BaCO3+SO
,根据图像,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,反应的平衡常数K1=
=
=0.04,若使0.05molBaSO4全部转化为BaCO3,则反应生成0.05molSO
,
=K=0.04,则平衡时n(CO
)=1.25mol,则至少需要Na2CO3的物质的量为1.25mol+0.05mol=1.3mol,B正确;0.05molBaSO4恰好全部转化为BaCO3时,溶液中存在大量的SO
,平衡时CO
的浓度大于SO
,CO
水解促进OH-的形成,因此溶液中浓度最小的是Ba2+,因此离子浓度大小关系为c(CO
)>c(SO
)>c(OH-)>c(Ba2+),C正确;BaSO4在BaCl2溶液中由于Ba2+的存在,使沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移动,因此在BaCl2溶液中的溶解度变小,Ksp只随温度的改变而改变,无论在水中还是BaCl2溶液中,Ksp值是不变的,D错误。
]
第Ⅱ卷
二、非选择题(包括必考题和选考题两部分。
第26~28题为必考题,每个试题考生都必须作答。
第35~36题为选考题,考生根据要求作答。
)
(一)必考题(3题,共43分)
26.(14分)(2018·洛阳二模)为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数,某化学兴趣小组进行了如下实验。
利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出,再滴定测量。
实验装置如图所示。
(1)a的作用是__________,仪器d的名称是__________。
(2)检查装置气密性:
____________________(填操作),关闭k,微热c,导管e末端有气泡冒出;停止加热,导管e内有一段稳定的水柱,说明装置气密性良好。
(3)c中加入一定体积高氯酸和mg氟化稀土样品,f中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。
加热b、c,使b中产生的水蒸气进入c。
①下列物质可代替高氯酸的是__________(填序号)。
A.硝酸 B.盐酸
C.硫酸D.磷酸
②实验中除有HF气体外,可能还有少量SiF4(易水解)气体生成。
若有SiF4生成,实验结果将__________(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。
③若观察到f中溶液红色褪去,需要向f中及时补加NaOH溶液,否则会使实验结果偏低,原因是______________________________________
______________________________________________________
_____________________________________________________。
(4)向馏出液中加入V1mLc1mol·L-1La(NO3)3溶液,得到LaF3沉淀,再用c2mol·L-1EDTA标准溶液滴定剩余La3+(La3+与EDTA按1∶1配合),消耗EDTA标准溶液V2mL,则氟化稀土样品中氟的质量分数为________。
(5)用样品进行实验前,需要用0.084g氟化钠代替样品进行实验,改变条件(高氯酸用量、反应温度、蒸馏时间),测量并计算出氟元素质量,重复多次。
该操作的目的是____________________。
[解析]
(1)a的作用是平衡压强,防止圆底烧瓶中压强过大,引起爆炸。
仪器d的名称是直形冷凝管。
(2)检查装置气密性时在b和f中加水,使水浸没a和e的末端,从而形成密闭体系。
(3)①此实验是利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为HF(低沸点酸)蒸出。
硝酸和盐酸易挥发,A、B项错误;硫酸和磷酸沸点高,难挥发,C、D项正确。
②实验中除有HF气体外,可能还有少量SiF4(易水解)气体生成,若有SiF4生成,不影响实验结果。
③若观察到f中溶液红色褪去,需要向f中及时补加NaOH溶液,否则会使实验结果偏低,原因是充分吸收HF气体,防止其挥发损失。
(4)根据题意得关系式:
La3+~3F-,则n(F-)=3n(La3+)=3(c1V1-c2V2)×10-3mol,氟化稀土样品中氟元素的质量分数为[3(c1V1-c2V2)×10-3mol×19g·mol-1]/mg×100%,即
。
[答案]
(1)平衡压强 直形冷凝管
(2)在b和f中加水至浸没导管a和e末端
(3)①CD ②不受影响
③充分吸收HF气体,防止其挥发损失
(4)
(5)寻找最佳实验条件
27.(14分)利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下:
已知:
①硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。
②常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下:
阳离子
Fe3+
Mg2+
Al3+
Cr3+
沉淀完全时的pH
3.7
11.1
5.4(>8溶解)
9(>9溶解)
(1)实验室用18.4mol·L-1的浓硫酸配制480mL2mol·L-1的硫酸,需量取浓硫酸________mL;配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需______________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)H2O2的作用是____________________________________。
(用离子方程式表示)
(3)加入NaOH溶液使溶液呈碱性,既可以除去某些杂质离子,同时又可以将Cr2O
