【化学】内蒙古自治区集宁一中2018-2019学年高一下学期期中考试试卷(解析版)
展开
内蒙古自治区集宁一中2018-2019学年高一下学期期中考试试卷
第一卷(选择题 共42分)
(相对原子质量C-12 O-16 S-32 Fe-56 Cu-64 )
一、选择题(在下列各题的四个选项中,只有一项是最符合题意的,每小题3分,共42分。)
1.对下列污染现象叙述错误的是( )
A. 臭氧空洞的形成主要与SO2有关
B. 酸雨的形成主要与SO2有关
C. 光化学烟雾的形成主要与NO2等有关
D. 水体富营养化的形成主要与含磷污水的排放有关
【答案】A
【详解】A.臭氧空洞是大气中的氟利昂等物质造成的,与SO2无关,故A错误;
B.酸雨的形成是因为煤燃烧生成的二氧化硫等气体与雨水反应的结果,与SO2有关,故B正确;
C.光化学烟雾是城市大气中的碳氢化合物和氮氧化合物(NOx)在阳光紫外线的作用下发生的一系列链式大气化学反应生成以臭氧(O3)为代表的刺激性二次污染物,与NO2等有关,故C正确;
D.水体富营养化是氮磷含量过高引起的,与含氮、磷污水的排放有关,故D正确;
答案选A。
2.NA表示阿伏伽德罗常数。下列说法正确的是( )
A. 44 g 14CO2中氧原子数目为2NA
B. 56 g铁片投入足量浓H2SO4中,电子转移数目为2NA
C. 32 g硫在足量的纯氧中燃烧,生成NA个SO2分子
D. 1 mol的铁分别于足量的氧气、氯气和硫完全反应转移的电子数目均为2NA
【答案】C
【详解】A. 14CO2的相对分子质量是46,所以44 g 14CO2的物质的量小于1mol,因此1mol 14CO2中氧原子数目小于2NA,A错误;
B.室温下Fe在浓硫酸中会发生钝化,不能进一步反应,因此56 g铁片投入足量浓H2SO4中,电子转移数目远远小于2NA,B错误;
C.32 gS的物质的量是1mol,S与O2在点燃时反应产生SO2,所以1molS在足量的纯氧中燃烧,生成NA个SO2分子,C正确;
D.Fe与Cl2反应产生FeCl3,1molFe与氯气反应转移电子数目为3NA;Fe与S在加热时反应产生FeS,1molFe反应转化为FeS转移2NA个电子,D错误;
故合理选项是C。
3.下列关于化学键的叙述中,正确的是 ( )
A. 氢键是一种特殊共价键
B. 离子化合物中可能含有共价键
C. I2的挥发破坏了共价键
D. 非极性键只能存在双原子单质中
【答案】B
【解析】A. 氢键不是化学键,A错误;B. 离子化合物中可能含有共价键,例如NaOH中O与H之间含有共价键,B正确;C. I2的挥发是物理变化,破坏了分子间作用力,共价键不变,C错误;D. 非极性键不一定只能存在双原子单质中,例如CH3CH2OH分子中C与C之间含有非极性键,D错误。答案选B。
4.某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后,品红溶液褪色,把剩余气体排入空气中,很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断中正确的是 ( )
A. 肯定有SO2和NO
B. 肯定没有O2和NO2,可能有Cl2
C. 可能有Cl2和O2
D. 肯定只有NO
【答案】A
【解析】试题分析:由于气体呈无色,所以其中一定没有Cl2、NO2,气体通过品红溶液,品红溶液褪色,说明混合气体中含有SO2,剩余气体排入空气中呈红棕色,说明其中含有NO,结合原混合气体无色,说明混合气体中没有氧气。
5.关于下列各装置图的叙述中,正确的是( )
A. 图a制取及观察Fe(OH)2
B. 图b比较两种物质的热稳定性
C. 图c实验室制取NH3
D. 图d分离沸点不同且互溶的液体混合物
【答案】A
【详解】A.将滴管插入到液面以下,氢氧化钠和硫酸亚铁发生反应:2NaOH+FeS04=Na2S04+Fe(OH)2↓,Fe(OH)2很容易被空气中的氧气氧化:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,该装置使用煤油以隔绝空气,使氢氧化亚铁不能与氧气充分接触,从而达到防止被氧化的目的,所以该实验能制取并观察到氢氧化亚铁白色絮状沉淀,故A正确;
