W2++R(OH)2,其平衡常数K=
=104.6,B正确;C.常温下,R(OH)2在饱和W(OH)2溶液中的溶解度比在纯水中的小,因为R(OH)2的溶解会受到W(OH)2溶液中的OH-的抑制,C正确;D.因为不知道RCO3和WCO3溶解度的相对大小,所以,无法判断加入适量RCO3是否可以除去RSO4溶液中含有的少量W2+,D不正确。
本题选D。
8.碘化钠用作甲状腺肿瘤防治剂、祛痰剂和利尿剂,食品添加剂、感光剂等。
实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H4·H2O)为原料可制备碘化钠。
回答下列问题:
(1)水合肼的制备
有关反应原理为:
NaClO+2NH3=N2H4·H2O+NaCl。
①用下图装置制取水合肼,其连接顺序为_________(按气流方向,用小写字母表示)。
②装置C中发生反应的化学方程式为_____________________,装置D的作用是__________________。
(2)碘化钠的制备
步骤一:
向三口烧瓶中加入8.2gNaOH及30mL水,搅拌冷却,加入25.4g单质碘,开动磁力搅拌器,保持60~70℃至反应充分;
步骤二:
继续加入稍过量的N2H4·H2O(水合肼),还原NaIO和NaIO3,得NaI溶液粗品,同时释放一种空气中的某气体;
步耀三:
向上述反应液中加入1.0g活性炭,煮沸半小时,然后将溶液与活性炭分离;
步骤四:
将步骤三分离出的溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得产品24.3g。
①步骤一反应温度不宜超过70℃的原因是________________________;该步骤反应完全的现象是_______________________________。
②步骤二中IO-参与反应的离子方程式为_______________________________。
③步骤三“将溶液与活性炭分离”的方法是_____________________________。
④本次实验产率为_________。
【答案】
(1).defabc(ef顺序可互换)
(2).CaO+NH3·H2O=NH3↑+Ca(OH)2(3).防止倒吸或安全瓶(4).防止碘升华(5).无固体残留且溶液呈无色(6).6IO-+N2H4=N2↑+2I-+2H2O(7).趁热过滤(8).81%
【解析】
(1)由反应原理NaClO+2NH3=N2H4·H2O+NaCl可知,要制取水合肼,可以先制备氨气,然后将氨气通入次氯酸钠溶液中进行反应,多余的氨气可以用水吸收,实验中要注意防止倒吸。
①用下图装置制取水合肼,其连接顺序为defabc(ef顺序可互换)。
②装置C中发生反应的化学方程式为CaO+NH3·H2O=NH3↑+Ca(OH)2,装置D的作用是防止倒吸(或安全瓶)。
(2)由题意可知,碘和氢氧化钠发生反应3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O,加入水合肼发生反应3N2H4•H2O+2NaIO3=2NaI+3N2↑+9H2O,得到氮气与NaI,NaI溶液经蒸发浓缩、冷却结晶可得到NaI。
①步骤一反应温度不宜超过70℃的原因是防止碘升华;该步骤反应完全的现象是无固体残留且溶液呈无色。
②由题意知,步骤二中IO-被N2H4·H2O还原为NaI,该反应的离子方程式为2IO-+N2H4=N2↑+2I-+2H2O。
③步骤三中加入活性炭的目的是对溶液进行脱色,“将溶液与活性炭分离”的方法是趁热过滤。
④8.2gNaOH与25.4g单质碘反应,氢氧化钠过量,碘单质反应完全,碘和氢氧化钠发生反应为3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O,则生成的NaI的质量为
=25g,生成的NaIO3与N2H4•H2O反应所得的NaI,反应为3N2H4•H2O+2NaIO3=2NaI+3N2↑+9H2O,则6I2~2NaIO3~2NaI,该步生成的NaI质量为
=5g,故理论上生成的NaI为25g+5g=30g,所以,本次实验的产率为
=81%。
点睛:
本题考查了物质制备的实验方案设计,主要考查了氧化还原反应的化学方程式的书写和配平、实验方案的设计与评价、产率计算,题目难度中等,侧重于考查学生的分析问题和解决问题的能力.