转化为________(填微粒的化学式)。
(4)钠离子交换树脂的反应原理为:
Mn++nNaR===MRn+nNa+,则利用钠离子交换树脂可除去滤液Ⅱ中的金属阳离子有________。
(5)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的离子方程式:
______________________________________________________
_____________________________________________________。
[解析] (3)根据各金属阳离子形成沉淀的pH,加入NaOH溶液调pH=8,将Fe3+、Al3+完全转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去;同时将Cr2O
转化为CrO
,反应可表示为Cr2O
+2OH-===2CrO
+H2O。
(4)加入NaOH溶液调pH=8除去了浸取液中的Fe3+和Al3+,根据浸取液中含有的金属阳离子,利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子为Mg2+、Ca2+。
(5)根据流程加入SO2将CrO
还原为Cr(OH)(H2O)5SO4,SO2被氧化成SO
,硫元素的化合价由+4价升至+6价,铬元素的化合价由+6价降至+3价,写出离子方程式为2CrO
+12H2O+3SO2===2Cr(OH)(H2O)5SO4+SO
+2OH-。
[答案]
(1)54.3mL 胶头滴管、500容量瓶
(2)2Cr3++H2O+3H2O2===Cr2O
+8H+ (3)CrO
(4)Ca2+和Mg2+ (5)2CrO
+12H2O+3SO2===2Cr(OH)(H2O)5SO4+SO
+2OH-
28.(15分)目前处理烟气中的SO2有三种方法:
液吸法、还原法、电化学法。
Ⅰ.液吸法
25℃,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5;H2SO3:
Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7;Ksp(CaSO4)=7.1×10-5
第1步:
用过量浓氨水吸收SO2,并在空气中氧化。
第2步:
加入石灰水,发生反应Ca2++2OH-+2NH
+SO
CaSO4↓+2NH3·H2O。
(1)25℃,(NH4)2SO3溶液呈________(填“酸性”“碱性”“中性”)
(2)通过计算第2步反应的K判断第2步反应________(填“能”或“不能”)进行完全。
(一般认为K>105时反应就进行完全了。
)
Ⅱ.还原法
已知:
①2CO(g)+SO2(g)
S(l)+2CO2(g) ΔH1=-37.0kJ·mol-1
②2H2(g)+SO2(g)
S(l)+2H2O(g) ΔH2=+45.0kJ·mol-1
③2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3=-566.0kJ·mol-1
④2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH4=-484.0kJ·mol-1
(1)写出液态硫(S)燃烧的热化学方程式_____________________________
_____________________________________________________。
(2)一定压强下,反应①SO2的平衡转化率[α(SO2)]与投料比的比值
、温度(T)的关系如图所示。
则CO的平衡转化率:
N________M(填“>”“<”“=”,下同);逆反应速率:
N________P。
Ⅲ.电化学法
(1)原电池法:
写出SO2、O2和稀H2SO4所构成的原电池的负极反应式_____________________________________________________。
(2)电解法:
先用Na2SO4溶液吸收烟气中的SO2,再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫,同时在阳极得到副产物氧气,装置如下图所示。
①b为电源的________(填“正极”或“负极”)。
②用Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的SO2,目的是_____________________
_____________________________________________________。
③若电解一段时间后通过质子交换膜的离子数为1.204×1024个,则通过处理烟气理论上能得到硫________g。
[解析] Ⅰ.
(1)Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5大于H2SO3的Ka2=1.0×10-7,所以NH
的水解程度小于SO
,所以25℃,(NH4)2SO3溶液的显碱性;
(2)K=
=
×
=
×
2>1×105
所以第2步反应能完全进行。
Ⅱ.
(1)②2H2(g)+SO2(g)
S(l)+2H2O(g) ΔH2=+45.0kJ·mol-1
④2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH4=-484.0kJ·mol-1
根据盖斯定律,④-②得液态硫(S)燃烧的热化学方程式S(l)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-529.0kJ·mol-1;
(2)相同温度下,
越大,α(SO2)越大,根据图示可知y1>y2,M、N点α(SO2)相等,M点CO的投放大于N,所以CO的平衡转化率:
N>M;温度越高反应速率越快,P点的温度大于N,所以逆反应速率:
N
Ⅲ.