B.碳酸钠较稳定,加热不分解,只有碳酸氢钠分解:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,该装置的受热温度较低的小试管中应该盛放易分解的碳酸氢钠,由于该设计方案中碳酸氢钠的受热温度较高,故无法比较二者的热稳定性,故B错误;
C.氯化铵受热生成氨气和氯化氢,在试管口易因温度降低,两者易反应生成氯化铵,不能制备氨气,故C错误;
D.图中装置为分馏操作,可用于分离沸点不同且互溶的液体混合物,进出水方向为下口进上口出,温度计水银球的位置应该在蒸馏烧瓶的支管出口处,故D错误;
故答案选A。
6.下列根据实验现象所得出的结论中,正确的是( )
A. 无色溶液中加入稀盐酸产生无色无味气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊,结论:原溶液可能含有CO32-
B. 某物质焰色反应呈黄色,结论:该物质是钠盐
C. 无色试液加入NaOH溶液,加热产生的气体使红色石蕊试纸变蓝,结论:试液中含NH3
D. 无色溶液中加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,结论:原溶液一定含有SO42-
【答案】A
【详解】A.原无色溶液中加稀盐酸产生无色无味气体,该气体为CO2,则原溶液中可能含有碳酸根离子或碳酸氢根离子, 所以该结论正确,A项正确;
B.钠元素的单质和化合物的焰色反应都呈黄色,所以焰色反应呈黄色的物质也可能是钠单质、钠的氧化物和NaOH,该结论是错误的,B项错误;
C.因为NH4++OH-NH3↑+H2O,NH3使湿润的红色石蕊试纸变蓝,故原溶液中含NH4+,所以该结论错误,C项错误;
D.因为BaCl2+2AgNO3=2AgCl↓+Ba(NO3)2,AgCl也是不溶于盐酸的白色沉淀,因此原无色溶液也可能含Ag+,该结论错误,D项错误;答案选A。
7.已知X+结构示意图如下图,则X在元素周期表中的位置是( )
A. 第二周期0族 B. 第四周期ⅠA族
C. 第三周期ⅠA族 D. 第三周期ⅦA族
【答案】B
【详解】X+结构示意图:,则可推知其质子数为:2+8+8+1=19,X是钾元素,位于第四周期ⅠA族,B项正确;
答案选B。
8.下列有关物质所含化学键类型和化合物类型判断完全正确的一组是 ( )
A. Na2O2 离子键 离子化合物
B. MgCl2 离子键、共价键 离子化合物
C. F2 共价键 共价化合物
D. NaOH 离子键、共价键 离子化合物
【答案】D
【解析】A、过氧化钠是由Na+和O22-组成,属于离子化合物,含有离子键和非极性共价键,故A错误;B、MgCl2是由Mg2+和Cl-组成,属于离子化合物,只含离子键,故B错误;C、F2是单质,不是共价化合物,故C错误;D、NaOH是由Na+和OH-组成,含有离子键和极性共价键,属于离子化合物,故D正确。
9.短周期元素A和B,其中A元素的原子最外层电子数是a,次外层电子数是b;B元素的原子M层电子数是(a-b),L层电子数是(a+b),则A、B两种元素形成的化合物的化学式可能表示为( )
A. B3A2 B. AB2 C. A3B2 D. BA2
【答案】D
【详解】短周期元素A和元素B,元素A原子的最外层电子数为a,次外层电子数为b;元素B原子的M层电子数为(a-b),L层电子数为(a+b),则L层电子数为8,所以a+b=8,所以元素A原子有2个电子层,故b=2,所以a=8-b=8-2=6,故A为O元素;故元素B原子的M层电子数为a-b=6-2=4,故B为Si元素,A、B两元素形成的化合物为BA2,
故选D。
10.下列有关化学用语的表示方法中正确的是( )
A. 次氯酸的电子式:
B. M2+离子核外有a个电子,b个中子,M原子符号为
C. 用电子式表示MgCl2的形成过程为:
D. Na+的结构示意图:
【答案】B
【详解】A.次氯酸的电子式中,应该是氧原子写在中间,A项错误;
B.M2+离子核外有a个电子,则M原子的质子数为a+2,质量数为a+b+2,B项正确;
C.氯化镁形成过程中,箭头方向标示错误,C项错误;
