非选择题专项练4.docx
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非选择题专项练4
训练(十二) 非选择题专项练(4)
1.氯气和漂粉精是现代工业和生活常用的消毒、杀菌剂。
(1)某课外活动小组利用如图所示装置制取氯气。
提供的试剂有:
浓盐酸、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、高锰酸钾固体。
反应的化学方程式为:
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
①装置H中盛放的试剂是____________。
②处理尾气时关闭弹簧夹a和弹簧夹________(填字母代号,下同),打开弹簧夹________。
(2)写出工业上用氯气和石灰乳制取漂粉精的化学反应方程式______________________。
(3)实验室有一瓶密封不严的漂粉精样品,其中肯定存在CaCl2,现进行实验,探究该样品中可能存在的其他固体物质。
①提出合理假设。
假设1:
该漂粉精未变质,只含__________;
假设2:
该漂粉精全部变质,只含__________;
假设3:
该漂粉精部分变质,既含Ca(ClO)2又含CaCO3。
②设计实验方案进行实验。
请写出实验步骤、预期现象与结论。
限选用的仪器和药品:
试管、胶头滴管、带导管的单孔塞,蒸馏水、自来水、1mol·L-1盐酸、品红溶液、澄清石灰水。
(提示:
不必检验Ca2+和Cl-)
实验步骤
预期现象与结论
a
取少量上述漂粉精于试管中,____________
b
解析
(1)根据实验原理可知注射器中盛放浓盐酸,G中为KMnO4,两者反应生成的Cl2用排液法收集在H中,H中液体应为饱和食盐水,反应结束后关闭a、b,打开c,余氯用NaOH溶液吸收。
(3)漂粉精的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2的混合物,变质过程的化学方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO,2HClO===2HCl+O2↑,因此除CaCl2固体外,若该漂粉精未变质,则只含Ca(ClO)2,若全部变质,则只含CaCO3,最后实验设计归结为检验CaCO3和Ca(ClO)2,根据所提供的试剂分析,CaCO3能溶解于盐酸中,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊,Ca(ClO)2和稀盐酸反应后生成HClO,HClO具有漂白性,能使品红溶液褪色。
答案
(1)①饱和食盐水 ②b c
(2)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(3)①Ca(ClO)2 CaCO3
②
实验步骤
预期现象与结论
a
加入适量1mol·L-1盐酸溶解后,再将产生的气体导入澄清石灰水中
若澄清石灰水未变浑浊,则假设1成立;若澄清石灰水变浑浊,则假设2或假设3成立
b
向步骤a反应后的试管中滴入1~2滴品红溶液,振荡(或另外取样操作)
若品红溶液褪色,则假设3成立;若品红溶液不褪色,则假设2成立
2.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,在空气中迅速被氧化成绿色;见光则分解,变成褐色。
如图是工业上用制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)生产CuCl的流程:
根据以上信息回答下列问题:
(1)生产过程中X的化学式为________。
(2)写出产生CuCl的化学方程式:
____________________________________。
(3)在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO2气体,结合化学方程式和必要的文字说明理由__________________________,实际生产中SO2要适当过量,原因可能是__________________(答一点即可)。
(4)实验探究pH对CuCl产率的影响如下表所示:
pH
1
2
3
4
5
6
7
CuCl产率/%
70
90
82
78
75
72
70
析出CuCl晶体最佳pH为________,当pH较大时CuCl产率变低原因是____________________。
调节pH时,________(填“能”或“不能”)用相同pH的硝酸代替硫酸,理由是________________________________________________。
(5)氯化亚铜的定量分析:
①称取样品0.25g和过量的FeCl3溶液于锥形瓶中,充分溶解。
②用0.10mol·L-1硫酸铈标准溶液滴定。
已知:
CuCl+FeCl3===CuCl2+FeCl2、Fe2++Ce4+===Fe3++Ce3+。
三次平行实验结果如下(平行实验结果相差不能超过1%):
平行实验次数
1
2
3
0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积(mL)
24.35
24.05
23.95
则样品中CuCl的纯度为________(结果保留三位有效数字)。
解析 向工业上以制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入过量的铁粉,三价铁离子与铁粉反应转化为二价铁离子,铜离子与铁反应生成铜,然后过滤,滤渣为过量的铁和生成的铜,依据铜与铁活泼性,将滤渣溶于盐酸,铜与盐酸不反应,过滤得到滤渣即为铜,然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,铜与氯气反应生成氯化铜,硫酸铜、二氧化硫、氯化铜和水反应生成氯化亚铜和硫酸。
