D、当溶液pH=7时,溶液呈中性。
由图可知,该溶液为Na2C2O4和NaHC2O4的混合溶液,且溶质以Na2C2O4为主,只含很少量的NaHC2O4,C2O42-的一级水解远远大于其二级水解,因此该溶液中相关粒子浓度的大小关系为:
c(Na+)>c(C2O42-)>c(HC2O4-)>c(H2C2O4),故D正确;
故选D。
第Ⅱ卷(非选择题,共174分)
三、本卷包括必考题和选考题两部分。
第22~32题为必考题,每个试题考生都必须做答。
第33~38题为选考题,考生根据要求做答。
(一)必考题(共129分)
8.氨气与适量氯气混合反应可生成NH4Cl(俗称脑砂)和一种无污染的气体。
某学习小组利用下列装置模拟该反应,请回答相关问题。
(1)该实验中所需的氯气是用浓盐酸与MnO2反应制取。
装置A中仪器X的名称为____;X中发生反应的离子方程式为_______。
(2)要得到干燥纯净的氯气,上述A、B、C装置的连接顺序依次为a→_____(用小写字母表示)。
(3)利用E装置,将适量氨气与氯气充分混合反应氨气应从_______(用小写字母表示)通入,反应的化学方程式为_______________;可能观察到的现象是___________。
(4)《唐本草》记载脑砂入药可以散瘀消肿,天然脑砂含少量NH4Cl,现取天然脑砂进行NH4Cl含量测定。
准确称取一定质量脑砂,与足量的氧化铜混合,如下图所示进行实验。
已知:
2NH4Cl+3CuO=3Cu+N2+2HCl+3H2O。
①为顺利完成有关物理量的测定,请完善下列表格:
测量时间点
加热前
当观察到_____现象时
测量内容
_______________
停止加热,冷却,称量H装置的总质量
②如果不用J装置,测出NH4Cl的含量将_____(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】
(1).圆底烧瓶
(2).MnO2+2Cl-+4H+
Mn2++Cl2↑+2H2O(3).debc(4).f(5).8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2(6).黄绿色气体消失,有白烟生成(7).称量H的总质量(8).G中不再有气泡出现(9).偏高
【分析】
(1)装置A中仪器X的名称为圆底烧瓶,利用MnO2和浓HCl制取氯气;
(2)要先用饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,再干燥;
(3)氨气的密度小,利用E装置,将适量氨气与氯气充分混合反应氨气应从f通入,氯气能将氨氧化,生成氯化铵,由此分析;
(4)①F中发生反应2NH4Cl+3CuO=3Cu+N2+2HCl+3H2O,G中浓硫酸将氯化氢干燥,H中碱石灰增重,可测定HCl的质量,可算出氯化铵。
②如果不用J装置,空气中的水和二氧化碳会进入J中,测出NH4Cl的含量将偏高。
【详解】
(1)装置A中仪器X的名称为圆底烧瓶,利用MnO2和浓HCl制取氯气,MnO2+2Cl-+4H+
Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)要先用饱和食盐水除去氯气中的HCl气体,再干燥,要得到干燥纯净的氯气,上述A、B、C装置的连接顺序依次为adebc;
(3)氨气的密度小,从f进,氯气的密度大于氨气的密度,有利于两种气体充分混合,并且充分反应,生成氯化铵,8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2,可能观察到的现象是:
黄绿色气体消失有白烟生成;
(4)①F中发生反应2NH4Cl+3CuO=3Cu+N2+2HCl+3H2O,G中浓硫酸将氯化氢干燥,当观察到G中不再有气泡出现现象时,H中碱石灰增重,可测定HCl的质量,加热前要称量H的总质量,根据反应后H的增重可算出氯化铵。
②如果不用J装置,空气中的水和二氧化碳会进入J中,测出NH4Cl的含量将偏高。
