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广东省高一下学期化学期末考前专项练习-非选择题
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一、实验题
1.(2022春·广东茂名·高一统考期末)工业上用饱和食盐水吸收尾气和制备无水。同时得到副产物。实验室用如图装置模拟该制备过程(加热和固定装置已省略):
已知:浓硫酸的沸点为338℃。回答下列问题:
(1)仪器a的名称_______,导气管b的作用_______。
(2)装置A中发生的化学反应的化学方程式为_______。
(3)固、固加热制取氨气的发生装置可以选择下图中的_______(填编号),反应的化学方程式为_______。
(4)利用各物质的溶解度曲线图(见图)分离产品,取出装置B中的溶液,蒸发浓缩,趁热过滤可得_______,然后将滤液_______、过滤、洗涤、干燥可得另一产物。
(5)产品中可能混有少量和杂质,混有杂质的原因可能是_______,检验产品中含有的的实验方法:取少量样品于试管中,加入适量水溶解,_______。
【可选试剂:稀硝酸、溶液、酸性溶液、溶液、溶液、溶液】
2.(2022春·广东广州·高一统考期末)人类农业生产离不开氮肥,几乎所有的氮肥都以氨为原料生产,某化学兴趣小组利用如图装置制备氨气并探究相关性质。
(1)实验室利用A装置制备的反应方程式为_______,氨气极易溶于水,下列能用作吸收氨气的装置是_______(填序号)。
(2)①实验过程中观察到以下现象,完成表格:
序号
实验现象
实验结论
I
C装置中黑色CuO固体全部变红
反应生成了或_______
II
D装置中无水变蓝
反应生成了_______
III
F装置中收集到无色无味气体
反应生成了
②实验后取C中固体加足量稀硫酸,充分反应后溶液变蓝且有红色固体剩余,再加入下列_______试剂(填选项),固体又可以继续溶解。
A.溶液 B.溶液 C.溶液 D.溶液
③反应前C中CuO质量为8g,反应后C中红色固体质量为6.8g,则C中发生反应的总方程式为_______。
(3)若将D与a相连(如图),溶液中产生白色沉淀,其化学式为_______,若向a处分别通入_______(填选项),也会产生白色沉淀。
A. B. C. D.
(4)装置E的作用是_______。
3.(2022春·广东珠海·高一统考期末)I.如图是氮气经一系列反应制得硝酸的过程。
请回答:
(1)下列说法正确的是____(选填序号字母)。
A.因断开氮气分子内的共价三键需要较多的能量,所以氮气化学性质很稳定
B.反应②、③、④中氮元素均被氧化
C.分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近时,会产生白烟
(2)反应①的化学方程式为____。
II.实验室制取氨气常采用如图所示装置。
(3)试管中盛放的药品是NH4Cl和Ca(OH)2,则试管中的反应方程式为____。
(4)球形干燥管内盛放的药品是碱石灰,其作用是____。
(5)棉花润湿的目的是____。
(6)图中尾部收集氨气时,从所收集气体的纯度上看,若伸入试管中的导管很短,收集效果会____(“更好”,“更差”,“没有区别”)。
4.(2022春·广东揭阳·高一统考期末)浓硫酸与木炭在加热条件下可发生化学反应,为检验反应的产物,某同学设计了如下图所示的实验。请据此回答下列问题
(1)圆底烧瓶内发生反应的化学方程式为_______。
(2)A装置中的现象是_______,证明产物中有生成_______(填写化学式,下同)。
(3)B装置证明产物中有_______生成,现象是_______。
(4)D装置中的现象是_______。
(5)C装置发生反应的离子方程式是_______。
5.(2022春·广东揭阳·高一统考期末)我国化学家侯德榜发明了联合制碱法,对世界制碱工业做出了巨大贡献。联合制碱法的主要过程如图所示,沉淀池反应
(1)“侯氏制碱法”誉满全球,其中的“碱”为___________(填化学式),俗称___________。
(2)实验室模拟“侯氏制碱法”,下列操作未涉及的是___________。
A. B. C. D.
(3)煅烧炉中发生反应的化学方程式为___________。
(4)使用原料氯化钠的利用率从提高到以上,主要是设计了___________(填“循环Ⅰ”或“循环Ⅱ”),流程中物质X为___________(填化学式)。
(5)简单的检验方案的一般叙述过程为:①取试样,②加检验试剂,③现象,④结论。为验证产品纯碱中含有杂质,简单的检验方案是:取少量试样溶于水后,___________。
6.(2022春·广东韶关·高一统考期末)SO2的防治与利用对于环境保护意义重大。某小组在实验室中对SO2的性质及回收利用等相关问题进行探究。
(1)用如图装置制备纯净的SO2,装置中盛放NaHSO3的仪器名称为_______。
(2)装置中发生反应的化学方程式为_______,装置的连接顺序为:a→_______(按气流方向,用小写字母表示)。
(3)用如图装置探究SO2的性质。限选试剂:NaOH溶液、稀溶液、溶液、溶液、溶液、酸性高锰酸钾溶液、淀粉-KI溶液、新制溶液和品红溶液。小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中的内容。
操作步骤
实验现象
解释原因
实验一
用注射器将新制溶液注入充满SO2的烧瓶中
出现淡黄色浑浊
SO2具有①_______性
实验二
用注射器将②_______溶液注入充满SO2的烧瓶中
③_______
SO2具有还原性,反应的离子方程式为④_______
实验三
用注射器将溶液注入充满SO2的烧瓶中
无明显现象
……
实验四
用注射器将品红溶液注入充满SO2的烧瓶中
品红溶液褪色
SO2具有漂白性
(4)若向实验三所得溶液中通入_______(填选项字母),可观察到有白色沉淀生成。
a. b. c. d.HCl
(5)小组同学为探究SO2对品红漂白作用的可逆性,需进行的实验操作及现象为_______。
7.(2022春·广东惠州·高一统考期末)影响化学反应速率的因素有很多,某兴趣小组用实验的方法对其进行探究。
(1)实验一:取3mol/L的H2O2溶液各10mL分别进行下列实验,实验报告如下:
序号
V (H2O2溶液)/mL
V(FeCl3)溶液)/mL
MnO2质量/g
反应温度/℃
V(水)/mL
结论
1
10
2
0
50
8
2
10
2
0
30
8
3
10
0
1
30
a
①实验1、2研究的是_______对 H2O2分解速率的影响。
② 表中数据a的值应该为_______;实验2、3研究的是_______对 H2O2分解速率的影响。
(2)实验二:已知Cu2+对H2O2分解也具有催化作用,为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,该小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。回答相关问题。
①甲装置:通过观察气泡产生的速率,比较二者的催化效果。为消除不同阴离子的影响,使得到的实验结论更可靠,某同学提出将硫酸铜改为_______(填化学式)更好。
②通过乙装置也能比较二者的催化效果。同温同压下,均以生成40mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略。则实验中还需要测量的数据是_______。
(3)实验三:取等量的KClO3分别加入A、B两试管中,直接加热A试管中的KClO3,基本无气体产生;向B试管中再加入少量KMnO4,加热,生成气体体积与时间的关系如图。不考虑温度的影响,分析:图中t1min前,B中产生气体的速率较慢且量少的原因可能是_______,t1min后,B试管中产生气体的速率较快且量多的原因可能为_______。
8.(2022春·广东惠州·高一统考期末)亚硝酰氯()是一种黄色气体,沸点为℃。其液体呈红褐色。遇水发生反应:。某化学兴趣小组设计如图装置用和制备。回答下列相关问题:
(1)甲装置发生反应的离子方程式为_______,装置丙中的液体是浓硫酸。
(2)实验时,先通入,待丁中烧瓶内充满黄绿色气体时,再通入,这样做的目的是_______。
(3)装置丁中冰盐水的作用是_______。
(4)经分析该套装置设计上有一处明显缺陷,改进方法是_______。(用文字描述)
(5)吸收尾气时,发生反应的化学方程式为_______。(已知:)
(6)反应完成后,取烧瓶中所得产物mg溶于水,配制成溶液,取出,再加入溶液恰好完全反应,则产物中纯度(质量分数)的计算式为_______。
二、工业流程题
9.(2022春·广东茂名·高一统考期末)一种从海水中提取金属镁和单质溴的主要步骤如下:
回答下列问题:
(1)试剂1属于氧化物,它是_______,试剂2是_______(填化学式)。
(2)操作A中常用玻璃棒,其作用是_______,操作B是_______(填操作名称)。
(3)溴蒸气通入二氧化硫的水溶液中,其离子方程式为_______。
(4)设计简易实验证明溶液2含:_______。
(5)向溶液1中通入热空气的目的是_______;向溶液2中通入氯气的反应中,氧化剂是_______(填化学式)。
(6)工业上冶炼金属常用镁作还原剂。如高温下,镁置换中U(铀),写出化学方程式:_______。
10.(2022春·广东广州·高一统考期末)钛合金密度较小,常温下特别稳定,耐酸碱腐蚀,韧性好,高温下海绵状钛能与氧气反应,是航空、军工、电力等领域的必须金属材料。
I.由钛铁矿(主要成分是钛酸亚铁:,还含有少量、等杂质)制备的一种工艺流程示意如下:
回答下列问题:
(1)为提高酸浸效率,可采取的措施有_______(任写二种即可)。
(2)中Ti的化合价为_______,“酸浸”中,反应的离子方程式为_______。
(3)加入铁屑的作用是_______。
(4)①实验室完成“操作I”需用到的玻璃仪器有烧杯、_______,废渣的主要成分是_______。
②实验室完成“操作II”包含的具体操作有蒸发浓缩,_______,过滤,洗涤,干燥。
II.以为原料,采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下:
(5)沸腾氯化炉中反应的化学方程式为_______。
(6)制备海绵钛中Ar的作用是_______。
11.(2022春·广东珠海·高一统考期末)海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘,某实验小组设计并进行了以下实验,请填写下列空白:
(1)在实验室中,步骤①须在____(选填实验仪器的标号字母)中进行。
A.烧杯 B.坩埚 C.蒸发皿 D.试管 E.烧瓶 F.锥形瓶
(2)步骤③的实验操作名称是____,需要用到的玻璃仪器有:烧杯、漏斗和____。
(3)步骤④所加药品若更换成Cl2,则相应的离子方程式为:____,反应中的氧化产物是____。
(4)步骤⑤中,选择用苯来提取碘的理由是____。
A.苯与水不能互溶
B.碘单质在苯中的溶解度远大于在水中的溶解度
C.苯的密度小于水的密度
D.苯是无色液体
(5)海带灰中含有的可溶性硫酸盐、碳酸盐等,在实验步骤____(填序号)中实现与碘分离。
(6)要检验提取碘后的水溶液中是否还有单质碘,需要的试剂是____。
12.(2022春·广东韶关·高一统考期末)海水是巨大的资源宝库,工业上从海水中获取某些重要化工原料的流程如下图示。
已知:苦卤是海水经蒸发浓缩析出食盐后所得的母液,主要含有和等。
回答下列问题:
(1)海水淡化的主要方法有_______、_______和离子交换法。
(2)操作1包含了蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作,在实验室进行该系列操作不需要的仪器为_______(填编号)。
a.玻璃棒 b.酒精灯 c.分液漏斗 d.冷凝管
(3)试剂1可选用_______(填编号)。
a. b. c. d.NaOH
(4)工业上利用电解法制取金属镁的化学方程式为_______。
(5)“吸收塔”内发生反应的化学方程式为_______;流程中第一次利用氯气氧化溴离子不能直接分离出溴蒸气的原因为_______。
三、原理综合题
13.(2022春·广东茂名·高一统考期末)研究化学反应的快慢和限度,对工农业生产和人们生活有重要的意义。
Ⅰ.某反应过程的能量变化如图所示:
(1)由图中曲线变化可知,该反应为___________(填“放热”或“吸热”)反应,破坏旧键需要吸收的能量为___________(填“E1”、“E2”、“E1+E2”或“E2-E1”下同),破坏cmolC的化学键需要吸收的能量为___________。
Ⅱ.一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成气态物质,反应中各气态物质的物质的量变化如图所示:
(2)该反应的化学方程式为:___________;
(3)0-6s内B的化学反应速率为:___________。
Ⅱ.工业制硫酸的反应之一为:,在2L恒容绝热密闭容器中投入2molSO2和适当过量的O2,在一定条件下充分反应,如图是SO2和SO3随时间的变化曲线。
(4)下列叙述不能判断该反应达到平衡状态的是___________;
①容器中压强不再改变; ②容器中气体密度不再改变;
③O2的物质的量浓度不再改变; ④SO3的质量不再改变;
(5)根据图示计算达到平衡时SO2的转化率为___________________________;
Ⅲ.碱性氢氧燃料电池是目前开发的燃料电池之一,这种燃料电池由氢气、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。其中正极反应式为
(6)下列说法错误的是_________
①电池放电时通入空气的电极为负极;
②电池放电时,电解质溶液的碱性逐渐减弱;
③电池放电时每消耗3.2gH2转移3.2mol电子。
(7)写出该燃料电池的负极反应式:___________。
14.(2022春·广东广州·高一统考期末)硫的氧化物既是大气污染物,也是重要的化工原料,研究大气中含硫化合物的转化具有重要意义。
(1)下列为二氧化硫和氮的氧化物转化的部分环节:
I.
II.
则与反应生成和的热化学方程式为_______。若该反应在恒温、恒容体系中进行,达到平衡的标志为_______(填选项字母)
A.的质量保持不变
B.、、和的物质的量之比为1:1:1:1
C.的正反应速率为零
D.在给定条件下,可逆反应完成程度达到最大
(2)反应I是工业上生产硫酸的关键步骤。在容积为2L的恒温密闭容器中通入10mol和5mol,反应过程中部分物质的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。
①恒温恒容时,下列措施能使该反应速率增大的是_______(填字母)。
A.增加的浓度 B.选择高效催化剂 C.充入氦气 D.适当降低温度
②2min时,_______(填“>”、“<”或“=”),0~5min内,反应的平均速率_______。
③画出的物质的量随反应时间变化的曲线_______。
(3)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,原理如图所示。
①该电池放电时,被还原的物质是_______,电子从_______(填“b→a”或“a→b”)
②该电池的负极反应为_______。
15.(2022春·广东珠海·高一统考期末)I.中国积极推进低碳发展,力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。
(1)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)中相关的化学键键能数据如表:
化学键
H-H
C-O
C≡O
H-O
C-H
E(kJ·mol-1)
436
