高中化学化学计量在实验中的应用.docx
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高中化学化学计量在实验中的应用
高中化学化学计量在实验中的应用2019年3月31日
(考试总分:
148分考试时长:
120分钟)
一、填空题(本题共计4小题,共计16分)
1、(4分)铝、铁在生活、生产中有着广泛的用途,请回答下列问题。
(1)Fe2+的最外层电子排布式____________。
元素Fe与Mn的第三电离能分别为I3(Fe)、I3(Mn),则I3(Fe)______I3(Mn)(填“>”、“<")。
(2)第四周期中,与Al原子未成对电子数相同的金属元素有____种。
气态氯化铝的分子组成为(AlCl3)2,其中Al、Cl均达8e-稳定结构,Al原子的杂化方式为__________。
根据等电子原理,AlO2-的空间构型为_____。
(3)Fe(CO)5的熔点为-20℃,沸点为103℃,易溶于乙醚,其晶体类型为______,晶体中σ键和π键的数目之比为______。
(4)科学家们发现某些含铁的物质可催化尿素合成肼(N2H4),沸点:
N2H4>C2H6的主要原因为____________。
(5)FeO晶体的晶胞如图所示,己知:
FeO晶体的密度为ρg/cm3,NA代表阿伏加德罗常数的值。
在该晶胞中,与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为_____;Fe2+与O2-最短核间距为______pm(用ρ和NA表示)。
2、(4分)氮、氧、硫、磷是与生命活动密切相关的元素。
回答下列问题:
(1)SO2分子的VSEPR模型名称是____。
(2)N、O、P三种元素第一电离能由大到小的顺序是________。
(3)气态氢化物氨(NH3)和膦(PH3)的键角较大的是(填化学式)____,原因是____。
(4)SCN-中C原子的杂化类型为___杂化,lmolSCN-中含π键的数目为____NA。
(5)晶胞有两个基本要素:
①原予坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。
磷化硼是一种超硬耐磨的涂层材料,其晶胞结构如图所示,其中原子坐标参数A为(0,0,0);
B为(1/2,1/2,0);
D为(1,1,1)。
则C原子的坐标参数为____。
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。
P原子与B原子的最近距离为acm,则磷化硼晶胞的边长为____cm(用含a的代数式表示)。
3、(4分)镁、铝、钙的某些化合物在生产、生活中有着重要应用。
请按要求回答下列问题。
Ⅰ.化合物Mg5Al3(OH)19(H2O)4可作环保型阻燃材料,受热时有如下分解反应:
2Mg5Al3(OH)19(H2O)4
27H2O↑+10MgO+3Al2O3
(1)除去固体产物中Al2O3的离子方程式为_________________。
(2)常温,MgO可溶于NH4Cl溶液的化学方程式为_______________。
Ⅱ.过氧化钙(CaO2)是一种白色、无毒、难溶于水的固体消毒剂。
工业生产过程如下:
①在NH4Cl溶液中加入Ca(OH)2;②不断搅拌的同时加入30%H2O2溶液(弱酸性),生成CaO2·8H2O沉淀;③经过陈化、过滤、水洗得到CaO2·8H2O,再脱水干燥得到CaO2。
(1) 可循环使用的物质是______。
工业生产中常选用过量的反应物是Ca(OH)2而不是H2O2,这是因为__________________。
(2)检验CaO2·8H2O是否洗净的操作是________。
(3)测定产品中CaO2含量:
取mg样品,与足量稀硫酸反应充分,生成的H2O2用cmol·L-1的KMnO4溶液滴定,消耗标准液的体积为VmL,则该样品中CaO2质量百分数为(含m、c、V的表达式)__________。
4、(4分)某反应中反应物与生成物有:
AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X。
(1)已知KBrO3在反应中得到电子,则该反应的还原剂是__________________。
(2)已知0.2molKBrO3在反应中得到1mol电子生成X,则X的化学式为_____________。
(3)根据上述反应可推知__________________。
A.氧化性:
KBrO3>H3AsO4B.氧化性:
H3AsO4>KBrO3
C.还原性:
AsH3>XD.还原性:
X>AsH3
(4)将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中,并标出电子转移的方向和数目:
(注:
请一定用单线桥表示,凡是用双线桥表示的不得分)__________________。
(5)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2和KHSO4等物质。
写出该反应的化学方程式_______________。
二、单选题(本题共计20小题,共计100分)
5、(5分)在恒容密闭容器中通入X并发生反应:
2X(g)
Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是()
A.M点的正反应速率υ正小于N点的逆反应速率υ逆
B.T2下,在0~t1时间内,υ(Y)=
mol/(L·min)
C.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
D.该反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量
