐酸
【答案】
(1).Cu2Te+4H++2O2
2Cu2++TeO2+2H2O
(2).460℃,硫酸用量为理论量的1.25倍(3).该条件下,铜的浸出率高且碲的损失较低(4).ToO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O(5).Na2TeO4+3Na2SO3+H2SO4==4Na2SO4+Te+H2O(6).TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-(7).CuSO4溶液回收利用,提高经济效益(8).B
【解析】
(1)Cu2Te在H2SO4条件下,与氧气在高温下反应生成TeO2和CuSO4,反应的离子方程式Cu2Te+4H++2O2
2Cu2++TeO2+2H2O;正确答案:
Cu2Te+4H++2O2
2Cu2++TeO2+2H2O。
(2)从图表信息可知:
当硫酸的量一定时,温度升高时,铜的浸出率降低;温度一定时,铜和Te的浸出率均增大。
在460℃条件下,硫酸用量为理论量的1.25倍的条件下最佳,铜的浸出率高且Te的损失较小;正确答案:
460℃,硫酸用量为理论量的1.25倍;该条件下,铜的浸出率高且碲的损失较低。
(3)从流程可知,滤渣1为ToO2,它可与碱反应生成TeO32-;正确答案:
ToO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O。
(4)从流程图可知:
Na2TeO4被Na2SO3还原为Te,而Na2SO3被氧化为Na2SO4,总反应方程式:
Na2TeO4+3Na2SO3+H2SO4==4Na2SO4+Te+H2O;正确答案:
Na2TeO4+3Na2SO3+H2SO4=4Na2SO4+Te+H2O。
(5)根据反应ToO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O,生成的TeO32-在阴极得电子被还原为Te,极反应方程式为:
TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-;正确答案:
TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-。
(6)①工业生产中,滤渣2为少量的氢氧化铜固体,经硫酸酸浸后得滤液硫酸铜,滤液1中主要成分也为硫酸铜,滤液3 与滤液1合并进入铜电积系统,提取金属铜,有效回收利用了硫酸铜,提高经济效益;正确答案:
CuSO4溶液回收利用,提高经济效益。
②Au和Ag都与王水反应,与浓氢氧化钠溶液、.浓盐酸均不反应;但是Au与稀硝酸不反应而Ag可以反应,所以可以用稀硝酸将二者分离;正确答案:
B。
10.由H、C、N、O、S等元素形成多种化合物在生产生活中有着重要应用。
I.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体,这种混合气体可用于生产甲醇,回答下列问题:
(1)对甲烷而言,有如下两个主要反应:
①CH4(g) +1/2O2(g) =CO(g) +2H2(g)△H1=-36kJ·mol-1
2CH4(g) +H2O(g) =CO(g) +3H2(g) △H2=+216kJ·mol-1
若不考虑热量耗散,物料转化率均为100%,最终炉中出来的气体只有CO、H2,为维持热平衡,年生产lmolCO,转移电子的数目为______________________。
(2)甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品一甲醛,制备过程中能量的转化关系如图所示。
①写出上述反应的热化学方程式________________________________。
②反应热大小比较:
过程I________过程II (填“大 于”、“小于”或“等于”)。
II.(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领城的重要课题。
某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,删得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。
若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低。
其可能的原因为_____________________________________,
在n(NO)/n(CO)=1的条件下,为更好的除去NOx物质,应控制的最佳温度在_______K左右。
(4)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。
活性炭可处理大气污染物NO。
在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质),一定条件下生成气体E和F。
当温度分别在T1℃ 和T2℃时,测得各物质平衡时物质的量(n/mol) 如下表:
物质
温度℃
活性炭
NO
E
F
初始
3.000
0.10
0
0
T1
2.960
0.020
0.040
0.040
T2
2.975
0.050
0.025
0.025
①写出NO与活性炭反应的化学方程式_________________________________________;
②若T1”、“<”或“=”) ;
③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1molNO气体,则达到新化学平衡时NO的转化率为______。
【答案】
(1).6NA
