D项,根据浓度相等两盐溶液的pH,才能推断出对应酸的电离程度,D错误。
14.室温下,反应HCO3-+H2O
H2CO3+OH-的平衡常数K=2.2×10-8。
将NH4HCO3溶液和氨水按一定比例混合,可用于浸取废渣中ZnO。
若溶液混合引起的体积变化可忽略,室温时下列指定溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是()
A.0.2mol·L-1氨水:
c(NH3·H2O)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)
B.0.2mol·L-1NH4HCO3溶液(pH>7):
c(NH4+>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(NH3·H2O)
C.0.2mol·L-1氨水和0.2mol·L-1'NH4HCO3溶液等体积混合:
c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)
D.0.6mol·L-1氨水和0.2mol·L-1NH4HCO3溶液等体积混合:
c(NH3·H2O)+c(CO32-)+c(OH-)=0.3mol·L-1+c(H2CO3)+c(H+)
【答案】:
BD
【解析】:
本题考查溶液中离子浓度大小比较
A项:
氨水中OH-来源于水和NH3·H2O的电离,所以c(OH-)>c(NH4+)
B项NH4HCO3溶液显碱性,HCO3-的水解程度大于NH4+的,正确
C项根据物料守恒c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2[c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)]
D项根据物料守恒得c(NH4+)+c(NH3·H2O)=4[c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)]①
根据电荷守恒得c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)②,由①-②消掉NH4+
得c(NH3·H2O)+c(OH-)=4c(H2CO3)+3c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(H+)③。
两溶液等体积混合,根据物料守恒得c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1mol·L-1,在③的两侧加上CO32--即得
c(NH3·H2O)+c(CO32-)+c(OH-)=0.3mol·L-1+c(H2CO3)+c(H+)。
15.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如题图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。
下列说法正确的是
A.反应2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)的△H>0
B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
D.380℃下,C起始(O2)=5.0×10-4mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000
【答案】:
BD
【解析】:
本题考查平衡图像和平衡移动
A项图中虚线为该反应NO的平衡转化率,可知升高温度,NO的平衡转化率降低,故△H<0;
B项X点对应温度下的平衡点在X点的正上方,NO的转化率比X点大,延长反应时间,NO转化率会增大。
C项Y为平衡点,增大O2的浓度可以提高NO转化率
D项NO平衡转化率为50%,平衡时NO和NO2浓度相等,在平衡常数的表达式中数据可以抵消,所以K=1/c(O2)。
C平衡(O2)<5.0×10-4mol·L-1,K>2000。
非选择题
16.(12分)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。
N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。
NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式。
(2)NO和NO2的处理。
已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为
NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O
2OH-+2NO2=NO2-+NO3-+H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有(填字母)
A.加快通入尾气的速率B.采用气,液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩,结晶,过滤,得到NaNO2晶体,该晶体的主要杂质是
(填化学式);吸收后排放的尾气含量较高的氮氧化物是(填化学式)。
(3)NO的氧化吸收。
用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。
其他条件相同,NO转化为NO3-的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如题16图所示
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl—和NO3—,其离子方程式为。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO的转化率越高。
其原因是。
【答案】
(1)
(2)①BC②NaNO3NO
(3)①3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2NO3-+5H+
②溶液pH越小,溶液中HClO的溶度越大,氧化NO的能力越强
【解析】
(1)
(2)①选项A.加快通入尾气的速率,尾气来不及反应就逸出,吸收率降低。
选项B采用气,液逆流的方式吸收尾气,气液充分接触,吸收率高,祛除效果好。
选项C补加适量NaOH溶液可以提高体系中NaOH浓度,吸收速率加快。
②由已知方程式可知,可以被完全吸收,所以如有尾气剩余,则为NO
(3)①3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2NO3-+5H+
②溶液pH越小,溶液中HClO的溶度越大,氧化NO的能力越强
17.(15分)化合物F是合成一种天然茋类化合物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A中含氧官能团的名称为_______和______。
(2)A
B的反应类型为______________。
(3)C
D的反应中有副产物X(分子式为C12H15O6Br)生成,写出X的结构简式____________。
(4)C的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式__________。
能与FeCl3溶液发生显色反应;
碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1﹕1。
(5)已知:
(R表示烃基,R'和R''表示烃基或氢)
写出以
和CH3CH2CH2OH为原料制备
合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】
(1)(酚)羟基羧基
(2)取代反应
(3)
(4)
(5)
【解析】
(1)根据A的结构简式观察其中官能团有溴原子,含氧官能团有(酚)羟基和羧基。
(2)根据A、B结构对比可知A中羧基中-OH部分被-Cl取代。
(3)由C
D可知CH3OCH2Cl可以和一个酚羟基取代,也可以和第二酚羟基取代,可知副产物为