6、(5分)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()
A.饱和碳酸钠溶液中析出1.06g晶体,该晶体中含有2NA个Na+
B.1mol乙酸与足量的乙醇发生酯化反应,生成乙酸乙酯分子数为NA个
C.某温度下,1LpH=2的H2SO4溶液中,硫酸和水电离的H+总数为0.01NA
D.常温常压下,NO2与N2O4的混合气体46g,分子总数为NA
7、(5分)利用如图所示装置可制取H2,两个电极均为惰性电极,c为阴离子交换膜。
下列叙述正确的是
A.a为电源的正极
B.工作时,OH-向左室迁移
C.右室电极反应为:
C2H5OH+H2O-4e-=CH3COO-+5H+
D.生成H2和CH3COONa的物质的量之比为2:
1
8、(5分)实验室里保存下列试剂的方法,有错误的是()
A.新制氯水盛放在棕色试剂瓶中,存放于低温避光的地方
B.碘易升华,盛放在有水的棕色广口试剂瓶中
C.液溴易挥发,盛放在用水液封的棕色试剂瓶中
D.浓盐酸易挥发,盛装在无色密封的细口玻璃试剂瓶中
9、(5分)浓度均为0.1mol/L、体积为V0的HX、HY溶液,分别加水稀释至体积V,pH随lg
的变化关系如图所示。
下列叙述正确的是()
A.HX、HY都是弱酸,且HX的酸性比HY的弱
B.相同温度下,电离常数K(HX):
a>b
C.常温下,由水电离出的c(H+)·c(OH-):
a
D.lg
=3,若同时微热两种溶液,则
减小
10、(5分)同温同压下,ag甲气体和2ag乙气体所占的体积之比为1:
2,根据阿伏加德罗定律判断,下列叙述不正确的是()
A.同温同压下甲和乙的密度之比为1:
1
B.甲与乙的相对分子质量之比为1:
1
C.同温同体积下等质量的甲和乙的压强之比为1:
1
D.等质量的甲和乙中的原子数之比为1:
1
11、(5分)下列有关实验操作的叙述正确的是
A.欲配制1Llmol/L的NaCl溶液,可将58.5gNaCl溶于1L水中
B.用苯萃取溴水中的溴,分液时有机层从分液漏斗的下端放出
C.实验室制取乙酸乙酯时药品的加入顺序依次为浓硫酸、乙醇、乙酸
D.充满Cl2和CH4的试管倒扣在盛有饱和NaCl溶液的水槽中,光照,试管内液面上升
12、(5分)化学与生活、环境密切相关,下列有关说法不正确的是()
A.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
B.竹炭具有超强的吸附能力,可用于吸收新装修房屋内的有害气体
C.碘酸钾具有较强氧化性,在食盐中加入适量碘酸钾,可抗人体老化
D.研发使用高效电力能源汽车,减少雾霾污染以降低呼吸系统发病率
13、(5分)下列物质之间进行反应时,可用离子方程式2H++CO32-→H2O+CO2↑表示的是()
A.碳酸钠溶液中加入足量醋酸溶液B.碳酸钡和稀硝酸反应
C.碳酸氢钠溶液中加入少量稀硫酸D.在盐酸溶液中滴入少量碳酸钾溶液
14、(5分)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是()
A.SO2具有氧化性,常用于漂白秸秆、织物
B.明矾水解形成Al(OH)3胶体,可用作水处理中的消毒剂
C.白葡萄酒含维生素C等多种维生素,通常添加微量SO2,以防止营养成分被氧化
D.次氯酸有酸性,可用于自来水的杀菌消毒
15、(5分)已知Cu+在酸性条件下能发生下列反应:
Cu+→Cu+Cu2+(未配平),NH4CuSO3与足量的10mol·L-1H2SO4溶液混合微热,产生下列现象:
①有红色金属生成②有刺激性气味气体产生③溶液呈蓝色。
据此判断下列说法一定合理的是()
A.反应中硫酸作氧化剂B.该反应显示硫酸具有酸性
C.刺激性气味的气体是氨气D.NH4CuSO3中铜元素全部被氧化
16、(5分)Y形管是一种特殊的仪器,与其他仪器组合可以进行某些实验探究。
利用下图装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀的条件。
下列判断正确的是()
A.玻璃管的作用是连通大气,使空气中的氧气进入广口瓶,参与反应
B.c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中,保证气体与Ba2+充分接触
C.Y形管乙中产生的为氧化性气体,将BaSO3氧化为BaSO4沉淀
D.e、f两管中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体
17、(5分)甲酸香叶酯(结构如图)为无色透明液体,具有新鲜蔷薇嫩叶的香味,可用于配制香精。
下列有关该有机物的叙述正确的是()
A.分子式为C11H19O2
B.含有羧基和碳碳双键两种官能团
C.能发生加成反应和水解反应
D.23gNa与过量的该物质反应生成标准状况下11.2L气体
18、(5分)阿伏加德罗常数为NA,下列说法正确的是()
A.l00mL0.1moI/L的CH3COOH溶液中,H+的数目为0.01NA
B.9NA个氢氧根离子和10NA个羟基所含电子数相等
C.标准状况下,22.4L二氯甲烷中含极性共价键数目为4NA
D.标准状况下,22.4LO2和O3的混合气体中,氧原子总数是2.5NA
19、(5分)下列四组实验中,操作正确且能达到预期目的是()
A.配制稀硫酸
B.固体NaHCO3分解
C.制备Fe(OH)2沉淀
D.收集NH3
20、(5分)设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是
A.标准状况下,2.24LSO3中含有0.1NA个SO3分子
B.向1L的密闭容器中充入46gNO2气体,容器中气体的分子数为NA
C.常温下,将2.7g铝片投入足量的浓硫酸中,转移电子的数目为0.3NA
D.
