c(NH4+)>c(HCO3-)>c(NH2COO-)>c(CO32-),故B正确;C.溶液中存在电荷守恒,即正电荷的总浓度等于负电荷的总浓度,则不同pH的溶液中存在电荷守恒关系为:
c(NH4+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(NH2COO-)+c(OH-),故C正确;D.已知Kb=
,温度一定时,Kb为常数,不随浓度的变化而变化,随着CO2的通入,c(NH4+)逐渐增大,则
不断减小,则
不断增大,故D错误;故选D。
点睛:
本题考查了溶液中离子浓度大小比较、电荷守恒的应用、图像的分析与应用等。
本题的易错点为D,要注意根据平衡常数分析判断。
8.据报道,磷酸二氢钾(KH2PO4)大晶体已应用于我国研制的巨型激光器“神光二号”中。
利用氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)制备磷酸二氢钾的工艺流程如下图所示(部分流程步骤已省略):
已知萃取的主要反应原理:
KCl+H3PO4
KH2PO4+HCl;其中,反应产生的HCl易溶于有机萃取剂。
请回答下列问题:
(1)流程中将氟磷灰石粉碎的目的是__________________________________。
(2)不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽的主要原因是___________________(用化学方程式表示)。
(3)副产品N的化学式是____________;在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ,其主要包括______________________________、过滤、洗涤、干燥等。
(4)若用1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)来制取磷酸二氢钾晶体,其产率为80%,则理论上可生产KH2PO4的质量为_______kg。
(5)电解法制备KH2PO4的装置如图所示.该电解装置中,a区属于_______区(填“阳极”或“阴极”),阴极区的电极反应式是______________________________________。
(6)工业上还可以用氟磷灰石与焦炭、石英砂混合,在电炉中加热到1500℃生成白磷,同时逸出SiF4和CO,该反应的化学方程式为________________________________________。
【答案】
(1).增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率
(2).4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O(3).NH4Cl(4).蒸发浓缩、冷却结晶(5).326.4kg(6).阴极(7).2H++2e-=H2↑(8).4Ca5P3FO12+21SiO2+30C
20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑
【解析】氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)粉碎后加入浓硫酸,反应生成氢氟酸、硫酸钙、磷酸等,加入氯化钾后用有机萃取剂,KCl+H3PO4
KH2PO4+HCl,反应产生的HCl易溶于有机萃取剂,有机相中含有氯化氢,加入氨水反应生成氯化铵,因此副产品主要为氯化铵,水相中含有KH2PO4,经过一系列操作得到KH2PO4晶体。
(1)流程中将氟磷灰石粉碎,可以增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率,故答案为:
增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率;
(2)根据流程图,反应中生成了氢氟酸,氢氟酸能够与二氧化硅反应,因此不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽,故答案为:
4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O;
(3)根据上述分析,副产品N的化学式为NH4Cl;在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等,故答案为:
NH4Cl;蒸发浓缩、冷却结晶;
(4)1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)中含有Ca5P3FO12的质量为504kg,根据P元素守恒,理论上可生产KH2PO4的质量为504kg×80%×
÷
=326.4kg,故答案为:
326.4kg;
(5)根据图示,应该在a区生成KH2PO4,则钾离子由b区移向a区,则a区属于阴极区;阴极上氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,故答案为:
阴极;2H++2e-=H2↑;
(6)用氟磷灰石与焦炭、石英砂混合,在电炉中加热到1500℃生成白磷,同时逸出SiF4和CO,反应的化学方程式为4Ca5P3FO12+21SiO2+30C
20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑,故答案为:
4Ca5P3FO12+21SiO2+30C
20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。
9.纳米级Cu2O既是航母舰艇底部的防腐蚀涂料,也是优良的催化剂。
(1)已知:
1克碳粉燃烧全部生成CO气体时放出9.2kJ热量,2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s)ΔH=–292kJ•mol-1 ,则工业上用碳粉与CuO粉末混合在一定条件下反应制取Cu2O(s),同时生成CO气体的热化学方程式为________________________________________。
