C.实验③,SO32-与Cu2+发生了氧化还原反应
D.实验④发生反应的离子方程式为:
3SO32-+2Al3++3H2O=2Al(OH)3↓+3SO2↑
【答案】B
8.氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能,高效率的制H2方法。
该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。
气化炉中涉及到的反应为:
ⅠC(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)K1;
ⅡCO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)K2;
ⅢCaO(s)+CO2(g)
CaCO3(s)K3;
燃烧炉中涉及到的反应为:
ⅣC(s)+O2(g)=CO2
ⅤCaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
(1)该工艺制H2总反应可表示为C(s)+2H2O(g)+CaO(s)
CaCO3(s)+2H2(g),其反应的平衡常数K=_________(用K1、K2、K3的代数式表示)。
在2L的密闭容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。
下列能说明反应达到平衡的是_______________。
A.容器内压强不再变化B.H2与H2O(g)的物质的量之比不再交化
C.混合气体的密度不再变化D.形成amolH-H键的同时断裂2amolH-O键
(2)对于反应Ⅰ,不同温度和压强对H2产率影响如下表。
压强
温度
p1/Mpa
p2/Mpa
500℃
45.6%
51.3%
700℃
67.8%
71.6%
下列图像正确的是_________。
(3)已知反应Ⅱ的△H=-41.1kJ/mol,C=O、O-H、H-H的键能分别为803KJ/mol,464kJ/mol、436kJ/mol,则CO中碳氧键的键能为_________kJ/mol。
(4)对于反应Ⅲ,若平衡时再充入CO2,使其浓度增大到原来的2倍,则平衡移动方向为_________;当重新平衡后,CO2浓度_________(填“变大”“变小”“不变”)。
(5)氢镍电池具有无记忆、无污染,免维护等特点,被称为绿色电池。
该电池的总反应为:
H+NiOOH
M+Ni(OH)2,其中M为储氢合金材料,则充电过程中的阴极反应式为_______________。
【答案】
(1).K1·K2·K3
(2).BC(3).BD(4).1072.9(5).正向移动或向右移动(6).不变(7).M+H2O+e-=MH+OH-
(2)对于可逆反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)温度不变,增加压强平衡逆向移动,则H2的产率降低,则p1>p2,压强不变时,升高温度,H2的产率增大,说明正反应为吸热反应;A.由p1到p2降低压强,反应速率降低,平衡应正向移动,故A错误;B.图像符合升高温度平衡正向移动,且H2的产率增大,故B正确;C.恒压下,升高温度平衡正向移动,H2O的含量降低,但恒温下,增大压强平衡逆向移动,H2O的含量增加,故C错误;D.温度升高,平衡正向移动,平衡常数增加,故D正确;答案为BD;
(3)CO中碳氧键的键能为xKJ/mol,则反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)的△H=(x+2×464)KJ/mol-(2×803+436)KJ/mol=-41.1KJ/mol,解得:
x=1072.9,即CO中碳氧键的键能为1072.9KJ/mol;
(4)对于反应CaO(s)+CO2(g)
CaCO3(s),若平衡时再充入CO2,增大反应物的浓度,则平衡移动方向为正向移动;当重新平衡后,因温度不变,平衡常数不变,则平衡时CO2浓度不变;
(5)阴极上H2O得电子生成MH,则充电过程中阴极的电极反应式:
H2O+M+e一=MH+OH-。
9.二氯化二硫(S2Cl2)在工业上用于橡胶的硫化,还可以作为贵金属的萃取剂。
可由硫和氯气在100-110℃直接化合而成。
实验室用以下装罝制备S2Cl2并对尾气进行回收利用。
已知S2Cl2的熔点:
-77℃,沸点:
137℃。
S2Cl2遇水剧烈反应。
(1)S2Cl2遇水会生成黄色单质、一种能使品红褪色的气体化合物及酸雾,写出该反应的化学方程式_______________________________________________。
(2)B中所装试剂名称为___________________________________________________。
(3)通入N2的目的是________________________________________。
A、B装置中的空气可以通过控制K2、K3来去除,具体方法为____________________________。
(4)装置E的作用是________________________________________。
(5)实验时,d装置开始需要油浴加热一段时间,之后停止加热,仅需通入氯气即可。
则生成二氯化二硫的反应为_________________________(填“放热”或“吸热”)反应。