343
1076
465
413
①若有1molCH3OH生成,反应需要____(填“吸收”或“放出”)____kJ能量。
②某温度下,某定容容器中充入1molCO和2molH2发生上述反应,对于该反应,下列说法正确的是____。
A.反应过程中n(CO):n(H2)不变
B.若容器内气体密度不变,说明反应达到平衡
C.升高温度,正反应速率减小
D.n(CO):n(H2);n(CH3OH)=1:2:1说明反应已达平衡
(2)工业上还常用CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH),过程中发生如下两个反应:
反应I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
反应II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
温度为T℃时,在一个刚性容器中模拟工业上合成CH3OH,往容器中通入1molCO2、3molH2进行反应,反应过程中容器内的压强随着时间变化如表所示。
时间/min
0
10
20
30
40
50
压强/MPa
120
105
95
90
88
88
请计算反应开始至40min时,CH3OH的平均反应速率____MPa/min;平衡时n(CH3OH)是n(CO)的4倍,则H2的平衡分压是____MPa。(分压=总压×气体物质的量分数)
II.乙醇燃料电池可以作为笔记本电脑、汽车等的能量来源,其工作原理如图所示。请回答下列问题:
(3)请写出电极a上的电极反应式____。
(4)放电过程中1mol乙醇参与反应,理论上需要消耗标况下的O2的体积为____。
16.(2022春·广东揭阳·高一统考期末)某温度时,在2 L容器中发生A、B两种气体间的转化反应,A、B物质的量随时间变化的曲线如下图所示,M点的坐标为(7,0.24)请分析图中数据,回答下列问题。
(1)该反应_______(填写“是”或“不是”)可逆反应,判断依据是_______。
(2)该化学方程式为_______。
(3)反应从开始至4 min时,用B的浓度变化来表示的反应速率为_______。
(4)比较M、N两点该反应的正反应速率的相对大小v(M)正_______v(N)正(填写“>”、“<”或“=”)。判断依据是_______。
(5)运用图示数据计算该反应达到限度时A的转化率为_______%。
17.(2022春·广东韶关·高一统考期末)无论是在环境保护领域还是在工农业生产领域,氮及其化合物一直是我国科研重点。回答下列问题:
(1)下列过程属于氮的固定过程的是_______(填选项字母)。
A.工业合成氨
B.工业利用氨气合成硝酸
C.雷雨天中氮气与氧气生成氮氧化合物
D.通过碱性试剂将气态的氮氧化合物转化为固态含氮化合物
(2)消除汽车尾气中的氮氧化合物的原理之一为。一定温度下,向体积为5L的刚性密闭容器中充入0.5molNO和0.5molCO,发生上述反应,测得部分气体的物质的量随时间变化关系如图所示:
①其中B表示_______(填“”或“”)物质的量的变化曲线。
②该温度下,反应开始至5min时该反应的平均反应速率_______。
③3min时,反应_______(填“达到”或“未达到”)化学平衡,6min时,正反应速率_______(填“>”“<”或“=”)逆反应速率。
④下列情况能说明该反应达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
A.化学反应速率
B.CO与的物质的量之和不再发生变化
C.容器内气体压强不再发生变化
D.容器内混合气体密度不再发生变化
(3)实验室用NaOH溶液对氮氧化合物进行尾气吸收,例如NaOH溶液可将转化为和。该吸收过程中发生反应的离子方程式为_______。
(4)某固体氧化物为电解质的新型燃料电池是以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂构成,其原理示意图如图所示。
该电池的正极为_______(填“电极甲”或“电极乙”,下同);电池工作时,向_______移动。
四、有机推断题
18.(2022春·广东茂名·高一统考期末)乙烯是重要的有机化工原料,其产量是衡量国家石油化工水平发展的标志。以乙烯和淀粉为原料可以实现下列转化:
(1)的官能团的名称为_______。
(2)①的反应类型为_______,③的反应类型为_______。
(3)写出反应③的化学方程式:_______;写出反应⑥的化学方程式:_______
(4)上述物质中,能发生银镜反应的物质有_______、_______(写名称)。
(5)乙烯与氢气反应得到乙烷,下列物质与乙烷互为同系物的有_______。
①
②
③
④
⑤
其中⑤的二氯代物有_______种。
19.(2022春·广东广州·高一统考期末)A是石油裂解气的主要产物之一,其产量常用于衡量一个国家的石油化工发展水平。下图是有机物A~G之间的转化关系:
请回答下列问题:
(1)F的官能团名称是_______,C的结构简式是_______。
(2)E是一种具有香味的液体,由B十D→E的反应方程式为___,该反应类型是_____。
(3)能鉴别B和D的一种试剂是_______。在制备E的实验中,制得1mol E所需的B和D远大于1mol(不考虑原料的挥发损耗),原因是_______。
(4)是A的同系物,H发生加聚反应后,产物的结构简式可以表示为____,链节为_______。
(5)比赛中,当运动员肌肉挫伤或扭伤时,随队医生即对准受伤部位喷射物质F(沸点12.27℃)进行应急处理。由A制F的化学方程式为____。
20.(2022春·广东珠海·高一统考期末)已知A的产量通常用来衡量一个国家的石油化工水平,现以A为主要原料合成高分子化合物E和一种具有果香味的物质F,其合成路线如图所示。
回答下列问题:.
(1)A的结构简式为____。
(2)物质B的官能团电子式是____。物质C的官能团结构简式为____。
(3)反应④的反应类型为____。
(4)反应②的化学方程式:____。
(5)反应⑤的化学方程式:____。反应类型是____。
(6)实验室利用如图所示装置制备物质F,试管I中除B、D和浓硫酸外,还要放少量碎瓷片,其作用是____,试管II中盛放的试剂是____溶液。
21.(2022春·广东揭阳·高一统考期末)已知:A是石油裂解气的主要产物之一,其产量常用于衡量一个国家石油化工发展水平的标志。下列是有机物A~G之间的转化关系:
请回答下列问题:
(1)A的官能团的名称是_______;C的结构简式是_______。
(2)由B→C的化学反应方程式为_______。
(3)G是一种高分子化合物,其结构简式是_______。
(4)比赛中,当运动员肌肉挫伤或扭伤时,随队医生即对准受伤部位喷射物质F(沸点12.27℃)进行应急处理。写出由A制F的化学反应方程式_______。
(5)E是一种具有香味的液体,由B+D→E的化学反应方程式为_______,该反应类型是_______。
22.(2022春·广东惠州·高一统考期末)化合物G(丙酸异丙酯)可用作食品香料。现可通过下列转化制取(部分反应条件略去):
(1)化合物A、B和D中官能团的名称分别为_______、_______和_______。
(2)A→E是加成反应,物质X的化学式是_______。E→F的反应类型是_______。
(3)B→C反应的化学方程式是_______。
(4)化合物A在一定条件下可生成高分子聚丙烯,该反应的化学方程式是_______。
(5)下列有关说法正确的是_______
a.A能使酸性高锰酸钾溶液褪色 b.A能使溴的四氯化碳溶液褪色
c.B、D均能与Na反应放出H2 d.D、F均能与NaHCO3反应放出CO2
(6)化合物G(丙酸异丙酯)的结构简式是_______。
五、填空题
23.(2022春·广东惠州·高一统考期末)海洋约占地球表面积的71%,其中的水资源和其他化学资源具有巨大的开发潜力。下图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图:
已知:MgO的熔点为2852℃,无水MgCl2的熔点为714℃。试回答下列问题:
(1)海水水资源的利用,主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。请写出一种海水淡化的方法_______。
(2)制得的精盐还可以作为化工原料用于生产纯碱,原理如下(用化学方程式表示):NaCl + CO2 + H2O + NH3 = NaHCO3↓+ NH4Cl;_______。
(3)电解饱和食盐水的离子反应方程式为_______。
(4)试剂①的名称是_______。
(5)电解无水氯化镁制取镁的化学方程式为:_______。
(6)工业上是将Mg(OH)2先转变为MgCl2,再电解MgCl2来制取镁单质,而不是先加热Mg(OH)2得到MgO,再电解所得MgO制金属镁,其原因是_______。
(7)将镁蒸气冷却后即为固体镁,镁蒸气需要在下列_______气体氛围中冷却?(填序号)。
A.O2 B.N2 C.Ar D.Cl2
参考答案:
1.(1) 分液漏斗 平衡气压,使浓硫酸顺利流下
(2)
(3) C
(4) 亚硫酸钠晶体 蒸发浓缩、冷却结晶
(5) 亚硫酸钠被空气中的氧气氧化 先加入过量的硝酸钡溶液,再过滤,向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若有白色沉淀产生,则产品中含有氯离子
【分析】本实验以Cu和浓硫酸反应制备SO2,故装置A中发生的反应为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O,将产生的SO2通入到盛有饱和食盐水的三颈瓶中,再通入NH3,即可发生反应:2NaCl+H2O+2NH3+SO2=Na2SO3+2NH4Cl,据此分析解题。
【详解】(1)由实验装置图可知,仪器a的名称为分液漏斗,导气管b的作用是平衡气压,使浓硫酸顺利留下;
(2)由分析可知,装置A中发生的化学反应的化学方程式为:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O;
(3)实验室制氨气是用Ca(OH)2和NH4Cl固体加热来制备,故采用固固加热装置,故氨气的发生装置可以选择下图中的C,反应的化学方程式为:;
(4)由题干图示各物质的溶解度曲线图,可知亚硫酸钠晶体的溶解度随温度变化不明显,且在40℃左右时最大,NH4Cl的溶解度随温度变化增大明显,故取出装置B中的溶液,蒸发浓缩,趁热过滤可得亚硫酸钠晶体,然后过滤得到滤液主要为NH4Cl溶液和亚硫酸钠的混合溶液,故将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可得另一产物NH4Cl;
(5)由于Na2SO3具有较强的还原性,已被空气中的氧气氧化为Na2SO4,故产品中可能混有少量和杂质,由于本混合物中同时含有Cl-和,二者均能与Ag+生成白色沉淀,需先用硝酸钡来除去后再来检验Cl-,故实验检验产品中含有的的实验方法:取少量样品于试管中,加入适量水溶解,先加入过量的硝酸钡溶液,再过滤,向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若有白色沉淀产生,则产品中含有氯离子。
2.(1) ②③④
(2) Cu AD
(3) BaSO3 AB
(4)防止F中水蒸气进入D装置,干扰试验
【分析】实验室利用氢氧化钙和氯化铵混合加热制备氨气,结合氨气的性质、装置特点和问题分析解答。
【详解】(1)根据装置特点可知制备氨气利用的原料是氢氧化钙和氯化铵,方程式为;氨气极易溶于水,尾气吸收需要防止倒吸,图中能用来吸收尾气的装置是②③④,装置①易发生倒吸,⑤没有出气口且氨气溶于水,故答案为:②③④;
(2)①Ⅰ.C装置中黑色CuO固体全部变红,说明氧化铜被还原,其还原产物是氧化亚铜或铜;
Ⅱ.D装置中无水变蓝,说明反应中生成了水;
②实验后取C中固体加足量稀硫酸,充分反应后溶液变蓝且有红色固体剩余,说明用铜,氯化铁能溶液能溶解铜,氯化亚铁、氯化钾溶液均不能溶解铜,硝酸钾在酸性溶液中具有强氧化性,能溶解铜,答案选AD;
③反应前C中CuO质量为8g,反应后C中红色固体质量为6.8g,减少的质量即为氧原子的质量,氧原子的质量是1.2g,物质的量是0.075mol,剩余氧原子的物质的量是0.1mol-0.075mol=0.025mol,则氧化亚铜的物质的量是0.025mol,质量是3.6g,所以铜的质量是3.2g,物质的量是0.05mol,氧化亚铜和铜的物质的量之比是1:2,则C中发生反应的总方程式为。
(3)氨气和二氧化硫在水中生成亚硫酸铵,亚硫酸铵与氯化钡反应生成亚硫酸钡沉淀,二氧化氮能与水反应生成硝酸,硝酸或氯气能将二氧化硫氧化为硫酸根离子,硫酸根离子与钡离子结合生成硫酸钡白色沉淀,氮气和二氧化碳与二氧化硫、氯化钡均不反应,无白色沉淀生成,故答案为:BaSO3;AB;
(4)由于F中水蒸气能干扰水的检验,所以装置E的作用是防止F中水蒸气进入D装置,干扰试验。
3.(1)ABC
(2)N2+3H22NH3
(3)2NH4C1+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑
(4)干燥氨气
(5)防止氨气外逸到空气中
(6)更差
【详解】(1)A.N≡N键键能大,破坏需吸收较多能量,故常温状态下N2性质稳定,正确;
B.反应②中N元素从-3价升为+2价,被氧化,反应③中N元素从+2价升为+4价,被氧化,反应④中部分N元素从+4价升为+5价,被氧化,正确;
C.浓氨水及浓盐酸均易挥发,NH3与 HCl常温下接触即反应生成NH4Cl固体,NH4Cl固体细小颗粒外观是白烟,正确;
综上,本问应选填“ABC”;
(2)工业合成氨用氮气与氢气催化反应,反应方程式是“N2+3H22NH3”;
(3)NH4Cl与Ca(OH)2加热制备氨气,反应方程式为“2NH4C1+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑”;
(4)反应生成物中有水蒸气,故利用碱石灰吸收水蒸气,本问应填“干燥氨气”;
(5)氨气极易溶于水,故利用润湿棉花堵住试管口是防止氨气逸散,本问应填“防止氨气外逸到空气中”;
(6)氨气密度小于空气,故应用向下排气法收集氨气,若伸入导管过短,则氨气会与试管内空气充分混合,导致收集到的气体纯度更低,所以本问应填“更差”。
4.(1)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
(2) 无水硫酸铜变蓝 H2O
(3) SO2 品红溶液褪色
(4)澄清石灰水变浑浊
(5)5SO2+2+2H2O=2Mn2++5+4H+
【分析】浓硫酸与木炭在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,用无水硫酸铜检验水,用品红检验二氧化硫,先用酸性高锰酸钾溶液除掉二氧化硫,再用澄清石灰水检验二氧化碳。
(1)圆底烧瓶内发生反应的是碳和浓硫酸加热反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,其反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O;故答案为:C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(2)无水硫酸铜遇水变蓝,则A装置中的现象是无水硫酸铜变蓝,证明产物中有生成H2O;故答案为:无水硫酸铜变蓝;H2O。
(3)二氧化硫使品红溶液褪色,因此B装置证明产物中有SO2生成,现象是品红溶液褪色;故答案为:SO2;品红溶液褪色。
(4)D装置中的现象是澄清石灰水变浑浊;故答案为:澄清石灰水变浑浊。
(5)C装置是二氧化硫和酸性高锰酸钾溶液反应生成锰离子、硫酸根,其反应的离子方程式是5SO2+2+2H2O=2Mn2++5+4H+;故答案为:5SO2+2+2H2O=2Mn2++5+4H+。
