B.同一周期的元素,原子序数越大,原子半径越小,不同周期的元素,原子核外电子层数越多,原子半径越大,所以四种元素的原子半径关系为:
Z>W>X>Y,B错误;
C.化合物ZY2是SO2,该物质与水反应产生H2SO3,H2SO3具有酸性,通入石蕊试液中只变红不褪色,C错误;
D.化合物ZYW2是SOCl2,与水反应产生SO2和HCl,向反应后的溶液中滴加AgNO3溶液,发生反应:
Ag++Cl-=AgCl↓,D正确;
故合理选项是D。
【点睛】本题目考查原子结构与元素周期律知识,本题注意把握物质的性质与用途,为解答该题的关键,本题侧重考查学生的分析能力,难度不大。
7.常温下,向10mL0.1mol/LCuCl2溶液中滴加0.1mol/LNa2S溶液滴加过程中-lgc(Cu2+)与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示。
下列说法错误的是
A.Ksp(CuS)的数量级为10-35
B.曲线上各点的溶液均满足关系式c(S2-)·c(Cu2+)=Ksp(CuS)
C.a、b、c三点中,由水电离的c(H+)和c(OH-)的积最小的为b点
D.c点溶液中:
c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+)
【答案】A
【解析】
【分析】
向10mL0.1mol/LCuCl2溶液中滴加0.1mol/L的Na2S溶液,发生反应:
Cu2++S2-=CuS↓,Cu2+或S2-均会水解,水解促进水的电离,结合图象中横坐标、纵坐标的含义和溶液中的守恒思想,计算溶度积常数。
【详解】向10mL0.1mol/LCuCl2溶液中滴加0.1mol/L的Na2S溶液,发生反应:
Cu2++S2-=CuS↓,Cu2+或S2-均会水解,水解促进水的电离,b点溶液时滴加Na2S溶液的体积是10mL,此时恰好生成CuS沉淀,CuS存在沉淀溶解平衡:
CuS(s)
Cu2+(aq)+S2-(aq),已知此时-lgc(Cu2+)=17.7,平衡时c(Cu2+)=c(S2-)=10-17.7mol/L。
A.平衡时c(Cu2+)=c(S2-)=10-17.7mol/L,则Ksp(CuS)=c(S2-)·c(Cu2+)=10-17.7mol/L×10-17.7mol/L=10-35.4mol2/L2,由于已知lg2=0.3,则Ksp(CuS)=10-35.4mol2/L2=(100.3)2×10-36mol2/L2=4×10-36mol2/L2,A错误;
B.向含有Cu2+的溶液中加入Na2S溶液,Cu2+与S2-发生沉淀反应:
Cu2++S2-=CuS↓,加入Na2S溶液的体积越大,c(S2-)越大,c(Cu2+)越小,则-lgc(Cu2+)就越大,由于温度不变,所以曲线上各点的溶液均满足关系式c(S2-)·c(Cu2+)=Ksp(CuS),B正确;
C.a点Cu2+过量、c点S2-过量,b点恰好完全反应生成CuS和NaCl,a点溶液中Cu2+浓度远大于b点,c点溶液中S2-浓度远大于b点,Cu2+、S2-水解促进水的电离,根据浓度对水解平衡的影响,则b点水电离的c(H+)和c(OH-)的积最小,C正确;
D.C点为Na2S、NaCl按1:
2物质的量混合溶液,其中CuS处于沉淀溶解平衡状态,根据物料守恒及物质的溶解性,可知c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-),S2-水解消耗水电离产生H+,使溶液中c(OH-)>c(H+),但水电离产生的离子浓度远小于盐电离产生的离子浓度,故c(S2-)>c(OH-),因此该溶液中微粒浓度大小关系为:
c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+),D正确;
故合理选项是A。
【点睛】本题考查难溶电解质的溶解平衡、微粒浓度大小比较的知识,把握Ksp的计算、发生的反应、溶液的组成成分及混合比例是解答的关键,要用物料守恒、盐的水解规律及沉淀溶解平衡与曲线关系分析,侧重分析与应用能力的考查,注意选项A为解答的难点。
8.氧化二氯(C12O)是次氯酸的酸酐,用作氯化剂其部分性质如下:
物理性质
化学性质
常温下,C12O是棕黄色刺激性气体。
熔点:
-120.6℃;沸点2.0℃
C12O不稳定接触一般有机物易爆炸;它易溶于水,同时反应生成次氯酸。
实验室制备原理2Na2CO3+H2O+2Cl2
2NaCl+2NaHCO3+C12O,现用下列装置设计实验制备少量C12O,并探究相关物质的性质。
(1)装置A中仪器X的名称为___________。
(2)若气体从左至右流动装置连接顺序是A、___________(每个装置限用一次)。
(3)装置F中盛装试剂的名称为___________。
(4)A中反应的离子方程式为___________。
(5)当D中收集适量液态物质时停止反应,设计简单实验证明B中残留固体中含有NaHCO3:
___________。
(6)实验完成后取E中烧杯内溶液滴加品红溶液发现溶液褪色。
该课题组设计实验探究溶液褪色的原因。
序号
0.1mol/LNaClO溶液/mL
0.1mol/LNaCl溶液/mL
0.1mol/LNaOH溶液/mL
H2O/mL
品红溶液
现象
I
5.0
0
0
5.0
3滴
较快褪色
II
0
5.0
a
0
3滴
不褪色
III
5.0
0
5.0
0
3滴
缓慢褪色
①a=___________。
②由上述实验得出的结论是___________。
【答案】
(1).分液漏斗
(2).FBCDE(3).饱和食盐水(4).MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O(5).取B中固体少许于试管中,加蒸馏水溶解,滴加过量BaCl2溶液,振荡静置,取上层清液于另一试管中,再滴加Ba(OH)2溶液,有白色沉淀生成(6).5.0(7).在其他条件相同时,溶液的碱性越强,次氯酸钠溶液漂白能力越弱。
【解析】
【详解】
(1)根据装置图可知装置A中仪器X的名称为分液漏斗;
(2)通过A装置制取Cl2,由于浓盐酸具有挥发性,制取的Cl2中含有HCl杂质,为防止其干扰Cl2O的制取,要先通过F装置除去HCl杂质,再通过B装置发生反应2Na2CO3+H2O+2Cl2
2NaCl+2NaHCO3+C12O,制取得到C12O,由于易溶于水,同时与水反应生成次氯酸,所以收集之前要先通过C装置干燥,再通过D装置收集Cl2O并验证其沸点低,容易液化的特点,同时由于Cl2、C12O都会产生大气污染,所以最后要用E装置进行尾气处理。
故按气体从左至右流动装置连接顺序是AFBCDE;
(3)装置F是除去Cl2中的杂质HCl气体的,为减少Cl2的溶解消耗,要通过盛有饱和食盐水的溶液来除去HCl杂质,故装置F中盛装试剂的名称为饱和食盐水;
(4)A中浓盐酸与MnO2混合加热制取Cl2,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O;
(5)在装置B中Na2CO3与Cl2反应制取Cl2O,所以要证明B中残留固体中含有NaHCO3,就要先加入过量的BaCl2溶液,振荡静置,使可能存在的Na2CO3转化为BaCO3沉淀除去,然后取上层清液于另一试管中,再滴加Ba(OH)2溶液,若有白色沉淀生成,证明发生反应:
2NaHCO3+Ba(OH)2=BaCO3↓+Na2CO3+2H2O,产生了碳酸钡沉淀,从而可证明含有NaHCO3;
(6)①要保证每组实验时溶液的体积都是10mL,所以a=5.0;
②由上述实验可以看出:
在其它条件不变时,溶液的碱性越弱,次氯酸钠溶液的漂白性越强;溶液的碱性越强,次氯酸钠溶液漂白能力越弱。
9.工业上以软锰矿(主要成分为MnO2,另含有少量FeCO3、Al2O3、SiO2)为原料制取金属锰的工艺流程如下:
(1)软锰矿“粉磨”的目的是___________。
(2)“浸渣”的主要成分是___________。
(3)经检测“浸取液”中无Fe2+,“浸取"时MnO2发生反应的离子方程式为___________。
(4)在“沉锰”操作中,不能用Na2CO3代替NH4HCO3,其原因是___________。
(5)将“酸溶”后的溶液作为电解液,用下图1装置电解应采用___________离子交换膜(填“阴”或“阳”),阳极的电极反应式为___________。
(6)为充分利用“滤渣1”,需测定滤渣中Al元素的含量,设计以下方案。
①将mg滤渣处理成amL溶液;