D.图中给的是钠原子的结构示意图,D项错误;
所以答案选择B项。
11.CuSO4是一种重要的化工原料,其有关制备途径如图所示。下列说法正确的是( )
A. 途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为2:3
B. 利用途径③制备16g硫酸铜,消耗硫酸的物质的量为0.1mL
C. 生成等量的硫酸铜,三个途径中参加反应的硫酸的物质的量:①=②=③
D. 与途径①、③相比,途径②更好地体现了绿色化学思想
【答案】D
【解析】分析:物质制备的基本思想是用最少的原料获得最多的产品,同时符合原子利用率高,无污染等要求。途径①的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O,途径②的反应方程式式为2Cu+O22CuO CuO+H2SO4CuSO4+H2O,途径③的反应方程式式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,据此可解答。
详解:A、根据途径①的离子方程式可知,H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3:2,故A错误;
B、由途径③的化学方程式可得,制备16g硫酸铜即0.1mol,需要消耗硫酸的物质的量为0
.2mol,所以B错误;
C、由反应方程式可知生成等量的硫酸铜,参加反应的硫酸的物质的量为①=②=③,所以C错误;
D、根据反应方程式可知,制取等量的硫酸铜,途径①与途径②相比,在消耗等量硫酸的基础上又多消耗了硝酸,并生成污染性气体NO,途径③消耗硫酸最多,并产生污染性气体SO2,只有途径②消耗硫酸量少,又不产生污染性气体,所以途径②更好地体现了绿色化学思想,故D正确。本题答案为D。
12.下图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图,下列说法不正确的是( )
A. 气态氢化物的稳定性:R>W
B. X与Y可以形成原子个数比为1:1和1:2的两种离子化合物
C. 由X、Y、Z、W、R五种元素形成的简单离子中半径最小的是X2-
D. Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应
【答案】C
【解析】
【分析】X、Y、Z、W、R都为短周期元素,结合原子序数和主要化合价分析,X的化合价为-2价,没有正化合价,故X为O元素;Y的化合价为+1价,处于ⅠA族,原子序数大于O元素,故Y为Na元素;Z为+3价,Z为Al元素;W的化合价为+6、-2价,故W为S元素;R的化合价为+7、-1价,则R为Cl元素。
【详解】根据上述分析,X、Y、Z、W、R依次为O、Na、Al、S、Cl元素;A. R为Cl,W为S,在同一周期,非金属性Cl>S,所以HCl的稳定性比H2S强,故A正确;B. X为O,Y为Na,X与Y可以形成Na2O、Na2O2,两者都是离子化合物,故B正确;C.离子电子层越多,离子半径越大,电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,故离子半径:S2->Cl-> O2->Na+>Al3+,故C错误;D.Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3,二者发生反应: NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O,故D正确;答案:C。
13.下列热化学方程式和结论之间的关系正确的是( )
A. 常温常压下,1g H2在足量Cl2中燃烧生成HCl放出92.3kJ的热量,则热化学方程式可表示为H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H= -184.6kJ
B. 甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol-1则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3kJ·mol-1