【点睛】本题以岩脑砂为载体,考查氯气的制备原理、仪器识别、气体除杂与干燥、实验装置的连接、物质的检验、对装置的分析评价、物质含量测等知识,难点:
(4)物质含量测定实验设计,要排除各种干扰因素。
9.高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性,是一种新型的绿色净水消毒剂。
工业上以菱铁矿(主要成分是FeCO3及少量SiO2)为原料制备高铁酸钠生产过程如下:
(1)Na2FeO4中铁元素的化合价为___,高铁酸钠用于杀菌消毒时的化学反应类型为____(填“氧化还原反应”、“复分解反应”或“化合反应”)。
(2)按照上述流程,步骤①中碱浸时能否用较便宜的Ca(OH)2替代NaOH_____(填“能”或“不能”),理由是___________。
(3)步骤②中28%的稀硫酸需要用98%的浓硫酸配制,配制时所需玻璃仪器除量筒外,还____(填字母序号)。
步骤③中检验Fe2+全部转化成Fe3+的方法是:
__________。
A.容量瓶B.烧杯C.烧瓶D.玻璃棒E.酸式滴定管;
(4)步骤④中除生成Na2FeO4外,还有NaCl生成,其离子方程式为_________;己知步骤⑤是向Na2FeO4溶液中继续加入氢氧化钠固体得到悬浊液,则操作a的名称为_____。
(5)理论上,每获得0.5mol的FeO42-消耗NaClO的总质量为_____。
【答案】
(1).+6
(2).氧化还原反应(3).不能(4).CaSiO3难溶于水,无法分离出SiO2(其它合理答案也可)(5).BD(6).取少量③中溶液于试管,滴入少量K3Fe(CN)6溶液,若无蓝色沉淀,则Fe2+已经全部转化成Fe3+(7).2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O(8).过滤(9).74.5g
【分析】
工业上菱铁矿,主要成分是FeCO3及少量SiO2,①用NaOH溶解SiO2除去,步骤②中用28%的稀硫酸溶解生成亚铁离子,③NaClO将亚铁离子氧化成铁离子,④然后加入NaOH和NaClO发生反应:
2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,得到高铁酸钠(Na2FeO4)溶液,⑤最后结构蒸发浓缩、冷却结晶得到产品高铁酸钠。
(1)Na2FeO4中化合价代数和为零;
(2)CaSiO3难溶于水;
(3)根据配制一定量分数溶液的步骤:
计算、称量、溶解,确定所用的仪器;
可用K3Fe(CN)6溶液,检验Fe2+;
(4)步骤④中除生成Na2FeO4外,还有NaCl生成,根据质量守恒写出离子方程式;
分离固体与液体应用过滤;
(5)理论上,由电子守恒,铁从+2价变成+6价,按关系式FeO42-~2NaClO计算。
【详解】
(1)Na2FeO4中化合价代数和为零,则Fe元素的化合价为+6价;
高铁酸钠具有很强的氧化性,高铁酸钠用于杀菌消毒时的化学反应类型为氧化还原反应;
(2)用NaOH溶解SiO2生成硅酸钠能溶解,从而与FeCO3分离而除去,不能用较便宜的Ca(OH)2替代NaOH,CaSiO3难溶于水,无法分离出SiO2。
(3)根据配制一定量分数溶液的步骤:
计算、称量、溶解,确定所用的仪器:
胶头滴管、量筒、玻璃棒、烧杯,故选:
BD。
步骤③中检验Fe2+全部转化成Fe3+的方法是:
取少量③中溶液于试管,滴入少量K3Fe(CN)6溶液,若无蓝色沉淀,则Fe2+已经全部转化成Fe3+;
(4)步骤④中除生成Na2FeO4外,还有NaCl生成,其离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
己知步骤⑤是向Na2FeO4溶液中继续加入氢氧化钠固体得到悬浊液,分离固体与液体应用过滤,则操作a的名称为过滤。
(5)理论上,由电子守恒,铁从+2价变成+6价,按关系式FeO42-~2NaClO计算,每获得0.5mol的FeO42-消耗NaClO的总质量为74.5g。
10.消除尾气中的NO是环境科学研究的热点课题。
I.NO氧化机理
已知:
2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)△H=-110kJ·mol-1;25℃时,将NO和O2按物质的量之比为2:
1充入刚性反应容器中,用测压法研究其反应的进行情况。
体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(忽略NO2与N2O4的转化)
t/min
0
80
160
p/kpa
75.0
63.0
55.0
55.0
(1)0~80min,v(O2)=_____kPa/min;随着反应进行,反应速率逐渐减小的原因是____。
用压强代替浓度所得到的平衡常数用K(p)表示,25℃时,K(p)的值为____(保留3位有效数字)。
(2)查阅资料,对于总反应2NOg)+O2(g)=2NO2(g)有如下两步历程
第一步2NO(g)====N2O2(g)快速反应
第二步N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)慢反应
总反应速率主要由第______步决定;若利用分子捕获器适当减少反应容器中的N2O2,总反应的平衡常数K(p)将___(填“增大”、“减小”或“不变”);若提高反应温度至35℃,则体系压强p∞(35℃)______p∞(25℃)(填“大于”、“等于”或“小于”)。
II.NO的工业处理
(3)H2还原法:
2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g);△H=a;已知在标准状况,由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的焓变叫标准摩尔生成焓。
NO(g)和H2O(g)的标准摩尔生成焓分别为+90kJ/mol、-280kJ/mol,则a=_____。
(4)O3-CaSO3联合处理法
NO可以先经O3氧化,再用CaSO3水悬浮液吸收生成的NO2,转化为HNO2,则悬浮液吸收NO2的化学方程式为__________;CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高SO32-对NO2的吸收速率。
请用平衡移动原理解释其主要原因_________________(结合化学用语和文字)
【答案】
(1).0.15
(2).反应物浓度减小,反应速率降低(3).3.20(4).二(5).不变(6).大于(7).-740kJ/mol(8).CaSO3+2NO2+H2O=CaSO4+2HNO3(9).对于反应CaSO3(s)
Ca2+(aq)+SO32-(aq),加入硫酸钠溶液时,硫酸根离子部分结合钙离子,使其平衡向右移动,SO32-的浓度增大,吸收NO2的速率增大。
【分析】
(1)根据三段式计算;反应物浓度减小,反应速率降低;根据平衡常数的定义书写;
(2)历程中最慢的反应步骤决定反应速率;平衡常数K(p)只受温度影响;提高反应温度决速反应步骤平衡逆向移动,体系压强增大;
(3)△H=生成物的标准摩尔生成焓之和-反应物的标准摩尔生成焓之和;
(4)NO2将CaSO3氧化,写出发生氧化还原反应的方程式。
对于反应CaSO3(s)
Ca2+(aq)+SO32-(aq),加入硫酸钠溶液时,硫酸根离子部分结合钙离子,使其平衡向右移动。
【详解】
(1)t=0min时,P=75kpa,将NO和O2按物质的量之比为2:
1充入刚性反应容器中
2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)
p始/kpa5025
△p/kpa2xx2x
p/kpa50-2x25-x2x
80min时,(50-2x)+(25-x)+2x=63
x=12kpa
v(O2)=12/80=0.15kPa/min;
随着反应进行,反应速率逐渐减小的原因是:
反应物浓度减小,反应速率降低;
平衡时,(50-2x)+(25-x)+2x=55,x=20kpa,用压强代替浓度所得到的平衡常数用K(p)表示,25℃时,K(p)的值为402/(102×5)=3.20;