的同分异构体中含有苯环且属于羧酸的有14种
21、(5分)向含有1mol配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2的溶液中加入足量的AgNO3溶液,生成氯化银沉淀的物质的量为()
A.0molB.1mol
C.2molD.3mol
22、(5分)NA为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是
A.60g丙醇中存在的共价键总数为10NA
B.乙烯和聚乙烯的混合物共7g,完全燃烧所生成的CO2的分子数一定为0.5NA
C.标准状况下,2.24LCHCl3分子中含有0.3NA个Cl
D.一定温度下,1L1mol·L-1的CH3COONa溶液含NA个CH3COO-
23、(5分)NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是()
A.向1L0.3mol/LNaOH溶液中通入0.2molCO2,溶液中CO32- 和HCO3- 的数目均为0.1NA
B.2L0.5mol•L-1硫酸钾溶液中阴离子所带电荷数为NA
C.1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为3NA
D.100g质量分数为46%的乙醇溶液中所含的氢原子数为6NA
24、(5分)下列反应的离子方程式不正确的是()
A.向Ba(OH)2溶液中逐滴加入NH4HS04溶液至刚好沉淀完全:
Ba2++2OH-+H++SO42-+NH4+=BaSO4↓+NH3·H2O+H2O
B.向Mg(HC03)2溶液中加入足量澄清石灰水:
Mg2++2HCO3-+2Ca2++4OH-=2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O
C.氢氧化铁胶体的制备:
Fe3++3H2O
Fe(OH)3(胶体)+3H+
D.标准状况下将112mL氯气通入l0mL1mol·L-l的溴化亚铁溶液中:
2Fe3++4Br-+3Cl2=2Fe2++2Br2+6Cl-
三、实验题(本题共计2小题,共计32分)
25、(16分)震惊全国的天津港“8.12”爆炸事故中,因爆炸冲击导致氰化钠泄漏而造成环境污染,可以通过喷洒双氧水或硫代硫酸钠溶液来处理。
资料:
氰化钠化学式NaCN(N元素-3价),白色结晶颗粒,剧毒,易溶于水。
(1)NaCN用双氧水处理后,产生一种酸式盐和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,写出该反应的化学方程式____________________________。
(2)某化学兴趣小组实验室制备硫代硫酸钠(Na2S2O3),并检测用硫代硫酸钠溶液处理后的氰化钠废水能否达标排放。
(实验一)实验室通过图装置制备Na2S2O3
①a装置中盛浓硫酸的仪器名称是______________;b装置的作用是________。
②c装置中的产物有Na2S2O3和CO2等,d装置中的溶质有NaOH、Na2CO3,还可能有______。
③实验结束后,在e处最好连接盛________(选填“NaOH溶液”、“水”、“CCl4”中任一种)的注射器,再关闭K2打开K1,目的是______________。
(实验二)测定用硫代硫酸钠溶液处理后的废水中氰化钠的含量.
