C.原子半径的大小顺序:
r(Z)>r(X)>r(Y)D.最高价氧化物对应水化物的酸性:
Z>Y
【答案】D
【解析】
【分析】
W的一种同位素广泛应用于考古测定文物年代,W为C元素;Y的一种氧化物和Z的单质在水溶液中均具有漂白性,Y为硫,Z为氯元素;短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次递增,其原子最外层电子数之和为18,X最外层电子数为18-4-6-7=1,X为钠元素。
【详解】A.W为C,X为钠,最高正价:
W>X,故A错误;
B.Z和W、Z和Ⅹ形成的化合物为CCl4、NaCl,前者为共价化合物,后者为离了化合物,故B错误;
C.同一周期的原子半径从左到右逐渐减小,原子半径的大小顺序:
r(X)>r(Y)>r(Z),故C错误;
D.非金属性Cl>S,则最高价氧化物对应水化物的酸性:
Z>Y,即酸性HClO4>H2SO4,故D正确;
故选D。
6.煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应,将煤中黄铁矿(FeS2)或有机硫化物氧化成可溶于水的含硫化合物而达到净煤目的,下图是一种脱硫机理,则下列说法正确的是
l—电极a2—黄铁矿3—MnSO4、H2SO4混合溶液4—未反应黄铁矿5一电解产品
A.Mn3+充当了电解脱硫过程的催化剂
B.电极a应与电源负极相连
C.脱硫过程中存在的离子反应为:
8H2O+FeS2+15Mn3+=Fe3++16H++2SO42-+15Mn2+
D.阴极发生的反应:
2H2O+2e-=4H++O2↑
【答案】C
【解析】
【详解】A、电解初期,电极a发生Mn2+-e-=Mn3+,电解后期Mn3+又还原,Mn3+充当了电解脱硫过程的中间产物,故A错误;
B、电极a发生Mn2+-e-=Mn3+,是电解池的阳极,应与电源的正极相连,故B错误;
C、脱硫过程中Mn3+将FeS2氧化成Fe3+和SO42-,存在的离子反应为:
8H2O+FeS2+15Mn3+=Fe3++16H++2SO42-+15Mn2+,故C正确;
D、阴极发生的反应:
4H++4e-+O2=2H2O,故D错误;
故选C。
7.常温下,将0.1000mol/L的NaOH溶液分别滴加到20.00mL浓度均为0.1000mol/L的一元酸HX和HY溶液中,溶液的pH与所加NaOH体积的关系如图所示,下列叙述错误的是
A.N点溶液中c(Y-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
B.常温下,0.1000mol/LHY溶液的电离度约为1%
C.Ka(HX)数量级为10-9
D.用NaOH溶液滴定HY可用酚酞做指示剂
【答案】A
【解析】
【详解】A、N点时所得溶液为含有等物质的量的HY和NaY的混合溶液,溶液呈酸性,HY电离大于Y-的水解,c(Y-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),故A错误;
B、由图可知,常温下,0.1000mol/LHY溶液的pH=3,HY溶液的电离度约为10-3mol/L÷0.1000mol/L×100%=1%,故B正确;
C、由图可知,常温下,0.1000mol/LHX溶液的pH=5,HX电离平衡常数Ka=c(H+)c(X-)/c(HX)=10-5×10-5/0.1000=10-9,故C正确;
D、NaY为强碱弱酸盐,水解使溶液呈碱性,应选用碱性范围变色的指示剂,所以用NaOH溶液滴定HY时可用酚酞做指示剂,故D正确;
故选A。
【点睛】本题考查酸碱滴定原理,明确滴定的反应,根据图象判断出HX、HY是弱酸是解题的关键,难点A,可从HY电离程度大于Y-的水解程度或从溶液电荷守恒来判断。
8.工业用空气氧化(NH4)2SO3的方法制取(NH4)2SO4,研究小组用如图装置模拟该过程,并通过测定反应后溶液中SO32-的浓度来计算该反应的转化率。
实验步骤
①按图连接好装置,检查气密性;
②取200mL0.5000mol/L的(NH4)2SO3溶液(含有一定量氨水,pH=8)装入三颈烧瓶中,加入催化剂,控制气体流速为300L/h,控制温度在50℃进行实验;
③反应2.5小时后,测定反应后溶液中SO32-的浓度。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是____________________________________________。
(2)装置B的作用是_______________________________________________________。
(3)C中(NH4)2SO3被氧化,该反应的离子方程式为______________________;装置C中的反应需要控制溫度在50℃,采用的实验措施是______________________;C中溶液的pH不能低于8,原因是____________________________________________。