(2)用纳米级Cu2O作催化剂可实现甲醇脱氢可制取甲醛:
CH3OH(g)
HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。
①该反应的ΔH___0(填“>”或“<”);600K时,Y点甲醇的υ(正)____υ(逆)(填“>”或“<”)。
②从Y点到X点可采取的措施是___________________________________。
③在t1K时,向固定体积为2L的密闭容器中充入1molCH3OH(g),温度保持不变,9分钟时达到平衡,则0~9min内用CH3OH(g)表示的反应速率v(CH3OH)=_____________,t1K时,该反应的平衡常数K=____________。
(3)研究表明,纳米级的Cu2O也可作为太阳光分解水的催化剂。
①其他条件不变时,若水的分解反应使用Cu2O催化剂与不使用催化剂相比,使用催化剂会使该反应的活化能___________(填“增大”、“减小”或“不变”),反应热(ΔH)______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②如图所示,当关闭K时,向容器A、B中分别充入0.04molH2O(g),起始时V(A)=V(B)=2L。
在一定条件下使水分解(反应过程中温度保持不变,B中活塞可以自由滑动),达到平衡时,V(B)=2.4L。
平衡时,两容器中H2O(g)的分解率A_____________B(填“<”、“=”或“>”)。
打开K,过一段时间重新达平衡时,B的体积为____________L。
(连通管中气体体积不计)。
【答案】
(1).2CuO(s)+C(s)=CO(g)+Cu2O(s),ΔH=+35.6kJ•mol-1
(2).>(3).<(4).缩小体积增大压强(5).0.05mol·L-1·min-1(6).4.05mol·L-1(7).减小(8).不变(9).<(10).2.8
【解析】
(1)1g C(s)燃烧全部生成CO时放出热量9.2kJ;24gC燃烧生成一氧化碳放热220.8KJ,热化学方程式为:
①2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-220.8kJ•mol-1;②2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s)ΔH=–292kJ•mol-1 ,根据盖斯定律,
(①-②)得:
2CuO(s)+C(s)=CO(g)+Cu2O(s),ΔH=
×[(-220.8kJ•mol-1)-(–292kJ•mol-1)]=+35.6kJ•mol-1,故答案为:
2CuO(s)+C(s)=CO(g)+Cu2O(s),ΔH=+35.6kJ•mol-1;
(2)①根据图像,升高温度,甲醇的平衡转化率增大,说明平衡正向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0;600K时,甲醇的转化率小于Y,则Y点反应逆向进行,υ(正)<υ(逆),故答案为:
>;<;
②要减小甲醇的转化率,可以通过缩小体积增大压强使平衡逆向移动,可以实现从Y点到X点,故答案为:
缩小体积增大压强;
③在t1K时,甲醇的平衡转化率为90%,向固定体积为2L的密闭容器中充入1molCH3OH(g),温度保持不变,9分钟时达到平衡,平衡时,甲醇的物质的量为0.1mol,则甲醛为0.9mol,氢气为0.9mol,三者浓度分别为0.05mol/L、0.45mol/L、0.45mol/L,则0~9min内用CH3OH(g)表示的反应速率v(CH3OH)=
=0.05mol·L-1·min-1,t1K时,该反应的平衡常数K=
=4.05mol/L,故答案为:
0.05mol·L-1·min-1;4.05mol·L-1;
(3)①使用催化剂会降低反应的活化能,但不能改变反应热(ΔH),故答案为:
减小;不变;
②A为恒温恒容容器,B为恒温恒压容器,随反应进行A容器中压强增大,B容器中为维持恒压,体积增大,平衡正向进行,所以A容器中水的分解率小于B中容器中水的分解率,打开K,过一段时间重新达平衡时,为恒压容器,物质的量之比等于体积之比,平衡后体积为4.8L,B的体积为4.8L-2L=2.8L,故答案为:
<;2.8。
10.人教版高中化学选修4实验2-3中用到了硫代硫酸钠,某化学兴趣小组对这一物质展开了如下探究。
实验一.制备Na2S2O3·5H2O
通过查阅资料,该化学兴趣小组设计了如下的装置(略去部分夹持仪器)来制取Na2S2O3·5H2O晶体。
已知烧瓶C中发生如下三个反应:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq)
2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l);S(s)+Na2SO3(aq)
Na2S2O3(aq)
(1)写出A中的化学反应方程式___________________________________。
(2)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率。
控制SO2生成速率可以采取的措施有_________________________(写一条)
(3)装置E的作用是____________________。
(4)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为_________________________。
实验二.性质探究
(5)常温下,用pH试纸测定0.1mol·L-1Na2S2O3溶液pH值约为8,测定时的具体操作是_______________________________________________________。
