D.Na与H、F、O三种元素可以形成化合物NaH、NaF、Na2O、Na2O2,这些物质都是离子化合物,D正确;
故合理选项是C。
【点睛】本题考查了原子结构和元素周期律的关系,根据元素的原子半径、主要化合价结合元素周期律来推断元素是本题解答关键。
易错选项是B,由H、O、N三种元素形成的化合物,硝酸晶体是分子晶体、硝酸铵是离子晶体,为易错点。
7.我国科学家开发设计一种天然气脱硫装置,利用如右图装置可实现:
H2S+O2→H2O2+S。
已知甲池中有如下的转化:
下列说法错误的是:
A.该装置可将光能转化为电能和化学能
B.该装置工作时,溶液中的H+从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池
C.甲池碳棒上发生电极反应:
AQ+2H++2e-=H2AQ
D.乙池①处发生反应:
H2S+I3-=3I-+S↓+2H+
【答案】B
【解析】
【分析】
A.装置是原电池装置,据此确定能量变化情况;
B.原电池中阳离子移向正极;
C.甲池中碳棒是正极,该电极上发生得电子的还原反应;
D.在乙池中,硫化氢失电子生成硫单质,I3-得电子生成I-,据物质的变化确定发生的反应。
【详解】A.装置是原电池装置,根据图中信息知道是将光能转化为电能和化学能的装置,A正确;
B.原电池中阳离子移向正极,甲池中碳棒是正极,所以氢离子从乙池移向甲池,B错误;
C.甲池中碳棒是正极,该电极上发生得电子的还原反应,即AQ+2H++2e-=H2AQ,C正确;
D.在乙池中,硫化氢失电子生成硫单质,I3-得电子生成I-,发生的反应为H2S+I3-═3I-+S↓+2H+,D正确。
故合理选项是B。
【点睛】本题考查原电池的工作原理以及电极反应式书写的知识,注意知识的归纳和梳理是关键,注意溶液中离子移动方向:
在原电池中阳离子向正极定向移动,阴离子向负极定向移动,本题难度适中。
第Ⅱ卷
8.化学是一门以实验为基础的学科,实验探究能激发学生学习化学的兴趣。
某化学兴趣小组设计如图实验装置(夹持设备已略)制备氯气并探究氯气及其卤族元素的性质。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是______________。
(2)A装置中发生的化学反应方程式为_________________________________。
若将漂白粉换成KClO3,则反应中每生成21.3gCl2时转移的电子数目为____NA。
(3)装置B可用于监测实验过程中C处是否堵塞,若C处发生了堵塞,则B中可观察到__________。
(4)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,此时C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次可放入____(填选项a或b或c)。
选项
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
a
干燥的有色布条
浓硫酸
湿润的有色布条
b
湿润的有色布条
无水氯化钙
干燥的有色布条
c
湿润的有色布条
碱石灰
干燥的有色布条
(5)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。
当向D中缓缓通入足量氯气时,可观察到无色溶液逐渐变为红棕色,说明氯的非金属性大于溴,打开活塞,将D中少量溶液加入E中,振荡E,观察到的现象是_______________________________,该现象_____(填“能”或“不能”)说明溴的非金属性强于碘,原因是_____________________。
【答案】
(1).长颈漏斗
(2).Ca(ClO)2+4HCl(浓)═CaCl2+2Cl2↑+2H2O(3).0.5(4).液体进入长颈漏斗中,锥形瓶内液面下降,长颈漏斗内液面上升,形成一段液柱(5).b(6).溶液分为两层,上层(苯层)为紫红色(7).不能(8).过量的Cl2也可将I-氧化为I2
【解析】
【分析】
(1)根据图示装置中仪器结构识别名称;
(2)次氯酸钙具有强氧化性,能够氧化盐酸,依据化合价升降总数相等配平方程式,若换为KClO3,该物质也有强氧化性,可以氧化HCl为Cl2,根据方程式物质变化与电子转移关系计算;
(3)装置B亦是安全瓶,监测实验进行时C中是否发生堵塞,发生堵塞时B中的压强增大,B中长颈漏斗中液面上升,形成水柱;
(4)为了验证氯气是否具有漂白性,要验证干燥氯气无漂白性,湿润的有色布条中,氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性;
(5)氯气氧化性强于溴,氯气能够置换溴;溴氧化性强于碘,能够置换碘;氯气的氧化性强于碘,能够置换碘,结合碘在有机物中溶解性及颜色解答。
【详解】
(1)根据图示可知仪器a名称为长颈漏斗;
(2)漂白粉固体和浓盐酸反应生成氯化钙、氯气和水,化学方程式为:
Ca(ClO)2+4HCl(浓)═CaCl2+2Cl2↑+2H2O,若将漂白粉换为KClO3,根据电子守恒、原子守恒,可得方程式为KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O,由方程式可知:
每转移5mol电子,反应产生3mol氯气,质量是21.3gCl2的物质的量是0.3mol,所以反应转移了0.5mol电子,转移电子数目为0.5NA;