C. 已知NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H=-57.3kJ·mol-1,则1molNaOH的稀溶液与足量的稀盐酸完全中和,其中和热为57.3kJ·mol-1
D. 500℃.30MPa下,将0.5mol N2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= -38.6kJ·mol-1
【答案】C
【详解】A.反应热的单位错误,故不选A;
B.1 mol甲烷燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热,热化学方程式中水的状态不对,故B错误;
C.中和热是指稀的强酸和强碱溶液发生中和反应生成1mol水时所放出的热量,故C正确;
D.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),该反应是可逆反应,所以△H>38.6kJ•mol-1,故D错误;
答案:C
14.某溶液中可能含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO32-、SO42-、NO3-中的几种。①若加入锌粒,产生无色无味的气体;②若加入NaOH溶液,产生白色沉淀,且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如下图所示。则下列说法正确的是( )
A. 溶液中的阳离子只有H+、Mg2+、Al3+
B. 溶液中n(NH4+)=0.2mol
C. 溶液中可能含CO32-、SO42-、NO3-
D. n(H+)∶n(Al3+)∶n(Mg2+)=1∶1∶1
【答案】B
【解析】
【分析】根据①可知,溶液显酸性,则溶液中一定不存在CO32-和NO3-;根据②可知,产生的是白色沉淀,说明不存在Fe3+;根据产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系图可知,溶液中一定含有Mg2+、Al3+;又因为当沉淀达到最大值时,继续加入氢氧化钠,沉淀不变,这说明溶液中还存在NH4+,根据溶液电中性可知,溶液中一定存在阴离子SO42-。结合图象中各阶段消耗的氢氧化钠,计算溶液中n(H+)、n(Mg2+)、n(Al3+)、n(NH4+)。
根据图象可知,第一阶段为氢离子与氢氧化钠反应,消耗氢氧化钠为0.1mol,则n(H+)=0.1mol;第三阶段为铵根离子与氢氧化钠反应,消耗氢氧化钠为0.7mol-0.5mol=0.2mol,则n(NH4+)=0.2mol;最后阶段为氢氧化钠溶解氢氧化铝,消耗氢氧化钠0.8mol-0.7mol=0.1mol,则n[Al(OH)3]=0.1mol,根据铝元素守恒可知n(Al3+)=0.1mol;第二阶段为氢氧化钠沉淀镁离子、铝离子,共消耗氢氧化钠为0.5mol-0.1mol=0.4mol,则n(Mg2+)=(0.4mol-0.1mol×3)× =0.05mol。
【详解】A项、溶液中的阳离子有H+、Mg2+、Al3+、NH4+,故A错误;
B项、第三阶段为铵根离子与氢氧化钠反应,消耗氢氧化钠为0.7mol-0.5mol=0.2mol,则n(NH4+)=0.2mol,故B正确;
C项、溶液中一定不含CO32-、NO3-、Fe3+,故C错误;
D项、溶液中n(H+):n(Al3+):n(Mg2+)=0.1mol:0.1mol:0.05mol=2:2:1,故D错误。
故选B。
第二卷 (非选择题 共58分)
15.(1)下列反应中,属于放热反应的是 ______ ,属于吸热反应的是 ______ (填序号)
①煅烧石灰石制生石灰 ②燃烧木炭取暖 ③炸药爆炸 ④酸与碱的中和反应 ⑤生石灰与水作用制熟石灰 ⑥Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 ⑦灼热的木炭与CO2反应
写出Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应的化学反应方程式: _________.