(6)该装置由于存在系统缺陷,使制得的二氯化二硫可能不纯,还需增加一个装置,则该装置所在位置为_______________,所装固体试剂的名称为_______________。
【答案】
(1).2S2Cl2+2H2O=SO2↑+3S↑+4HCl
(2).浓硫酸(3).排尽装置中的空气,防止硫加热时与氧气反应(4).关闭K2打开K3,当B装置上方充满黄绿色气体时,关闭K3打开K2(5).吸收多余的氯气及氯化氢气体并获得漂白粉或漂粉精(6).放热(7).D与E之间(8).无水氯化钙或五氧化二磷或硅胶
(4)氯气及HCl的尾气环境有污染,利用石灰乳吸收多余的氯气及氯化氢气体并获得漂白粉或漂粉精;
(5)反应过程中不需要持续加热,说明生成二氯化二硫的反应为放热反应;
(6)E中可能有水汽进入D中,导致D中S2Cl2可能会水解,使制得的二氯化二硫可能不纯,需要在D与E之间添加盛放无水氯化钙或五氧化二磷或硅胶的干燥装置。
10.三氧化二镍是一种重要的电子元件材料、蓄电池材料。
工业上利用含镍废料(以镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4·2H2O),再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍。
已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。
根据下列工艺流程示意图回答问题。
(1)操作1的名称为____________________________________。
(2)沉淀A为_________________________(用电子式表示)。
(3)试剂B的名称为_______________,沉镍后,滤液中C2O42-的浓度为0.01mol/L,则残留在滤液中的c(Ni2+)=_______________(已知Ksp=4×10-10)。
(4)NiC2O4·2H2O高温煅烧制取三氧化二镍的热重曲线如右图所示:
①T3温度后,草酸镍全部转化为三氧化二镍,则a为_______________(保留一位小数)。
②T2温度发生反应的化学方程式为__________________________。
(5)高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍时会产生CO、CO2、水蒸气等混合气体。
某同学设计如下实验流程进行检验。
混合气体
现象
澄清石灰水变浑浊
①试剂1的化学式为_____________________。
②碱石灰的作用是________________________________。
【答案】
(1).过滤
(2).
、
(3).草酸或可溶性的草酸盐(4).4×10-8mol/L(5).45.4(6).NiC2O4·H2O
NiC2O4+H2O(7).CuSO4(8).吸收二氧化碳,避免对CO的检验产生干扰
【解析】
(1)分析框图:
“酸溶”生成含镍、铁、钙、镁离子的溶液,加酸溶解,溶解金属,除去不溶物过滤;
(2)滴中NH4F后生成的沉淀A为CaF2、MgF2,均为离子化合物,其电子式为
、
;
②设固体总质量为100g,T2温度时剩余固体质量为80.3g,原固体中含有水的质量为:
100g×
×100%=19.7g=100g-80.3g,说明T2温度时草酸镍(NiC2O4•2H2O)完全分解失去结晶水,发生反应的化学方程式为NiC2O4·H2O
NiC2O4+H2O;
(5)①混合气体是否有水蒸气时,需要先利用硫酸铜粉末检验是否有水,否则混合气体通过水溶液时会带出水蒸汽,则试剂1为CuSO4;
②检验CO前需要排除CO2气体的干扰,并干燥气体,故碱石灰的作用是吸收二氧化碳,避免对CO的检验产生干扰。
【点睛】明确实验原理及混合物分离提纯的操作要点是解题关键,流程分析,镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4•2H2O),再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍.镍废料加入酸溶解后过滤得到滤液中含有亚铁离子、钙离子、镁离子、镍离子,加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,加入碳酸钠溶液调节溶液的PH,使铁离子全部沉淀,过滤后的滤液在加入NH4F沉淀钙离子和镁离子,过滤得到溶液含有捏离子的溶液,在溶液中加入草酸生成草酸镍,蒸发浓缩结晶析出晶体为目标产物NiC2O4•2H2O。
11.磷、铁及它们化合物在生产生活及科研中应用广泛。
(1)P4S3可用于制造火柴,其分子结构如图1所示。
①P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为________________。
②每个P4S3分子中含孤电子对的数目为_________________。
(2)磷化铝熔点为2000℃,它与晶体硅互为等电子体,磷化铝晶胞结构如图2所示。
①磷化铝晶体中磷与铝微粒间的作用力为_______________。
②图中A点和B点的原子坐标参数如图所示,则C点的原子坐标参数为_____________。
(3)Fe3+、Co3-与N3-、CN-等可形成络合离子。
①C、N、O的第一电离能最大的为____________,其原因是________________________________。
