D.最高价氧化物对应的水化物的酸性:
Y>Z
【答案】B
【解析】四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的,则X是钠;Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性,说明这种盐不水解,Z只能是第三周期的非金属元素,且Z的氢化物的水溶液属于强酸,则Z是氯;W、X的简单离子具有相同电子层结构,则W在第二周期且是非金属元素,可能是氮和氧;W与Y同族,Y在X与Z之间,位置关系如图:
;A.X、W离子的电子层为2层,Z离子即氯离子电子层为3层,电子层多半径大,电子层结构相同时,序小半径反而大,则简单离子半径大小顺序是:
X<W<Z,故A错误;B.W在第二周期且是非金属元素,可能是氮和氧,与钠形成的化合物可能是氮化钠,氧化钠,过氧化钠,它们与水反应都能生成氢氧化钠使溶液呈碱性,故B正确;C.W与Y处于同于主族,从上到下,非金属性逐渐减弱,气态氢化物的热稳定性逐渐减弱,则W>Y,故C错误;D.Y与Z处于同同期,从左到右,非金属性逐渐增强,最高价氧化物的水化物的酸性逐渐增强,则Z>Y,故D错误;故选B。
6.常温下,Ka1(H2C2O4)=10-1.3,Ka2(H2C2O4)=10-4.2。
用0.l000mol/LNaOH溶液滴定10.00mL0.l000mol/LH2C2O4溶液所得滴定曲线如图。
下列说法正确的是
A.点①所示溶液中:
B.点②所示溶液中:
C.点③所示溶液中:
D.点④所示溶液中:
【答案】B
【解析】点①所示溶液中溶质是NaHC2O4,溶液呈酸性,说明HC2O4-电离大于水解,所以
,故A错误;点②所示溶液PH=4.2,
,Ka2(H2C2O4)=10-4.2,
,所以
,故B正确;点③所示溶液呈中性,根据电荷守恒
,故C错误;点④所示溶液中溶液是Na2C2O4,根据电荷守恒、物料守恒
,故D错误。
点睛:
酸式弱酸盐NaHA溶液的酸碱性由HA-的电离和水解程度决定;若HA-的电离大于水解,溶液呈酸性;若HA-的电离小于水解,溶液呈碱性。
7.根据下列实验操作和现象得出的相关结论正确的是
A.AB.BC.CD.D
【答案】A
【解析】氯乙烷在氢氧化钠水溶液中水解为乙醇和氯化钠,氯化钠与硝酸银反应生成难溶于硝酸的氯化银沉淀,故A正确;Fe(NO3)2溶液加入稀硫酸,Fe2+可以被硝酸氧化为Fe3+,所以Fe(NO3)2溶液加入稀硫酸,在加KSCN溶液,溶液变成血红色,不能证明Fe(NO3)2已变质,故B错误;若盐酸的浓度不同,相同温度下,将等质量的大理石块和大理石粉加入到等体积的盐酸中,反应速率:
大理石粉不一定大理石块,故C错误;2mL0.01mol/L的Na2S溶液中滴入几滴ZnSO4,Na2S溶液有剩余,再滴入几滴CuSO4溶液,Na2S与CuSO4反应生成CuS沉淀,不能证明
,故D错误。
点睛:
Fe2+可以被硝酸、氧气等氧化剂氧化为Fe3+,若要证明Fe(NO3)2是否变质,可以向Fe(NO3)2溶液直接加入KSCN溶液,若溶液变成血红色,则Fe(NO3)2已变质。
8.氯化铁,黑棕色结晶,熔点306℃、沸点315℃,易升华;FeCl3易溶于水且具有强烈的吸水性。
某化学兴趣小组利用如下装置(夹持仪器略去)制备氯化铁晶体(FeCl3.6H2O)。
(1)仪器A的名称是____,在该实验中长导气管的作用是____,同时防止盐酸挥发污染环境。
(2)装置甲中发生反应的离子方程式为____,装置丙的作用为__________________。
(3)为顺利达成实验目的,实验过程中先关闭弹簧夹l和3,打开弹簧夹2,再打开乙装置中的活塞,待铁粉完全溶解后,关闭乙中的活塞,___再打开甲中的活塞。
(4)在实验过程中判断乙瓶中铁元素完全转化成氯化铁的方法是:
取试样于试管中,然后向试管中力口入__(填试剂)后观察现象。
(5)反应结束后,将乙中溶液边加入____,边进行加热浓缩、____、过滤、洗涤、干燥即得到产品。
【答案】
(1).分液漏斗
(2).平衡气压利于液体顺利滴下(3).2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O(4).吸收多余的氯气(或吸收尾气,防止污染空气)(5).打开弹簧夹1和3,关闭弹簧夹2或(关闭弹簧夹2打开弹簧夹1和3)(6).K3Fe(CN)6(或铁氰化钾、赤血盐)(或答铁氰化钾溶液,K3Fe(CN)6溶液,赤血盐溶液都可)(7).浓盐酸(8).冷却结晶
【解析】试题分析:
(1)根据装置图回答仪器A的名称;在该实验中长导气管可以使烧瓶和分液漏斗中的压强保持一致;
(2)装置甲中高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气;装置丙中氢氧化钠吸收剩余氯气;(3)实验过程中,先用盐酸与铁粉反应生成氯化亚铁和氢气,铁完全溶解后再通入氯气,氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁;(4)亚铁离子与铁氰化钾溶液溶液反应生成蓝色沉淀;(5)氯化铁易水解,加入浓盐酸可以防止氯化铁水解;
解析:
(1)仪器A的名称是分液漏斗;在该实验中长导气管可以平衡气压利于液体顺利滴下;
(2)装置甲中高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气,反应离子方程式是2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O;装置丙吸收多余的氯气,防止污染空气;(3)先用盐酸与铁粉反应生成氯化亚铁和氢气,铁完全溶解后再通入氯气,氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁;所以实验过程中先关闭弹簧夹l和3,打开弹簧夹2,再打开乙装置中的活塞,待铁粉完全溶解后,关闭乙中的活塞,打开弹簧夹1和3,关闭弹簧夹2,再打开甲中的活塞;取试样于试管中,然后向试管中力口入K3Fe(CN)6溶液后观察现象,若没有蓝色沉淀生成,则铁元素完全转化成氯化铁;(5)为防止氯化铁水解,反应结束后,将乙中溶液边加入浓盐酸,边进行加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即得到产品氯化铁。
9.汽车尾气中通常含有NO和CO等大气污染物,科学家寻找高效催化剂实现了汽车尾气的转化,进而减少汽车尾气对大气的污染。
(1)在100kPa和298.15K下,由稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质在298.15K时的标准摩尔生成焓。
已知NO标准摩尔生成焓AH=+91.5kJ/moI,CO的标准燃烧热AH=-283kJ/mol,由此写出NO和CO反应的热化学反应方程式____。
(2)一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入4.0molN02和4.0moICO,在催化剂作用下发生反应4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)△H<0,测得相关数据如下:
①5~l0min,用NO2的浓度变化表示的反应速率为____。
②以下表述能说明该反应己达到平衡状态的是____。
A.气体颜色不再变化
B.气体密度不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化
③20min时,保持温度不变,继续向该容器中加入l.0molNO2和l.0molCO,在t1时反应再次达到平衡,则N02的转化率比原平衡____(填“增大”、“减小”或“不变)。
④该温度下反应的化学平衡常数K=_____(保留两位有效数字)。
(____)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)
2NO2(g)。
将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:
v(N2O4)=klp(N2O4),v(NO2)=k2P2(N02),其中k1、k2是与反应温度有关的常数。
则一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1=_____。
(Kp为平衡分压代替平衡浓度计算所得的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(4)电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路,原理是将NOx在电解池中分解成无污染的N2除去,如图示,两电极间是固体氧化物电解质,在一定条件下可自由传导O2-,如果NOx为NO,则电解池阴极电极反应式为______。
【答案】
(1).2CO(g)+2NO(g)
N2(g)+2CO2(g)△H=-749kJ·moL-1
(2).0.028mol·L-1·min-1(3).A、C(4).增大(5).0.11L·mol-1(6).
(7).2NO+4e-=N2+2O2−(或2NO=N2+2O2−-4e-)
【解析】试题分析:
(1)由标准摩尔生成焓的概念,N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=AH=+183.0kJ/moI;CO的标准燃烧热AH=-283kJ/mol,即2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)AH=-566kJ/mol;根据盖斯定律书写NO和CO反应的热化学反应方程式;
(2)①根据
计算;②根据平衡标志分析;③20min时,保持温度不变,继续向该容器中加入相同比例的反应物,相当于加压;④利用“三段式”计算化学平衡常数;(3)Kp=
,平衡时NO2、N2O4的消耗速率比=v(NO2):
v(N2O4)=k2P2(N02):
=klp(N2O4)=2;(4)NOx在电解池中分解成无污染的N2,NOx得电子发生还原反应;
解析:
(1)①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=AH=+183.0kJ/moI
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)AH=-566kJ/mol;根据盖斯定律②-①得2CO(g)+2NO(g)
N2(g)+2CO2(g)△H=-749kJ·moL-1;
(2)①5~l0min,NO2的浓度变化为1.7-1.56=0.14mol/L,
=
=0.028mol·L-1·min-1;②A.气体颜色不再变化,说明NO2的浓度不再变化,所以一定达到平衡状态,故A正确;B.反应前后气体质量不变,容器体积不变,所以气体密度是恒量,气体密度不再变化,不一定平衡,故B错误;C.反应前后气体质量不变,气体物质的量改变,根据
,气体平均相对分子质量是变量,所以气体平均相对分子质量不再变化,反应一定达到平衡状态,故C正确。
③20min时,保持温度不变,继续向该容器中加入相同比例的反应物,相当于加压,平衡正向移动,N02的转化率比原平衡增大;
④
0.11
(3)Kp=
,平衡时NO2、N2O4的消耗速率比=v(NO2):
v(N2O4)=k2P2(N02):
;则k1=
;(4)NOx在电解池中分解成无污染的N2,得电子发生还原反应,阴极反应式是2NO+4e-=N2+2O2−;
点睛:
燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,如CO的标准燃烧热AH=-283kJ/mol,指1molCO完全燃烧生成CO2放出283kJ热量。
10.碲(Te)广泛用于彩色玻璃和陶瓷。
工业上用精炼钢的阳极泥(主要含有TeO2、少量Ag、Au)为原料制备单质碲的一种工艺流程如下:
已知Te02微溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱。
(1)“碱浸”时所用的试剂是___(填化学式)。
(2)碱浸后的“滤渣”可用于____。
(3)“沉碲”时,缓慢加入H2SO4,并不断搅拌。
为生成TeO2沉淀需控制溶液的pH为4.5—5.0,其原因是____。
(4)“酸溶”后,将SO2通入TeC14酸性溶液中进行“还原”得到碲,该反应的化学方程式是____。
(5)25℃时,亚碲酸(H2Te03)的Kal=lxl0-3,Ka2=2×l0-8
①0.lmol/L的NaHTe03的溶液中c(TeO32-)-c(H2TeO3)=____(填离子浓度表达式)。
②0.lmol.L-1的NaHTe03溶液呈__________填“酸性”,“碱性”,“中性”)理由是____(写出利用平衡常数汁算及推理过程).
【答案】
(1).NaOH溶液(KOH溶液)
(2).提炼贵金属(或提取银和金或其它合理答案)(3).溶液酸性过强,TeO2会继续与酸反应导致碲元素损失(4).TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4(5).c(H+)-c(OH-)(6).酸性(7).NaHTeO3的水解平衡常数Kh=Kw/Ka1=1×10-14/1×10-3=10-11,Kh【解析】试题分析:
(1).根据Te02易溶于较浓强碱分析;
(2)阳极泥中的Ag、Au难溶于碱,所以滤渣的主要成分是Ag、Au;(3).Te02溶于较浓的强酸;(4)SO2通入TeC14酸性溶液中得到碲、硫酸、盐酸;(5)①根据质子守恒分析;②HTe03-既水解又电离,根据水解、电离的平衡常数分析0.lmol.L-1的NaHTe03溶液的酸碱性;
解析:
(1).Te02易溶于较浓强碱,所以“碱浸”时所用的试剂是NaOH溶液或KOH溶液;
(2)阳极泥中的Ag、Au难溶于碱,所以滤渣的主要成分是Ag、Au,“滤渣”可用于提炼贵金属;(3).溶液酸性过强,TeO2会继续与酸反应导致碲元素损失,所以需控制溶液的pH为4.5—5.0;(4)SO2通入TeC14酸性溶液中得到碲、硫酸、盐酸,反应方程式是TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4;(5)①根据质子守恒,NaHTe03的溶液中c(TeO32-)+c(OH-)=c(H+)+c(H2TeO3),所以c(TeO32-)-c(H2TeO3)=c(H+)-c(OH-);②NaHTeO3的水解平衡常数Kh=Kw/Ka1=1×10-14/1×10-3=10-11,Kh点睛:
酸式弱酸盐NaHA溶液的酸碱性由HA-的电离和水解程度决定;若HA-的电离大于水解,溶液呈酸性;若HA-的电离小于水解,溶液呈碱性。
11.【化学——选修3:
物质结构与性质】第一代半导体材料(Si.Ge等)与第二代半导体材料(GaAs、InSb等)一起,将人类推进了信息时代。
近年来,以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料的出现,开辟了人类资源和能源节约型社会的新发展,也成为了科学家研究的热点。
(1)基态锗原子的价电子排布图为_____。
(2)N、P、As位于同一主族,基态氮原子的核外共有____种不同运动状态的电子,N20的空间构型为____,与P043-互为等电子体的分子有____(填一种即可)。
(3)酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学中的光敏剂、催化剂等方面得到广泛的应用,其结构如图所示,中心离子为钴离子。
酞菁钴中碳原子的杂化轨道类型为____;与钴离子通过配位健结合的氮原子的编号是_____。
(4)已知PH3分子的键角约为94°,而AsH3分子的键角约为91.8°,试用价层电子对互斥理论解释PH3的键角比AsH3的键角大的原因_____________________。
(5)第三周期主族元素中,按第一电离能大小排序,第一电离能在磷和铝之间的元素有______。
(6)氮化硼、氮化铝、氮化镓的结构类似于金刚石,熔点如表中所示:
试从结构的角度分析它们熔点不同的原因___________________。
(7)磷化铝晶胞如图所示,若两个铝原子之间的最近距离为dpm,NA代表阿伏加德罗常数的值,则磷化铝晶体的密度ρ=____g/cm3。
【答案】
(1).
(2).7(3).直线形(4).CCl4(或SiF4等)(5).sp2(6).1、3(7).P原子半径比As原子半径小,PH3分子中成键电子对间的距离较近,斥力更大(8).Mg、Si、S(9).氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体,键长依次增大,键能依次降低,熔点依次降低(10).
【解析】试题分析:
(1)基态锗原子的价电子排布式是4S24P2;
(2)有几个电子就有几种运动状态;根据N20与CO2是等电子体;P043-由5个原子构成,价电子数是32;(3)酞菁钴中碳原子都有3个
键,无孤对电子;氮原子最外层有5个电子,能形成3个共价键;(4)P原子半径比As原子半径小,PH3分子中成键电子对间的距离较近,斥力更大;(5)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,ⅡA元素的S轨道全充满为稳定状态,第一电离能大于ⅢA;ⅤA的元素P轨道半充满为稳定状态,所以第一电离能大于ⅥA的元素;(6)氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体,键长依次增大,键能依次降低;(7)根据均摊原则计算晶胞的化学式,两个铝原子之间的最近距离为dpm,则晶胞的体积为
,根据
计算密度;
解析:
(1)基态锗原子的价电子排布图是
;
(2)氮原子核外有7个电子,有7种运动状态;N20与CO2是等电子体,CO2是直线型分子,所以N20的空间构型是直线型;P043-由5个原子构成,价电子数是32,所以与P043-互为等电子体的分子有CCl4(或SiF4等);(3)酞菁钴中碳原子都有3个
键,无孤对电子,所以碳原子的杂化轨道类型为sp2;氮原子最外层有5个电子,能形成3个共价键,2,4两个氮原子都有3个共价键,1,3两个氮原子有4个键,所以1,3两个氮原子与钴离子通过配位健结合;(4)P原子半径比As原子半径小,PH3分子中成键电子对间的距离较近,斥力更大,所以PH3的键角比AsH3的键角大;(5)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,ⅡA元素的S轨道全充满为稳定状态,第一电离能大于ⅢA;ⅤA的元素P轨道半充满为稳定状态,所以第一电离能大于ⅥA的元素;所以第三周期主族元素中,按第一电离能大小排序,第一电离能在磷和铝之间的元素有Mg、Si、S;(6)氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体,键长依次增大,键能依次降低,熔点依次降低;(7)根据均摊原则,晶胞中P原子数是4,Al原子数是
,所以晶胞的摩尔质量是232g/mol,两个铝原子之间的最近距离为dpm,则晶胞的体积为
,
g/cm3;
12.【化学——选修5:
有机化学基础】有机物X是合成某药物的中间体,X的结构简式为:
以有机物A为原料合成X的流程如图所示(部分条件省略):
(1)步骤①的反应类型为____。
(2)D分子中官能团的名称是____。
(3)步骤⑥中E的结构简式为_______;碳酸钠的作用是_________。
(4)1molB最多可消耗H2的物质的量为______mol。
(5)利用
可制备某线性结构高分子酚醛树脂,该反应的化学方程式为____。
(6)满足下列条件
的同分异构体有____种。
①苯环上有三个取代基;
②能发生银镜反应;
③能与碳酸氢钠溶液反应放出二氧化碳。
【答案】
(1).加成反应
(2).(酚)羟基、酯基(3).
(4).与酚羟基反应形成酚钠(5).4(6).
(7).10
【解析】试题分析:
A与甲醛反应生成
,则A是
;
少了2个氢原子,所以B是
;
,C多了2个氢原子,所以C是
;
,D是
;
,根据
,可知E是
。
解析:
根据以上分析,
(1)
与甲醛反应生成
,反应类型为加成反应。
(2)
分子中官能团的名称是酚羟基、酯基。
(3)步骤⑥中E的结构简式为
;碳酸钠与酚羟基反应形成酚钠。
(4)1mol
最多可消耗H2的物质的量为4mol。
(5)
与甲醛发生缩聚反应生成高分子酚醛树脂,该反应的化学方程式为
。
........