已知:
①废水中氰化钠的最高排放标准为0.50mg/L。
②Ag++2CN-==[Ag(CN)2]-,Ag++I-==AgI↓;AgI呈黄色,且CN-优先与Ag+反应。
实验如下:
取25.00mL处理后的氰化钠废水于锥形瓶中并滴加几滴KI溶液作指示剂,用1.000×10-4 mol/L的标准AgNO3溶液滴定,消耗AgNO3溶液的体积为2.50mL。
④滴定终点的判断方法是_____________________________________________。
⑤处理后的废水中氰化钠的含量为________mg/L,________(选填“能”、“不能”)排放。
26、(16分)过氧化钙是一种温和的氧化剂,常温下为白色固体,易溶于酸,难溶于水、乙醇等溶剂。
(1)某实验小组拟选用如下装置(部分固定装置略)制备过氧化钙,按气流方向连接顺序为__________________(填仪器接口的字母编号,装置可重复使用);实验步骤如下:
①检验装置的气密性后,装入药品;②打开分液漏斗活塞,通入一段时间气体,加热药品;③反应结束后,先想灭酒精灯,待反应管冷却至室温后,停止通入气体;④拆除装置,取出产物。
实验步骤③的操作目的是______________________。
(2)利用反应Ca2++H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4+,在碱性环境下制取CaO2·8H2O的装置如下:
①仪器C的名称____________;反应结束后,经__________(填操作名称)、洗涤、低温烘干可获得CaO2·8H2O。
②装置A中发生反应的化学方程式为_____________;装置B中用冰水浴控制温度,其可能原因是______________________________。
③测定产品中CaO2·8H2O的含量的实验步骤如下:
步骤一:
准确称取ag产品放入锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的bgKI晶体,再滴入少量2mol/L的硫酸,充分反应。
步骤二:
向上述锥形瓶中加入几滴___________(作指示剂)。
步骤三:
逐滴加入浓度为cmol/L的Na2S2O3溶液至反应完全,滴定至终点,记录数据,再重复上述操作2次,得出三次平均消耗Na2S2O3溶液体枳为VmL。
则CaO2·8H2O的质量分数为____(用含字母的式子表示) 。
[已知:
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-]
一、填空题(本题共计4小题,共计16分)
1、(4分)【答案】
(1)3s23p63d6<
(2)4sp3直线型
(3)分子晶体1:
1(4)前者可形成分子间氢键,后者只有范德华力
(5)12
【解析】
(1)核外电子排布是按能级顺序排布的,但在化学反应中失去电子是按从最外层到次外层依次失去,所以Fe2+的最外层电子排布式3s23p63d6;铁元素失去的第三个电子是3d6上的电子,而3d6容易失去一个电子形成比较稳定的3d5半充满状态,而Mn的价电子排布式为3d53s2,失去的第三个电子是3d5上的电子,这是个比较稳定的半充满状态,所以难易失去,因此I3(Fe)(2)Al原子未成对电子数为1,所以在第四周期中,未成对电子数也是1个的有K、Sc、Cu、Ga共四种元素;根据气态氯化铝的分子组成为(AlCl3)2,要使每个原子都达到8e-稳定结构,Al除与三个Cl形成三个共键单键外,还要由Cl提供一个配位键,所以需要采用sp3的杂化方式形成四个等价的共价键;AlO2-中含有16个价电子,与CO2所含原子数相同、价电子数也相同,根据等电子原理,AlO2-的空间构型为直线型;
(3)根据Fe(CO)5的物理性质(熔沸点低,易溶于有机溶剂)可判断其为分子晶体;在CO原子团内有一个σ键和一个π键,所以该晶体中σ键和π键的数目之比为1:
1;
(4)在N2H4分子内有N—H键,所以能够在分子间形成氢键,而C2H6分子只有范德华力,所以前者沸点高于后者;
(5)分析该晶胞结构可知与Fe2+紧邻的Fe2+就是面对角线1/2线段两端的两个小黑球,距离相等的小黑球有12个;该晶体中含有的Fe=(1/8)×8+(1/2)×6=4,O=1+(1/4)×12=4,即含有4个FeO分子,所以该晶胞的质量m=72×4/NAg,其棱长a=
cm,而Fe2+与O2-最短核间距为棱长的一半,即
×1010pm=
×1010pm。
2、(4分)【答案】
(1)平面三角形
(2)N>O>P(3)NH3电负性N>P,NH3中成键电子对更靠近中心原子,成键电子对间排斥力较大,故键角较大
(4)sp2(5)(1,
,
)
【解析】
(1)SO2分子的中心原子价层电子对数为:
2+(6-2×2)/2=3,所以SO2分子的VSEPR模型名称是平面三角形;
(2)一般情况下,元素的非金属性越强,第一电离能越大,非金属性O>P,则第一电离能O>P,同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但氮原子的最外层p能级上是半充满的稳定结构,则第一电离能N>O,所以N、O、P三种元素第一电离能由大到小的顺序是N>O>P;
(3)电负性N>P,中心原子的电负性越大,成键的共用电子对离中心原子越近,成键的电子对之间的距离越小,成键电子对之间的排斥力越大,导致键角变大,所以PH3的键角小于NH3的键角;
(4)SCN-与CO2互为等电子体,CO2的中心碳原子价层电子对数为:
2+(4-2×2)/2=2,碳原子的杂化类型为sp,CO2的结构式为:
O=C=O,1molCO2中含有2molπ键,根据等电子体原理,SCN-中C原子的杂化类型为sp,1molSCN-中含π键的数目为2NA;
(5)①原子坐标参数A为(0,0,0);
B为(1/2,1/2,0);
D为(1,1,1),由晶胞结构示意图可知,C原子位于晶胞的面心,C原子在x上为1,在y、z上均为1/2,则C原子的坐标参数为(1,1/2,1/2);
②由晶胞结构示意图可知,P原子与周围的4个B原子距离最近且形成正四面体结构,P原子与B原子的最近距离为acm,由立体几何知识可知,晶胞的体对角线是4acm,所以磷化硼晶胞的边长为
。
3、(4分)【答案】
Ⅰ.