5.(1) Na2CO3 纯碱
(2)B
(3)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(4) 循环Ⅰ CO2
(5)先滴加过量稀硝酸,至无气泡产生,再滴加硝酸银溶液,如果有白色沉淀生成,则含有氯离子,产品中混有氯化钠
【分析】向饱和食盐水依次通入氨气、二氧化碳气体发生反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵,碳酸氢钠溶解度小,在沉淀池中沉淀,过滤得到碳酸氢钠固体加热分解生成碳酸钠,x为二氧化碳参与循环Ⅱ,母液中加入氯化钠析出氯化铵晶体,过滤得到氯化铵晶体副产品,此时溶液主要为氯化钠参与循环Ⅰ。
(1)
“侯氏制碱法”誉满全球,其中的“碱”为Na2CO3(填化学式),俗称纯碱。故答案为:Na2CO3;纯碱;
(2)
A.实验室模拟工业上侯德榜制碱原理制备纯碱过程中需要加热固体碳酸氢钠,装置A是固体加热灼烧的装置,涉及此操作,故A不选; B.装置B是蒸发溶液得到晶体的过程,侯德榜制碱原理中不需要蒸发溶液操作,故B选; C.装置为过滤操作,溶液中析出碳酸氢钠晶体需要过滤得到晶体,涉及此操作,故C不选; D.装置工业上侯德榜制碱原理制备纯碱,向氨化的饱和食盐水中通入足量二氧化碳气体析出碳酸氢钠,涉及此操作,故D不选;故选B。
(3)
煅烧炉中发生碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,反应的化学方程式:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。故答案为:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
(4)
使用原料氯化钠的利用率从提高到以上,主要是设计了循环Ⅰ(填“循环Ⅰ”或“循环Ⅱ”),流程中物质X为CO2(填化学式)。故答案为:循环Ⅰ;CO2;
(5)
为验证产品纯碱中含有杂质,实际上就是检验氯离子的存在,可先滴加过量稀硝酸,排除碳酸根离子的干扰,再滴加硝酸银溶液,如果有白色沉淀生成,则含有氯离子,简单的检验方案是:取少量试样溶于水后,先滴加过量稀硝酸,至无气泡产生,再滴加硝酸银溶液,如果有白色沉淀生成,则含有氯离子,产品中混有氯化钠。故答案为:先滴加过量稀硝酸,至无气泡产生,再滴加硝酸银溶液,如果有白色沉淀生成,则含有氯离子,产品中混有氯化钠。
6.(1)圆底烧瓶
(2)
(3) 氧化 或酸性高锰酸钾或 溶液由棕黄色变成浅绿色或溶液由紫色变为无色或出现白色沉淀 或或
(4)ac
(5)从实验四的烧瓶中取少量已褪色的品红溶液于试管中并加热,溶液恢复红色(合理即可)
【分析】二氧化硫具有漂白性、酸性氧化物的通性,硫的化合价处于中间价,既有还原性,又有氧化性。
(1)用如图装置制备纯净的SO2,装置中盛放NaHSO3的仪器名称为圆底烧瓶。故答案为:圆底烧瓶;
(2)实验中制取的化学方程式为,制取的气体先通过浓硫酸洗气除去水分,密度大于空气,应用向上排空气法收集,最后连接尾气处理装置,装置的连接顺序为:a→(按气流方向,用小写字母表示)。故答案为:;;
(3)①与反应可以生成S单质,体现出具有氧化性。②为证明具有还原性,可使用的试剂有溶液、溶液或酸性高锰酸钾溶液。③对应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色、溶液出现白色沉淀或酸性高锰酸钾溶液由紫色变为无色。④反应离子方程式分别为;;。故答案为:氧化;或酸性高锰酸钾或;溶液由棕黄色变成浅绿色或溶液由紫色变为无色或出现白色沉淀;或或;
(4)与溶液不发生反应,实验过程中无明显现象。若通入,可将氧化为再生成沉淀,若通入将溶液调成碱性,可生成沉淀,故选ac。故答案为:ac;
(5)小组同学为探究SO2对品红漂白作用的可逆性,需进行的实验操作及现象为从实验四的烧瓶中取少量已褪色的品红溶液于试管中并加热,溶液恢复红色(合理即可)。故答案为:从实验四的烧瓶中取少量已褪色的品红溶液于试管中并加热,溶液恢复红色(合理即可)。
7.(1) 温度 10 催化剂
(2) CuCl2 收集气体所需要的时间
(3) 氯酸钾自身受热分解很缓慢 高锰酸钾的分解产物对氯酸钾的分解起到了催化作用
【详解】(1)由表可知,实验1,2的两组数据除温度外其余都一致,因此实验1和2研究的是温度对H2O2分解速率的影响;1,2两组溶液体积相等,因此第三组也应该保持溶液体积不变,因此a的值为10;由表可知,实验2,3的数据进行对比,可得知实验2,3研究的是催化剂对H2O2分解速率的影响;
(2)由题意可知,想要消除阴离子对实验的影响,则Cu2+和Fe3+所在溶液的阴离子应相同,因此应将硫酸铜溶液改为CuCl2;为了通过乙装置比较二者的催化效果,已经控制了同温同压的状态,若以收集40ml气体为标准,则同时也需要控制反应时间相同,即实验中还需要测量的数据为收集气体所需的时间;
(3)在t1min前,少量的KMnO4暂时未被分解,而氯酸钾自身受热分解缓慢,因此t1min前B试管中产生的气体速率较慢且量少;t1min后,少量的KMnO4持续受热后被分解,其分解产物对氯酸钾的分解产生了催化作用,因此t1min后B试管中产生气体的速率较快且量多。
8. 排尽装置中的空气,防止NO被氧化 液化亚硝酰氯,便于收集产品 在装置丁和戊之间增加一个气体干燥装置
【分析】由实验装置图可知,装置甲中铜与稀硝酸反应制取一氧化氮,由于一氧化氮易被氧气氧化生成二氧化氮,装置乙中的水用于除去一氧化氮中的二氧化氮,装置丙中盛有浓硫酸,用于干燥和混合一氧化氮和氯气,装置丁用于制备亚硝酰氯,装置戊中的氢氧化钠溶液用于吸收挥发出的硝酰氯,防止污染环境,由于硝酰氯遇水发生反应,所以应在装置丁和戊之间增加一个气体干燥装置,防止水蒸气进入装置丁中硝酰氯与水发生反应。
【详解】(1)装置甲中铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,的离子反应方程式为;故答案为:;
(2)由于一氧化氮易被氧气氧化生成二氧化氮,实验时,先通入Cl2排尽装置中的空气后,再通入NO,防止NO被氧化,故答案为:排尽装置中的空气,避免氧化NO;
(3)由题给信息可知,亚硝酰氯的沸点为-5.5℃,遇冷易转化为液态,则装置丁中冰盐水的作用是液化亚硝酰氯,便于收集产品,故答案为:液化亚硝酰氯,便于收集产品;
(4)由于硝酰氯遇水发生反应,所以应在装置丁和戊之间增加一个气体干燥装置,防止水蒸气进入装置丁中硝酰氯与水发生反应,故答案为:在装置丁和戊之间增加一个气体干燥装置;
(5)由题给化学方程式和可知,NOCl与NaOH溶液反应生成NaCl、NaNO2和H2O,反应的化学方程式为,故答案为:;
(6)由题给化学方程式可知,硝酰氯溶于水得到盐酸,由NOC1—HCl—AgNO3可得mg样品中,则产物中NOCl纯度为,故答案为:。
9. CaO HCl 搅拌,加快反应等 蒸馏 取少量溶液2于试管,滴加盐酸和溶液,若产生白色沉淀,则溶液2含 吹出溴蒸气等 Cl2
【分析】海水中含有溴离子和镁离子,加入生石灰后,得到氢氧化镁沉淀,过滤,得到溶液1;溶液1中加入稀硫酸中和碱,通入氯气,氧化了溴离子生成溴单质,由于溴的沸点较低,通入热空气,得到溴蒸汽,溴与二氧化硫和水反应生成氢溴酸和硫酸,氢溴酸再与氯气发生氧化还原反应得到溴,通过蒸馏得到纯溴;氢氧化镁溶于盐酸得到氯化镁溶液,再通入氯化氢气流的情况下,加热蒸干得到无水氯化镁,电解熔融的氯化镁得到金属镁,据以上分析进行解答。
【详解】(1)试剂1属于氧化物,生石灰(或熟石灰)比烧碱价格低,工业上宜选择生石灰作海水中镁离子的沉淀剂;根据流程可知,氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁,所以试剂2为HCl;
(2)氢氧化镁固体溶于盐酸溶液中,常用玻璃棒搅拌,可以增大固体接触面,加快反应;溶液2中的溴离子被氯气氧化为单质溴,而溴易挥发,沸点较低,采用蒸馏将溶液中溴蒸出来;