9.我国双氧水(蒽醌法)生产厂家每年都会排放一定量的废镍触媒(主要含有金属镍,还含有Fe、Ca、Mg等杂质)。
以其为原料制备NiSO4的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)废镍触媒灼烧的目的是___________________________。
(2)“酸浸”时,提高镍的浸取率的措施有_________(填字母)。
a.金属镍废料进行“粉碎”b.用硫酸多次浸取
c.浸取时间缩短一半d.适当升高温度
(3)“氧化”时发生反应的n(Fe2+)∶n(H2O2)=_________,滤渣B的主要成分的化学式为_________。
(4)已知溶液中c(Fe3+)≤1.0×10-5mol·L-1即除铁完全,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39。
利用氨水调节溶液pH可以将铁除去。
若测得溶液的pH=3.5,则溶液中的铁是否完全除去?
_______________________(列式计算)。
(5)“溶解”过程中反应的离子方程式为_____________________________________。
【答案】
(1).除去废镍触媒中有机物
(2).abd(3).2∶1(4).MgF2、CaF2(5).
=
=1×10-7.5<1.0×10-5,铁已完全除去(6).NiCO3+2H+=Ni2++CO2 ↑+ H2O
【解析】试题分析:
由流程可知,废料经灼烧后,再水洗,然后用硫酸浸取,加双氧水把亚铁离子氧化,加入氨水把铁离子沉淀,加氟化铵沉淀钙离子和镁离子,加碳酸钠沉镍,过滤后,把碳酸镍用硫酸溶解,得到硫酸镍溶液,最后分离提纯得到产品。
(1)灼烧废镍触媒的目的是除去废镍触媒中有机物。
(2)“酸浸”时,a.金属镍废料进行“粉碎”,可以使废料反应更充分;b.用硫酸多次浸取也可以使废料充分反应,提高浸取率;c.浸取时间缩短一半,浸取率会变小;d.适当升高温度,可以使反应更充分,提高了废料的浸取率。
综上所述,提高镍的浸取率的措施有abd。
(3)根据化合价升降法,可以判断“氧化”时发生反应的n(Fe2+) ∶n( H2O2) =2∶1,滤渣B的主要成分的化学式为MgF2、CaF2。
(4)已知溶液中c(Fe3+)≤1.0×10-5 mol·L-1 即除铁完全,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39。
利用氨水调节溶液pH 可以将铁除去。
若测得溶液的pH=3.5,则溶液中的c(F3+)
=1×10-7.5<1.0×10-5,所以,铁已完全除去。
(5)“溶解”过程中碳酸镍与稀硫酸反应的离子方程式为NiCO3+2H+=Ni2++CO2 ↑+ H2O。
10.对工业废气物进行脱硫(SO2)处理并加以利用,不仅可防止大气污染,还能实现一定经济效益。
回答下列问题:
(1)热化学碘硫循环脱硫,涉及以下三个反应:
bunsen反应:
SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)═2HI(g)+H2SO4(l)△H
硫酸分解反应:
2H2SO4(l)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)△H=+462kJ·mol-1
碘化氢分解反应:
2HI( g)=H2( g)+I2( g)△H=+10kJ·mol-1
已知氢气的燃烧热为286kJ·mol-1,则bunsen反应的△H=_________kJ·mol-1。
(2)在活性炭催化下,SO2与Cl2发生反应:
SO2(g)+Cl2(g)
SO2Cl2(g)△H<0。
在定温定压条件下,容器体积为10 L的容器中加入等物质的量的SO2和Cl2,充分混合(二者物质的量均为nmol)后,达到平衡后容器体积为8L。
①SO2Cl2能与水发生非氧化还原反应,生成两种酸,则这两种酸的化学式为_________。
②下列事实中,不能作为判断硫元素和氯元素非金属性强弱的依据是_________(填字母)。
A.硫化氢的分解温度为300℃左右,氯化氢1500℃才分解
B.氢硫酸(H2S的水溶液)是一种弱酸,盐酸是强酸
C. 将氯气通入氢硫酸中,溶液中产生黄色浑浊
D.高氯酸在无机含氧酸中酸性最强
③该 温 度下,SO2 的平衡转化率α1=_________, 反应的平衡常数 K=_________(列式并计算)。
④下列措施中不能进一步提高氯气的平衡转化率的是_________。
A.平衡后将容器的体积压缩为4LB.增大二氧化硫的浓度
C.升高温度D.将SO2Cl2 (g )液化分离
⑤若向该容器中初始投入SO2和Cl2的物质的量均为0.5nmol,则达到平衡时SO2的平衡转化率:
α2_________ 填“>”“<”或“=”)α1。
【答案】
(1).+45
(2).H2SO4、HCl(3).B(4).40%(5).