②取少量①中溶液用EDTA滴定测得溶液中Fe3+、Al3+的浓度之和为bmmol/L;
③另取少量①中溶液将Fe3+用盐酸羟胺(在溶液中可完全电离出NH3OH+与Cl-)还原Fe2+,离子方程式为___________;
④将③所得溶液利用吸光度法测得其吸光度为0.400(吸光度与Fe2+的浓度关系如上图2所示)。
该样品中Al元素的质量分数为___________(用含字母的表达式表示)。
【答案】
(1).加快浸取速率
(2).二氧化硅(3).MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O(4).Na2CO3溶液碱性较强,会导致生成氢氧化物沉淀(碱式碳酸锰)(5).阴(6).2H2O-4e-=4H++O2↑(7).2Fe3++2NH3OH+=2Fe2++4H++N2↑+2H2O(8).
×100%
【解析】
【详解】
(1)软锰矿是固体物质,将其“粉磨”的目的是增大物质的表面积,以便于在用稀硫酸和FeSO4溶液浸取时反应速率大大加快;
(2)软锰矿主要成分为MnO2,另含有少量FeCO3、Al2O3、SiO2,用硫酸和FeSO4浸取时,FeCO3、Al2O3与硫酸反应产生FeSO4、Al2(SO4)3进入溶液,FeSO4与MnO2在酸性条件下发生氧化还原反应:
MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O,而SiO2不能发生反应,所以“浸渣”的主要成分是二氧化硅(或写为SiO2);
(3)经检测“浸取液”中无Fe2+,说明Fe2+在“浸取"时与具有氧化性MnO2发生了氧化还原反应,反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;
(4)在“沉锰”操作中,不能用Na2CO3代替NH4HCO3,原因是由于CO32-的水解使Na2CO3溶液碱性较强,会导致Mn2+生成氢氧化物沉淀或碱式碳酸锰,影响MnCO3的纯度;
(5)反应产生的MnCO3与稀硫酸反应:
MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑,要采用电解的方法使Mn2+还原为金属Mn,阴极电极反应为:
2Mn2++4e-=2Mn,阳极电极反应为:
2H2O-4e-=4H++O2↑,左边增加4个H+离子,右边减少2个Mn2+的同时剩余2个SO42-,为了维持溶液电中性,右边的SO42-要进入左边,因此要选择阴离子交换膜;
(6)③另取少量①中溶液将Fe3+用盐酸羟胺(在溶液中可完全电离出NH3OH+与Cl-)还原Fe2+,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可得反应的离子方程式为2Fe3++2NH3OH+=2Fe2++4H++N2↑+2H2O;
④将③所得溶液利用吸光度法测得其吸光度为0.400,根据物质的吸光度与Fe2+的浓度关系知该溶液中c(Fe2+)=0.040mmol/L,根据2Fe3++2NH3OH+=2Fe2++4H++N2↑+2H2O可知c(Fe3+)=c(Fe2+)=0.040mmol/L,因为c(Al3+)+c(Fe3+)=bmmol/L,所以c(Al3+)=(b-0.040)mmol/L,溶液的体积为amL,故n(Al3+)=(b-0.040)mmol/L×a×10-3L=a(b-0.040)×10-6mol,则该样品中Al元素的质量分数为
。
10.氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。
研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。
回答下列问题:
(1)已知:
2NO2(g)=N2O4(g)△H=-55.3kJ/mol
N2O5(g)=2NO2(g)+
O2(g)△H=+53.1kJ/mol
则:
N2O5(g)=N2O4(g)+
O2(g)△H=___________kJ/mol
(2)以乙烯(C2H4)作为还原剂脱硝(NO),脱硝机理如图1。
若反应中n(NO)︰n(O2)=2︰1,则总反应的化学方程式为___________;脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2,为达到最佳脱硝效果,应采用的条件是___________。