(3)氢溴酸是强酸,向二氧化硫的水溶液中通入溴蒸气,发生化学反应为;
(4)用盐酸和氯化钡溶液检验硫酸根离子,具体操作为取少量溶液2于试管,先加过量的盐酸,没有现象,再加入氯化钡溶液,若出现白色沉淀,则证明溶液中含有硫酸根离子;
(5)溴的沸点较低,用热空气将液溴吹出来,被二氧化硫的水溶液吸收,达到富集溴的目的;氯气和溴化氢反应为,氯元素的价态降低,发生还原反应,氯气是氧化剂;溴元素价态升高,发生氧化反应,溴化氢是还原剂;
(6)镁置换四氟化铀中铀,生成氟化镁,方程式为:。
10.(1)研磨粉碎钛铁矿;适当升高温度;适当增加硫酸的浓度等
(2) +4
(3)将Fe3+还原为
(4) 漏斗、玻璃棒 冷却结晶
(5)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO
(6)保护气,防止Ti被氧化
【分析】根据流程图,酸浸后Ti元素以TiO2+形式存在,推出FeTiO3中Fe元素以+2价形式存在,氧化铁属于碱性氧化物,与硫酸反应生成硫酸铁,二氧化硅为酸性氧化物,不溶于硫酸,也不与硫酸反应,过滤后,废渣主要成分是SiO2,根据流程图,后续得到绿矾,因此滤液中加入适量铁屑,发生Fe+2Fe3+=3Fe2+,绿矾中含有结晶水,操作Ⅱ应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,得到绿矾,TiO2+溶液中存在TiO2++(n+1)H2OTiO2·nH2O+2H+,加入碳酸钠粉末,消耗c(H+),促进水解平衡向正反应方向移动,据此分析;
【详解】(1)为提高酸浸效率,可采取的措施有研磨粉碎钛铁矿;适当升高温度;适当增加硫酸的浓度等;故答案为研磨粉碎钛铁矿;适当升高温度;适当增加硫酸的浓度等;
(2)FeTiO3与稀硫酸反应后,滤液中Ti元素以TiO2+形式存在,TiO2+中Ti表现+4价;“酸浸”中FeTiO3反应的离子方程式为FeTiO3+4H+=Fe2++ TiO2++2H2O;故答案为+4;FeTiO3+4H+=Fe2++ TiO2++2H2O;
(3)根据操作Ⅰ得到滤液中所含离子,以及流程图可知,后续操作获得绿矾,因此加入铁屑的目的将Fe3+还原成Fe2+,发生Fe+2Fe3+=3Fe2+;故答案为将Fe3+还原成Fe2+;
(4)①根据流程图,操作Ⅰ为过滤,需用到的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、(普通)漏斗;根据上述分析,废渣的主要成分是SiO2;故答案为玻璃棒、(普通)漏斗;SiO2;
②操作Ⅱ获得FeSO4·7H2O,应采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤;故答案为冷却结晶;
(5)根据流程图,TiO2、焦炭、氯气在900℃下反应生成CO和TiCl4,其反应方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO;故答案为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO;
(6)金属钠是非常活泼金属,能与空气中的氧气反应,因此制备海绵钛中Ar的作用是保护气,防止Ti被氧化;故答案为保护气,防止Ti被氧化。
11.(1)B
(2) 过滤 玻璃棒
(3) Cl2+2I-=I2+2C1- I2
(4)AB
(5)⑤
(6)淀粉/淀粉溶液
【分析】从海带中提取碘:海带灼烧后得到海带灰浸泡后得到海带灰悬浊液,将悬浊液分离为残渣和含碘离子溶液应选择过滤的方法,过滤得到含碘离子溶液加入二氧化锰和稀硫酸氧化碘离子为碘单质,得到含碘水溶液,加入有机溶剂苯,萃取分液得到含碘的苯溶液,通过蒸馏得到碘单质。
(1)步骤①为灼烧,须在坩埚中进行;故答案为:B;
(2)步骤③是为了将海带灰悬浊液变为澄清含碘离子溶液,其实验操作名称是过滤;需要用到的玻璃仪器有:烧杯、漏斗和玻璃棒;故答案为:过滤;玻璃棒;
(3)步骤④是为了将I-变为I2,若所加药品若更换成Cl2,则相应的离子方程式为Cl2+2I-=I2+2C1-;碘离子化合价升高为还原剂,其对应的产物I2为氧化产物;故答案为:Cl2+2I-=I2+2C1-;I2;
(4)选择用苯来提取碘的理由是苯与水不能互溶,碘单质在苯中的溶解度远大于在水中的溶解度;故答案为:AB;
(5)在实验步骤⑤即萃取分液中实现与碘分离,因为可溶性硫酸盐、碳酸盐难溶于苯;故答案为:⑤;
(6)检验提取碘后的水溶液中是否还有单质碘,需要的试剂是淀粉或淀粉溶液,因为淀粉遇单质碘变蓝;故答案为:淀粉或淀粉溶液。
12.(1) 蒸馏法 电渗析法
(2)cd
(3)bd
(4)
(5) 溴蒸气的浓度太低
【分析】海水蒸发结晶后,获得粗盐和苦卤;往苦卤中加入Ca(OH)2,可将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,加盐酸溶解后再蒸发结晶,可获得MgCl2∙6H2O晶体,在HCl气流中加热晶体,可得到无水MgCl2,熔融电解便可获得Mg。苦卤中通入氯气后,将Br-氧化为Br2,用空气将溴吹出,再用二氧化硫的水溶液吸收,从而得到氯溴酸,通氯气后获得浓溴水,蒸馏得到溴。
(1)海水淡化时,可以将水从海水中分离出来,也可以将离子从海水中分离出来,主要方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法。答案为:蒸馏法;电渗析法;
(2)操作1是从海水中获得粗盐,即让NaCl结晶析出,包含了蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作;在实验室进行该系列操作时,需要进行蒸发操作、过滤操作,不需要进行分液和蒸馏,所以不需要的仪器为分液漏斗和冷凝管,故选cd。答案为:cd;
(3)加入试剂1,目的是将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,所以需要加入碱,故可选用bd。答案为:bd;
(4)工业上制取金属镁时,采用电解熔融的MgCl2的方法,化学方程式为。答案为:;
(5)“吸收塔”内,SO2、H2O与Br2发生反应,生成HBr和H2SO4,化学方程式为;流程中第一次利用氯气氧化溴离子时,由于苦卤中Br-浓度小,生成的溴水的浓度小,产生溴蒸气的浓度也小,所以不能直接分离出溴蒸气的原因为:溴蒸气的浓度太低。答案为:;溴蒸气的浓度太低。
【点睛】从海水中分离出溴单质时,利用溴的沸点低的性质,将溴以蒸气的形式吹出。
13. 放热 E1+E2 ② 70% ①
【详解】Ⅰ.(1)由图中曲线变化可知反应物的总能量高于生成物总能量,所以该反应为放热反应;根据图象变化可知,破坏旧键需要吸收的能量为E1;破坏cmolC的化学键需要吸收的能量为:E1+E2,答案为:放热; ;E1+E2;
Ⅱ(2)B和C物质的量减小为反应物,A和D物质的量增多为生成物,变化量之比等于化学计量数之比,所以该反应的化学方程式为,答案为:;
(3)根据图象变化可知,0-6s内B的化学反应速率为,答案为:;
(4)①压强和气体物质的量呈正比,该反应前后气体物质的量改变,所以容器中压强不再改变可以证明达平衡;
②容器中气体密度等于气体总质量比容器总体积,一直保持不变;
③O2的物质的量浓度不再改变可以证明达到平衡;
④SO3的质量不再改变可以证明达平衡;
答案为:②
(5)根据图示计算达到平衡时SO2的转化率为,答案为:70%;
Ⅲ(6) ①电池放电时通入空气的电极为正极,错误;
②电池放电时,生成水,所以电解质溶液的碱性逐渐减弱,正确;
③3.2gH2为1.6mol,电池放电时每消耗3.2gH2转移3.2mol电子,正确;
答案为:①;
(7)氢气参与该燃料电池的负极反应,电极反应式为:,答案为:。
14.(1) SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8kJ/mol AD
(2) AB > 0.8
(3) O2 a→b SO2+2H2O-2e-=SO+4H+
【详解】(1)已知:
I.
Ⅱ.
