B.元素的非金属性Z>X>Y
C.Y的氢化物常温常压下为液态
D.X的最高价氧化物的水化物为强酸
【答案】C
【考点定位】考查元素周期表、元素周期律的应用及和无机框图题推断的知识。
【名师点睛】元素周期表、元素周期律是学习化学的工具和基本规律。
元素周期表反映了元素的原子结构、元素的性质及相互转化关系的规律,是根据元素周期律的具体表现形式,元素周期律是元素周期表排布的依据。
元素的原子半径、元素的化合价、元素的金属性、非金属性、原子核外电子排布都随着原子序数的递增而呈周期性的变化。
同一周期的元素原子核外电子层数相同,从左到右原子序数逐渐增大;同一主族的元素,原子最外层电子数相同,从上到下原子核外电子层数逐渐增大。
原子核外电子排布的周期性变化是元素周期律变化的原因,掌握元素的单质及化合物的结构、反应条件、物质的物理性质、化学性质等是进行元素及化合物推断的关键。
本题难度较大,常由于物质的某个性质未掌握好导致失误、失分。
26.(14分)
氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2,某同学在实验室中对NH3与NOx反应进行了探究。
回答下列问题:
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的_________,反应的化学方程式为_______________。
②预收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:
发生装置→______(按气流方向,用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。
在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中_____________
②反应的化学方程式
____________
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝集
打开K2
③_______________
④______________
【答案】
(1)①A;2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O(或B;NH3·H2O
NH3↑+H2O);
②d→c→f→e→i;
(2)①红棕色气体颜色慢慢变浅;②8NH3+6NO2
7N2+12H2O;
③Z中NaOH溶液产生倒吸现象;④反应后气体分子数减少,Y管内压强小于外界大气压。
可得反应的方程式:
8NH3+6NO2
7N2+12H2O,根据反应方程式可知反应现象是:
Y管内看到红棕色气体颜色变浅最终为无色,同时在注射器的内壁有水珠产生;②根据①分析可知发生该反应的方程式是8NH3+6NO2
7N2+12H2O;③反应后由于容器内气体的物质的量减少,所以会使容器内气体压强减小。
当打开K2后,烧杯内NaOH溶液在大气压强的作用下会倒吸进入Y管内;④溶液进入Y管内的原因是由于该反应是气体体积减小的反应,反应发生导致装置内压强降低,在外界大气压的作用下而发生倒吸现象。
【考点定位】考查化学实验原理分析、气体收集、装置连接等基本操作及实验方案的设计的知识。
【名师点睛】制取气体的装置与反应物的状态有关,由固体混合物加热制取气体可以用略向下倾斜试管进行;固体混合或固体与液体混合不加热制取气体可以在锥形瓶中进行,也可以在烧瓶中进行。
液体用分液漏斗或长颈漏斗中加入;若是液体与固体混合物加热制取气体,要早烧瓶中进行,同时为了受热均匀,应该垫上石棉网,判断装置连接顺序时,一般是按照:
制取气体、除杂、干燥、收集、尾气处理。
要根据除杂原则,采用适当的试剂除杂、干燥,根据物质的物理性质或化学性质进行气体的收集和尾气处理。
对于极容易溶于水或某溶液的气体,尾气处理要注意防止倒吸现象的发生。
会根据物质的性质判断反应现象。
27.(15分)
元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72−(橙红色)、CrO42−(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:
(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是_________。
(2)CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。
室温下,初始浓度为1.0mol·L−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________。
②由图可知,溶液酸性增大,CrO42−的平衡转化率__________(填“增大“减小”或“不变”)。
根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为__________。
③升高温度,溶液中CrO42−的平衡转化率减小,则该反应的ΔH_________(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl−,利用Ag+与CrO42−生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。
当溶液中Cl−恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10−5mol·L−1)时,溶液中c(Ag+)为_______mol·L−1,此时溶液中c(CrO42−)等于__________mol·L−1。
(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10−12和2.0×10−10)。
(4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72−还原成Cr3+,反应的离子方程式为______________。
【答案】
(1)蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶液写出绿色溶液;
(2)①2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O;②增大;1.0×1014;③小于;
(3)2.0×10-5;5×10-3;(4)Cr2O72-+3HSO3-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O。
c(Cr2O72-)=0.25mol/L,由于开始时c(CrO42−)=1.0mol/L,根据Cr元素守恒可知A点的溶液中CrO42-的浓度c(CrO42−)=0.5mol/L;H+浓度为1×10-7mol/L;此时该转化反应的平衡常数为
;③由于升高温度,溶液中CrO42−的平衡转化率减小,说明升高温度,化学平衡逆向移动,导致溶液中CrO42−的平衡转化率减小,根据平衡移动原理,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,逆反应方向是吸热反应,所以该反应的正反应是放热反应,故该反应的ΔH<0;(3)当溶液中Cl-完全沉淀时,即c(Cl-)=1.0×10−5mol·L−1,根据溶度积常数Ksp(AgCl)=2.0×10−10,可得溶液中c(Ag+)=Ksp(AgCl)÷c(Cl-)=2.0×10−10÷(1.0×10−5mol·L−1)=2.0×10-5mol·L−1;则此时溶液中c(CrO42−)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.0×10−12÷(2.0×10-5mol·L−1)=5×10-3mol·L−1;(4)NaHSO3具有还原性,Cr2O72−具有氧化性,二者会发生氧化还原反应,根据已知条件,结合电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得二者反应的离子方程式为:
Cr2O72-+3HSO3-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O。
【考点定位】考查化学平衡移动原理的应用、化学平衡常数、溶度积常数的应用、两性物质的性质的知识。
【名师点睛】两性氢氧化物是既能与强酸反应产生盐和水,也能与强碱反应产生盐和水的物质,化学平衡原理适用于任何化学平衡。
如果改变影响平衡的一个条件,化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。
会应用沉淀溶解平衡常数计算溶液中离子浓度大小,并根据平衡移动原理分析物质的平衡转化率的变化及移动方向,并根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒书写离子反应方程式。
该题是重要的化学平衡移动原理的应用,考查了学生对化学平衡移动原理、化学平衡常数、溶度积常数的含义的理解与计算、应用,同时考查了物质的存在形式与溶液的酸碱性和物质的量多少的关系、离子反应和离子方程式的书写。
是一个综合性试题。
28.(14分)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1)NaClO2中Cl的化合价为_______。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为________、________。
“电解”中阴极反应的主要产物是______。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。
此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________,该反应中氧化产物是_________。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:
每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。
NaClO2的有效氯含量为____。
(计算结果保留两位小数)
【答案】
(1)+3价;
(2)2NaClO3+SO2+H2SO4=ClO2+2NaHSO4;
(3)NaOH溶液;Na2CO3溶液;ClO2-(或NaClO2);
(4)2:
1;O2;
(5)1.57g。
则此吸收反应中,氧化剂为ClO2,还原产物为NaClO2,还原剂是H2O2,氧化产物是O2,每1mol的H2O2转移2mol电子,反应方程式是:
2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+O2+2H2O,可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:
1,该反应中氧化产物O2。
(5)每1克NaClO2的物质的量为n(NaClO2)=1g÷90.5g/mol=
mol,其获得电子的物质的量是n(e-)=
mol×4=4/90.5mol,1molCl2获得电子的物质的量是2mol,根据电子转移数目相等,可知其相对于氯气的物质的量为n=
mol×4÷2=
mol,则氯气的质量为
mol×71g/mol=1.57g。
【考点定位】考查混合物的分离与提纯、氧化还原反应的分析及电解原理的应用的知识。
【名师点睛】化合价是元素形成化合物时表现出来的性质,在任何化合物中,所有元素正负化合价的代数和等于0,掌握常见元素的化合价,并根据元素吸引电子能力大小及化合物中,所有元素正负化合价的代数和等于0的原则判断元素的化合价。
有元素化合价变化的反应是氧化还原反应,元素化合价升高,失去电子,该物质作还原剂,变为氧化产物;元素化合价降低,获得电子,该物质作氧化剂,变为还原产物,元素化合价升降总数等于反应过程中电子转移的数目;可利用最小公倍数法配平氧化还原反应方程式,对于离子反应,同时还要符合电荷守恒及原子守恒。
物质的氧化能力大小可结合每1mol物质获得电子的多少,获得电子越多,其氧化能力就越强。
36.【化学——选修2:
化学与技术】(15分)
高锰酸钾(KMnO4)是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等。
以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:
回答下列问题:
(1)原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配,混配前应将软锰矿粉碎,其作用是。
(2)“平炉”中发生的化学方程式为。
(3)“平炉”中需要加压,其目的是。
(4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。
①“
歧化法”是传统工艺,即在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱碱性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成K2MnO4,MnO2和(写化学式)。
②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,电解槽中阳极发生的电极反应为
,阴极逸出的气体是。
③“电解法”和“
歧化法”中,K2MnO4的理论利用率之比为。
(5)高锰酸钾纯度的测定:
称取1.0800g样品,溶解后定容于100mL容量瓶中,摇匀。
取浓度为0.2000mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48mL,该样品的纯度为
(列出计算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O)。
【答案】
(1)增大反应物接触面积,加快反应速率,提高原料利用率;
(2)2MnO2+O2+4KOH
2K2MnO4+2H2O;
(3)提高氧气的压强,加快反应速率加快,增加软锰矿的转化率;
(4)①KHCO3;②MnO42--e-=MnO4-;H2;③3:
2;
(5)
。
【解析】
试题分析:
(1)MnO2是固体物质,对于有固体参加的化学反应,由于其浓度不变,因此可通过增大其反应接触表面积的方法来提高反应速率,使更多的软锰矿反应转化为生成物,从而提高其转化率,因此要将其粉碎成细小的颗粒;
(2)根据流程图可知,在“平炉”中MnO2、KOH、O2在加热时会反应产生K2MnO4,结合反应前后各种元素的原子个数、原子种类不变,即根据质量守恒定律可知,另外一种生成物质是H2O,根据原子守恒、电子守恒可得发生的化学方程式为2MnO2+O2+4KOH
2K2MnO4+2H2O;(3)由于上述反应中氧气的状态是气态,在“平炉”中增大压强,就可以使反应物氧气的浓度增大,根据外界条件对化学反应速率的影响,增大反应物的浓度,可以使化学反应速率加快;再结合外界条件对化学平衡移动的影响,任何反应都具有一定的可逆性,该反应的正反应是气体体积减小的反应。
若增大压强,可以使化学
KMnO4与草酸反应的关系式是:
2KMnO4~5H2C2O4。
取浓度为0.2000mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48mL,则配制的溶液的浓度为:
。
则1.0800g样品中含KMnO4的物质的量为:
n(KMnO4)=c·V=
,由于样品的质量是1.0800g,则该样品含有的KMnO4的的纯度为:
ω=
。
【考点定位】考查物质制备工艺流程的知识。
【名师点睛】化学反应速率和化学平衡理论是重要的化学原理。
影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂等。
对于固体来说,其浓度不变,所以要使反应速率加快,可通过将固体粉碎成细小的颗粒、搅拌等方法进行。
外界条件对化学平衡移动的影响可通过勒夏特列原理进行分析,但是平