(1)Al2O3+2OH-
2AlO2-+H2O
(2)2NH4Cl+H2O+MgO
MgCl2+2NH3·H2O
Ⅱ.
(1)NH4Cl过量Ca(OH)2使溶液显碱性,可以抑制CaO2·8H2O溶解,从而提高产品的产率;H2O2溶液呈弱酸性,会促进CaO2·8H2O溶解,降低产品产率。
(2)取适量最后一次洗涤液于试管中,加入稀硝酸,再向其中加入AgNO3溶液。
(3)18cV/m%
【解析】
Ⅰ
(1)固体产物中含有氧化镁和氧化铝,两者的区别在与氧化铝与强碱反应而氧化镁不能,加入氢氧化钠溶液溶解后过滤,离子反应方程式为:
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O;
(2)氯化铵溶液中铵根离子水解,溶液显酸性:
NH4Cl+H2O
HCl+NH3·H2O,氧化镁与铵根离子水解产物反应:
MgO+2HCl
MgCl2+H2O,此反应促进铵根离子水解,所以总反应为:
2NH4Cl+H2O+MgO
MgCl2+2NH3·H2O;
Ⅱ
(1)在NH4Cl溶液中加入Ca(OH)2,但是没有加热,因此反应方程式为:
2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3·H2O+CaCl2;不断搅拌的同时加入30%H2O2溶液(弱酸性),生成CaO2·8H2O沉淀,反应方程式为CaCl2+H2O2+6H2O+2NH3·H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl,所以可以循环使用的物质是NH4Cl;工业生产中常选用过量的反应物是Ca(OH)2而不是H2O2,这是因为过量Ca(OH)2能使溶液显碱性,可以抑制CaO2·8H2O溶解,从而提高产品的产率;
(2)检验最后一次洗涤液中是否含有氯离子,因此检验方法是:
取适量最后一次洗涤液于试管中,加入稀硝酸,再向其中加入AgNO3溶液,观察是否有白色沉淀产生,如果没有,证明CaO2·8H2O已经洗涤干净;
(3)由CaO2+H2SO4=CaSO4+H2O2,5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++5O2
+8H2O可知:
5CaO2
2MnO4-,因此
,所以该样品中CaO2的质量百分数
=18cV/m%。
4、(4分)【答案】
(1)AsH3
(2)Br2(3)AC(4)
(5)2KClO3+H2C2O4+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O
【解析】
(1)KBrO3在反应中得到电子,所以KBrO3化合价降低是氧化剂,AsH3变成了H3AsO4,所以AsH3是还原剂;
(2)设X中溴元素的化合价为x,则0.2mol(5-x)=1mol,所以x=0,故X为Br2;
(3)A、反应中KBrO3是氧化剂,H3AsO4是氧化产物,氧化性为KBrO3>H3AsO4,故A正确,B错误;
C、AsH3是还原剂,X是还原产物,所以还原性AsH3>X,故C正确,故D错误;答案选AC;
(4)KBrO3在反应中得到电子,AsH3失去电子,转移的电子数为40e-,则标出电子转移的方向和数目为
;
(5)KClO3和草酸(H2C2O4)在酸性条件下反应生成ClO2、CO2和KHSO4,反应的方程式为:
2KClO3+H2C2O4+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O。
二、单选题(本题共计20小题,共计100分)
5、(5分)【答案】D
【解析】
用“先拐后平”法,T1优先T2出现拐点,T1达到平衡时间短、速率快,其它条件不变时升高温度化学反应速