8.工业上用废弃固体(含有Cu2S、Al2O3、Fe2O3、SiO2 等)制取粗铜、绿矾(FeSO4·7H2O)和明矾[KAl(SO4)2·12H2O],操作流程如下:
(1)气体a是_________(写化学式,下同),试剂X是_________(已知X是一种盐),固体C是_________。
(2)明矾可以净水,明矾净水的原理是____________________________________(用离子方程式表示)。
(3)利用反应2Cu+O2+2H2SO4
2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计成原电池,该电池的正极反应式为_______________________。
(4)取少量产品绿矾,加水溶解后再滴入几滴KSCN溶液,若产品绿矾中不含有Fe3+,观察到的现象为_________;若在产品绿矾的水溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液,观察到的现象为__________________,原因是____________________________(用离子方程式表示)。
(5)已知绿矾受热分解的化学方程式为2FeSO4·7H2O
Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。
称取3.5g产品绿矾,加热分解至恒重后(杂质受热不分解),将反应所得的气体缓缓通入盛有足量蒸馏水的锥形瓶中,再用0.1000mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定,滴定到终点时消耗酸性KMnO4溶液的体积为25.00mL,则产品绿矾的纯度为__________(保留三位有效数字)。
【答案】
(1).SO2
(2).KHSO4(3).H2SiO3(4).Al3++3H2O
Al(OH)3(胶体)+3H+(5).O2+4e-+4H+=-2H2O(6).溶液不变红(7).高锰酸钾溶液的紫色褪去(8).5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O(9).99.3%
【解析】根据废弃固体的成分及流程,气体a为SO2,固体B中含有CuO、Fe2O3,溶液B中含有KAlO2、K2SiO3,试剂X是一种盐,则为KHSO4,固体C为H2SiO3;加入过量铁屑后,固体D为Cu、Fe,溶液D为FeSO4;
(1)气体a是SO2,试剂X是KHSO4,固体C是H2SiO3;
(2)明矾可以净水,明矾净水的原理是Al3++3H2O
Al(OH)3(胶体)+3H+;(3)利用反应2Cu+O2+2H2SO4
2CuSO4+2H2O设计成原电池,正极氧气得电子在酸性条件下生成水,电极反应式为O2+4e-+4H+=-2H2O;(4)取少量产品绿矾,加水溶解后再滴入几滴KSCN溶液,溶液不变红,则产品绿矾中不含有Fe3+;若在产品绿矾的水溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液,发生反应5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O,故高锰酸钾溶液的紫色褪去;(5)根据反应2FeSO4·7H2O
Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O、5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+,关系为10FeSO4·7H2O~~5SO2-~~2MnO4-,产品绿矾的纯度为
。
9.为有效提升空气质量,国家强制各燃煤企业要对燃媒烟气进行脱硫、脱硝处理后排放。
回答下列问题:
(1)燃煤烟气“脱硝”中涉及到的部分反应如下:
a.4NH3(g)+6NO(g)
5N2(g)+6H2O(g)△H1
b.4NH3(B)+5O2(g)
4NO(g) +6H2O(g) △H2=-925 kJ·mol-1
c.N2(g)+O2(g)
2NO(g) △H3=+175kJ·mol-1
则△H1=_________kJ·mol-1。
(2)向某恒容密闭容器中加入2molNH3、3molINO,在适当条件下发生
(1)中反应a,反应过程中NO的平衡转化率随温度T、压强p的变化曲线如图1所示:
①p1_________p2(填 “>”“ <” 或“=”)。
②若在压强为p2、温度为600℃时,达到平衡时反应体系内化学能降低了300kJ,则NO的转化率为_________。
③600℃时,下列各项数据中能表明该反应已达到化学平衡状态的是_________(填标号)。
a.水与NO的生成速率相等b.混合气体的密度保持不变
c.NH3、N2生成速率比为5∶4d.容器的总压强保持不变
(3)将2molN2、3molH2O(g)、0.5molNO的混合气体置于x、y、z三个容积相同的恒容密闭容器中,控制适当的条件发生反应,反应过程中c(NO)随时间的变化如图2所示。
①在建立平衡的过程中,三个容器中反应速率的相对大小为______________。
②与y容器中反应相比,z容器中反应改变的条件及判断依据分别是____________________________。
(4)2000℃下,在一个2L的密闭容器里发生
(1)中反应c,起始时氮气和氧气的浓度均为0.69mol·L-1,达到平衡时NO的浓度为0.18mol·L-1,期2000℃时该反应的平衡常数K=__________。
(5)将NO、NO2用NaOH溶液吸收也可消除氮氧化物污染,适当比例的NO、NO2通入NaOH溶液中可得到一种盐X,则该盐的化学式为_________。
【答案】
(1).-1800
(2).>(3).33.3%(4).ad(5).x>y>z(6).降低温度,z容器达到平衡所用时间比y容器中长,平衡时c(NO)也比y容器中的低(7).0.09(8).NaNO2
【解析】
(1)已知b.4NH3(B)+5O2(g)
4NO(g) +6H2O(g) △H2=-925 kJ·mol-1
c.N2(g)+O2(g)
2NO(g) △H3=+175kJ·mol-1
根据盖斯定律,由b-5c得反应a.4NH3(g)+6NO(g)
5N2(g)+6H2O(g)则△H1=△H2-5△H3=-925 kJ·mol-1-5
175kJ·mol-1=-1800kJ·mol-1;
(2)①反应4NH3(g)+6NO(g)
5N2(g)+6H2O(g)是气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,当温度相同时,p2条件下NO的平衡转化率大于p1条件下NO的平衡转化率,故p1>p2;②若在压强为p2、温度为600℃时,达到平衡时反应体系内化学能降低了300kJ,根据反应4NH3(g)+6NO(g)
5N2(g)+6H2O(g)△H1=1=-1800kJ·mol-1可知,反应消耗1molNO,则NO的转化率为
;③a.水与NO的化学计量数相等,两者的生成速率分别表示正逆反应速率,当两者生成速率相等时,反应达平衡状态,选项a正确;b.反应在恒容容器中进行,参与的反应物均为气体,混合气体的密度始终保持不变,平衡不一定达平衡,选项b错误;c.NH3、N2生成速率比为5∶4与反应计量数不相等,正逆反应速率不相等,没有达到平衡状态,选项c错误;d.反应为气体体积增大的反应,容器的总压强保持不变说明已达平衡状态,选项d正确。
答案选ad;(3)①根据“先拐先平”原则,在建立平衡的过程中,三个容器中反应速率的相对大小为x>y>z;②该反应正反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,z容器达到平衡所用时间比y容器中长,平衡时c(NO)也比y容器中的低,故与y容器中反应相比,z容器中反应改变的条件及判断依据分别是降低温度;
(4)N2(g)+O2(g)
2NO(g)
开始时的浓度(mol/L)0.690.690
改变的浓度(mol/L)0.090.090.18
平衡时的浓度(mol/L)0.600.600.18
平衡常数K=
;(5)将NO、NO2用NaOH溶液吸收也可消除氮氧化物污染,适当比例的NO、NO2通入NaOH溶液中可得到一种盐X,发生反应为2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O,则该盐的化学式为NaNO2。
10.已知:
氮化铝(AlN)溶于强酸产生铵盐,溶于强碱生成氨气。
(1)AlN与NaOH溶液反应的化学方程式为_____________________________________。
(2)甲同学通过测定AlN与NaOH溶液反应产生氨气的质量来测定AlN的纯度(假设杂质不参与反应,忽略NH3在强碱性溶液中的溶解),实验装置如下:
①选择上图中合适的装置,其连接顺序为__________(按气流从左到右方向,填标号,某些装置可重复使用)。
②装置A中干燥管的作用是______________________。
(3)乙同学通过测定氨气体积来测定AlN的纯度。
①导管a的作用是_____________________________________________________________________。
②读数前,需要进行的操作是__________________________________________________________。
③若称取样品的质量为mg,量气管中测定的气体体积为VmL,该实验条件下的气体摩尔体积为VmL·mol-1,则AlN的质量分数为_______;若读取量气管中气体的体积时,液面左高右低,则测得的AlN的纯度_______(填“偏大”“偏小”或“无影响")。
【答案】
(1).AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
(2).DBCAC(3).防止倒吸、导气(4).保持烧瓶与分液漏斗的压强相同,使分液漏斗中的液体能顺利留下;消除由于加入NaOH溶液而引起的氨气体积误差(5).恢复至室温,上下调节量气管,使量气管中的液面与干燥管中的液面相平(6).41V/(1000mVm)×100%(7).偏大
点睛:
本题的难点是实验装置的连接,首先弄清楚实验目的和实验原理,本题的实验目的是测量AlN的纯度,实验原理是通过测量氨气质量,求AlN的纯度,因为需要测氨气的质量,因此产生的氨气必须完全吸收,即反应结束后要通入干燥的氮气,根据题所给装置,应用浓硫酸吸收氨气,因此需要除去氨气中水蒸气,最后还要防止外界空气中水蒸气的进入,即装置D的作用,因此连接顺序是EBCAD。
11.[化学——选修3:
物质结构与性质]
铜、银、金与社会生活联系密切。
(1) 在周期表中,铜、银、金位于同一族,它们基态原子的外围电子排布式的通式为__________________(用n表示电子层数),它们位于元素周期表的________区。
(2)化学上,银氨溶液可以检验醛基的存在,例如:
H3CHO+2Ag(NH3)2OH
CH3COONH4+2Ag↓+3NH3
+H2O。
1个CH3CHO分子中所含π键的数目为________,碳原子的杂化轨道类型为________;CH3CH2OH、CH3CHO的相对分子质量仅相差2,但沸点相差很大(分别为78.5℃,20.8℃),其主要原因是________________________;NH3的VSEPR模型为________。
(3)金不溶于硝酸,但溶于“王水”,发生反应:
Au+4HCl+HNO3=H[AuCl4]+NO↑+2H2O。
金溶于王水的主要原因是形成了[AuCl4],提高了金的活动性。
在[AuCl4]-中,金离子的配位数为________,画出该配离子的结构式:
________。
(4)金、银、铜都有良好的延展性,解释其原因:
________________________________。
(5)金、银的一种合金具有较强的储氢能力。
该合金的晶胞为面心立方结构,银原子位于面心,金原子位于顶点。
若该晶胞边长为anm,金、银原子的半径分别为bnm、cnm。
则该晶胞的空间利用率(φ)
为________(用含a、b、c和圆周率π的式子表示 )。
【答案】
(1).(n-1)d10ns1
(2).ds(3).1(4).sp3、sp2(5).CH3CH2OH分子间存在氢键,CH3CHO分子间无氢键(6).四面体形(7).4(8).
(9).金、银、铜受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,金属键仍然存在(10).
×100%
【解析】
(1)在元素周期表中,Cu、Ag、Au位于ⅠB族、各能级电子数相等价电子通式为(n-1)d10ns1;它们位于元素周期表的ds区;
(2)①CH3CHO中有一个碳氧双键,双键中有一个π键,所以1个CH3CHO分子中π键的数目为1,根据碳原子周围的成键情况和孤电子对数可知,甲基中的碳的杂化方式为sp3,醛基中的碳原子的杂化方式为sp2;CH3CH2OH分子间存在氢键,CH3CHO分子间无氢键,故CH3CH2OH、CH3CHO的相对分子质量仅相差2,但沸点相差很大;NH3分子中N原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+
(5-3×1)=4,VSEPR模型为正四面体结构;(3)在[AuCl4]-中,与金离子最近的的氯离子有4个,故配位数为4,该配离子的结构式为:
;(4)金、银、铜受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,金属键仍然存在,故金、银、铜都有良好的延展性;(5)合金的晶胞为面心立方结构,银原子位于面心,金原子位于顶点,所以晶胞中银原子数为6×
=3,金原子数为8×
=1,金、银原子的半径分别为bnm、cnm,则晶胞中金、银原子的体积为
,晶胞的体积为
;所以该晶胞的空间利用率为:
。
12.[化学——选修5:
有机化学基础]
H 是一种能模拟臭虫信息素以诱捕臭虫的化学物质,可由下列反应路线合成:
回答下列问题:
(1)A、B、C、D均含有一种相同的官能团,该官能团是__________(写名称),B的结构简式为____________。
(2)由C生成D的化学方程式为_____________________________。
(3)E→F的反应类型是__________,E在通常条件下与HBr反应主要生成F的同分异构体I,I的化学名称是____________。
(4)研究表明,具有反式结构的H才具有诱使臭虫的作用,写出其结构简式:
_______________。
(5)C的同分异构体中,不含有C中所有官能团的有_____种,其中能发生银镜反应的是______________(写结构简式,下同),核磁共振氢谱只有1组峰的是__________________。
【答案】
(1).碳碳三键
(2).CH
C-CH2Br(3).2CH
C-CH2OH+O2
2CH
C-CHO+2H2O(4).加成反应(5).2-溴丙烷(6).
(7).5(8).CH2=CH-CHO(9).
.........
点睛:
本题考查有机化合物的推断。
A在光照条件下与溴发生取代反应生成一溴代物B,B在氢氧化钠的水溶液中加热发生水解反应生成醇C,C在铜的催化下与氧气发生氧化反应生成醛D,根据各物质的分子式可推出A为CH
C-CH3;B为CH
C-CH2Br;C为CH
C-CH2OH;D为CH
C-CHO;CH3CH=CH2与