则依据盖斯定律可知(I-Ⅱ)/2即得到与反应生成和的热化学方程式为SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8kJ/mol。
A.的质量保持不变,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态;
B.、、和的物质的量之比为1:1:1:1,并不能说明正逆反应速率相等,不一定达到平衡状态;
C.的正反应速率为零一定没有达到平衡状态;
D.在给定条件下,可逆反应完成程度达到最大,即达到了平衡状态;
答案选AD。
(2)①A.增加的浓度反应速率增大;
B.选择高效催化剂反应速率增大;
C.充入氦气浓度不变,反应速率不变;
D.适当降低温度,反应速率减小。
答案选AB。
②2min时反应没有达到平衡状态,反应正向进行,则>,0~5min内生成三氧化硫的物质的量是8mol,反应的平均速率=0.8。
③平衡时消耗氧气的物质的量是4mol,剩余氧气是1mol,则的物质的量随反应时间变化的曲线为。
(3)①该电池放电时氧气得到电子,被还原的物质是,电极b是正极,电极a是负极,所以电子的移动方向为a→b;
②该电池的负极是二氧化硫失去电子被氧化为硫酸,反应为SO2+2H2O-2e-=SO+4H+。
15.(1) 放出 99 A
(2) 0.4 38
(3)CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+
(4)67.2L
【解析】(1)
①反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和;则反应的焓变为1076 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1×2-413 kJ·mol-1×3-343 kJ·mol-1-465 kJ·mol-1=-99 kJ·mol-1,故有1molCH3OH生成,反应需要放出99kJ能量。
②A.反应中投料比等于物质的化学计量数之比,则反应过程中n(CO):n(H2)不变,A正确;
B.反应为定容容器,体积不变,气体的总质量不变,则容器内气体密度不会随反应变化而变化,B错误;
C.升高温度,正、逆反应速率均增加,C错误;
D.当n(CO):n(H2);n(CH3OH)=1:2:1时,不确定正反应的速率是否等于逆反应的速率,不能说明反应已达平衡,D错误;
故选A;
(2)
反应I为气体分子数减小的反应,导致总压强减小;反应II为气体分子数不变的反应,不会导致总压强的变化;故反应开始至40min时,减小的压强120MPa-88MPa=32MPa为反应I进行导致;由三段式可知:
则CH3OH的平均反应速率MPa/min;
容器中通入1molCO2、3molH2进行反应,初始压强为120MPa,则初始CO2、H2分压分别为30MPa、90MPa;由图表可知,反应开始至40min时,反应达到平衡,由三段式可知:
平衡时CO2、H2、CH3OH、CH3OH、CO的分压分别为(30-x-y)MPa、(90-3x-y)MPa、xMPa、(x+y)MPa、yMPa,总压为88 MPa,则(30-x-y)+(90-3x-y)+x+(x+y)+y=88,得120-2x=88;平衡时n(CH3OH)是n(CO)的4倍,根据阿伏伽德罗定律可知,x =4y;两个等式联立解得:y =4 Mpa,x =16 Mpa;故H2的平衡分压是90 MPa -3×16 MPa -4 MPa =38MPa。
(3)
由图可知,电极a上乙醇失去电子发生氧化反应为原电池的负极,反应为乙醇失电子生成二氧化碳和氢离子,电极式为:CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+;
(4)
氧气在原电池正极得到电子生成水,O2+ 4e- +4H+=2H2O;根据电子守恒可知,消耗O2的物质的量为1mol×12÷4=3mol,标况下的O2的体积为3mol ×22.4L/mol=67.2L。
16.(1) 是 从图可知,M点以后反应物和产物的浓度保持不变,即反应不能进行到底
(2)2A⇌B
(3)0.025 mol·L-1· min-1
(4) < N点反应物A的浓度大于M点A的浓度
(5)70
【解析】(1)根据图象可知:反应在到达M点后,A、B物质都存在,且它们的物质的量浓度不再发生变化,说明该反应是可逆反应,此时反应已经达到了化学平衡状态,因此该反应是可逆反应;
(2)根据图示可知在4 min时,A减少0.4 mol,B增加0.2 mol,说明A是反应物,B是生成物,△n(A):△n(B)=0.4 mol:0.2 mol=2:1,物质反应消耗的物质的量的比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比,故该反应的化学方程式为2A⇌B;
(3)根据图示可知:反应从开始至4 min时,B的物质的量改变了0.2 mol,容器的容积是2 L,则用B的浓度变化来表示的反应速率为v(B)=;
(4)根据图象可知:反应从正反应方向开始,在N时正向进行,未达到平衡状态;反应在M点时达到平衡状态。随着反应的正向进行,反应物浓度逐渐减小,物质的浓度N>M,因此正反应速率逐渐减小,故正反应速率:v(M)正
17.(1)AC
(2) 未达到 = C
(3)
(4) 电极乙 电极甲
【解析】(1)氮的固定过程是将氮气转化为化合物,所以应选工业合成氨和雷雨天中氮气与氧气生成氮氧化合物,另外两个选项不涉及氮气的转化,故答案:AC;
(2)①其中A表示和的物质的量的变化曲线,由反应方程式可知,反应的和时,生成的B,则B表示的物质的量的变化曲线,故答案:;②该温度下反应的平均反应速率,故答案:;③由图可知,时,气体物质的量还在变化,反应未达到化学平衡,时,反应达到化学平衡,正反应速率等于逆反应速率,故答案:未达到; = ;④A.该反应中与化学计量数之比为2∶1,时反应设有达到平衡,A错误;B.由C元素守恒可知,反应过程中与的物质的量之和保持不变,不能说明是否达到平衡状态,B错误;C.容器内气体压强不再发生变化能说明该反应已达到平衡状态,C正确;D.混合气体密度始终不变,不能说明是否达到平衡状态,D错误;故答案:C;
(3)溶液将转化为和的离子方程式为,故答案:;
(4)电极乙是氧气得到电子变成,为电池的正极;电池工作时,阴离子向电极负极移动,即电极甲,故答案:电极乙;电极甲。
18.(1)羟基
(2) 加成反应 取代反应(酯化反应)
(3)
(4) 葡萄糖 乙醛
(5) ④⑤ 7
【分析】乙烯与Br2/CCl4反应,生成A为BrCH2CH2Br,A水解生成HOCH2CH2OH;乙烯与H2O加成生成的B为CH3CH2OH,CH3CH2OH与CH3COOH发生酯化反应,生成的C为CH3COOCH2CH3,CH3CH2OH催化氧化生成CH3CHO;淀粉水解生成葡萄糖,葡萄糖在酒化酶的催化作用下发生分解,生成乙醇和二氧化碳。
【详解】(1)HOCH2CH2OH属于醇,它的官能团的名称为羟基。
(2)①为乙烯与Br2/CCl4反应,生成BrCH2CH2Br,反应类型为加成反应,③为CH3CH2OH与CH3COOH发生反应,生成CH3COOCH2CH3和水,反应类型为取代反应(酯化反应)。
(3)反应③为CH3CH2OH与CH3COOH发生酯化反应,生成CH3COOCH2CH3,化学方程式反应,⑥为CH3CH2OH催化氧化生成CH3CHO等,化学方程式:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(4)上述物质中,能发生银镜反应的物质必须含有醛基,它们是:葡萄糖、乙醛。
(5)同系物是结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物。乙烷是链状烷烃,分子式为C2H6。
① CH2=CH2和乙烷结构不相似,分子式为C2H4,和乙烷在分子组成上没有相差CH2原子团,和乙烷不互为同系物;
② CH3CH2OH和乙烷结构不相似,分子式为C2H6O,和乙烷在分子组成上没有相差CH2原子团,和乙烷不互为同系物;
③ HOCH2CH2OH和乙烷结构不相似,分子式为C2H6O2,和乙烷在分子组成上没有相差CH2原子团,和乙烷不互为同系物;
④CH3CH2CH(CH3)2也是链状烷烃,分子式为C5H12,和乙烷结构相似,且分子组成上相差3个CH2原子团,和乙烷互为同系物;
⑤CH3CH2C(CH3)3也是链状烷烃,分子式为C6H14,和乙烷结构相似,且分子组成上相差4个CH2原子团,和乙烷互为同系物;
故和乙烷互为同系物的是④⑤;
CH3CH2C(CH3)3分子中共有3种化学环境不同的氢原子,两个氯原子可以取代相同碳原子上的氢原子,也可以取代不同碳原子上的氢原子,取代相同碳原子上的氢原子,有3种二氯代物,取代不同碳原子上的氢原子,根据“定一移一”的方法,可以确定有4种二氯代物,所以共有7种二氯代物。
19.(1) 碳氯键 CH3CHO
(2) CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O 取代反应
(3) 石蕊 乙酸和乙醇的酯化反应为可逆反应,反应不能进行到底
(4)
(5)CH2=CH2+HClCH3CH2Cl
【分析】A是石油裂解气的主要产物之一,其产量常用干衡量一个国家的石油化工发展水平,A是CH2=CH2;反应①中,CH2=CH2和HCl发生反应生成F,F为CH3CH2Cl;反应②中,CH2=CH2和H2O发生反应生成B,B为CH3CH2OH;反应③中,在Cu的作用下,CH3CH2OH被O2氧化为C,C为CH3CHO;反应④中,CH2=CH2发生加聚反应生成G(一种高分子化合物),G为;反应⑤中,CH3CH2OH被KMnO4溶液氧化为D,D为CH3COOH;反应⑥中,CH3CH2OH和CH3COOH在浓硫酸的作用下反应生成E,E为CH3COOCH2CH3。