(2)已知下列各种共价键的键能:C—H:a kJ· mol-1、O—H:b kJ· mol-1、O=O:c kJ·mol-1、C=O:d kJ·mol-1。写出甲烷气体完全燃烧生成CO2气体和气体水的热化学方程式:________
(3)1L 1mol/L H 2SO 4溶液与 2L 1mol/L NaOH溶液完全反应,放出 114.6kJ的热量,该反应的中和热为 _______,表示其中和热的热化学方程式为____________。
【答案】(1). ②③④⑤ (2). ①⑥⑦
(3). Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O (4). CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=(4a+2c-2d—4b)] kJ· mol-1 (5). 57.3kJ/mol (6). NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol
【解析】
【分析】(1)化学上把有热量放出的反应叫做放热反应,大多数化合反应、金属单质与水(或酸)的置换反应、燃烧反应、中和反应、铝热反应等都是放热反应;把吸收热量的反应叫做吸热反应,大多数分解反应、C与CO2的化合反应、氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应等是吸热反应;
(2)化学反应中旧键断裂需要吸收能量,新键形成需要放出能量,化学反应中的反应热△H=反应物总键能-生成物总键能;
(3)1L 1mol/L H2SO4溶液与2L 1mol/L NaOH溶液完全反应,放出114.6kJ的热量,则生成1mol水放出57.3kJ的热量。
【详解】(1)①煅烧石灰石制生石灰是分解反应,属于吸热反应;
②木炭燃烧是放热反应;
③炸药爆炸是放热反应;
④酸与碱的中和反应是放热反应;
⑤生石灰与水作用制熟石灰是化合反应,属于放热反应;
⑥Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应;
⑦灼热的木炭与CO2反应是吸热反应;
属于放热反应的是②③④⑤,属于吸热反应的是①⑥⑦,故答案为:②③④⑤;①⑥⑦;
Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体研磨反应生成氯化钡、氨气和水,反应的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O,故答案为:Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2
+2NH3↑+10H2O;
(2)化学反应中旧键断裂需要吸收能量,新键形成需要放出能量,化学反应中的反应热△H=反应物总键能-生成物总键能。甲烷气体完全燃烧生成CO2气体和气体水的化学方程式为CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)反应热△H=[4E(C-H)+2E(O=O)]-[2E(C=O)+4E(H-O)]
=[(4a+2c)-(2d+4b)] kJ· mol-1,故答案为:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=(4a+2c-2d—4b)] kJ· mol-1;
(3)1L1mol/LH2SO4溶液与2L1mol/LNaOH溶液完全反应,放出114.6kJ的热量,即生成2mol水放出114.6kJ的热量,反应的反应热△H为-114.6kJ/mol,所以中和热为生成1mol水所放出的热量57.3kJ/ mol,则中和热的热化学方程式:NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol,故答案为:57.3kJ/mol;NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol。
16.已知A、B、C、D、E为原子序数依次增大的5种短周期元素。A是最轻的金属,B的最低负化合价的绝对值比最高正化合价少2,C的简单阴离子C2-与氖原子有相同的电子层结构,D与A同主族,E的M层电子数比L层少2个。
(1)写出元素符号:A______、C______,E在元素周期表中的位置是________________;
(2)C、D、E原子半径由大到小:______(写元素符号,后同),C、D、E简单离子的半径由大到小_____;
(3)A常用作电池的电极材料,含A的电池通常采用非水电解质或固体电解质,原因是______(用化学方程式解释);
(4)B与氢元素可以形成10电子微粒X和18电子微粒Y,Y是一种良好的火箭燃料。X中含有的共价键类型是_______,Y的电子式为_________;
(5)C的两种单质在常温下都是气体,它们互为____________。比较C的氢化物和E的氢化物沸点:C___E(填“>”“<”或“=”),原因是____________
(6)用电子式表示D与E的二元化合物的形成过程:________________,碳原子与E能形成AB2型化合物,请写出该物质的电子式:_________。
【答案】(1). Li (2). O (3). 第三周期第ⅥA族 (4). Na>S>O (5). S2->O2->Na+ (6). 2Li + 2H2O = 2LiOH + H2↑ (7). 极性键 (8). (9). 同素异形体 (10). > (11). 水分子间存在氢键 (12). (13).