=
=
mol·L-1(6).C(7).=
【解析】
(1)由氢气的燃烧热286kJ·mol-1可得,①2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣572kJ•mol﹣1;②2HI( g)=H2( g)+I2( g)△H=+10kJ·mol-1;③2H2SO4(l)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)△H=+462kJ·mol-1。
由盖斯定律可知,(①+2×②+③)×
可以得到热化学方程式2HI(g)+H2SO4(l)=SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)△H=﹣45KJ/mol,则其逆反应(Bunsen反应)的热化学方程式为SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)═2HI(g)+H2SO4(l)△H=+45KJ/mol。
(2)在活性炭催化下,SO2与Cl2发生反应:
SO2(g)+Cl2(g)
SO2Cl2(g)△H<0。
在定温定压条件下,容器体积为10 L的容器中加入等物质的量的SO2和Cl2,充分混合(二者物质的量均为nmol)后,达到平衡后容器体积为8L。
①SO2Cl2能与水发生水解反应,生成两种酸,这两种酸为H2SO4、HCl。
②下列事实中,A.硫化氢的分解温度为300℃左右,氯化氢1500℃才分解,所以氯化氢比硫化氢稳定,所以可证明氯的非金属性比硫强;B.由于氢硫酸和盐酸都不是最高价氧化物对应的水化物,所以无法根据它们的酸性判断硫和氯的非金属性强弱;C. 将氯气通入氢硫酸中,溶液中产生黄色浑浊,说明氯气可以把氢硫酸中的硫置换出来,可以证明氯的非金属性比硫强;D.高氯酸在无机含氧酸中酸性最强,强于硫酸,可证明氯的非金属性比硫强。
综上所述,不能作为判断硫元素和氯元素非金属性强弱的依据是B。
③在定温定压条件下,气体的体积之比等于其物质的量之比。
所以,
,解之得,SO2 的平衡转化率α1=40%, 反应的平衡常数 K=
=
=
mol·L-1。
④下列措施中,A.平衡后将容器的体积压缩为4L,平衡向正反应方向移动,可以进一步提高氯气的平衡转化率;B.增大二氧化硫的浓度,平衡向正反应方向移动,可以进一步提高氯气的平衡转化率;C.由于该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,氯气的平衡转化率减小;D.将SO2Cl2 (g )液化分离,可以减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动,可以进一步提高氯气的平衡转化率。
综上所述,不能进一步提高氯气的平衡转化率的是C。
⑤若向该容器中初始投入SO2和Cl2的物质的量均为0.5nmol,在同温同压下,投料的比例与平衡相同,所以,达到平衡时SO2的平衡转化率不变,即α2=α1。
11.磷元素是组成遗传物质核酸的基本成分之一,而锡元素(Sn)形成的某些化合物能够促进核酸的合成。
回答下列问题。
(1)基态磷原子电子占据的最高能层符号是_________,占据该能层的电子中能量最高的电子其电子云在空间有_________个伸展方向,原子轨道呈_________形。
(2)锡元素可形成白锡、灰锡、脆锡三种单质。
研究灰锡晶体的结构最常用的仪器是_________。
灰锡晶体与金刚石结构相同,但灰锡不稳定,其原因是________________________________________。
(3)固态PCl5结构中存在PCl4-和PCl6-两种结构单元,其晶胞如右图所示。
①PCl4-的空间结构为_________,PCl3的键角小于PCl4-键角的原因为____________________________________________________________________________。
②已知晶胞的边长为anm,阿伏加德罗常数值用NA表示。
则PCl4-和PCl6-之间的最短离为_________pm,固态PCl5的密度为_________g·cm-3。
【答案】
(1).M
(2).3(3).哑铃(4).X-射线衍射仪(5).Sn-Sn键的键长长,键能小,故灰锡不稳定(6).正四面体(7).PCl3和PCl4-中磷原子的杂化方式均为sp3杂化,PCl3磷原子价层电子对中有一对孤电子对,PCl4-磷原子价层电子对中无孤电子对,孤电子对对皮键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力(8).