(4)取20.00mL反应后的溶液于碘量瓶中,滴入3滴淀粉溶液,用0.1000mol/L的标准碘溶液滴定至终点,消耗碘水体积为18.50mL,则(NH4)2SO3的转化率为_____________________。
(5)指出实验装置存在的缺陷_________________________________(写一条)
【答案】
(1).锥形瓶
(2).提供饱和水蒸气,避免气体带走C中水蒸气使溶液体积减小,导致转化率的计算不准确(3).2SO32-+O2=2SO42-(4).用水浴加热(5).防止生成SO2逸出(6).81.5%(7).没有吸收NH3的装置、没有温度计、没有加热装置(写一条即可)
【解析】
【分析】
(1)由图可知仪器a的名称是锥形瓶;
(2)装置B的作用是提供饱和水蒸气,避免气体带走C中水蒸气使溶液体积减小,导致转化率的计算不准确;
(3)C中(NH4)2SO3被氧化成(NH4)2SO4;要使受热均匀,控制温度在50℃,采用的实验措施是用水浴加热;酸性强,易生成SO2。
(4)根据反应方程式SO32-+I2+H2O═SO42-+2I-+2H+计算;
(5)实验装置存在的缺陷:
没有吸收NH3的装置、没有温度计、没有加热装置等。
【详解】
(1)由图可知仪器a的名称是锥形瓶;
(2)装置B的作用是提供饱和水蒸气,避免气体带走C中水蒸气使溶液体积减小,导致转化率的计算不准确;
(3)C中(NH4)2SO3被氧化成(NH4)2SO4,该反应的离子方程式为2SO32-+O2=2SO42-;要使受热均匀,装置C中的反应需要控制温度在50℃,采用的实验措施是用水浴加热;酸性强,易生成SO2,C中溶液的pH不能低于8,原因是防止生成SO2逸出;
(4)根据反应方程式SO32-+I2+H2O═SO42-+2I-+2H+可知,n(SO32-)=n(I2)=0.1000mol/L×18.50×10-3L,则(NH4)2SO3的转化率为=1-
=0.815,即81.5%。
(5)根据实验原理可知,该实验装置存在的缺陷:
没有吸收NH3的装置、没有温度计、没有加热装置(写一条即可)。
9.三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O)具有良好的热稳定性、耐热性、电绝缘性,是目前用量最大的热稳定剂,工业上利用铅废渣(主要含PbSO4、PbCl2、SiO2)制取三盐基硫酸铅及PbO2工艺流程如下:
已知:
①“浸出”过程发生的反应:
PbSO4(s)+2Cl-(aq)
PbCl2+SO42-(aq)和
PbCl2(s)+2Cl-(aq)
PbCl42-(aq)△H>0,
②Ksp(PbCl2)=1.7×10-5Ksp(PbSO4)=2.5×10-8
回答下列问题:
(1)铅渣“浸出”后,“浸出渣”的主要成分是CaSO4和___________。
(2)“操作1”通过多步操作得到PbCl2,分别为___________、___________、过滤、洗涤。
(3)“转化”后得到PbSO4,当c(Cl-)=0.100mol/L时,c(SO42-)=___________(结果保留一位小数);“转化”时需要升高体系温度,其原因是_________________________________。
(4)写出合成三盐基硫酸铅的化学方程式_________________________________。
(5)氨水络合后铅的存在形态是[Pb(OH)SO4]-,写出“氧化”发生的离子反应方程式__________________________________________________________________。
(6)一种新型的铅锂电池的充放电示意图如下,写出放电时的正极反应式___________。
【答案】
(1).SiO2
(2).蒸发浓缩(3).冷却结晶(4).1.5×10-5mol/L(5).升高温度有利于HCl逸出,使PbCl2(s)+H2SO4(aq)
PbSO4(s)+2HCl(aq)向右移动(6).4PbSO4+6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O(7).[Pb(OH)SO4]-+S2O82-+3OH-=PbO2↓+3SO42-+2H2O(8).Li1-xMn2O4+xe-+xLi+=LiMn2O4
【解析】
【分析】
铅废渣(主要含PbSO4、PbCl2、SiO2)加入CaCl2、NaCl溶液,“浸出”过程发生的反应:
PbSO4(s)+2Cl-(aq)
PbCl2+SO42-(aq)和PbCl2(s)+2Cl-(aq)
PbCl42-(aq)△H>0,铅渣“浸出”后,“浸出渣”的主要成分是CaSO4和SiO2,“操作1”通过多步操作得到PbCl2,分别为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