(1)印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)加入铁,三价铁离子能够与铁反应生成二价铁离子,铜离子能够与铁反应能生成铜,过滤后滤渣中含有铜和铁,加入盐酸,铁与盐酸反应能生成氯化亚铁,铜与盐酸不反应,将铜分离出来,则X为Fe、Y为HCl;
(2)依据图示可知:
CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反应生成H2SO4、CuCl,依据得失电子守恒其方程式为:
CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O===2CuCl↓+2H2SO4;
(3)由反应方程式Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O可知Cu与浓硫酸反应的过程中有SO2生成,且生成的CuSO4和SO2的物质的量之比为1∶1,生产CuCl的过程中消耗CuSO4和SO2的物质的量之比也为1∶1,所以理论上不需要补充SO2气体;实际生产中要保持适当过量的SO2,目的是提高Cu2+的还原速率,同时可以防止生成的Cu+被空气氧化;
(4)由表中数据可知,pH=2时,CuCl产率最高;pH较大时,Cu2+水解程度增大,导致反应生成CuCl减少;硝酸具有强氧化性,能将产品CuCl氧化生成Cu2+,所以不能用相同pH的硝酸代替硫酸;
(5)根据题目中所给数据及平行实验结果相差不能超过1%,体积为24.35mL,误差大舍去,则滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积为:
=24mL,结合方程式可知:
CuCl+FeCl3===CuCl2+FeCl2,Fe2++Ce4+===Fe3++Ce3+,CuCl~Ce4+,CuCl的纯度为
×100%=95.5%。
答案
(1)Fe
(2)CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O===2CuCl↓+2H2SO4
(3)Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和SO2为1∶1,所以理论上不需要补充SO2气体 提高Cu2+的还原速率,同时可以防止生成的Cu+被空气氧化
(4)2 Cu2+水解程度增大,反应生成CuCl减少,产率减小 不能 硝酸会与产品CuCl发生反应 (5)95.5%
3.碳的化合物与人类生产、生活密切相关。
(1)在一恒温、恒容密闭容器中发生反应:
Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g),利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍,对该反应的说法正确的是________(填字母编号)。
A.把温度由80℃升高到180℃,正反应速率减小,逆反应速率增大
B.反应达到平衡后,充入Ni(CO)4(g)再次达到平衡时,
减小
C.反应达到平衡后,充入CO再次达到平衡时,CO的体积分数降低
D.当容器中混合气体密度不变时,可说明反应已达化学平衡状态
(2)图1所示的直形石英玻璃封管中充有CO气体,在温度为T1的一端放置不纯的镍(Ni)粉,Ni粉中的杂质不与CO(g)发生反应,在温度为T2的一端得到了纯净的高纯镍,则温度T1________T2(填“>”“<”或“=”)。
上述反应体系中循环使用的物质是________。
(3)甲醇是一种重要的化工原料,工业上可用CO和H2合成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ·mol-1。
若在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1molCO、2molH2
1molCH3OH
2molCO、4molH2
CH3OH的浓度/mol·L-1
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出Q1kJ
吸收Q2kJ
放出Q3kJ
反应物转化率
α1
α2
α3
下列说法正确的是________。
a.c1=c2 b.2Q1=Q3
c.Q1+Q2=90.8d.α2+α3<100%
(4)据研究,上述(3)中合成甲醇反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是___________________________________________________(用化学方程式表示)。
(5)已知在常温常压下:
甲醇的燃烧热为725.8kJ·mol-1,CO的燃烧热为283kJ·mol-1,H2O(g)===H2O(l)ΔH=-44.0kJ·mol-1。
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式:
____________________________________________。
(6)金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳,如图2是四种金属氧化物(Cr2O3、SnO2、PbO2、Cu2O)被一氧化碳还原时lg
与温度(t)的关系曲线图。
四个反应中属于吸热反应的是________(填金属氧化物的化学式),在700℃用一氧化碳还原Cr2O3时,若反应方程式化学计量数为最简整数比,该反应的平衡常数(K)数值等于________。
解析
(1)对于可逆反应,升高温度,正逆反应速率均加快,A错误。
=K(平衡常数),因此温度不变,比值不变,B错误。
反应达到平衡后,充入CO再次达到平衡时,相当于增大压强,平衡右移,CO的体积分数降低,C正确。