(1)
由分析可知F为CH3CH2Cl,其官能团名称为:碳氯键;由分析可知C的结构简式为:CH3CHO;
(2)
由分析可知,E为CH3COOCH2CH3;B为乙醇,D为乙酸,B十D→E的反应方程式为:CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O,该反应为取代反应;
(3)
由分析可知B为乙醇,D为乙酸,可以使用酸碱指示剂鉴别,可以用石蕊鉴别;乙酸和乙醇的酯化反应为可逆反应,反应不能进行到底,故在制备E的实验中,制得1mol E所需的B和D远大于1mol;
(4)
A为乙烯,是A的同系物,则H为丙烯,发生加聚反应生成聚丙烯,其结构简式为:,其链节为 ;
(5)
由分析可知A为乙烯,乙烯和氯化氢发生加成反应可以生成氯乙烷,方程式为:CH2=CH2+HClCH3CH2Cl。
20.(1)CH2=CH2
(2) -CHO
(3)加聚反应
(4)2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
(5) CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O 取代反应(或酯化反应)
(6) 防止暴沸 饱和Na2CO3
【分析】A的产量通常用来衡量一个国家的石油化工水平,则A为CH2=CH2,A为原料合成高分子化合物E,则E为:,A与H2O发生加成反应生成B,则B为:CH3CH2OH,B经氧化生成C,则C为:CH3CHO,C继续氧化生成D,则D为:CH3COOH,B与D发生酯化反应生成F,则F为:CH3COOCH2CH3,据此解答。
(1)由分析可知,A的结构简式为:CH2=CH2;故答案为:CH2=CH2。
(2)由分析可知,物质B的官能团为羟基,电子式是:;物质C的官能团为醛基,结构简式为:-CHO;故答案为:;-CHO。
(3)反应④为乙烯加聚生成聚乙烯,反应类型为:加聚反应;故答案为:加聚反应。
(4)反应②为乙醇的氧化反应,化学方程式为:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O;故答案为:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(5)由分析可知,反应⑤为乙醇与乙酸的酯化反应,化学方程式为:CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O;反应类型是取代反应(或酯化反应);故答案为:CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O;取代反应(或酯化反应)。
(6)实验室制备乙酸乙酯时,试管中放少量碎瓷片的作用是:防止暴沸;收集乙酸乙酯时选用饱和碳酸钠溶液,既可以除去乙醇和乙酸,还可以降低乙酸乙酯的溶解度;故答案为:防止暴沸;饱和Na2CO3。
21.(1) 碳碳双键 CH3CHO
(2)2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
(3)
(4)CH2=CH2+HCl CH3CH2Cl
(5) CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O 酯化反应(取代反应)
【分析】A是石油裂解气的主要产物之一,其产量常用于衡量一个国家石油化工发展水平的标志,则A为乙烯,乙烯和水加成反应生成乙醇,乙醇催化氧化生成乙醛,乙醇被酸性高锰酸钾氧化为乙酸,E是一种具有香味的液体,则乙酸和乙醇在浓硫酸加热条件下反应生成乙酸乙酯,乙烯和HCl发生加成反应生成F(氯乙烷),G是一种高分子化合物,则乙烯发生加聚反应生成聚乙烯。
(1)A为乙烯,则A的官能团的名称是碳碳双键;C为乙醛,其C的结构简式是CH3CHO;故答案为:碳碳双键;CH3CHO。
(2)B→C是乙醇催化氧化变为乙醛,其反应的化学反应方程式为2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O;故答案为:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(3)G是一种高分子化合物,说明是乙烯发生加聚反应生成聚乙烯,其结构简式是;故答案为:。
(4)根据信息说明F为氯乙烷,由A制F的化学反应方程式CH2=CH2+HCl CH3CH2Cl;故答案为:CH2=CH2+HCl CH3CH2Cl。
(5)E是一种具有香味的液体,说明是乙酸和乙醇在浓硫酸加热条件下发生酯化反应,由B+D→E的化学反应方程式为CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O,该反应类型是酯化反应又叫取代反应;故答案为:CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O;酯化反应(取代反应)。
22.(1) 碳碳双键 羟基 羧基
(2) HBr 取代反应
(3)2CH3CH2CH2OH + O22CH3CH2CHO + 2H2O
(4)nCH3CH=CH2
(5)abc
(6)CH3CH2COOCH(CH3)2
【分析】A和水发生加成反应生成B,B发生催化氧化生成C为CH3CH2CHO,C发生催化氧化生成D,A和X发生加成反应生成E,结合A、E结构,X为HBr,E发生水解反应生成F,D和F发生酯化反应生成G为CH3CH2COOCH(CH3)2,据此解答。
(1)化合物A、B和D中官能团的名称分别为碳碳双键、羟基、羧基。
(2)A→E为CH3CH=CH2生成CH3HBrCH3的加成反应,物质X的化学式是HBr;E→F为E水解生成F,属于取代反应。
(3)B→C为CH3CH2CH2OH催化氧化生成CH3CH2CHO,反应的化学方程式为2CH3CH2CH2OH + O22CH3CH2CHO + 2H2O。
(4)化合物A在一定条件下可生成高分子聚丙烯,该反应的化学方程式为nCH3CH=CH2。
(5)a.A含有碳碳双键,被氧化使酸性高锰酸钾溶液褪色,a项正确;b.A含有碳碳双键,可以溴发生加成反应使溴的四氯化碳溶液褪色,b项正确;c.B中的羟基,D中的羧基均能与Na反应放出H2,c项正确;d.D含有羧基能与NaHCO3反应放出CO2,F的羟基不能与NaHCO3反应放出CO2,d项错误。
(6)根据D和F发生酯化反应生成G为CH3CH2COOCH(CH3)2,化合物G(丙酸异丙酯)的结构简式为CH3CH2COOCH(CH3)2。
23.(1)蒸馏法(电渗析法、离子交换法)
(2)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(3)2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-
(4)盐酸
(5)MgCl2 (熔融) Mg+Cl2↑
(6)氯化镁和氧化镁同为离子化合物,氧化镁熔点高,能耗高
(7)C
【分析】海水蒸发得到粗盐,粗盐加水溶解,重结晶得到精盐,电解饱和食盐水:2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-,得到烧碱、氢气和氯气;向母液中加入石灰乳,利用Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2,发生Mg2++ Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+,氢氧化镁中加入盐酸,生成氯化镁溶液,浓缩得到MgCl2·6H2O,然后在氯化氢氛围中加热MgCl2·6H2O,得到氯化镁,电解熔融氯化镁得到金属镁,据此分析;
(1)海水淡化方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等,故答案为蒸馏法或电渗析法或离子交换法;
(2)用精盐制备纯碱,利用碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,因此有NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl,然后利用碳酸氢钠受热易分解,得到纯碱,即有2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;故答案为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
(3)电解饱和食盐水得到NaOH、氯气和氢气,其离子方程式为2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-;故答案为2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-;
(4)氢氧化镁转化成MgCl2·6H2O,因此需要加入试剂①为盐酸;故答案为盐酸;
(5)电解熔融氯化镁得到金属镁和氯气,其化学反应方程式为MgCl2 (熔融) Mg+Cl2↑;故答案为MgCl2 (熔融) Mg+Cl2↑;
(6)氧化镁属于离子化合物,其熔点很高,常作耐高温材料,熔融时耗能太大,氯化镁也属于离子化合物,但熔点较低,熔融时耗能少,因此工业上常电解熔融氯化镁获得金属镁;故答案为氯化镁和氧化镁同为离子化合物,氧化镁熔点高,能耗高;
(7)金属镁能与氧气、氮气、氯气发生反应,与惰性气体不反应,因此镁蒸气需要在Ar气体氛围中冷却;选项C符合题意;故答案为C。
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