加入硫酸“转化”后得到PbSO4,溶液Ⅱ为HCl,加入NaOH合成三盐基硫酸铅,反应为:
4PbSO4+6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O,加NH3·H2O络合后溶解生成[Pb(OH)SO4]-,加入(NH4)2S2O82-发生[Pb(OH)SO4]-+S2O82-+3OH-=PbO2↓+3SO42-+2H2O,得PbO2。
【详解】
(1)铅废渣(主要含PbSO4、PbCl2、SiO2)加入CaCl2、NaCl溶液,“浸出”过程发生的反应:
PbSO4(s)+2Cl-(aq)
PbCl2(s)+SO42-(aq)和PbCl2(s)+2Cl-(aq)
PbCl42-(aq)△H>0,铅渣“浸出”后,“浸出渣”的主要成分是CaSO4和SiO2;
(2)“操作1”分别经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到PbCl2晶体。
(3)“转化”后得到PbSO4,PbSO4(s)+2Cl-(aq)
PbCl2(s)+SO42-(aq),当c(Cl-)=0.100mol/L时,c(SO42-)=c2(Cl-)Ksp(PbSO4)/Ksp(PbCl2)=0.1002×2.5×10-8/1.7×10-5=1.5×10-5;“转化”时需要升高体系温度,其原因是升高温度有利于HCl逸出,使PbCl2(s)+H2SO4(aq)
PbSO4(s)+2HCl(aq)向右移动。
(4)已知三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O),反应物为PbSO4和NaOH,合成三盐基硫酸铅的化学方程式4PbSO4+6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O。
(5)3PbO·PbSO4·H2O氨水络合后铅的存在形态是[Pb(OH)SO4]-,+2价铅氧化成+4价,“氧化”发生的离子反应方程式[Pb(OH)SO4]-+S2O82-+3OH-=PbO2↓+3SO42-+2H2O。
(6)新型的铅锂电池放电时正极发生还原反应,正极反应式Li1-xMn2O4+xe-+xLi+=LiMn2O4。
10.甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。
甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法,制备过程涉及的主要反应如下:
反应I:
CH3OH(g)
HCHO(g)+H2(g)△H1=+85.2kJ·mol-1
反应II:
CH3OH(g)+1/2O2
(1)
HCHO(g)+H2O(g)△H2
反应III:
H2(g)+1/2O2(g)
H2O(g)△H3=-241.8kJ·mol-1
副反应:
反应IV:
CH3OH(g)+O2(g)
CO(g)+2H2O(g)△H4=-393.0kJ·mol-1
(1)计算反应Ⅱ的反应热△H2=____________________________________________。
(2)750K下,在恒容密闭容器中,发生反应CH3OH(g)
HCHO(g)+H2(g),若起始压强为P0,达到平衡转化率为α,则平衡时的总压强P平=___________(用含P0和α的式子表示);当P0=101kPa,测得α=50.0%,计算反应平衡常数Kp=___________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,忽略其它反应)。
(3)Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂,有研究指出,催化反应的部分机理如下:
历程i:
CH3OH→H+·CH2OH
历程ⅱ:
·CH2OH→·H+HCHO
历程ⅲ:
·CH2OH→3·H+CO
历程iv:
·H+·H→H2
下图表示一定条件下温度对碳酸钠催化脱氢性能的影响,回答下列问题:
①从平衡角度解析550℃-650℃甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因___________;
②反应历程i的活化能___________(填“>、“<”或“=”)CH3OH(g)
HCHO(g)+H2(g)活化能。
③650℃~750℃,反应历程ii的速率___________(填“>”、“<”或“=”)反应历程ⅲ的速率。
(4)吹脱是处理甲醛废水的一种工艺,吹脱速率可用方程v=0.0423c(mg·L-1·h-1)表示(其中c为甲醛浓度),下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据。