(2)历程中最慢的反应步骤决定反应速率,第二步是慢反应,是决速反应;平衡常数K(p)只受温度影响,减少反应容器中的N2O2,总反应的平衡常数K(p)将不变;提高反应温度决速反应步骤N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)平衡逆向移动,体系压强增大,若提高反应温度至35℃,则体系压强p∞(35℃)大于p∞(25℃);
(3)△H=生成物的标准摩尔生成焓之和-反应物的标准摩尔生成焓之和=-280kJ/mol×2-90kJ/mol×2=-740kJ/mol;
(4)NO2将CaSO3氧化,悬浮液吸收NO2的化学方程式为CaSO3+2NO2+H2O=CaSO4+2HNO3;
对于反应CaSO3(s)
Ca2+(aq)+SO32-(aq),加入硫酸钠溶液时,硫酸根离子部分结合钙离子,使其平衡向右移动,SO32-的浓度增大,吸收NO2的速率增大。
11.云南是南方丝绸之路的重要节点,有着丰富的铜镍矿石资源。
回答下列相关问题:
(1)镍在元素周期表中的位置是____,其基态原子的电子排布式为_____,该原子核外有___个未成对电子。
(2)Ni(NH3)4SO4中N的杂化轨道类型是_____;1molNi(NH3)42+中含有的
键数目为____个;SO42-的立体构型是______。
(3)氨是_____分子(填“极性”或“非极性”),经测定NH4F为分子晶体,类比NH3·H2O表示出NH4F分子中的氢键_____。
(4)铜镍合金的立方晶胞结构如图所示,其中原子A的坐标参数为(0,1,0);
①原子B的坐标参数为____;
②若该晶体密度为dg/cm3,则铜镍原子间最短距离为____pm
【答案】
(1).第四周期Ⅷ族
(2).1s22s22p63s23p63d84s2(3).2(4).sp3(5).16NA(或9.632×1024)(6).正四面体形(7).极性(8).F-H···N(或N-H···F)(9).
(10).
【分析】
(1)镍原子序数为28,据此判断其在周期表中位置;由构造原理书写原子核外电子排布式;判断原子核外未成对电子;
(2)依据价层电子互斥理论计算判断即可;
1molNi(NH3)42+中含有的
键数目为(3×4+4)NA=16NA;
依据价层电子互斥理论计算判断即可;
(3)氨分子中有一对末成键电子对,是极性分子;NH4F分子中的氢键F-H···N(或N-H···F);
(4)①原子B的坐标参数为
;
②处于面对角线上的Ni、Cu原子之间距离最近,晶胞面对角线长度等于Ni、Cu原子距离的2倍,而面对角线长度等于晶胞棱长的
倍,均摊法计算晶胞中Ni、Cu原子数目,计算晶胞的质量,而晶胞质量=晶体密度×晶胞体积。
【详解】
(1)镍在元素周期表中的位置是第四周期Ⅷ族,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,该原子核外有2个未成对电子。
(2)Ni(NH3)4SO4中中心原子N的价电子对数为(5+3)/2=4,中心原子无孤电子对,共形成4个σ键,根据价层电子对互斥理论,空间构型为四面体型,采用sp3杂化;
1molNi(NH3)42+中含有的
键数目为(3×4+4)NA=16NA(或9.632×1024);
SO42-的中心原子S的价电子对数为(6+2)/2=4,中心原子无孤电子对,共形成4个σ键,根据价层电子对互斥理论,采用sp3杂化,空间构型为正四面体型;
(3)氨分子中有一对末成键电子对,其空间构型为三角锥形,是极性分子;NH4F分子中的氢键F-H···N(或N-H···F);
(4)①根据A点的坐标,可以判断晶胞底面的面心上的原子B的坐标参数为
;
②处于面对角线上的Ni、Cu原子之间距离最近,设二者之间距离为acm,晶胞面对角线长度等于Ni、Cu原子距离的2倍,而面对角线长度等于晶胞棱长的
倍,故晶胞棱长=2acm×
/2=
acm,晶胞质量=(59+64×3)/NAg,故(
acm)3×dg·cm-3=(59+64×3)/NAg,解得a=
【点睛】本题考查物质结构与性质,涉及核外电子排布、空间构型与杂化方