(1)SO2、O2和稀H2SO4所构成的原电池,SO2在负极失电子生成SO
,负极反应式是SO2-2e-+2H2O===SO
+4H+;
(2)①用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫,硫元素化合价降低发生还原反应,该反应在电解池的阴极发生,同时溶液中氢氧根离子在阳极失电子生成氧气,由于铜是活泼电极,所以铜电极做阴极,铂棒做阳极,电源正极连接阳极,电源负极连接阴极,故b是电源正极;②Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的SO2,电解过程中可以增强溶液导电能力,加快电解速率;③阴极是二氧化硫在酸性溶液中得到电子生成单质硫,电极反应为SO2+4H++4e-===S+2H2O;通过质子交换膜的离子数为1.204×1024个物质的量=
=2mol,依据电极反应中定量关系计算每4mol氢离子交换生成硫单质1mol,则2mol氢离子交换生成硫单质0.5mol,质量=0.5mol×32g·mol-1=16g。
[答案] Ⅰ.
(1)碱性
(2)能 Ⅱ.
(1)S(l)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-529.0kJ·mol-1
(2)> <
Ⅲ.
(1)SO2-2e-+2H2O===SO
+4H+
(2)①正极 ②增强溶液导电能力,加快电解速率 ③16
(二)选考题(请考生从所给出的2道题中任选一道作答)
35.[化学—选修3:
物质结构与性质](15分)
二氟草酸硼酸锂[LiBF2(C2O4)]是新型锂离子电池电解质,乙酸锰(CH3COO)3Mn]可用于制造离子电池的负极材料。
合成方程式如下:
2H2C2O4+SiCl4+2LiBF4===2LiBF2(C2O4)+SiF4+4HCl
4Mn(NO3)2·6H2O+26(CH3CO)2O===
4(CH3COO)3Mn+8HNO2+3O2↑+40CH3COOH
(1)基态锰原子的核外电子排布式为________。
(2)草酸(HOOCCOOH)分子中碳原子轨道的杂化类型是______________,1mol草酸分子中含有σ键的数目为________。
(3)与SiF4互为等电子体的两种阴离子的化学式为__________________。
(4)CH3COOH易溶于水,除了它是极性分子外,还因为
______________________________________________________
_____________________________________________________。
(5)向硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。
已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子的原因是______________________________________________________
_____________________________________________________。
(6)硼氢化钠的晶胞结构如图所示,该晶胞中Na+的配位数为________,若硼氢化钠晶体的密度为dg·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则a=________(用含d、NA的代数式表示);若硼氢化钠晶胞上、下底心处的Na+被Li+取代,则得到晶体的化学式为________。
[解析]
(2)由草酸的结构式可知,一个中心碳原子有3个σ键和一个π键,没有孤对电子,属于sp2杂化,每个草酸(HOOCCOOH)分子中共含有7个σ键,1mol草酸分子中含有σ键的数目为7NA。
(5)NF3不易与Cu2+形成配离子的原因是F的电负性大于N,N—F成键电子对偏向F,导致NF3中的氮原子核对孤对电子吸引力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子。
(6)以上底面处的Na+为研究对象,与之距离最近的BH
共有8个。
该晶胞中Na+个数为4BH
个数是4,晶体的化学式为NaBH4,该晶胞的质量为38×4/NAg,该晶胞的体积为2a3nm3=2a3×10-21cm3,则2a3×10-21cm3×dg·cm-3=38×4/NAg,a=
;若NaBH4晶胞底心处的Na+被Li+取代,则晶胞中BH
数目为4,钠离子个数为3,锂离子个数为1,晶体的化学式为Na3Li(BH4)4。
[答案]
(1)[Ar]3d54s2(或1s22s22p63s23p63d54s2)
(2)sp2 7NA (3)SO
、PO
(4)乙酸与水分子之间可形成氢键 (5)F的电负性大于N,N—F成键电子对偏向F,导致NF3中的N原子核对孤对电子吸引力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子 (6)8
Na3Li(BH4)4
36.[化学—选修5:
有机化学基础](15分)
某酯的合成路线如下图所示:
回答下列问题:
(1)A的结构简式为________;B中含氧官能团的名称为________。
(2)反应Ⅰ的反应类型为________;反应Ⅱ的反应条件为________。
(3)B→C反应的化学方程式为____________________;反应Ⅲ的化学方程式为______________________________________________________
_____________________________________________________。
(4)C的同分异构体有多种,写出其中一种满足下列条件的有机物的结构简式:
__________________________。
①遇氯化铁溶液显紫色;②含有苯环;③核磁共振氢谱有五个峰,峰面积比为2∶2∶2∶1∶1。
(5)设计以
为起始原料(其他试剂任选),制备
的合成路线流程图。
合成