(4)C的同分异构体可以和氯化铁溶液显色,则结构中有酚羟基;可以水解说明有酯基,且含苯环水解产物氢原子数目比为1﹕1,所以其分子结构中含有酯基且水解产物对称性高,从而结构中应含有酚酯基。
(5)对比原料和目标产物结构简式的差异,结合(5)所给已知信息和流程反应信息,可知合成目标产物需利用格氏试剂和丙醛,所以首先利用1-丙醇制备丙醛。
然后利用LiAlH4还原
中酯基为羟基,进而和HCl取代进一步制备格氏试剂。
18.(12分)聚合硫酸铁[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m广泛用于水的净化。
以FeSO4·7H2O为原料,经溶解、氧化、水解聚合等步骤,可制备聚合硫酸铁
(1)将一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸,在约70℃下边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液,继续反应一段时间,得到红棕色黏稠液体。
H2O2氧化Fe2+的离子方程式为;
水解聚合反应会导致溶液的pH。
(2)测定合硫酸铁样品中铁的质量分数:
准确称取液态样品3.000g,置于250mL锥形瓶中,加入适量稀盐酸,加热,滴加稍过量的SnCl2溶液(Sn2+将Fe3+还原为Fe2+),充分反应后,除去过量的Sn2+。
用5.000×10-2mol·L-1K2Cr2O7溶液滴定至终点(滴定过程中Cr2O72-与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+),消耗K2Cr2O7溶液22.00mL。
①上述实验中若不除去过量的Sn2+,样品中铁的质量分数的测定结果将(填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
②计算该样品中铁的质量分数(写出计算过程)
【答案】:
(1)H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O减小
(2)①偏大
②n(Cr2O72-)=5.000×10-2mol·L-1×0.022L=1.100×10-3mol
由滴定过程中Cr2O72-与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+,根据电子得失守恒可得微粒的关系式:
Cr2O72-~6Fe2+则n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=6.600×10-3mol
样品中铁元素的质量:
m(Fe)=6.600×10-3mol×56g/mol=0.3696g
样品中铁元素的质量分数:
w(Fe)=0.3696g/3.000g×100%=12.32%
19.(15分)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O,还含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体,其实验流程如下:
(1)室温下,反应CaSO4(s)+CO32-(aq)
CaCO3(s)+SO42-(aq)达到平衡,则溶液中
c(SO42-)/c(CO32-)=[Ksp(CaSO4)=4.8×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9]
(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为;浸取废渣时,向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是。
(3)废渣浸取在如题19图所示的装置中进行。
控制反应温度在60~70℃,搅拌,反应3小时。
温度过高将会导致CaSO4的转化率下降,其原因是;保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变,实验中提高CaSO4转化率的操作有。
(4)滤渣水洗后,经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。
设计以水洗后的滤渣为原料,制取CaCl2溶液的实验方案:
[已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全;pH=8.5Al(OH)3开始溶解。
实验中必须使用的试剂:
盐酸和Ca(OH)2]。
【答案】
(1)1.6×104
(2)HCO3-+NH3·H2O=NH4++CO32-+H2O(或HCO3-+NH3·H2O
NH4++CO32-+H2O)
增加溶液中的CO32-的浓度,促进CaSO4的转化
(3)温度过高,(NH4)2CO3分解加快搅拌速率
(4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣,待观察不到气泡产生后,过滤,向滤液中分批加入Ca(OH)2,用pH试纸测量溶液pH,当pH介于5~8.5时,过滤
【解析】
(1)在同一溶液中,Ca2+浓度相同,根据溶度积数学表达式,则有
(2)由题干“将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液”可知,加氨水的作用是利用氨水的碱性中和HCO3-生成CO32-,即HCO3-+NH3·H2O
NH4++CO32-+H2O,浸取废渣时,加入适量氨水可使该平衡正向移动,增加溶液中的CO32-的浓度,从而使CaSO4(s)+CO32-(aq)
CaCO3(s)+SO42-(aq)正向移动,促进促进CaSO4的转化。
(3)该装置进行的反应是:
CaSO4(s)+(NH4)2CO3(aq)
CaCO3(s)+2NH+4+SO42-(aq),当温度过高时,会导致(NH4)2CO3分解,平衡逆向移动,导致CaSO4的转化率下降。
在溶液里进行的反应,压强无影响,题目限定了温度、浓度,反应时间,可以选择加快搅拌速率,进而提高反应的速率,在相同时间内,提高了反应物的转化量,提高CaSO4转化率。
(4)水洗后的滤渣中含有CaCO3、Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaSO4,用盐酸充分溶解,过滤除去CaSO4、SiO2然后根据已知信息,调pH至5~8.5时可使Al3+、Fe3+转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,过滤后即可得到所需的CaCl2溶液。
20.(14分)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
(1)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。
CaC2O4.H2O热分解可制备CaO,CaC2O4.H2O加热升温过程中固体的质量变化见题20图-1。
①写出400~600℃范围内分解反应的化学方程式:
。
②与CaCO3,热分解制备的CaO相比,CaC2O4.H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因是。
(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。
电解CO2制HCOOH的原理示意图见题20图-2。
1写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式:
。
②电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是。
(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应I:
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=41.2kJ.mol-1
反应Ⅱ:
2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H,O(g)△H=-122.5kJ.mol-1
在恒压、CO2和H2的起始量