【解析】
【分析】A、B、C、D、E为原子序数依次增大的5种短周期元素。A是最轻的金属,则A为Li元素;C的简单阴离子C2-与氖原子有相同的电子层结构,C为O元素;B的最低负化合价的绝对值比最高正化合价少2,最低负化合价的绝对值=3,最高正化合价=+5,为VA族元素,原子序数小于8,B为N元素;D与A同主族,D为Na元素;E的M层电子数比L层少2个,M层电子数=6,E为S元素。据此分析解答。
【详解】根据上述分析,A为Li元素,B为N元素,C为O元素,D为Na元素,E为S元素。
(1) A为Li元素,B为N元素,C为O元素;E为S元素,在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族,故答案为:Li ;O;第三周期第ⅥA族;
(2) 同一周期,从左到右,原子半径逐渐减小,同一主族,从上到下,原子半径逐渐增大,C、D、E原子半径由大到小的顺序为Na>S>O;电子层数越多,离子半径越大,电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,C、D、E简单离子的半径由大到小的顺序为S2->O2->Na+,故答案为:Na>S>O;S2->O2->Na+;
(3)Li常用作电池的电极材料,含Li的电池通常采用非水电解质或固体电解质,是因为锂能够与水反应,2Li + 2H2O = 2LiOH + H2↑,故答案为:2Li + 2H2O = 2LiOH + H2↑;
(4)N与氢元素可以形成10电子微粒X为氨气或铵根离子,均含有极性共价键;N与氢元素可以形成18电子微粒Y,Y是一种良好的火箭燃料,则Y为肼,肼为共价化合物,电子式为,故答案为:极性键;;
(5)O的两种单质在常温下都是气体,为氧气和臭氧,二者互为同素异形体;水分子间能够形成氢键,而硫化氢不能,水的沸点比硫化氢高,故答案为:同素异形体;>;水分子间存在氢键;
(6)硫化钠属于离子化合物,硫化钠形成过程用电子式表示为;碳原子与S能形成AB2型化合物为CS2,CS2与CO2的结构相似,电子式为,故答案为:;。
17.X、Y、Z均为短周期元素组成的物质,其转化关系如下:
请回答:
(1)若X为淡黄色固体,Z是单质。
①组成Z的元素在周期表中的位置是_________。
②取少量X与水反应,下列叙述正确的是_____(填字母)。
a.该反应是氧化还原反应
b.向反应后的溶液中滴加酚酞试剂,溶液变红
c.当有1 molX参加反应时,共转移2mol电子
(2)若X由两种元素组成,其中一种元素最外层电子数比电子层数多3,另一种是地壳中含量最多的元素。Y与X的组成元素相同。
①X与水反应的化学方程式为______________。
②X与O2混合通入水中,恰好生成4molZ,则通入的X为____mol,O2为____mol。
【答案】(1). 第二周期第ⅥA族 (2). ab (3). 3NO2+H2O=2HNO3+NO (4). 4mol (5). 1mol
【解析】
【分析】根据过氧化钠与水反应原理分析解答;根据二氧化氮的化学性质分析解答;根据化学反应方程式中的物质的量的计算分析解答。
【详解】(1)若X为淡黄色固体,Z是单质,能与水反应的淡黄色固体是Na2O2,与水反应生成NaOH和O2,所以X是Na2O2,Z是O2,组成Z的元素即O元素在周期表中的位置是第二周期第ⅥA族,该反应有化合价变化,是氧化还原反应,反应生成NaOH使溶液显碱性,滴加酚酞试液后溶液呈红色,当有1 mol Na2O2参加反应时,共转移1mol电子,故ab正确;
故答案为:第二周期第ⅥA族,ab;
(2)若X由两种元素组成,其中一种元素最外层电子数比电子层数多3,则该元素为N元素或硫元素,另一种是地壳中含量最多的元素,则该元素为O。Y与X的组成元素相同,根据反应流程可推断出,X是NO2,不可能是二氧化硫,Y是NO,Z是HNO3,即X与水反应的化学方程式为:3NO2+H2O=2HNO3+NO,物质X即NO2,与O2混合通入水中,恰好生成4molHNO3,反应方程式为:4NO2+O2+2H2O=4HNO3,即反应生成4molHNO3时,需要通入NO2 4mol,需要通入氧气1mol,
故答案为:4mol,1mol。
18.实验室利用SO2与Cl2在活性炭催化下制取一种重要的有机合成试剂磺酰氯(SO2Cl2)。所用的反应装置如下图所示(部分夹持装置省略)。