(3)T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应:
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)△H<0。
实验测得:
υ正=υ(NO)消耗=2υ(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2),υ逆=(NO2)消耗=k逆c2(NO2),k正、k逆为速率常数只受温度影响。
不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如表:
①从0~2s内该反应的平均速率υ(NO)=___________mol/(L·s)。
②T1温度时化学平衡常数K=___________L/mol。
(结果保留3位有效数字)。
③化学平衡常数K与速率常数k正、k逆的数学关系是K=___________。
若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆,则T2___________T1(填“>”、“<”或“=")。
④已知2NO(g)+O2(g)
2NO2的反应历程为:
第一步NO+NO
N2O2快速反应第二步N2O2+O2→2NO2慢反应
下列叙述正确的是___________(填标号)。
A.υ(第一步的正反应)<υ(第二步的反应)B.总反应快慢由第二步决定
C.第二步的活化能比第一步的高D.第二步中N2O2与O2的碰撞100%有效
【答案】
(1).-2.2
(2).6NO+3O2+2C2H4
3N2+4CO2+4H2O(3).350℃左右、负载率3.0%(4).0.03(5).363(6).
(7).>(8).BC
【解析】
【详解】
(1)①NO2(g)=N2O4(g)△H=-55.3kJ/mol
②N2O5(g)=NO2(g)+
O2(g)△H=+53.1kJ/mol
根据盖斯定律,将①+②得N2O5(g)=N2O4(g)+
O2(g)△H=-2.2kJ/mol;
(2)以乙烯(C2H4)作为还原剂脱硝(NO),使其转化为无毒的N2,乙烯被氧化为CO2,若反应中n(NO)︰n(O2)=2︰1,则总反应的化学方程式为6NO+3O2+2C2H4
3N2+4CO2+4H2O;脱硝率与温度、负载率的关系图可知:
350℃左右、负载率3.0%时脱硝率最高,达到最佳脱硝效果,故应采用的条件是350℃左右、负载率3.0%;
(3)①从0~2s内该反应的平均速率υ(NO)=
mol/(L·s);
②2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)
n(始)/mol0.200.100
△n(始)/mol0.140.070.14
n(平)/mol0.060.030.14
所以根据化学平衡常数的定义可得K=
;
③υ正=υ(NO)消耗=2υ(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2),υ逆=(NO2)消耗=k逆c2(NO2),可逆反应达到化学平衡时,同一物质表示的υ正=υ逆,不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比,所以k正c2(NO)·c(O2)=k逆c2(NO2),则
;
若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆,则由于K=
=1<363,说明平衡逆向移动,根据温度对化学平衡移动的影响,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,所以T2>T1;
④A.由于第一步反应为快反应,第二步反应为慢反应,所以反应速率:
υ(第一步的正反应)>υ(第二步的反应),A错误;
B.当化学反应分多步进行时,总反应快慢由反应慢的化学反应决定,对该反应来说由第二步反应决定,B正确;
C.反应快的说明反应的活化能低,需要较少的能量反应就可以发生;反应慢的说明反应的活化能高,发生反应需要较高的能量,所以第二步的活化能比第一步的高,C正确;