(6)向新制氯水中滴加少量Na2S2O3溶液,氯水颜色变浅,有硫酸根离子生成,写出该反应的离子化学方程式________________________________________。
实验三.Na2S2O3的应用
(7)用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2+浓度,步骤如下:
取废水25.00mL,控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;过滤、洗涤后,用适量稀盐酸溶解。
此时CrO42-全部转化为Cr2O72-;再加过量KI溶液,充分反应后,加入淀粉溶液作指示剂,用0.0100mol·L-1的Na2S2O3标准溶液进行滴定,反应完全时,相关数据记录如下表所示:
滴定次数
1
2
3
4
消耗Na2S2O3标准溶液的体积/mL
18.02
20.03
17.98
18.00
部分反应的离子方程式为:
①Cr2O72-+6I-+14H+===3I2+2Cr3++7H2O
②I2+2S2O32-===S4O62-+2I-
滴定时Na2S2O3标准溶液应该用_____________________(填仪器名称) 盛装,该废水中Ba2+的物质的量浓度为_______________________。
【答案】
(1).Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O
(2).调节硫酸的滴加速度(3).吸收多余的SO2或H2S,防止污染环境(4).2:
1(5).取一小段pH试纸于表面皿上,用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点在pH试纸中段,与比色卡对照,读出溶液的pH值(6).S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+10H++8Cl-(7).碱式滴定管(8).0.0024mol·L-1
【解析】
(1)A中亚硫酸钠与硫酸反应生成二氧化硫和硫酸钠,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O,故答案为:
Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O;
(2)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率。
控制SO2生成速率可以通过调节硫酸的滴加速度实现,故答案为:
调节硫酸的滴加速度;
(3)在装置C中,通入的二氧化硫使溶液呈现酸性,在酸性溶液中,存在Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq)、2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l)、S(s)+Na2SO3(aq)
Na2S2O3(aq),二氧化硫和硫化氢会污染环境,因此装置E可以吸收多余的SO2或H2S,防止污染环境,故答案为:
吸收多余的SO2或H2S,防止污染环境;
(4)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,根据2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l),烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2:
1,故答案为:
2:
1;
(5)常温下,用pH试纸测定0.1mol·L-1Na2S2O3溶液pH值约为8,测定的具体操作为取一小段pH试纸于表面皿上,用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点在pH试纸中段,与比色卡对照,读出溶液的pH值,故答案为:
取一小段pH试纸于表面皿上,用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点在pH试纸中段,与比色卡对照,读出溶液的pH值;
(6)向新制氯水中滴加少量Na2S2O3溶液,氯水颜色变浅,有硫酸根离子生成,氯气被还原为氯离子,反应的离子化学方程式为S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+10H++8Cl-,故答案为:
S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+10H++8Cl-;
...............
11.C、N、O、Si、P、Ge、As及其化合物在科研和生产中有许多重要用途。
请回答下列问题:
(1)基态氮原子核外电子占据的原子轨道数目为_________________。
(2)图1表示碳、硅和磷三种元素的四级电离能变化趋势,其中表示磷的曲线是___(填标号)。
(3)NH3的沸点比PH3高,原因是___________________________。
(4)根据等电子原理,NO+电子式为______________。
(5)Na3AsO4 中AsO43-的空间构型为______________,As4O6的分子结构如图2所示,则在该化合物中As的杂化方式是______________。
(6)锗的某种氧化物晶胞结构如图3所示,该物质的化学式为____________。
已知该晶体密度为7.4g/cm3,晶胞边长为4.31×10-10m。
则锗的相对原子质量为____________(保留小数点后一位)。
(已知:
O的相对原子质量为16,4.313=80,NA=6.02×1023mol-1)
【答案】
(1).5
(2).b(3).NH3分子间存在较强的氢键作用,而PH3分子间仅有较弱的范德华力(4).
(5).正四面体(6).sp3(7).GeO(8).73.1
【解析】
(1)N为7号元素,基态氮原子核外电子排布式为1s22s22