(2).CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)ΔH=+(E2-E1)kJ/mol(3).等于(4).NO分解反应是放热反应,升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也得满分,其他合理说法也得分)(5).870(接近即可给分)(6).C(s)+2NO(g)
CO2(g)+N2(g)(7).<(8).80%
【解析】为维持热平衡,①×6+②相加可得7CH4(g)+3O2(g)+H2O(g)=7CO(g)+15H2(g)△H=0,反应中生成7molCO转移电子总数42mol,所以产生lmolCO转移的电子数为6NA;正确答案:
6NA。
(2)①根据图示所示,ΔH=生成物总能量-反应物总能量=(E2-E1)kJ/mol,反应的热化学方程式为:
CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)ΔH=+(E2-E1)kJ/mol;正确答案:
CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)ΔH=+(E2-E1)kJ/mol。
②ΔH为E2和E1的差值,根据图示可知E2-E1的差值没有发生变化,所以过程I和过程II反应热相等;正确答案:
相等。
(3)从图像变化可以看出,当不使用CO时,温度超过775K,发现NO的分解率降低,说明NO分解反应是放热反应,升高温度,平衡左移,不利于反应向右进行;正确答案:
NO分解反应是放热反应,升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也得满分,其他合理说法也得分)。
在n(NO)/n(CO)=1的条件下,为更好的除去NOx物质,要求NO转化率越大越好,根据图像分析,应控制的最佳温度在870K左右;正确答案:
870(接近即可给分)。
(4)①根据表中信息:
反应物的变化量分别为:
∆n(C)=0.04mol,∆n(NO)=0.08mol,∆n(E)=∆n(F)=0.04mol;即各物质的系数之比为1:
2:
1:
1,根据原子守恒规律可知反应的方程式为:
C(s)+2NO(g)
CO2(g)+N2(g);正确答案:
C(s)+2NO(g)
CO2(g)+N2(g)。
②温度为T1℃,∆n(NO)=0.08mol,,温度为T2℃,∆n(NO)=0.05mol,,若T1<。
③T1℃时,容器的体积为5升,发生如下反应
C(s)+2NO(g)
CO2(g)+N2(g)
起始量30.100
变化量0.040.080.040.04
平衡量2.960.020.040.04
反应的平衡常数为K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)=(0.04/5)2/(0.02/5)2=4;上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1molNO气体,设反应生成CO2为xmol,则:
C(s)+2NO(g)
CO2(g)+N2(g)
起始量2.960.120.040.04
变化量2xxx
平衡量0.12-2x0.04+x0.04+x
由于温度不变,平衡常数保持不变;[(0.04+x)/5]2/[(0.12-2x)/5]2=4,解之x=0.04mol
则达到新化学平衡时NO的转化率为(2×0.04)/0.1×100%=80%;正确答案:
80%。
点睛:
反应热的计算公式为ΔH=生成物总能量-反应物总能量=反应物断键吸收的能量-生成物成键放出的热量,若ΔH<0,正反应放热;ΔH>0,正反应吸热。
11.钴是人体必需的微量元素,含钴化合物作为颜料,具有悠久的历史,在机械制造、磁性材料等领域也具有广泛的应用,请回答下列问题:
(1)Co基态原子的电子排布式为__________________________;
(2)酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学中的光敏剂、催化剂等方面得到广泛的应用,其结构如图所示,中心离子为钴离子。
①酞菁钴中三种非金属原子的电负性有大到小的顺序为____________,(用相应的元素符号作答) ;碳原子的杂化轨道类型为___________________________;
②与钴离子通过配位健结合的氮原子的编号是___________________________;
(3)用KCN处理含Co2+的盐溶液,有红色的Co(CN)2析出,将它溶于过量的KCN溶液后,可生成紫色的[Co(CN)6]4-,该配离子中的配位体为________,配位原子为____________________;
(4)Co的一种氧化物的晶胞如图所示,在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有_____个;与一个钴原子等距离且次近的氧原子有______个; 若该钴的氧化物晶体中钴原子与跟它最近邻的氧原子之间的距离为r,该钴原子与跟它次近邻的氧原子之间的距离为______;已知在该钴的氧化物晶体中钴原子的半径为apm,氧原子的半径为bpm,它们在晶体中是紧密接触的,则在该钴的氧化物晶体中原子的空间利用率为____(用含a、b的式子表示)。
(5)筑波材料科学国家实验室 一个科研小组发现了在5K 下呈现超导性的晶体,该晶体具有CoO2的层状结构(如下图所示,小球表示Co原子,大球表示O原子)。
下列用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CoO2的化学组成的是_______。
【答案】
(1).1s22s22p63s23p63d74s2
(2).N>C>H(3).sp2(4