(3)反应产生的Cl2中混有氯化氢和水蒸气,装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl;装置B亦作安全瓶,监测实验进行时C中是否发生堵塞。
若发生堵塞时B中的气体压强增大,使B中液体进入长颈漏斗中,锥形瓶内液面下降,长颈漏斗中的液面上升而形成一段液柱;
(4)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,验证氯气是否具有漂白性,要验证干燥氯气无漂白性,在湿润的有色布条中,氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性,
a.I为干燥的有色布条不褪色,Ⅱ中浓硫酸只吸收水分,再通入湿润的有色布条会褪色,能验证氯气的漂白性,但U形管中盛放的应是固体干燥剂,a错误;
b.I处是湿润的有色布条褪色,II是干燥剂无水氯化钙不能吸收氯气,只吸收水蒸气,III中干燥的有色布条不褪色,可以证明,b正确;
c.I为湿润的有色布条褪色,II为干燥剂碱石灰,碱石灰能够吸收水蒸气和Cl2,进入到III中无氯气,不会发生任何变化,不能验证,c错误;
故合理选项是b;
(5)依据氯气和溴化钠反应生成溴单质,液体溴单质、过量的Cl2都能和碘化钾溶液中的碘化钾反应生成碘单质,碘单质易溶于苯,显紫红色,苯密度小于水,不溶于水,溶液分层;过量的Cl2也可将I-氧化为I2,所以通过E中溶液分为两层,上层(苯层)为紫红色,不能说明溴的氧化性强于碘。
【点睛】本题考查了氯气的制备和性质,明确制备的原理和氯气的性质是解题关键,注意氧化还原方程式的书写及计算,题目难度中等。
9.我国是世界上最大的钨储藏国,金属钨可用于制造灯丝、合金钢和光学仪器,有“光明使者”的美誉;现以白钨矿(主要成分为CaWO4,还含有二氧化硅、氧化铁等杂质)为原料冶炼高纯度金属钨,工业流程如下:
已知:
①钨酸酸性很弱,难溶于水;
②完全沉淀离子的pH值:
SiO32-为8,WO42-为5;
③碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨。
回答下列问题:
(1)工业上生产纯碱常先制得碳酸氢钠,此法叫“联碱法”,为我国化工专家侯德榜创立,即向饱和食盐水中先通入NH3,再通入CO2,最终生成碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液,写出该化学反应方程式:
____________。
(2)流程中白钨矿CaWO4和纯碱发生的化学反应方程式是:
________________________。
(3)滤渣B的主要成分是(写化学式)______。
调节pH可选用的试剂是:
_____(填选项)。
A.氨水B.盐酸C.NaOH溶液D.Na2CO3溶液
(4)检验沉淀C是否洗涤干净的操作是________________________________________。
(5)为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨,不宜用碳而必须用氢气作还原剂的原因是_________。
(6)将氢氧化钙加入钨酸钠碱性溶液中可得到钨酸钙,已知某温度时,Ksp(CaWO4)=1×10-10,Ksp[Ca(OH)2]=4×10-7,当溶液中WO42-恰好沉淀完全(离子浓度等于10-5mol/L)时,溶液中c(OH-)=_____。
【答案】
(1).NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
(2).CaWO4+Na2CO3
Na2WO4+CaO+CO2↑(3).H2SiO3(4).B(5).取最后一次的洗涤液少量于试管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴加1~2滴AgNO3溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净,若出现白色沉淀则表明沉淀未洗净。
(6).如果用碳做还原剂,过量的碳混杂在金属中难以除去,而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨,不容易获得纯的金属钨,若用氢气作还原剂,就可避免该问题。
(7).0.2mol/L
【解析】
【分析】
白钨矿的主要成分是CaWO4,含有SiO2、Fe2O3等杂质,白钨矿与碳酸钠在1000℃温度下反应,SiO2与Na2CO3会反应生成Na2SiO3,Fe2O3不反应,得到的混合物用水浸取,过滤后的滤液经过系列操作得到WO3,说明Na2CO3与CaWO4反应生成Na2WO4,则滤渣A为Fe2O3等,滤液中含有Na2SiO3、Na2WO4,再调节pH在5~8之间,使SiO32-转化为H2SiO3沉淀过滤除去,母液中含有Na2WO4,向其中加入盐酸得到沉淀C为H2WO4,沉淀C灼烧产生WO3和水,再还原WO3得到钨。
(1)NH3+CO2+H2O=NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl,方程式叠加得到总反应方程式;
(2)CaWO4与纯碱反应生成Na2WO4、CaO与CO2;
(3)滤渣B为硅酸,调节溶液pH使硅酸根转化为H2SiO3沉淀过滤除去,应加入酸;
(4)检验沉淀C的表面会附着NaCl,用硝酸银溶液检验最后一次洗涤液中是否含有Cl-判断;
(5)在高温下碳或氢气都可置换出W,但碳为固体,难以分离,且碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨;
(6)根据Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)×c(WO4-)计算c(Ca2+),再根据Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+)×c2(OH-)计算c(OH-)。
【详解】
(1)向饱和食盐水中先通入足量氨气,使溶液显碱性,然后通入CO2气体,发生反应:
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl,将两个反应方程式叠加,可得总反应方程式:
NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;
(2)CaWO4与纯碱在高温下反应生成Na2WO4、CaO与CO2,反应方程式为:
CaWO4+Na2CO3
Na2WO4+CaO+CO2↑;
(3)滤渣B的主要成分为H2SiO3,调节溶液pH,溶液中的SiO32-与H+反应产生H2SiO3沉淀过滤除去,所以应加入盐酸,选项B合理;
(4)检验沉淀C是否洗涤干净的操作是:
取最后一次的洗涤液少量于试管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴加1~2滴AgNO3溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净,若出现白色沉淀则表明沉淀未洗净;
(5)如果用碳做还原剂,过量的碳混杂在金属中难以除去,而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨,不容易获得纯的金属钨,若用氢气作还原剂,由于H2是气体,就可避免上述问题;
(6)当溶液中WO42-恰好沉淀完全,其离子浓度等于10-5mol/L,根据Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)×c(WO4-)=1×10-10,则溶液中c(Ca2+)=1×10-5mol/L,再根据Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+)×c2(OH-),可知1×10-5mol/L×c2(OH-)=Ksp[Ca(OH)2]=4×10-7,所以c(OH-)=0.2mol/L。
【点睛】本题考查化学工艺流程的知识,涉及物质的分离提纯、离子的检验、化学实验基本操作、对原理的分析评价、溶度积常数的有关计算等,关键是对工艺流程的理解,全面考查了学生的知识运用能力、接收信息的能力等。
10.甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)可用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂,由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成,回答下列问题:
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)
CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。
已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
共价键
C—O
H—O
N—H
C—N
键能/(kJ/mol)
351.5
463
393
293
则该反应的ΔH=________kJ/mol。
(2)上述反应中所需的甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)ΔH<0。
在一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①下列说法不能判断该反应达到化学平衡状态的是________。
A.体系中气体的密度保持不变
B.CO的消耗速率与CH3OH的消耗速率相等
C.体系中CO的转化率和H2的转化率相等
D.体系中CH3OH的体积分数保持不变
②平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为________。
③某同学认为上图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是______________________。
(3)实验室可由四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶的PbI2,同时生成I2,写出发生的化学反应方程式__________________。
(4)HI的制备:
将0.8molI2(g)和1.2molH2(g)置于某1L密闭容器中,在一定温度下发生反应:
I2(g)+H2(g)
2HI(g)并达到平衡。
HI的体积分数随时间的变化如表格所示:
时间(min)
1
2
3
4
5
6
7
HI体积分数
26%
42%
52%
57%
60%
60%
60%
①该反应的平衡常数K=_____________。
②反应达到平衡后,在7min时将容器体积压缩为原来的一半,请在图中画出c(HI)随时间变化的曲线________