a×103(9).
【解析】
(1)磷为15号元素,基态磷原子电子占据的最高能层符号是M,占据该能层的电子中能量最高的电子为3p,其电子云在空间有3个伸展方向,原子轨道呈哑铃形,故答案为:
M;3;哑铃;
(2)研究晶体的结构最常用的仪器是X-射线衍射仪;灰锡晶体与金刚石结构相同,Sn-Sn键的键长较长,键能较小,导致灰锡不稳定,故答案为:
X-射线衍射仪;Sn-Sn键的键长长,键能小,故灰锡不稳定;
(3)①PCl4+的中心原子P的价层电子对数=4+
=4,采用sp3杂化,空间结构为正四面体,PCl3和PCl4+中磷原子的杂化方式均为sp3杂化,PCl3磷原子价层电子对中有一对孤电子对,PCl4+磷原子价层电子对中无孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,使得PCl3的键角小于PCl4+键角,故答案为:
正四面体;PCl3和PCl4+中磷原子的杂化方式均为sp3杂化,PCl3磷原子价层电子对中有一对孤电子对,PCl4+磷原子价层电子对中无孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力;
②根据晶胞结构可知,PCl4+和PCl6-的个数比为1:
1,已知晶胞的边长为anm,则PCl4+和PCl6-之间的最短距离为晶胞体对角线的一半,为
a×103pm,晶胞中含有2个P和10个Cl原子,固态PCl5的密度为
g.cm-3=
g.cm-3,故答案为:
a×103;
。
点睛:
本题考查了物质结构和性质,涉及的知识点较多,掌握物质结构与性质的基础知识是关键。
本题的难点是(3)②中晶胞的计算,注意晶胞中含有1个PCl4+和1个PCl6-。
12.阿魏酸(
)能清除人体内的自由基,调节人体生理机能,某实验小组设计如下合成阿魏酸的路线(部分反应条件已略去):
已知:
①A能使氯化铁溶液显紫色,核磁共振氢谱有4组峰。
②两个羟基连在同一个碳原子上不稳定,易脱水形成羟基。
回答下列问题:
(1)A的名称为____________。
(2)由D生成E的反应类型为___________,由F生成G的反应类型为__________。
(3)写出B和NaOH溶液反应的化学方程式:
________________________________。
(4)下列有关阿魏酸的说法中不正确的是_________。
a.阿魏酸分子中最多有10个碳原子共平面
b.阿魏酸能与乙醇在一定条件下发生取代反应
c.阿魏酸可清除体内有氧化性的自由基
d.阿魏酸能与酸性高锰酸钾溶液反应的官能团只有一种
(5)F的结构简式为_________。
(6)C的芳香族同分异构体有多种,写出两种能与NaOH溶液反应的同分异构体的结构简式: