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河南省鲁山县第一高级中学2020届高三11月月考化学试题
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鲁山一高高三化学11月月考试题
可能用到的相对原子质量:H:1 O:16 F:19 C:12 Na: 23 Mg:24 Al: 27 Cl:35.5 S:32 Fe:56
一、选择题
1.化学与生产和生活密切相关,下列说法错误的是
A. “硅胶”的主要成分是硅酸钠,可用作干燥剂和催化剂的载体
B. 用SO2漂白纸浆和用活性炭为糖浆脱色的原理不相同
C. 氢氧化铝、碳酸氢钠都是常见的胃酸中和剂
D. 废旧钢材焊接前,可依次用饱和Na2CO3溶液、饱和NH4Cl溶液处理焊点
【答案】A
【解析】
【详解】A、硅胶的主要成分是硅酸,不是硅酸钠,硅胶可用作干燥剂和催化剂的载体,选项A错误;
B、二氧化硫漂白发生化合反应生成无色物质,活性炭脱色是利用其吸附性,原理不同,选项B正确;
C、氢氧化铝、碳酸氢钠均能中和盐酸,具有弱碱性,都是常见的胃酸中和剂,选项C正确;
D、Na2CO3、NH4Cl在溶液中水解,溶液分别呈碱性和酸性,饱和Na2CO3溶液可以除去焊接点处的油脂,饱和NH4Cl溶液可以除去焊接点处金属氧化物,选项D正确。
答案选A。
2.NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A. 1 mol NaHSO4晶体含有的离子数为3NA B. 标准状况下,44.8 L HF含有2NA个极性键
C. 19g羟基(-18OH)所含中子数为10NA D. 0.1 mol/L KAl(SO4)2溶液中SO42-的数目为0.2NA
【答案】C
【解析】
【详解】A. 1mol NaHSO4晶体物中含有1molNa+,1molHSO4 - ;所以阴阳离子的总数为2NA,故A错误;
B. HF在标况下是液体,44.8 L HF的物质的量远大于2mol,含有的极性键个数也远大于2NA,故错误;
C. 19g羟基是1mol,一个-18OH中含有10个中子,1mol羟基(-18OH)所含中子数为10NA,故C正确;
D.没有告诉该硫酸铝钾溶液的体积,无法计算硫酸根离子的物质的量及数目,故D错误;
正确答案C。
3.下列实验操作或方法正确的是
A. 检验某溶液中是否含有Fe2+时,先加入少量H2O2,再滴加KSCN溶液
B. 配制100mL lmol/L NaCl溶液时,用托盘天平称取5.85g NaCl固体
C 将FeC13饱和溶液煮沸制备Fe(OH)3胶体
D. 用紫色石蕊溶液鉴别乙醇、乙酸和苯
【答案】D
【解析】
【详解】A.检验某溶液中是否含有Fe2+,应先滴加KSCN溶液不变色,再向溶液中滴入氯水或H2O2,看溶液是否变色,顺序不能颠倒,故A错误;
B.托盘天平的感量为0.1g,可称量5.9gNaCl固体,故B错误;
C.制备氢氧化铁胶体,应在沸水中滴加饱和氯化铁溶液,当溶液出现红褐色时停止加热,不能长时间煮沸,防止胶体聚沉,故C错误;
D.乙醇与水混溶,加入石蕊呈紫色;乙酸水溶液呈酸性,可使紫色石蕊试液变红;苯不溶于水,分层;三者现象不同,可鉴别,故D正确;
故选D。
4.下列离子方程式书写正确的是( )
A. 食醋除水垢:
B 稀硝酸中加入少量亚硫酸钠:
C. 处理工业废水时Cr(Ⅵ)的转化:
D. 用酸性KMnO4测定草酸溶液浓度:
【答案】C
【解析】
【详解】A. 食醋是弱酸,在离子方程式中不能拆,故A错误;
B. 二者发生氧化还原反应生成硫酸根离子和NO,离子方程式为3SO32-+2H++2NO3-=3SO42-+2NO↑+H2O,故B错误;
C. 处理工业废水时Cr时,生成,离子方程式为,故C正确;
D. 草酸溶液能使酸性KMnO4溶液褪色,发生氧化还原反应,根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒,可得方程式:2MnO4-+5H2C2O4+6H+==10CO2↑+2Mn2++8H2O,草酸是弱酸,在离子方程式里不能拆,故D错误;
正确答案是C。
【点睛】本题考查离子方程式正误判断,明确物质性质及离子方程式书写规则是解本题关键,离子方程式书写要遵循客观事实、原子守恒、电荷守恒、转移电子守恒,有些化学反应还与反应物的量有关,注意B中发生氧化还原反应。
5.已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3
4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4
3CO(g)+Fe2O3(s)===3CO2(g)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是
A. ΔH1>0,ΔH3<0 B. ΔH2>0,ΔH4>0 C. ΔH1=ΔH2+ΔH3 D. ΔH3=ΔH4+ΔH5
【答案】C
【解析】
【详解】A. 燃烧反应都是放热反应,ΔH1<0,ΔH3<0,A项错误;
B. 燃烧反应都是放热反应,ΔH4<0,反应CO2(g)+C(s)===2CO(g) 为吸热反应,ΔH2>0,B项错误;
C. ①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1;②CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2;③2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3;④2Cu(s)+O2(g)===2CuO(s) ΔH4;⑤CO(g)+CuO(s)===CO2(g)+Cu(s) ΔH5;由反应可知②=①-③,由盖斯定律得ΔH1=ΔH2+ΔH3,C项正确;
D. 由反应可知 ,由盖斯定律得,D项错误;
答案选C。
【点睛】本题重点考查热化学反应方程式和盖斯定律。盖斯定律:若一反应为二个反应式的代数和时,其反应热为此二反应热的代数和。也可表达为在条件不变的情况下,化学反应的热效应只与起始和终了状态有关,与变化途径无关。
6.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的1/2。甲、乙、丙、丁是由这些元素组成的二元化合物,M是某种元素对应的单质,乙和丁的组成元素相同,且乙是一种“绿色氧化剂”,化合物N是具有漂白性的气体(常温下)。上述物质间的转化关系如图所示(部分反应物和生成物省略)。下列说法正确的是
A. 原子半径:r(Y)>r(Z)>r(W)
B. 化合物N与乙烯均能使溴水褪色,且原理相同
C. 含W元素的盐溶液可能显酸性、中性或碱性
D. Z与X、Y、W形成的化合物中,各元素均满足8电子结构
【答案】C
【解析】
【分析】
乙是一种“绿色氧化剂”,即乙为H2O2,乙和丁组成的元素相同,则丁为H2O,化合物N是具有漂白性的气体(常温下),则N为SO2,根据转化关系,M是单质,H2O2分解成O2和H2O,即M为O2,甲在酸中生成丙,丙为二元化合物,且含有S元素,即丙为H2S,四种元素原子序数依次增大,且都为短周期元素,X为H,Y为O,如果W为S,X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的1/2,则Z为Na,如果Z为S,则W不符合要求;
【详解】乙是一种“绿色氧化剂”,即乙为H2O2,乙和丁组成的元素相同,则丁为H2O,化合物N是具有漂白性的气体(常温下),则N为SO2,根据转化关系,M是单质,H2O2分解成O2和H2O,即M为O2,甲在酸中生成丙,丙为二元化合物,且含有S元素,即丙为H2S,四种元素原子序数依次增大,且都为短周期元素,X为H,Y为O,如果W为S,X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的1/2,则Z为Na,如果Z为S,则W不符合要求;
A、同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,原子半径大小顺序是r(Na)>r(s)>r(O),故A错误;
B、SO2能使溴水褪色,发生SO2+Br2+H2O=2HBr+H2SO4,利用SO2的还原性,乙烯和溴水反应,发生的加成反应,故B错误;
C、含S元素的盐溶液,如果是Na2SO4,溶液显中性,如果是NaHSO4,溶液显酸性,如果是Na2SO3,溶液显碱性,故C正确;
D、形成化合物分别是NaH、Na2O/Na2O2、Na2S,NaH中H最外层有2个电子,不满足8电子结构,故D错误,答案选C。
【点睛】微粒半径大小比较:一看电子层数,一般来说电子层数越多,半径越大;二看原子序数,当电子层数相同,半径随着原子序数的递增而减小;三看电子数,电子层数相同,原子序数相同,半径随着电子数的增多而增大。
7.下列各组离子能在指定溶液中,大量共存的是( )
①无色溶液中:K+,Cl—,Na+,H2PO4—,PO43—,SO42-
②使pH=11的溶液中:CO32—,Na+,[Al(OH)4]-,NO3-,S2—,SO32—
③水电离的H+浓度c(H+)=10—12mol·L—1的溶液中:Cl—,HCO3—,NO3-,NH4+,S2O32—
④加入Mg能放出H2的溶液中:Mg2+,NH4+,Cl—,K+,SO42-
⑤使甲基橙变红的溶液中:Fe3+,MnO4—,NO3-,Na+,SO42-
⑥酸性溶液中:Fe2+,Al3+,NO3-,I—,Cl—,S2—
A. ①②⑤ B. ①③⑥ C. ②④⑤ D. ①②④
【答案】C
【解析】
【详解】①H2PO4-与PO43-离子之间能够发生反应,在溶液中不能够大量共存,故①错误;
②使pH=11的溶液中存在电离的氢氧根离子,CO32-、Na+、S2-、AlO2-离子之间不发生反应,也不与氢氧根离子反应,在溶液中能够大量共存,故②正确;
③室温下水电离的c(H+)=10-13mol/L的溶液为酸性或者碱性溶液,碳酸氢根离子能够与氢离子和氢氧根离子反应,在溶液中不能够大量共存,故③错误;
④加入Mg能放出H2的溶液中存在大量的氢离子,NH4+、Cl-、Na+、SO42-离子之间不反应,也不与氢离子反应,在溶液中能够大量共存,故④正确;
⑤使甲基橙变红的溶液中为酸性溶液,MnO4-、NO3-、Na+、Fe3+离子之间不反应,也不与氢离子反应,在溶液中能够大量共存,故⑤正确;
⑥酸性溶液中,硝酸根离子能够含有碘离子、亚铁离子,在溶液中不能够大量共存,故⑥错误;故可以共存的是②④⑤,C正确。
答案选C。
8.根据下列实验和现象,所得实验结论正确的是( )
选项
实验
现象
实验结论
A
向某溶液中先滴加适量稀硝酸,再滴加少量BaCl2溶液
出现白色沉淀
原溶液中含有SO42-、SO32-、HSO3-中一种或几种
B
将纯碱和硫酸反应生成的气体,通入一定浓度的Na2SiO3溶液中
出现白色胶状沉淀
酸性:H2SO4>H2CO3>H2SiO3
C
左边棉球变为橙色,右边棉球变为蓝色
氧化性:Cl2>Br2>I2
D
试管a出现白色沉淀,试管b出现黄色沉淀
溶度积:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A. 产生的不溶于稀硝酸的沉淀可以是BaSO4或AgCl,因此原溶液中也可以含有Ag+,A项错误;
B. 出现白色胶状沉淀,说明发生反应:Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓,根据酸与盐反应遵循“强酸制弱酸”原理,可以得出酸性:H2SO4>H2CO3>H2SiO3,B项正确;
C. 左边棉球变为橙色,是因为Cl2与NaBr反应置换出Br2,可以得出氧化性:Cl2>Br2,而右边棉球变为蓝色,既可以是Cl2与KI反应置换出I2,也可以是Br2与KI反应置换出I2,无法得出氧化性:Br2>I2,C项错误;
D. 试管a中AgNO3溶液过量,当将试管a中溶液与试管b中NaI溶液混合时,AgNO3与NaI直接反应生成AgI黄色沉淀,不能证明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),D项错误;
正确答案是B。
9.化合物 (b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6,下列说法正确的是 ( )
A. b的同分异构体只有d和p两种
B. b、d、p的二氯代物均只有三种
C. b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应
D. b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面
【答案】D
【解析】
【详解】A. b为苯,苯的同分异构体还有CH3—C≡C—C≡C—CH3等,故A错误;
B. b的二氯代物有3种,d的二氯代物有6种,p的二氯代物有3种,故B错误;
C. b、p分子中不含碳碳双键,不能与酸性高锰酸钾溶液反应,故C错误;
D. d、p中都存在类似甲烷的四面体结构,所有原子不可能处于同一平面,故D正确。
故答案选D。
10.已知某有机物X的结构简式如图所示,下列有关叙述不正确的是( )
A. X的化学式为C10H10O6
B. X在一定条件下能与FeCl3溶液发生显色反应
C. 1 mol X分别与足量的Na、NaOH溶液、NaHCO3溶液反应,消耗这三种物质的物质的量分别为3 mol、4 mol、1 mol
D. X在一定条件下能发生消去反应和酯化反应
【答案】D
【解析】
【详解】A.由结构简式可知,X的化学式为C10H10O6,故A正确;
B.含酚-OH,则X在一定条件下能与FeCl3溶液发生显色反应,故B正确;
C.醇-OH、酚-OH、-COOH均与Na反应,只有-COOH与NaHCO3溶液反应,酚-OH、-COOH、-COOC-与NaOH反应,且酯水解生成的苯酚结构也与NaOH反应,则1 mol X分别与足量的Na、NaOH溶液、NaHCO3溶液反应,消耗这三种物质的物质的量分别为3 mol、4 mol、1 mol,故C正确;
D.含-OH、-COOH均可发生酯化反应,但该有机物不能发生消去反应,不符合消去反应的结构特点,故D错误;
答案选D。
【点晴】本题考查有机物的结构与性质,把握结构中官能团与性质的关系为解答的关键,注意选项A中酯与NaOH反应及选项D中消去反应为解答的易错点。
11.水杨酸冬青油、阿司匹林的结构简式如图,下列说法不正确的是
A. 由水杨酸制冬青油的反应是取代反应
B. 阿司匹林的分子式为C9H8O4,在一定条件下水解可得水杨酸
C. 冬青油苯环上的一氯取代物有4种
D. 可用NaOH溶液除去冬青油中少量的水杨酸
【答案】D
【解析】
【分析】
A.水杨酸发生酯化反应生成冬青油;
B.阿司匹林含有酯基,可水解生成水杨酸;
C.冬青油苯环不对称,含有4种H;
D.二者都与氢氧化钠溶液反应。
【详解】A.由水杨酸制冬青油,可与乙酸酐发生取代反应制得,选项A正确;
B.阿司匹林的分子式为C9H8O4,含有酯基,可水解生成水杨酸,选项B正确;
C.冬青油苯环不对称,含有4种H,则一氯取代物有4种,选项C正确;
D.二者都与氢氧化钠溶液反应,应用碳酸氢钠除杂,选项D不正确。
答案选D。
【点睛】本题考查有机物的结构与性质,为高频考点,把握官能团与性质的关系、有机反应为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意选项D为解答的难点,题目难度不大。
12.在实验室中,以一定浓度的乙醛—Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程(如图),乙醛在两电极分别转化为乙醇和乙酸。下列对电解过程的分析正确的是
A. 以铅蓄电池为电源,则a极为Pb电极
B. 石墨Ⅱ电极附近的pH逐渐减小
C. 阳极反应为CH3CHO+H2O-2e-=CH3COOH+2H+
D. 每处理含8.8g乙醛的废水,转移电子的数目为0.4NA
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据图示可知,钠离子、氢离子向石墨II极移动,石墨II为电解池的阴极,b为电源的负极,a极为电源的正极,以铅蓄电池为电源,铅为负极,二氧化铅为正极,因此a极为PbO2电极,A错误;
B.在阴极氢离子、乙醛,得电子生成氢气和乙醇,电极反应式为4H++4e-=2H2↑,CH3CHO+2H++2e- = CH3CH2OH,溶液的pH逐渐变大,B错误;
C.阳极发生氧化反应,CH3CHO失电子被氧化为乙酸,阳极反应为CH3CHO+H2O-2e-=CH3COOH+2H+,C正确;
D.8.8g乙醛其物质的量为0.2mol,有0.1mol乙醛在阳极被氧化:CH3CHO+H2O-2e-=CH3COOH+2H+,有0.1mol乙醛在阴极还原:CH3CHO+2H++2e- = CH3CH2OH,所以0.1mol乙醛发生氧化或还原均转移电子0.2NA,D错误;
答案选C。
13.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,原子序数之和为42,X原子的核外电子总数等于Y的最外层电子数,Z原子最外层只有1个电子,W能形成酸性最强的含氧酸。下列说法正确的是
A. 单质的熔点:Z>X B. Z与Y、W均能形成离子化合物
C. 气态氢化物的沸点:X
【答案】B
【解析】
【分析】
短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,原子序数之和为42,Z原子最外层只有1个电子,Z是第IA元素,结合原子序数大小可知Z为Na元素;W能形成酸性最强的含氧酸,W应该为Cl元素;X、Y的原子序数之和=42-11-17=14,X原子的核外电子数等于Y的最外层电子数,Y只能位于第二周期,设X的核外电子数为x,则x+(2+x)=14,解得x=6,则X为C元素、Y为O元素,据此结合元素周期律分析解答。
【详解】根据上述分析,X为C元素,Y为O元素,Z为Na元素,W为Cl元素。
A.X、Z分别为C、Na元素,金属Na熔点较低,C的单质一般为金刚石或石墨,熔点较高,熔点:X>Z,故A错误;
B.Na与O和Cl形成的化合物为氧化钠和过氧化钠、NaCl,都是离子化合物,故B正确;
C.水分子间能够形成氢键,沸点:H2O>HCl,故C错误;
D.X、Z的氧化物可以是CO或CO2、Na2O或Na2O2,仅Na2O2有非极性键,故D错误;
故选B。
14.利用图示装置进行实验,反应进行足够长时间后装置II中实验现象正确的是
①
②
③
II中实验现象
A
浓盐酸
大理石
氯化钡溶液
产生大量白色沉淀
B
浓氨水
碱石灰
硫酸亚铁溶液
产生大量白色沉淀
C
冰醋酸
乙醇和浓硫酸
饱和碳酸钠溶液
溶液分层,上层为油状液体
D
浓盐酸
KMnO4
氢硫酸
产生淡黄色沉淀
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应生成二氧化碳气体,且盐酸易挥发,二氧化碳与氯化钡溶液不反应,观察到Ⅱ中溶液无明显变化,不能产生白色沉淀,选项A错误;
B.反应生成氨气,氨气与硫酸亚铁溶液反应生成白色沉淀氢氧化亚铁,氢氧化亚铁被氧气,沉淀变为灰绿色,最后变为红褐色,则观察到Ⅱ中先生成白色沉淀,沉淀变为灰绿色,最后变为红褐色,后选项B错误;
C.酯化反应需要加热,则图中装置不能生成乙酸乙酯,选项C错误;
D.反应生成氯气,氯气与氢硫酸反应生成盐酸的硫沉淀,则观察到Ⅱ中出现淡黄色沉淀,选项D正确;
答案选D。
15.已知某反应aA(g)+bB(g)cC(g)△H=Q在密闭容器中进行,在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下,混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示,下列判断正确的是( )
A. T1<T2,P1<P2,a+b>c,Q<0
B. T1>T2,P1<P2,a+b<c,Q>0
C. T1<T2,P1>P2,a+b<c,Q>0
D. T1<T2,P1>P2,a+b>c,Q<0
【答案】B
【解析】
【详解】由图象可知,温度为T1时,根据到达平衡的时间可知P2>P1,且压强越大,B的含量高,说明压强增大平衡向逆反应方向移动,正反应为气体体积增大的反应,即a+b<c;
压强为P2时,根据到达平衡的时间可知T1>T2,且温度越高,B的含量低,说明温度升高平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,即Q>0,答案选B。
【点睛】本题考查化学平衡图象问题,注意根据图象判断温度、压强的大小,根据温度、压强对平衡移动的影响分析:温度相同时,根据到达平衡的时间判断压强大小,再根据压强对B的含量的影响,判断压强对平衡的影响,确定反应气体气体体积变化情况;压强相同时,根据到达平衡的时间判断温度大小,再根据温度对B的含量的影响,判断温度对平衡的影响,确定反应的热效应。
16.常温时,在25 mL 0.1 mol/L NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol/L醋酸溶液,曲线如图所示。有关粒子浓度大小关系的比较正确的是( )
A. 在A、B间任一点(不包含A、B两点),溶液中一定有:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B. 在B点,a>12.5,且有:c(Na+)=c(CH3COO-)=c(OH-)=c(H+)
C. 在C点:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
D. 在D点:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
【答案】C
【解析】
【详解】A. a点醋酸和NaOH恰好中和生成CH3COONa,为强碱弱酸盐,水解呈碱性,所以在A、B间任一点溶液都是碱性,c(H+)
B. 开始时c(OH-)>c(CH3COO-),当恰好中和时消耗0.2mol/L醋酸溶液12.5mL,反应生成醋酸钠,醋酸根离子部分水解,溶液显示碱性;B点呈中性,则有V>12.5ml,但此时c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+),故B错误;
C. C点时,溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒可知c(CH3COO-)>c(Na+),溶液中离子浓度大小为:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),故C正确;
D. D点时,n(NaOH)=0.025L×0.1mol/L=0.0025mol,n(HAc)=0.025mol/L×0.02L=0.005mol,反应后溶质为等浓度的醋酸和醋酸钠,根据物料守恒可知:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)﹦2c(Na+),故D错误;
正确答案是C。
【点睛】本题考查酸碱混合的定性判断及溶液PH的计算,题目难度中等,明确图象曲线变化的含义为解答关键,注意掌握溶液酸碱性与溶液pH的关系。开始时c(OH-)>c(CH3COO-),当恰好中和时消耗0.2mol/L醋酸溶液12.5mL,反应生成醋酸钠,醋酸根离子部分水解,溶液显示碱性;B点呈中性,则有V>12.5mL,但此时c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+);C点醋酸过量,溶液呈酸性,所加入醋酸的物质的量大于NaOH的物质的量。
二、填空题
17.亚硝酸钠(NaNO2)是一种重要的工业盐,易溶于水,微溶于乙醇。某化学兴趣小组对亚硝酸钠进行多角度探究:
Ⅰ.亚硝酸钠的制备。
(1)装置B的作用是________________________。
(2)D中澄清石灰水变浑浊,则C中制备NaNO2的离子方程式为______________。
Ⅱ.探究亚硝酸钠与硫酸反应气体产物成分。
已知:①NO+NO2+2OH-=2NO+H2O
②气体液化的温度:NO2为21 ℃,NO为-152 ℃
(3)反应前应打开弹簧夹,先通入一段时间氮气,目的是_______________________。
(4)仪器的连接顺序(按左→右连接):A→C→________。
(5)在关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞,滴入70%硫酸后,装置A中产生红棕色气体。若D中通入过量O2,装置B中的化学方程式是_______________________。
Ⅲ.设计实验证明酸性条件下NaNO2具有氧化性。
(6)供选用的试剂:NaNO2溶液、KMnO4溶液、Fe2(SO4)3溶液、KI溶液、稀硫酸、淀粉溶液、KSCN溶液___________________________________________________。
【答案】 (1). 除去HNO3 (2). 4NO+O2+2CO32-=4NO2-+2CO2 (3). 排尽空气,防止可能生成的NO被完全氧化成NO2,造成对A中反应产物检验的干扰 (4). E→D→B (5). 4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O (6). 取碘化钾溶液并滴加稀硫酸酸化,滴加淀粉溶液,无明显现象,滴加少许NaNO2溶液,溶液变蓝,证明NaNO2具有氧化性
【解析】
【分析】
(1)硝酸易挥发,所以装置B的作用是除去HNO3;
(2)N元素化合价升高,必有O2参与,同时澄清石灰水变浑浊,有CO2生成,反应方程式为:4NO+O2+2CO32-=4NO2-+2CO2;
(3)空气中的氧气能氧化NO,所以必须先排尽空气,防止可能生成的NO被完全氧化成NO2,造成对A中反应产物检验的干扰;
(4)由于NO2的液化温度高,所以首先检验NO2,即先通过E,然后再通过D,最后需要有尾气处理;
(5)若氧气过量,则进入B装置的气体全部是NO2,所以反应的方程式为:4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O;
(6)取碘化钾溶液并滴加稀硫酸酸化,滴加淀粉溶液,无明显现象,滴加少许NaNO2溶液,溶液变蓝,证明NaNO2具有氧化性。
【详解】Ⅰ.(1)硝酸易挥发,所以装置B的作用是除去HNO3,故答案为:除去HNO3。
(2)N元素化合价升高,必有O2参与,同时澄清石灰水变浑浊,有CO2生成,则C中制备NaNO2的离子方程式为:4NO+O2+2CO32-=4NO2-+2CO2,故答案为:4NO+O2+2CO32-=4NO2-+2CO2。
Ⅱ.(3)空气中的氧气能氧化NO,所以必须先排尽空气,防止可能生成的NO被完全氧化成NO2,造成对A中反应产物检验的干扰,故答案为:排尽空气,防止可能生成的NO被完全氧化成NO2,造成对A中反应产物检验的干扰。
(4)由于NO2的液化温度高,所以首先检验NO2,即先通过E,然后再通过D,最后需要有尾气处理,即连接顺序是E→D→B,故答案为:E→D→B。
(5)若氧气过量,则进入B装置的气体全部是NO2,所以反应的方程式为:4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O,故答案为:4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O。
Ⅲ.(6)取碘化钾溶液并滴加稀硫酸酸化,滴加淀粉溶液,无明显现象,滴加少许NaNO2溶液,溶液变蓝,证明NaNO2具有氧化性,故答案为:取碘化钾溶液并滴加稀硫酸酸化,滴加淀粉溶液,无明显现象,滴加少许NaNO2溶液,溶液变蓝,证明NaNO2具有氧化性。
【点睛】分析流程题需要掌握的技巧是:浏览全题,确定该流程的目的,看懂生产流程图,了解流程图以外的文字描述、表格信息,后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。
18.硼镁泥是一种工业废料,主要成份是MgO(占40%,质量分数),还有CaO、MnO2、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,以此为原料制取的硫酸镁,可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4∙7H2O的工艺流程如下:
(1)实验中需要1 mol/L的硫酸800 mL,若用 98% 的浓硫酸(ρ= 1.84 g/mL)来配制,量取浓硫酸需要使用量筒的规格为__________(填写选项字母)
A.10 mL B.20 mL C.50 mL D.100 mL
(2)加入的NaClO可与Mn2+ 反应:Mn2+ + ClO‾ + H2O = MnO2↓+ 2H+ + Cl‾ ,在该步骤中还有一种离子也会被NaClO氧化,该反应的离子方程式为___________________。
(3)滤渣的主要成分除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外,还含有_________________。(写2个)
(4)在“除钙”前,需检验滤液中Fe3+ 是否被除尽,简述检验方法___________________。(写出操作、现象和结论)
(5)已知MgSO4、CaSO4 的溶解度(单位为 g/100 g 水)如下表:
温度(℃)
40
50
60
70
MgSO4
30.9
33.4
35.6
36.9
CaSO4
0.210
0.207
0.201
0.193
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明操作步骤______________。“操作Ⅰ”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤,便得到了MgSO4∙7H2O。
(6)实验中提供的硼镁泥共100 g,得到 MgSO4∙7H2O为172.2 g ,则MgSO4∙7H2O 的产率为___。
【答案】 (1). C (2). 2Fe2+ + ClO‾ + 2H+ = 2Fe3+ + Cl‾ + H2O (3). SiO2 和 MnO2 (4). 取最后一滴滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,如果溶液颜色不变红色,说明滤液中Fe3+被除尽;若出现红色,说明没有除尽 (5). 蒸发浓缩(高温浓缩),趁热过滤 (6). 70%
【解析】
【分析】
硼镁泥主要成份是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,加入硫酸,MgO、CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应,SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,溶液pH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤除去滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,滤液中含钙离子、镁离子,除钙后,只剩镁离子,蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体,以此来解答。
【详解】(1)需用1mol/L的硫酸800mL,若用98%的浓硫酸(ρ=1.84g/mL)来配制,结合溶液配制前后溶质的物质的量不变可知,量取浓硫酸为=0.054L=54mL,则选择量筒为100mL,故答案为:D;
(2)NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++ClO−+H2O=MnO2↓+2H++Cl−,溶液中含有Fe2+,具有还原性,可与NaClO发生氧化还原反应,反应的离子方程式为2Fe2++ClO−+2H+=2Fe3++Cl−+H2O,故答案为:2Fe2++ClO−+2H+=2Fe3++Cl−+H2O;
(3)SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,溶液pH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤得滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,故答案为:MnO2、SiO2;
(4)检验滤液中Fe3+是否被除尽,检验方法为取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,如果溶液不变红色,说明滤液中不含Fe3+;如果溶液变红色,说明滤液中含Fe3+,故答案为:取最后一滴滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,如果溶液颜色不变红色,说明滤液中Fe3+被除尽;若出现红色,说明没有除尽;
(5)由温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响,温度越高,硫酸钙溶解度越小,可以采用蒸发浓缩,趁热过滤方法除去硫酸钙;“操作Ⅰ”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,再经过过滤,便得到MgSO4⋅7H2O晶体,故答案为:蒸发浓缩(高温浓缩),趁热过滤;
(6)硼镁泥主要成份是MgO(占40%),则100g中含Mg为100g×40%××100%=24g,由Mg原子守恒可知得到MgSO4⋅7H2O为1mol,1mol×246g/mol=246g,则MgSO4⋅7H2O的产率为×100%=70%,故答案为:70%。
19.研究处理NOx、SO2,对环境保护有着重要的意义。回答下列问题:
(1)SO2的排放主要来自于煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:① SO2(g) + NH3•H2O(aq) =NH4HSO3(aq) △H1 = a kJ•mol-1;② NH3•H2O(aq) + NH4HSO3(aq) =(NH4)2SO3(aq) + H2O(l)△H2 = b kJ•mol-1;③ 2(NH4)2SO3(aq) + O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) △H3= c kJ•mol-1,则反应 2SO2(g) + 4NH3•H2O(aq) + O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) + 2H2O(l) △H = ______。
(2)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C (s) + 2NO(g)N2(g) + CO2(g) △H=-34.0 kJ•mol-1,用活性炭对NO进行吸附。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体,测得NO的转化率 α(NO)随温度的变化如图所示:
①由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,原因是_________________________; 在1100K 时,CO2的体积分数为______。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa 时,该反应的化学平衡常数Kp=________(已知:气体分压=气体总压×体积分数)。
(3)在高效催化剂的作用下用CH4还原NO2,也可消除氮氧化物的污染。在相同条件下,选用A、B、C三种不同催化剂进行反应,生成 N2的物质的量与时间变化关系如图所示,其中活化能最小的是_________(填字母标号)。
(4)在汽车尾气的净化装置中 CO和NO发生反应:2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g) △H2 =-746.8 kJ•mol-1。实验测得,υ正=k正•c2(NO) •c2(CO) ,υ逆=k逆•c(N2) •c2(CO2) (k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数_____(填" >”、“< ”或“=”) k逆增大的倍数。
②若在1L 的密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为40%,则=_____(保留2位有效数字)。
【答案】 (1). (2a+2b+c)kJ•mol-1 (2). 1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大 (3). 20% (4). 4 (5). A (6). < (7). 0.25
【解析】
【分析】
(1)利用盖斯定律解答。
(2)①在1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;达到平衡后,升高温度,平衡左移,NO的转化率降低。恒温恒压下体积分数等于物质的量分数。
②利用化学平衡常数表达式计算。
(3)A反应速率快,先达到平衡,故活化能最小。
(4)①正反应为放热反应,升高温度平衡左移,则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数。
②当反应达到平衡时,υ正=υ逆,故=c(N2)c2(CO2)/[c2(NO)c2(CO)]=K。
【详解】(1)① SO2(g) + NH3•H2O(aq) =NH4HSO3(aq) △H1 = a kJ•mol-1;
② NH3•H2O(aq) + NH4HSO3(aq) =(NH4)2SO3(aq) + H2O(l)△H2 = b kJ•mol-1;
③ 2(NH4)2SO3(aq) + O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) △H3= c kJ•mol-1;
利用盖斯定律,将①×2+②×2+③可得2SO2(g) + 4NH3•H2O(aq) + O2(g) = 2(NH4)2SO4(aq) + 2H2O(l)的△H =(2a+2b+c)kJ•mol-1,故答案为:(2a+2b+c)kJ•mol-1。
(2)①在1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;达到平衡后,升高温度,平衡左移,NO的转化率降低。根据反应C (s) + 2NO(g)N2(g) + CO2(g),假设加入1molNO,在1100K时,NO的转化率为40%,则△n(NO)=0.4mol,故n(CO2)=0.2mol,由于反应前后气体的总物质的量不变,故混合气体中CO2的体积分数为%=20%,故答案为:1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;20%。
②根据反应C (s) + 2NO(g)N2(g) + CO2(g),假设加入1molNO,在1050K时, α(NO)=80%,平衡时n(NO)=0.2mol,n(N2)=0.4mol,n(CO2)=0.4mol,各物质的平衡分压p分(NO)=Pa,p分(N2)=×1.1×106Pa,p分(CO2)=×1.1×106Pa,故反应的化学平衡常数Kp=×1.1×106Pa××1.1×106Pa÷( Pa)2=4,故答案为:4。
(3)A反应速率快,先达到平衡,故活化能最小,故答案为:A。
(4)①正反应为放热反应,升高温度平衡左移,则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数,故k正增大的倍数小于k逆增大的倍数。故答案为:<。
②当反应达到平衡时,υ正=υ逆,故=c(N2)c2(CO2)/c2(NO)c2(CO)=K,根据化学方程式可知,平衡时c (NO)=c(CO)=0.6mol∙L-1,c(N2)=0.2 mol∙L-1,c(CO2)=0.4 mol∙L-1,故= c(N2)c2(CO2)/[c2(NO)c2(CO)]=(0.2×0.42)/(0.62×0.62)=20/81≈0.25,故答案为:0.25。
20.铁氰化钾,化学式为K3[Fe(CN)6],主要应用于制药、电镀、造纸、钢铁生产等工业。其煅烧分解生成KCN、FeC2、N2、(CN)2等物质。
(1)K3[Fe(CN)6]中所涉及的元素的基态原子核外未成对电子数最多的是_________(填元素名称),各元素的第一电离能由大到小的顺序为___________________。
(2)(CN)2分子中存在碳碳键,则分子中σ键与π键数目之比为_______。
(3)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253 K,沸点为为376 K,其固体属于_________晶体。
(4)下图是金属单质常见的两种堆积方式的晶胞模型。
①铁采纳的是a堆积方式.铁原子的配位数为_____,该晶体中原子总体积占晶体体积的比值为_________(用含π的最简代数式表示)。
②常见的金属铝采纳的是b堆积方式,铝原子的半径为r pm,则其晶体密度为__________g·cm-3(用含有r、NA的最简代数式表示)。
【答案】 (1). 铁 (2). N>C>Fe>K (3). 3:4 (4). 分子 (5). 8 (6). (7).
【解析】
【分析】
(1)K的原子核外电子数为19,价电子排布式为4s1,Fe的价电子排布为3d64s2,C的价电子排布为2s22p2,N的价电子排布为2s22p3;非金属性越强,第一电离能越大,且N的2p电子半满为稳定结构;
(2)C≡N中含1个σ键、2个π键,HCN的结构式为H-C≡N;
(3)熔点为253K,沸点为为376K,可知熔沸点低;
(4)图a中Fe原子处于顶点与体心,是体心立方堆积,图b中Al原子处于顶点与面心,属于面心立方最密堆积,以此来解答。
【详解】(1)基态K原子核外电子排布简写式为[Ar]4s1,K3[Fe(CN)6]中所涉及的元素的基态原子核外未成对电子数最多的是Fe,各元素的第一电离能由大到小的顺序为N>C>Fe>K,故答案为:[Ar]4s1;Fe;N>C>Fe>K;
(2)(CN)2的结构式为N ≡C一C≡N,存在碳碳单键,则分子中σ键有3个,π键有4个,σ键与π键数目之比为3:4; 故答案为:3:4;
(3)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253K,沸点为为376K,其固体属于分子晶体;
(4)①铁的a堆积方式为体心立方堆积,与一个铁原子最近的铁原子距离为立方体边长的,这样的原子有八个,所以铁的配位数为8;如图所示:,晶胞中铁原子数为:8×+1×=2,体心立方晶胞中r=,所以铁原子总体积=2×=2×= ,晶胞体积=a3,则该晶体中原子总体积占晶体体积的比值为。
②②铝的b堆积方式为面心立方堆积,晶胞中含有Al原子数为:8×+6×=4,则晶胞质量为:g;该晶胞结构侧面可用如图表示:,铝原子半径rpm=r×10-10cm,设晶胞边长为acm,晶胞边长a与铝原子的半径为r的关系为:2a2=(4r×10-10)2,解得a=r×10-10,所以晶胞体积为:(r×10-10)3cm3,根据密度=质量÷体积,则晶体密度为:g÷(r×10-10)3cm3=g·cm-3。
鲁山一高高三化学11月月考试题
可能用到的相对原子质量:H:1 O:16 F:19 C:12 Na: 23 Mg:24 Al: 27 Cl:35.5 S:32 Fe:56
一、选择题
1.化学与生产和生活密切相关,下列说法错误的是
A. “硅胶”的主要成分是硅酸钠,可用作干燥剂和催化剂的载体
B. 用SO2漂白纸浆和用活性炭为糖浆脱色的原理不相同
C. 氢氧化铝、碳酸氢钠都是常见的胃酸中和剂
D. 废旧钢材焊接前,可依次用饱和Na2CO3溶液、饱和NH4Cl溶液处理焊点
【答案】A
【解析】
【详解】A、硅胶的主要成分是硅酸,不是硅酸钠,硅胶可用作干燥剂和催化剂的载体,选项A错误;
B、二氧化硫漂白发生化合反应生成无色物质,活性炭脱色是利用其吸附性,原理不同,选项B正确;
C、氢氧化铝、碳酸氢钠均能中和盐酸,具有弱碱性,都是常见的胃酸中和剂,选项C正确;
D、Na2CO3、NH4Cl在溶液中水解,溶液分别呈碱性和酸性,饱和Na2CO3溶液可以除去焊接点处的油脂,饱和NH4Cl溶液可以除去焊接点处金属氧化物,选项D正确。
答案选A。
2.NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A. 1 mol NaHSO4晶体含有的离子数为3NA B. 标准状况下,44.8 L HF含有2NA个极性键
C. 19g羟基(-18OH)所含中子数为10NA D. 0.1 mol/L KAl(SO4)2溶液中SO42-的数目为0.2NA
【答案】C
【解析】
【详解】A. 1mol NaHSO4晶体物中含有1molNa+,1molHSO4 - ;所以阴阳离子的总数为2NA,故A错误;
B. HF在标况下是液体,44.8 L HF的物质的量远大于2mol,含有的极性键个数也远大于2NA,故错误;
C. 19g羟基是1mol,一个-18OH中含有10个中子,1mol羟基(-18OH)所含中子数为10NA,故C正确;
D.没有告诉该硫酸铝钾溶液的体积,无法计算硫酸根离子的物质的量及数目,故D错误;
正确答案C。
3.下列实验操作或方法正确的是
A. 检验某溶液中是否含有Fe2+时,先加入少量H2O2,再滴加KSCN溶液
B. 配制100mL lmol/L NaCl溶液时,用托盘天平称取5.85g NaCl固体
C 将FeC13饱和溶液煮沸制备Fe(OH)3胶体
D. 用紫色石蕊溶液鉴别乙醇、乙酸和苯
【答案】D
【解析】
【详解】A.检验某溶液中是否含有Fe2+,应先滴加KSCN溶液不变色,再向溶液中滴入氯水或H2O2,看溶液是否变色,顺序不能颠倒,故A错误;
B.托盘天平的感量为0.1g,可称量5.9gNaCl固体,故B错误;
C.制备氢氧化铁胶体,应在沸水中滴加饱和氯化铁溶液,当溶液出现红褐色时停止加热,不能长时间煮沸,防止胶体聚沉,故C错误;
D.乙醇与水混溶,加入石蕊呈紫色;乙酸水溶液呈酸性,可使紫色石蕊试液变红;苯不溶于水,分层;三者现象不同,可鉴别,故D正确;
故选D。
4.下列离子方程式书写正确的是( )
A. 食醋除水垢:
B 稀硝酸中加入少量亚硫酸钠:
C. 处理工业废水时Cr(Ⅵ)的转化:
D. 用酸性KMnO4测定草酸溶液浓度:
【答案】C
【解析】
【详解】A. 食醋是弱酸,在离子方程式中不能拆,故A错误;
B. 二者发生氧化还原反应生成硫酸根离子和NO,离子方程式为3SO32-+2H++2NO3-=3SO42-+2NO↑+H2O,故B错误;
C. 处理工业废水时Cr时,生成,离子方程式为,故C正确;
D. 草酸溶液能使酸性KMnO4溶液褪色,发生氧化还原反应,根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒,可得方程式:2MnO4-+5H2C2O4+6H+==10CO2↑+2Mn2++8H2O,草酸是弱酸,在离子方程式里不能拆,故D错误;
正确答案是C。
【点睛】本题考查离子方程式正误判断,明确物质性质及离子方程式书写规则是解本题关键,离子方程式书写要遵循客观事实、原子守恒、电荷守恒、转移电子守恒,有些化学反应还与反应物的量有关,注意B中发生氧化还原反应。
5.已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3
4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4
3CO(g)+Fe2O3(s)===3CO2(g)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是
A. ΔH1>0,ΔH3<0 B. ΔH2>0,ΔH4>0 C. ΔH1=ΔH2+ΔH3 D. ΔH3=ΔH4+ΔH5
【答案】C
【解析】
【详解】A. 燃烧反应都是放热反应,ΔH1<0,ΔH3<0,A项错误;
B. 燃烧反应都是放热反应,ΔH4<0,反应CO2(g)+C(s)===2CO(g) 为吸热反应,ΔH2>0,B项错误;
C. ①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1;②CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2;③2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3;④2Cu(s)+O2(g)===2CuO(s) ΔH4;⑤CO(g)+CuO(s)===CO2(g)+Cu(s) ΔH5;由反应可知②=①-③,由盖斯定律得ΔH1=ΔH2+ΔH3,C项正确;
D. 由反应可知 ,由盖斯定律得,D项错误;
答案选C。
【点睛】本题重点考查热化学反应方程式和盖斯定律。盖斯定律:若一反应为二个反应式的代数和时,其反应热为此二反应热的代数和。也可表达为在条件不变的情况下,化学反应的热效应只与起始和终了状态有关,与变化途径无关。
6.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的1/2。甲、乙、丙、丁是由这些元素组成的二元化合物,M是某种元素对应的单质,乙和丁的组成元素相同,且乙是一种“绿色氧化剂”,化合物N是具有漂白性的气体(常温下)。上述物质间的转化关系如图所示(部分反应物和生成物省略)。下列说法正确的是
A. 原子半径:r(Y)>r(Z)>r(W)
B. 化合物N与乙烯均能使溴水褪色,且原理相同
C. 含W元素的盐溶液可能显酸性、中性或碱性
D. Z与X、Y、W形成的化合物中,各元素均满足8电子结构
【答案】C
【解析】
【分析】
乙是一种“绿色氧化剂”,即乙为H2O2,乙和丁组成的元素相同,则丁为H2O,化合物N是具有漂白性的气体(常温下),则N为SO2,根据转化关系,M是单质,H2O2分解成O2和H2O,即M为O2,甲在酸中生成丙,丙为二元化合物,且含有S元素,即丙为H2S,四种元素原子序数依次增大,且都为短周期元素,X为H,Y为O,如果W为S,X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的1/2,则Z为Na,如果Z为S,则W不符合要求;
【详解】乙是一种“绿色氧化剂”,即乙为H2O2,乙和丁组成的元素相同,则丁为H2O,化合物N是具有漂白性的气体(常温下),则N为SO2,根据转化关系,M是单质,H2O2分解成O2和H2O,即M为O2,甲在酸中生成丙,丙为二元化合物,且含有S元素,即丙为H2S,四种元素原子序数依次增大,且都为短周期元素,X为H,Y为O,如果W为S,X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的1/2,则Z为Na,如果Z为S,则W不符合要求;
A、同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,原子半径大小顺序是r(Na)>r(s)>r(O),故A错误;
B、SO2能使溴水褪色,发生SO2+Br2+H2O=2HBr+H2SO4,利用SO2的还原性,乙烯和溴水反应,发生的加成反应,故B错误;
C、含S元素的盐溶液,如果是Na2SO4,溶液显中性,如果是NaHSO4,溶液显酸性,如果是Na2SO3,溶液显碱性,故C正确;
D、形成化合物分别是NaH、Na2O/Na2O2、Na2S,NaH中H最外层有2个电子,不满足8电子结构,故D错误,答案选C。
【点睛】微粒半径大小比较:一看电子层数,一般来说电子层数越多,半径越大;二看原子序数,当电子层数相同,半径随着原子序数的递增而减小;三看电子数,电子层数相同,原子序数相同,半径随着电子数的增多而增大。
7.下列各组离子能在指定溶液中,大量共存的是( )
①无色溶液中:K+,Cl—,Na+,H2PO4—,PO43—,SO42-
②使pH=11的溶液中:CO32—,Na+,[Al(OH)4]-,NO3-,S2—,SO32—
③水电离的H+浓度c(H+)=10—12mol·L—1的溶液中:Cl—,HCO3—,NO3-,NH4+,S2O32—
④加入Mg能放出H2的溶液中:Mg2+,NH4+,Cl—,K+,SO42-
⑤使甲基橙变红的溶液中:Fe3+,MnO4—,NO3-,Na+,SO42-
⑥酸性溶液中:Fe2+,Al3+,NO3-,I—,Cl—,S2—
A. ①②⑤ B. ①③⑥ C. ②④⑤ D. ①②④
【答案】C
【解析】
【详解】①H2PO4-与PO43-离子之间能够发生反应,在溶液中不能够大量共存,故①错误;
②使pH=11的溶液中存在电离的氢氧根离子,CO32-、Na+、S2-、AlO2-离子之间不发生反应,也不与氢氧根离子反应,在溶液中能够大量共存,故②正确;
③室温下水电离的c(H+)=10-13mol/L的溶液为酸性或者碱性溶液,碳酸氢根离子能够与氢离子和氢氧根离子反应,在溶液中不能够大量共存,故③错误;
④加入Mg能放出H2的溶液中存在大量的氢离子,NH4+、Cl-、Na+、SO42-离子之间不反应,也不与氢离子反应,在溶液中能够大量共存,故④正确;
⑤使甲基橙变红的溶液中为酸性溶液,MnO4-、NO3-、Na+、Fe3+离子之间不反应,也不与氢离子反应,在溶液中能够大量共存,故⑤正确;
⑥酸性溶液中,硝酸根离子能够含有碘离子、亚铁离子,在溶液中不能够大量共存,故⑥错误;故可以共存的是②④⑤,C正确。
答案选C。
8.根据下列实验和现象,所得实验结论正确的是( )
选项
实验
现象
实验结论
A
向某溶液中先滴加适量稀硝酸,再滴加少量BaCl2溶液
出现白色沉淀
原溶液中含有SO42-、SO32-、HSO3-中一种或几种
B
将纯碱和硫酸反应生成的气体,通入一定浓度的Na2SiO3溶液中
出现白色胶状沉淀
酸性:H2SO4>H2CO3>H2SiO3
C
左边棉球变为橙色,右边棉球变为蓝色
氧化性:Cl2>Br2>I2
D
试管a出现白色沉淀,试管b出现黄色沉淀
溶度积:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A. 产生的不溶于稀硝酸的沉淀可以是BaSO4或AgCl,因此原溶液中也可以含有Ag+,A项错误;
B. 出现白色胶状沉淀,说明发生反应:Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓,根据酸与盐反应遵循“强酸制弱酸”原理,可以得出酸性:H2SO4>H2CO3>H2SiO3,B项正确;
C. 左边棉球变为橙色,是因为Cl2与NaBr反应置换出Br2,可以得出氧化性:Cl2>Br2,而右边棉球变为蓝色,既可以是Cl2与KI反应置换出I2,也可以是Br2与KI反应置换出I2,无法得出氧化性:Br2>I2,C项错误;
D. 试管a中AgNO3溶液过量,当将试管a中溶液与试管b中NaI溶液混合时,AgNO3与NaI直接反应生成AgI黄色沉淀,不能证明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),D项错误;
正确答案是B。
9.化合物 (b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6,下列说法正确的是 ( )
A. b的同分异构体只有d和p两种
B. b、d、p的二氯代物均只有三种
C. b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应
D. b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面
【答案】D
【解析】
【详解】A. b为苯,苯的同分异构体还有CH3—C≡C—C≡C—CH3等,故A错误;
B. b的二氯代物有3种,d的二氯代物有6种,p的二氯代物有3种,故B错误;
C. b、p分子中不含碳碳双键,不能与酸性高锰酸钾溶液反应,故C错误;
D. d、p中都存在类似甲烷的四面体结构,所有原子不可能处于同一平面,故D正确。
故答案选D。
10.已知某有机物X的结构简式如图所示,下列有关叙述不正确的是( )
A. X的化学式为C10H10O6
B. X在一定条件下能与FeCl3溶液发生显色反应
C. 1 mol X分别与足量的Na、NaOH溶液、NaHCO3溶液反应,消耗这三种物质的物质的量分别为3 mol、4 mol、1 mol
D. X在一定条件下能发生消去反应和酯化反应
【答案】D
【解析】
【详解】A.由结构简式可知,X的化学式为C10H10O6,故A正确;
B.含酚-OH,则X在一定条件下能与FeCl3溶液发生显色反应,故B正确;
C.醇-OH、酚-OH、-COOH均与Na反应,只有-COOH与NaHCO3溶液反应,酚-OH、-COOH、-COOC-与NaOH反应,且酯水解生成的苯酚结构也与NaOH反应,则1 mol X分别与足量的Na、NaOH溶液、NaHCO3溶液反应,消耗这三种物质的物质的量分别为3 mol、4 mol、1 mol,故C正确;
D.含-OH、-COOH均可发生酯化反应,但该有机物不能发生消去反应,不符合消去反应的结构特点,故D错误;
答案选D。
【点晴】本题考查有机物的结构与性质,把握结构中官能团与性质的关系为解答的关键,注意选项A中酯与NaOH反应及选项D中消去反应为解答的易错点。
11.水杨酸冬青油、阿司匹林的结构简式如图,下列说法不正确的是
A. 由水杨酸制冬青油的反应是取代反应
B. 阿司匹林的分子式为C9H8O4,在一定条件下水解可得水杨酸
C. 冬青油苯环上的一氯取代物有4种
D. 可用NaOH溶液除去冬青油中少量的水杨酸
【答案】D
【解析】
【分析】
A.水杨酸发生酯化反应生成冬青油;
B.阿司匹林含有酯基,可水解生成水杨酸;
C.冬青油苯环不对称,含有4种H;
D.二者都与氢氧化钠溶液反应。
【详解】A.由水杨酸制冬青油,可与乙酸酐发生取代反应制得,选项A正确;
B.阿司匹林的分子式为C9H8O4,含有酯基,可水解生成水杨酸,选项B正确;
C.冬青油苯环不对称,含有4种H,则一氯取代物有4种,选项C正确;
D.二者都与氢氧化钠溶液反应,应用碳酸氢钠除杂,选项D不正确。
答案选D。
【点睛】本题考查有机物的结构与性质,为高频考点,把握官能团与性质的关系、有机反应为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意选项D为解答的难点,题目难度不大。
12.在实验室中,以一定浓度的乙醛—Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程(如图),乙醛在两电极分别转化为乙醇和乙酸。下列对电解过程的分析正确的是
A. 以铅蓄电池为电源,则a极为Pb电极
B. 石墨Ⅱ电极附近的pH逐渐减小
C. 阳极反应为CH3CHO+H2O-2e-=CH3COOH+2H+
D. 每处理含8.8g乙醛的废水,转移电子的数目为0.4NA
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据图示可知,钠离子、氢离子向石墨II极移动,石墨II为电解池的阴极,b为电源的负极,a极为电源的正极,以铅蓄电池为电源,铅为负极,二氧化铅为正极,因此a极为PbO2电极,A错误;
B.在阴极氢离子、乙醛,得电子生成氢气和乙醇,电极反应式为4H++4e-=2H2↑,CH3CHO+2H++2e- = CH3CH2OH,溶液的pH逐渐变大,B错误;
C.阳极发生氧化反应,CH3CHO失电子被氧化为乙酸,阳极反应为CH3CHO+H2O-2e-=CH3COOH+2H+,C正确;
D.8.8g乙醛其物质的量为0.2mol,有0.1mol乙醛在阳极被氧化:CH3CHO+H2O-2e-=CH3COOH+2H+,有0.1mol乙醛在阴极还原:CH3CHO+2H++2e- = CH3CH2OH,所以0.1mol乙醛发生氧化或还原均转移电子0.2NA,D错误;
答案选C。
13.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,原子序数之和为42,X原子的核外电子总数等于Y的最外层电子数,Z原子最外层只有1个电子,W能形成酸性最强的含氧酸。下列说法正确的是
A. 单质的熔点:Z>X B. Z与Y、W均能形成离子化合物
C. 气态氢化物的沸点:X
【解析】
【分析】
短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,原子序数之和为42,Z原子最外层只有1个电子,Z是第IA元素,结合原子序数大小可知Z为Na元素;W能形成酸性最强的含氧酸,W应该为Cl元素;X、Y的原子序数之和=42-11-17=14,X原子的核外电子数等于Y的最外层电子数,Y只能位于第二周期,设X的核外电子数为x,则x+(2+x)=14,解得x=6,则X为C元素、Y为O元素,据此结合元素周期律分析解答。
【详解】根据上述分析,X为C元素,Y为O元素,Z为Na元素,W为Cl元素。
A.X、Z分别为C、Na元素,金属Na熔点较低,C的单质一般为金刚石或石墨,熔点较高,熔点:X>Z,故A错误;
B.Na与O和Cl形成的化合物为氧化钠和过氧化钠、NaCl,都是离子化合物,故B正确;
C.水分子间能够形成氢键,沸点:H2O>HCl,故C错误;
D.X、Z的氧化物可以是CO或CO2、Na2O或Na2O2,仅Na2O2有非极性键,故D错误;
故选B。
14.利用图示装置进行实验,反应进行足够长时间后装置II中实验现象正确的是
①
②
③
II中实验现象
A
浓盐酸
大理石
氯化钡溶液
产生大量白色沉淀
B
浓氨水
碱石灰
硫酸亚铁溶液
产生大量白色沉淀
C
冰醋酸
乙醇和浓硫酸
饱和碳酸钠溶液
溶液分层,上层为油状液体
D
浓盐酸
KMnO4
氢硫酸
产生淡黄色沉淀
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应生成二氧化碳气体,且盐酸易挥发,二氧化碳与氯化钡溶液不反应,观察到Ⅱ中溶液无明显变化,不能产生白色沉淀,选项A错误;
B.反应生成氨气,氨气与硫酸亚铁溶液反应生成白色沉淀氢氧化亚铁,氢氧化亚铁被氧气,沉淀变为灰绿色,最后变为红褐色,则观察到Ⅱ中先生成白色沉淀,沉淀变为灰绿色,最后变为红褐色,后选项B错误;
C.酯化反应需要加热,则图中装置不能生成乙酸乙酯,选项C错误;
D.反应生成氯气,氯气与氢硫酸反应生成盐酸的硫沉淀,则观察到Ⅱ中出现淡黄色沉淀,选项D正确;
答案选D。
15.已知某反应aA(g)+bB(g)cC(g)△H=Q在密闭容器中进行,在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下,混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示,下列判断正确的是( )
A. T1<T2,P1<P2,a+b>c,Q<0
B. T1>T2,P1<P2,a+b<c,Q>0
C. T1<T2,P1>P2,a+b<c,Q>0
D. T1<T2,P1>P2,a+b>c,Q<0
【答案】B
【解析】
【详解】由图象可知,温度为T1时,根据到达平衡的时间可知P2>P1,且压强越大,B的含量高,说明压强增大平衡向逆反应方向移动,正反应为气体体积增大的反应,即a+b<c;
压强为P2时,根据到达平衡的时间可知T1>T2,且温度越高,B的含量低,说明温度升高平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,即Q>0,答案选B。
【点睛】本题考查化学平衡图象问题,注意根据图象判断温度、压强的大小,根据温度、压强对平衡移动的影响分析:温度相同时,根据到达平衡的时间判断压强大小,再根据压强对B的含量的影响,判断压强对平衡的影响,确定反应气体气体体积变化情况;压强相同时,根据到达平衡的时间判断温度大小,再根据温度对B的含量的影响,判断温度对平衡的影响,确定反应的热效应。
16.常温时,在25 mL 0.1 mol/L NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol/L醋酸溶液,曲线如图所示。有关粒子浓度大小关系的比较正确的是( )
A. 在A、B间任一点(不包含A、B两点),溶液中一定有:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B. 在B点,a>12.5,且有:c(Na+)=c(CH3COO-)=c(OH-)=c(H+)
C. 在C点:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
D. 在D点:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
【答案】C
【解析】
【详解】A. a点醋酸和NaOH恰好中和生成CH3COONa,为强碱弱酸盐,水解呈碱性,所以在A、B间任一点溶液都是碱性,c(H+)
C. C点时,溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒可知c(CH3COO-)>c(Na+),溶液中离子浓度大小为:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),故C正确;
D. D点时,n(NaOH)=0.025L×0.1mol/L=0.0025mol,n(HAc)=0.025mol/L×0.02L=0.005mol,反应后溶质为等浓度的醋酸和醋酸钠,根据物料守恒可知:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)﹦2c(Na+),故D错误;
正确答案是C。
【点睛】本题考查酸碱混合的定性判断及溶液PH的计算,题目难度中等,明确图象曲线变化的含义为解答关键,注意掌握溶液酸碱性与溶液pH的关系。开始时c(OH-)>c(CH3COO-),当恰好中和时消耗0.2mol/L醋酸溶液12.5mL,反应生成醋酸钠,醋酸根离子部分水解,溶液显示碱性;B点呈中性,则有V>12.5mL,但此时c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+);C点醋酸过量,溶液呈酸性,所加入醋酸的物质的量大于NaOH的物质的量。
二、填空题
17.亚硝酸钠(NaNO2)是一种重要的工业盐,易溶于水,微溶于乙醇。某化学兴趣小组对亚硝酸钠进行多角度探究:
Ⅰ.亚硝酸钠的制备。
(1)装置B的作用是________________________。
(2)D中澄清石灰水变浑浊,则C中制备NaNO2的离子方程式为______________。
Ⅱ.探究亚硝酸钠与硫酸反应气体产物成分。
已知:①NO+NO2+2OH-=2NO+H2O
②气体液化的温度:NO2为21 ℃,NO为-152 ℃
(3)反应前应打开弹簧夹,先通入一段时间氮气,目的是_______________________。
(4)仪器的连接顺序(按左→右连接):A→C→________。
(5)在关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞,滴入70%硫酸后,装置A中产生红棕色气体。若D中通入过量O2,装置B中的化学方程式是_______________________。
Ⅲ.设计实验证明酸性条件下NaNO2具有氧化性。
(6)供选用的试剂:NaNO2溶液、KMnO4溶液、Fe2(SO4)3溶液、KI溶液、稀硫酸、淀粉溶液、KSCN溶液___________________________________________________。
【答案】 (1). 除去HNO3 (2). 4NO+O2+2CO32-=4NO2-+2CO2 (3). 排尽空气,防止可能生成的NO被完全氧化成NO2,造成对A中反应产物检验的干扰 (4). E→D→B (5). 4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O (6). 取碘化钾溶液并滴加稀硫酸酸化,滴加淀粉溶液,无明显现象,滴加少许NaNO2溶液,溶液变蓝,证明NaNO2具有氧化性
【解析】
【分析】
(1)硝酸易挥发,所以装置B的作用是除去HNO3;
(2)N元素化合价升高,必有O2参与,同时澄清石灰水变浑浊,有CO2生成,反应方程式为:4NO+O2+2CO32-=4NO2-+2CO2;
(3)空气中的氧气能氧化NO,所以必须先排尽空气,防止可能生成的NO被完全氧化成NO2,造成对A中反应产物检验的干扰;
(4)由于NO2的液化温度高,所以首先检验NO2,即先通过E,然后再通过D,最后需要有尾气处理;
(5)若氧气过量,则进入B装置的气体全部是NO2,所以反应的方程式为:4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O;
(6)取碘化钾溶液并滴加稀硫酸酸化,滴加淀粉溶液,无明显现象,滴加少许NaNO2溶液,溶液变蓝,证明NaNO2具有氧化性。
【详解】Ⅰ.(1)硝酸易挥发,所以装置B的作用是除去HNO3,故答案为:除去HNO3。
(2)N元素化合价升高,必有O2参与,同时澄清石灰水变浑浊,有CO2生成,则C中制备NaNO2的离子方程式为:4NO+O2+2CO32-=4NO2-+2CO2,故答案为:4NO+O2+2CO32-=4NO2-+2CO2。
Ⅱ.(3)空气中的氧气能氧化NO,所以必须先排尽空气,防止可能生成的NO被完全氧化成NO2,造成对A中反应产物检验的干扰,故答案为:排尽空气,防止可能生成的NO被完全氧化成NO2,造成对A中反应产物检验的干扰。
(4)由于NO2的液化温度高,所以首先检验NO2,即先通过E,然后再通过D,最后需要有尾气处理,即连接顺序是E→D→B,故答案为:E→D→B。
(5)若氧气过量,则进入B装置的气体全部是NO2,所以反应的方程式为:4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O,故答案为:4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O。
Ⅲ.(6)取碘化钾溶液并滴加稀硫酸酸化,滴加淀粉溶液,无明显现象,滴加少许NaNO2溶液,溶液变蓝,证明NaNO2具有氧化性,故答案为:取碘化钾溶液并滴加稀硫酸酸化,滴加淀粉溶液,无明显现象,滴加少许NaNO2溶液,溶液变蓝,证明NaNO2具有氧化性。
【点睛】分析流程题需要掌握的技巧是:浏览全题,确定该流程的目的,看懂生产流程图,了解流程图以外的文字描述、表格信息,后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。
18.硼镁泥是一种工业废料,主要成份是MgO(占40%,质量分数),还有CaO、MnO2、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,以此为原料制取的硫酸镁,可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4∙7H2O的工艺流程如下:
(1)实验中需要1 mol/L的硫酸800 mL,若用 98% 的浓硫酸(ρ= 1.84 g/mL)来配制,量取浓硫酸需要使用量筒的规格为__________(填写选项字母)
A.10 mL B.20 mL C.50 mL D.100 mL
(2)加入的NaClO可与Mn2+ 反应:Mn2+ + ClO‾ + H2O = MnO2↓+ 2H+ + Cl‾ ,在该步骤中还有一种离子也会被NaClO氧化,该反应的离子方程式为___________________。
(3)滤渣的主要成分除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外,还含有_________________。(写2个)
(4)在“除钙”前,需检验滤液中Fe3+ 是否被除尽,简述检验方法___________________。(写出操作、现象和结论)
(5)已知MgSO4、CaSO4 的溶解度(单位为 g/100 g 水)如下表:
温度(℃)
40
50
60
70
MgSO4
30.9
33.4
35.6
36.9
CaSO4
0.210
0.207
0.201
0.193
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明操作步骤______________。“操作Ⅰ”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤,便得到了MgSO4∙7H2O。
(6)实验中提供的硼镁泥共100 g,得到 MgSO4∙7H2O为172.2 g ,则MgSO4∙7H2O 的产率为___。
【答案】 (1). C (2). 2Fe2+ + ClO‾ + 2H+ = 2Fe3+ + Cl‾ + H2O (3). SiO2 和 MnO2 (4). 取最后一滴滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,如果溶液颜色不变红色,说明滤液中Fe3+被除尽;若出现红色,说明没有除尽 (5). 蒸发浓缩(高温浓缩),趁热过滤 (6). 70%
【解析】
【分析】
硼镁泥主要成份是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,加入硫酸,MgO、CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应,SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,溶液pH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤除去滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,滤液中含钙离子、镁离子,除钙后,只剩镁离子,蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体,以此来解答。
【详解】(1)需用1mol/L的硫酸800mL,若用98%的浓硫酸(ρ=1.84g/mL)来配制,结合溶液配制前后溶质的物质的量不变可知,量取浓硫酸为=0.054L=54mL,则选择量筒为100mL,故答案为:D;
(2)NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++ClO−+H2O=MnO2↓+2H++Cl−,溶液中含有Fe2+,具有还原性,可与NaClO发生氧化还原反应,反应的离子方程式为2Fe2++ClO−+2H+=2Fe3++Cl−+H2O,故答案为:2Fe2++ClO−+2H+=2Fe3++Cl−+H2O;
(3)SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,溶液pH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤得滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,故答案为:MnO2、SiO2;
(4)检验滤液中Fe3+是否被除尽,检验方法为取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,如果溶液不变红色,说明滤液中不含Fe3+;如果溶液变红色,说明滤液中含Fe3+,故答案为:取最后一滴滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,如果溶液颜色不变红色,说明滤液中Fe3+被除尽;若出现红色,说明没有除尽;
(5)由温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响,温度越高,硫酸钙溶解度越小,可以采用蒸发浓缩,趁热过滤方法除去硫酸钙;“操作Ⅰ”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,再经过过滤,便得到MgSO4⋅7H2O晶体,故答案为:蒸发浓缩(高温浓缩),趁热过滤;
(6)硼镁泥主要成份是MgO(占40%),则100g中含Mg为100g×40%××100%=24g,由Mg原子守恒可知得到MgSO4⋅7H2O为1mol,1mol×246g/mol=246g,则MgSO4⋅7H2O的产率为×100%=70%,故答案为:70%。
19.研究处理NOx、SO2,对环境保护有着重要的意义。回答下列问题:
(1)SO2的排放主要来自于煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:① SO2(g) + NH3•H2O(aq) =NH4HSO3(aq) △H1 = a kJ•mol-1;② NH3•H2O(aq) + NH4HSO3(aq) =(NH4)2SO3(aq) + H2O(l)△H2 = b kJ•mol-1;③ 2(NH4)2SO3(aq) + O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) △H3= c kJ•mol-1,则反应 2SO2(g) + 4NH3•H2O(aq) + O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) + 2H2O(l) △H = ______。
(2)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C (s) + 2NO(g)N2(g) + CO2(g) △H=-34.0 kJ•mol-1,用活性炭对NO进行吸附。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体,测得NO的转化率 α(NO)随温度的变化如图所示:
①由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,原因是_________________________; 在1100K 时,CO2的体积分数为______。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa 时,该反应的化学平衡常数Kp=________(已知:气体分压=气体总压×体积分数)。
(3)在高效催化剂的作用下用CH4还原NO2,也可消除氮氧化物的污染。在相同条件下,选用A、B、C三种不同催化剂进行反应,生成 N2的物质的量与时间变化关系如图所示,其中活化能最小的是_________(填字母标号)。
(4)在汽车尾气的净化装置中 CO和NO发生反应:2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g) △H2 =-746.8 kJ•mol-1。实验测得,υ正=k正•c2(NO) •c2(CO) ,υ逆=k逆•c(N2) •c2(CO2) (k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数_____(填" >”、“< ”或“=”) k逆增大的倍数。
②若在1L 的密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为40%,则=_____(保留2位有效数字)。
【答案】 (1). (2a+2b+c)kJ•mol-1 (2). 1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大 (3). 20% (4). 4 (5). A (6). < (7). 0.25
【解析】
【分析】
(1)利用盖斯定律解答。
(2)①在1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;达到平衡后,升高温度,平衡左移,NO的转化率降低。恒温恒压下体积分数等于物质的量分数。
②利用化学平衡常数表达式计算。
(3)A反应速率快,先达到平衡,故活化能最小。
(4)①正反应为放热反应,升高温度平衡左移,则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数。
②当反应达到平衡时,υ正=υ逆,故=c(N2)c2(CO2)/[c2(NO)c2(CO)]=K。
【详解】(1)① SO2(g) + NH3•H2O(aq) =NH4HSO3(aq) △H1 = a kJ•mol-1;
② NH3•H2O(aq) + NH4HSO3(aq) =(NH4)2SO3(aq) + H2O(l)△H2 = b kJ•mol-1;
③ 2(NH4)2SO3(aq) + O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) △H3= c kJ•mol-1;
利用盖斯定律,将①×2+②×2+③可得2SO2(g) + 4NH3•H2O(aq) + O2(g) = 2(NH4)2SO4(aq) + 2H2O(l)的△H =(2a+2b+c)kJ•mol-1,故答案为:(2a+2b+c)kJ•mol-1。
(2)①在1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;达到平衡后,升高温度,平衡左移,NO的转化率降低。根据反应C (s) + 2NO(g)N2(g) + CO2(g),假设加入1molNO,在1100K时,NO的转化率为40%,则△n(NO)=0.4mol,故n(CO2)=0.2mol,由于反应前后气体的总物质的量不变,故混合气体中CO2的体积分数为%=20%,故答案为:1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;20%。
②根据反应C (s) + 2NO(g)N2(g) + CO2(g),假设加入1molNO,在1050K时, α(NO)=80%,平衡时n(NO)=0.2mol,n(N2)=0.4mol,n(CO2)=0.4mol,各物质的平衡分压p分(NO)=Pa,p分(N2)=×1.1×106Pa,p分(CO2)=×1.1×106Pa,故反应的化学平衡常数Kp=×1.1×106Pa××1.1×106Pa÷( Pa)2=4,故答案为:4。
(3)A反应速率快,先达到平衡,故活化能最小,故答案为:A。
(4)①正反应为放热反应,升高温度平衡左移,则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数,故k正增大的倍数小于k逆增大的倍数。故答案为:<。
②当反应达到平衡时,υ正=υ逆,故=c(N2)c2(CO2)/c2(NO)c2(CO)=K,根据化学方程式可知,平衡时c (NO)=c(CO)=0.6mol∙L-1,c(N2)=0.2 mol∙L-1,c(CO2)=0.4 mol∙L-1,故= c(N2)c2(CO2)/[c2(NO)c2(CO)]=(0.2×0.42)/(0.62×0.62)=20/81≈0.25,故答案为:0.25。
20.铁氰化钾,化学式为K3[Fe(CN)6],主要应用于制药、电镀、造纸、钢铁生产等工业。其煅烧分解生成KCN、FeC2、N2、(CN)2等物质。
(1)K3[Fe(CN)6]中所涉及的元素的基态原子核外未成对电子数最多的是_________(填元素名称),各元素的第一电离能由大到小的顺序为___________________。
(2)(CN)2分子中存在碳碳键,则分子中σ键与π键数目之比为_______。
(3)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253 K,沸点为为376 K,其固体属于_________晶体。
(4)下图是金属单质常见的两种堆积方式的晶胞模型。
①铁采纳的是a堆积方式.铁原子的配位数为_____,该晶体中原子总体积占晶体体积的比值为_________(用含π的最简代数式表示)。
②常见的金属铝采纳的是b堆积方式,铝原子的半径为r pm,则其晶体密度为__________g·cm-3(用含有r、NA的最简代数式表示)。
【答案】 (1). 铁 (2). N>C>Fe>K (3). 3:4 (4). 分子 (5). 8 (6). (7).
【解析】
【分析】
(1)K的原子核外电子数为19,价电子排布式为4s1,Fe的价电子排布为3d64s2,C的价电子排布为2s22p2,N的价电子排布为2s22p3;非金属性越强,第一电离能越大,且N的2p电子半满为稳定结构;
(2)C≡N中含1个σ键、2个π键,HCN的结构式为H-C≡N;
(3)熔点为253K,沸点为为376K,可知熔沸点低;
(4)图a中Fe原子处于顶点与体心,是体心立方堆积,图b中Al原子处于顶点与面心,属于面心立方最密堆积,以此来解答。
【详解】(1)基态K原子核外电子排布简写式为[Ar]4s1,K3[Fe(CN)6]中所涉及的元素的基态原子核外未成对电子数最多的是Fe,各元素的第一电离能由大到小的顺序为N>C>Fe>K,故答案为:[Ar]4s1;Fe;N>C>Fe>K;
(2)(CN)2的结构式为N ≡C一C≡N,存在碳碳单键,则分子中σ键有3个,π键有4个,σ键与π键数目之比为3:4; 故答案为:3:4;
(3)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253K,沸点为为376K,其固体属于分子晶体;
(4)①铁的a堆积方式为体心立方堆积,与一个铁原子最近的铁原子距离为立方体边长的,这样的原子有八个,所以铁的配位数为8;如图所示:,晶胞中铁原子数为:8×+1×=2,体心立方晶胞中r=,所以铁原子总体积=2×=2×= ,晶胞体积=a3,则该晶体中原子总体积占晶体体积的比值为。
②②铝的b堆积方式为面心立方堆积,晶胞中含有Al原子数为:8×+6×=4,则晶胞质量为:g;该晶胞结构侧面可用如图表示:,铝原子半径rpm=r×10-10cm,设晶胞边长为acm,晶胞边长a与铝原子的半径为r的关系为:2a2=(4r×10-10)2,解得a=r×10-10,所以晶胞体积为:(r×10-10)3cm3,根据密度=质量÷体积,则晶体密度为:g÷(r×10-10)3cm3=g·cm-3。
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