Ni与CO反应,随反应的进行,气体质量增大,直到反应达到平衡,质量才不发生变化,根据公式ρ=m/V,容器容积V不变,密度ρ不变时,说明质量m不再变化,反应达到化学平衡状态,D正确;
(2)根据上述反应,在50~80℃,Ni与CO化合生成Ni(CO)4,在180~200℃分解生成Ni和CO,因此T1<T2,反应中CO可循环利用;
(3)根据反应特点可以确定,甲和乙可建立相同平衡状态,因此平衡时:
c1=c2,a正确;Q1+Q2=90.8,c正确;α1+α2=100%,比较甲和丙,开始时丙中CO和H2浓度均为甲的2倍,相对于甲,丙相当于加压,假设甲和丙建立相同的平衡状态,则丙中放热是甲中的2倍,但加压平衡右移,因此Q3>2Q1,b错误;α3>α1,因此α2+α3>100%,d错误;
(4)反应中含有CO,CO会还原Cu2O,加入少量CO2,可使CO还原Cu2O反应逆向移动,保持Cu2O的量不变,反应为Cu2O+CO2Cu+CO2;
(5)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的反应为CH3OH+O2===CO+2H2O。
根据盖斯定律,反应CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(g)的ΔH=-725.8kJ·mol-1-(-283kJ·mol-1)-2×(-44.0kJ·mol-1)=-354.8kJ·mol-1;
(6)用CO还原金属氧化物,反应的平衡常数K均可表示为[
]n,n>0,因此lg
越小,则平衡常数越大。
对于CO还原Cr2O3和SnO2,温度升高lg
减小,则平衡常数增大,平衡正向移动,因此这两个反应为吸热反应,对于CO还原PbO2和Cu2O的反应为放热反应;一氧化碳还原Cr2O3的反应为3CO(g)+Cr2O3(s)2Cr(s)+3CO2(g),在700℃用一氧化碳还原Cr2O3时,lg
=4,
=10-4,K=(10-4)3=10-12。
答案
(1)CD
(2)< CO (3)ac
(4)Cu2O+CO2Cu+CO2
(5)CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(g) ΔH=-354.8kJ·mol-1
(6)Cr2O3、SnO2 10-12
4.某工厂从废含镍有机催化剂中回收镍的工艺流程如图所示(已知废催化剂中含有Ni70.0%及一定量的Al、Fe、SiO2和有机物,镍及其化合物的化学性质与铁的类似,但Ni2+的性质较稳定)。
已知:
部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时的pH如下表所示。
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
9.2
回答下列问题:
(1)滤渣a的成分是________,用乙醇洗涤废催化剂的目的是____________________,从废渣中回收乙醇的方法是_________________________
_____________________________________________________________________。
(2)为提高酸浸速率,可采取的措施有__________________(答一条即可)。
(3)硫酸酸浸后所得滤液A中可能含有的金属离子是________________,向其中加入H2O2的目的是__________________________________________________,反应的离子方程式为___________________________________________________。
(4)利用化学镀(待镀件直接置于含有镀层金属的化合物的溶液中)可以在金属、塑料、陶瓷等物品表面镀上一层金属镍或铬等金属,与电镀相比,化学镀的最大优点是____________。
(5)滤液C进行如下所示处理可以制得NiSO4·7H2O。
滤液C
溶液D
NiSO4·7H2O
①操作X的名称是______________。
②产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeSO4·7H2O),可能是由于生产过程中__________导致Fe2+未被完全氧化。
③NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料—NiOOH,该反应的离子方程式是_______________________________________。
解析
(1)用乙醇洗涤的目的是溶解并除去有机物杂质,利用蒸馏的方法可将乙醇与其他有机物分离开;只有SiO2不与硫酸反应,故滤渣a的成分是SiO2;
(2)将废催化剂粉碎或适当地提高硫酸的浓度、浸泡时的温度均可提高酸浸速率;
(3)依据分析可知滤液A中可能含有的金属离子是Al3+、Fe2+、Ni2+,加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,有利于分离,反应离子方程式为:
2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O,由表中数据及流程图知,加入试剂X的目的是将镍转化为Ni(OH)2,故X是碱类物质,X可以为NaOH;(4)与电镀相比,化学镀的最大优点是:
不消耗电能,节约能源;(5)①由溶液得到晶体的操作为蒸发结晶,所以操作X的名称是蒸发结晶;②产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeSO4·7H2O),可能是由于生产过程中H2O2的用量不足(或H2O2失效),可能会导致Fe2+未被完全氧化,从而使产品晶体中混有少量绿矾(FeSO4·7H2O);③NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料——NiOOH,该反应的离子方程式是:
2Ni2++ClO-+4OH-===2NiOOH↓+Cl-+H2O。
答案
(1)SiO2 溶解、除去有机物 蒸馏
(2)将废催化剂粉碎或适当地提高硫酸的浓度、浸泡时的温度
(3)Al3+、Fe2+、Ni2+ 加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,有利于分离 2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O
(4)不消耗电能,节约能源
(5)①蒸发结晶 ②H2O2的用量不足(或H2O2失效)
③2Ni2++ClO-+4OH-===2NiOOH↓+Cl-+H2O
5.芦笋中的天冬酰胺(结构如图1)和微量元素硒、铬、锰等,具有提高身体免疫力的功效。
(1)天冬酰胺所含元素中,________(填元素名称)元素基态原子核外未成对电子数最多,第一电离能最大的是________。
(2)天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型为________,分子中σ和π键数目之比为________。
(3)O、S、Se为同主族元素,H2O、H2S和H2Se的参数对比见表。
化学式
键长/nm
键角
H2O
0.99
104.5°
H2S
1.34
92.3°
H2Se
1.47
91.0°
H2S的键角大于H2Se的原因可能为__________________________________。
H2O、H2S、H2Se沸点由高到低的顺序为______________,酸性由强到弱的顺序为____________。
(4)写出铬的基态电子排布式:
______________。
(5)金属铬为体心立方晶体,晶胞结构如图2,则该晶胞中含有________个铬原子。
若铬的密度为ρg·cm-3,相对原子质量为M,NA表示阿伏加德罗常数的值,则铬原子的半径为________cm。
解析
(1)天冬酰胺中含有H、C、N、O四种元素,原子基态核外未成对电子分别为1、2,3、2,因此氮元素基态原子核外未成对电子数最多。
H、C、N、O第一电离能最大的是N;
(2)分子中亚甲基和次甲基中的碳原子均为sp3杂化,羰基碳为sp2杂化,天冬酰胺中含有16个σ键和2个π键,因此σ和π键数目之比为8∶1;
(3)硫原子的电负性强于Se,形成的共用电子对斥力大,因此H2S中键角大,H2O、H2S、H2Se均为分子晶体,由于水分子间存在氢键,因此其沸点高于H2S和H2Se,H2Se相对分子质量大于H2S,故沸点H2Se高于H2S,酸性由强到弱的顺序为H2Se>H2S>H2O;
(4)铬的原子序数为24,其基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1;
(5)在铬的晶胞中含有铬原子数为1+8×
=2,设晶胞边长为x,根据ρ=
得,ρ=
,所以x=
,所以晶胞的体对角线长度为
×
,所以钠原子半径=
×
。
答案
(1)氮 氮
(2)sp3和sp2 8∶1
(3)由于硫的电负性强于Se,形成的共用电子对斥力大,键角大 H2O>H2Se>H2S H2Se>H2S>H2O
(4)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
(5)2
×
6.有机香料的分子式为C13H18O2,其合成路线如图所示:
已知:
R—CH==CH2
R—CH2CH2OH
通过质谱法测得A的相对分子质量为56,它的核磁共振氢谱显示有两组峰且峰面积之比为1∶3;D分子中含有支链;E能发生银镜反应,在催化剂存在下1molE与2molH2可以发生反应生成F,且F分子中含有苯环但无甲基。
请回答:
(1)A中所含官能团的名称为____________;A生成B的反应类型是__________。
(2)C的结构简式为____________。
(3)D与F反应的化学方程式为_______________________________________,E发生银镜反应的离子方程式为_________________________________________。
(4)符合下列条件:
①遇FeCl3溶液显紫色、②苯环上有两个取代基的F的同分异构体有________种,写出其中一种物质的结构简式____________。
解析 有机物A发生信息中的反应生成B,A应属于烃类,其相对分子质量为56,则
=4…8,可知A的分子式为C4H8,A的核磁共振氢谱有2组峰且峰面积之比为1∶3,B可以连续发生氧化反应,则A为(CH3)2C==CH2,B的结构简式为(CH3)2CHCH2OH,C的结构简式为(CH3)2CHCHO,D的结构简式为(CH3)2CHCOOH,D和F反应生成有机物C13H18O2,发生酯化反应,则F为醇,D中含有4个碳原子,所以F中含有9个碳原子,F的分子式为C9H12O,E可以发生银镜反应,含有—CHO,在催化剂存在条件下1molE与2molH2反应可以生成F,F分子中含有苯环但无甲基,可推知E为
,F为
,则G为
。
(1)A为(CH3)2C==CH2,A中所含官能团的名称为碳碳双键,A生成B的反应类型是加成反应;
(2)由上述分析可知,C的结构简式为(CH3)2CHCHO;
(3)D与F反应是酯化反应,反应方程式为:
+
+H2O,E发生银镜反应的离子方程式为:
+2[Ag(NH3)2]++2OH-
+2Ag↓+3NH3+NH
+H2O。
(4)F的同分异构体符合:
①遇FeCl3溶液显紫色,说明含有酚羟基,②苯环上有两个取代基,F的同分异构体为
(邻、间、对3种),
(邻、间、对3种),所以共6种。
答案
(1)碳碳双键 加成反应
(2)(CH3)2CHCHO
(3)
+
+H2O
+2[Ag(NH3)2]++2OH-
(4)6