②K3可用于检验Fe2+,lmol3-离子中含有σ键的数目为__________________。
③SO4中Co的配位数为_____________。
(4)化合物FeF3熔点高于1000℃,而Fe(CO)5的熔点却低于0℃,FeF3熔点远高于Fe(CO)5的可能原因是__________________________________________________。
(5)某种磁性氮化铁晶体的结构如图3所示,该化合物的化学式为_______________。
【答案】
(1).sp3
(2).10(3).极性共价键(或共价键)(4).(1/4,1/4,1/4)(5).N(6).氮原子2p轨道上的电子半充满,相对稳定,更不易失去电子(7).12NA(8).6(9).FeF3是离子晶体,Fe(CO)5是分子晶体,离子键的作用远比分子间作用力强,故FeF3的熔点Fe(CO)5。
(10).Fe3N
②图2中A点坐标参数为(0、0、0)、B点坐标参数为(1、
、
),说明晶胞边长为1,AC点距离为晶胞对角线的
,则C点的原子坐标参数为(
、
、
);
(3)①C、N、O的第一电离能随核电荷数递增呈增大趋势,因N的2p轨道为半充满结构,更不易失去电子,第一电离相对较大,则C、N、O的第一电离最大的为N;
②3-中中心原子为Fe3+,CN-为配体,存在6个配位键,C与N之间为叁键,其中有一个键为σ键,lmol3-离子中含有σ键的数目为12NA;
③SO4中配体为N3-和NH3,SO42-为外界,则中心原子Co的配位数为6;
(4)FeF3是离子晶体,Fe(CO)5是分子晶体,离子键的作用远比分子间作用力强,故FeF3的熔点远高于Fe(CO)5。
(5)晶胞中Fe的原子个数为12×
+2×
+3=6,N原子个数为2,Fe与N原子个数比为3:
1,则该化合物的化学式为Fe3N。
【点睛】本题难点为计算孤对电子数,根据价层电子对互斥理论计算即可,分子中孤电子对个数=
(中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数),阳离子中孤电子对个数=
(中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数),阴离子中孤电子对个数=
(中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。
12.A是一种重要的食用香料,以A为原料自备阴离子树脂M和新型聚酯材料N等的合成路线如下:
已知:
Ⅰ.
RCHO+R´CHO
Ⅱ.RC(OH)=CH2不稳定,很快转化为RCOCH3
(1)A的结构简式为_________________,反应②的类型为___________________。
(2)B的名称为_____________________,F的分子式为___________________。
(3)写出反应⑥的化学方程式____________________________________。
(4)反应①②③④⑤⑥中原于利用率为100%的有_____________(填字号)。
(5)A的同分异构体有很多种,其中能与金属Na反应生成H2的链状化合物还有__________种,其中核磁共振氢谱峰面积之比为6∶1∶1的同分异构体有_______________________________(写出结构简式)。
【答案】
(1).CH3COCH(OH)CH3
(2).氧化反应(3).2,3-丁二醇(4).C6H4O5(5).
(6).①③⑥(7).9种(8).(CH3)2CHCOOH(CH3)2C(OH)CHO
式为CH3COCH=CH2,C发生加聚反应生成M,M结构简式为
;
(1)A的结构简式为CH3COCH(OH)CH3,反应②的类型为氧化反应;
(2)CH3CH(OH)CH(OH)CH3的名称为2,3-丁二醇,
的分子式为C6H4O5;
(3)反应⑥的化学方程式为
;
(4)有机反应中加成或加聚反应的原子利用率为100%,则满足条件的反应为①③⑥;
(5)CH3COCH(OH)CH3的同分异构体有很多种,其中能与金属Na反应生成H2的链状化合物,可以是羧酸有2种,可以是羟基醛有5种,另外与A有相同官能团的同分异构体有2种,还有9种,其中核磁共振氢谱峰面积之比为6∶1∶1的同分异构体有(CH3)2CHCOOH、(CH3)2C(OH)CHO。
【点睛】根据反应条件推断反应类型:
(1)在NaOH的水溶液中发生水解反应,可能是酯的水解反应或卤代烃的水解反应。
(2)在NaOH的乙醇溶液中加热,发生卤代烃的消去反应。
(3)在浓H2SO4存在的条件下加热,可能发生醇的消去反应、酯化反应、成醚反应或硝化反应等。
(4)能与溴水或溴的CCl4溶液反应,可能为烯烃、炔烃的加成反应。
(5)能与H2在Ni作用下发生反应,则为烯烃、炔烃、芳香烃、醛的加成反应或还原反应。
(6)在O2、Cu(或Ag)、加热(或CuO、加热)条件下,发生醇的氧化反应。
(7)与O2或新制的Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应,则该物质发生的是—CHO的氧化反应。
(如果连续两次出现O2,则为醇→醛→羧酸的过程)。
(8)在稀H2SO4加热条件下发生酯、低聚糖、多糖等的水解反应。
(9)在光照、X2(表示卤素单质)条件下发生烷基上的取代反应;在Fe粉、X2条件下发生苯环上的取代。