浓度(mg/L)
10000
8000
4000
2000
1000
吹脱时间(h)
0
7
23
39
55
则当甲醛浓度为2000mg/L时,其吹脱速率v=___________mg·L-1·h-1,分析上表数据,起始浓度为10000mg/L,当甲醛浓度降为5000mg/L,吹脱时间为___________h。
【答案】
(1).-156.6kJ/mol
(2).P0(1+α)(3).50.5(4).甲醇脱氢反应为吸热反应,升高温度,有利于脱氢反应向正反应方向进行(5).<(6).<(7).84.6(8).16
【解析】
【分析】
(1)根据盖斯定律计算;
(2)列出三段式计算。
(3)①从甲醇脱氢反应为吸热反应的角度分析;②该反应的活化能小于总反应的活化能;③由图可知650℃~750℃,甲醇的转化率变大,但甲醛的选择性变小,由此比较。
(4)代入v=0.0423c(mg·L-1·h-1)计算;画出甲醛浓度减少量和时间关系图解答。
【详解】
(1)反应I:
CH3OH(g)
HCHO(g)+H2(g)△H1=+85.2kJ·mol-1
反应II:
CH3OH(g)+1/2O2
(1)
HCHO(g)+H2O(g)△H2
反应III:
H2(g)+1/2O2(g)
H2O(g)△H3=-241.8kJ·mol-1
根据盖斯定律计算:
计算反应Ⅱ的反应热△H2=-△H1+△H3=-241.8kJ·mol-1+85.2kJ·mol-1=-156.6kJ/mol;
(2)若起始压强为P0,达到平衡转化率为α,
CH3OH(g)
HCHO(g)+H2(g)
起始量(mol):
100
变化量(mol):
aaa
平衡时(mol):
1-aaa
压强之比等于物质的量之比,则p0:
P平=1:
(1+a),P平=p0(1+a);
当P0=101kPa,测得α=50.0%,计算反应平衡常数Kp=
=50.5kPa;
(3)①从平衡角度可知,550℃-650℃甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因是:
甲醇脱氢反应为吸热反应,升高温度,有利于脱氢反应向正反应方向进行;
②由盖斯定律,历程i+历程ⅱ+历程iv得CH3OH(g)
HCHO(g)+H2(g),前两者吸收能量,历程iv放出能量,总反应CH3OH(g)
HCHO(g)+H2(g)是吸热反应,故历程i的活化能小于总反应的活化能。
③由图可知650℃~750℃,甲醇的转化率变大,但甲醛的选择性变小,反应历程ii的速率小于反应历程ⅲ的速率。
(4)当甲醛浓度为2000mg/L时,,吹脱速率v=0.0423c(mg·L-1·h-1)=0.0423×2000(mg·L-1·h-1)=84.6mg·L-1·h-1;
根据甲醛浓度减少量和时间之间关系作图:
从图中读出当甲醛浓度减少量为5000mg·L-1时,所耗时间约为16h。
11.钠的化合物用途广泛,回答下列问题:
(1)多硫化钠(Na2Sx)用作聚合的终止剂。
钠原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为___________,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为___________,其中Na2S4中存在的化学键有:
___________。
A.离子键B.极性共价键C.π键D.非极性共价键
(2)r(S2-)>r(Na+)的原因是___________。
(3)Na2SO3常用作工业的脱氧剂和漂白剂,其阴离子的中心原子的杂化形式是___________,空间构型是______________________。
(4)下表列出了钠的卤化物的熔点:
化学式
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔点/℃
995
801
775
651
①NaF的熔点比NaI的熔点高的原因是_________________________________;
②NaCl晶格能是786kJ/mol,则NaF的晶格能可能是___________。
A.704kJ/molB.747kJ/molC928kJ/mol
(5)NaH具有NaCl型的立方晶体结构,已知NaH晶体的晶胞参数a=488pm,Na+半径为102pm,则H-的半径为___________pm;NaH的理论密度是___________g·cm-3(保留三位有效数字)。
[H—1、Na—23]
(6)首例被发现的带结晶水的超导材料晶体化学式为Na0.35CoOx·1.3H2O,具有……-CoO2-H2O-Na-H2O-CoO2-H2O-Na-H2O-……层状结构,已知CoOx层的构型部分如图,其中粗线画出的是其二维晶跑,则x=___________。
【答案】
(1).
(2).哑铃(或纺锤)(3).AD(4).电子层数