已知SO2Cl2的熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,遇水能发生剧烈的水解反应,遇潮湿空气会产生白雾。现拟用干燥的Cl2和SO2在活性炭催化下制取磺酰氯:Cl2(g)+SO2(g)SO2Cl2(l),实验装置如图所示。
(1)化合物SO2Cl2中S元素的化合价为__________。
(2)仪器c的名称是_________,c中通入冷水的作用是___________
(3)由仪器c的使用可知SO2与Cl2的反应ΔH____0(填“”),仪器d 的作用是____。
(4)采用上述部分装置获得干燥的原料气Cl2与SO2。装置e中所盛放的溶液为______(填溶液的名称)。
(5)SO2Cl2遇水能发生剧烈的水解反应,会产生白雾,则SO2Cl2发生水解反应的化学方程式为_______。
(6)反应结束后,将仪器b里的混合物分离的方法是______,
若反应中消耗氯气的体积为1.12L(已转化为标准状况,SO2足量),最后通过蒸馏得到纯净的磺酰氯5.13g,则磺酰氯的产率为___(保留三位有效数字)。
(7)为提高本实验中磺酰氯的产率,在实验操作中需要注意的事项有_____(填序号)。
①先通冷凝水,再通气 ②控制气流速率,宜慢不宜快
③若三颈瓶发烫,可适当降温 ④加热三颈瓶
【答案】(1). +6 (2). 球形冷凝管 (3). 冷凝回流SO2Cl2 (4). < (5). 防止空气中的水蒸气进入装置b中,同时吸收未反应的二氧化硫、氯气,防止污染空气 (6). 饱和食盐水 (7). SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl (8). 过滤 (9). 76.0% (10). ①②③
【解析】
【分析】左边装置为二氧化硫制备装置,右边装置为氯气储存装置,二氧化硫与氯气在三颈烧瓶中反应生成SO2Cl2,三颈烧瓶中活性炭起催化剂作用,SO2Cl2遇水发生剧烈的水解反应,左边洗气瓶为二氧化硫的干燥装置,e中盛有饱和食盐水,目的是降低氯气溶解度便于氯气进入三颈烧瓶中,右边洗气瓶为氯气的干燥装置,SO2Cl2沸点低、易挥发,c为球形冷凝管,能使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流,干燥管d中盛有碱石灰,能吸收未反应的二氧化硫、氯气,防止污染空气,并吸收空气中的水蒸气,防止进入c中导致磺酰氯水解。
【详解】(1)SO2Cl2中O元素的化合价为-2价,Cl元素的化合价为-1价,由化合价代数和为零可知,化合物SO2Cl2中S元素的化合价为+6价,故答案为:+6;
(2)由题给信息可知SO2Cl2沸点低、易挥发,c为球形冷凝管,通入冷水降低温度,使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流,故答案为:球形冷凝管;冷凝回流SO2Cl2;
(3)因球形冷凝管的作用是冷凝回流SO2Cl2,该反应没有加热装置,说明SO2与氯气间的反应为放热反应,放出的热量使反应温度升高,SO2Cl2受热挥发;仪器d为干燥管,干燥管中盛有的碱石灰能吸收未反应的二氧化硫、氯气,防止污染空气,并吸收空气中的水蒸气,防止进入c中导致磺酰氯水解,故答案为:<;防止空气中的水蒸气进入装置b中,同时吸收未反应的二氧化硫、氯气,防止污染空气;
(4)装置e中所盛放的溶液为饱和食盐水,目的是降低氯气溶解度便于氯气排出进入三颈烧瓶中,故答案为:饱和食盐水;
(5)SO2Cl2遇水能发生剧烈的水解反应产生白雾,即生成硫酸和盐酸,反应的化学方程式为SO2Cl2+2H2O
=H2SO4+2HCl,故答案为:SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl;
(6)分离固液混合物应该用过滤的方法,所以b中分离SO2Cl2和活性炭的实验操作是过滤;标准状况下,1.12L Cl2为0.05mol,故理论上可得到0.05molSO2Cl2,即为0.05×135g=6.75g,所以SO2Cl2的产率为×100%=76.0%,故答案为:过滤;76.0%;
(7)为提高本实验中磺酰氯的产率,应减少SO2Cl2受热挥发的量,使SO2、Cl2充分反应,可采取先通冷凝水再通气;控制气流速率,宜慢不宜快;若三颈瓶发烫应适当降温等措施,故答案为:①②③。