(3)化合物B常温下为气体,其水溶液呈碱性,则B为氨气。
氨水呈碱性的原因是NH3+H2O
NH4++OH—
氨气与O2组成燃料电池的电极反应在碱性条件下为:
②2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
③根据分析,反应
为氮气和氧气反应生成NO,反应Ⅱ为4NH3+5O2=4NO+6H2O,反应Ⅲ为4NH3+5NO=5N2+6H2O,则根据盖斯定律,N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=0.8(△H1-△H2)
24.(15分)草酸钴用途广泛,可用于指示剂和催化剂制备。
一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下:
已知:
①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
Mn(OH)2
完全沉淀的pH
3.7
9.6
9.2
5.2
9.8
(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是将_____________还原(填离子符号)。
(2)NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+,产物中氯元素处于最低化合价。
该反应的离子方程式为____________。
(3)请用平衡移动原理分析加Na2CO3能使浸出液中Fe3+、Al3+转化成氢氧化物沉淀的原因:
____________________。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。
滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是_________;使用萃取
剂适宜的pH是______。
A.接近2.0 B.接近3.0 C.接近4.0
(5)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。
已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。
当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+)=____。
【答案】
(1)Fe3+、Co3+(各1分,共2分)
(2)ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O(3分)
(3)R3++3H2O
R(OH)3+3H+,加入碳酸钠后,H+与CO32-反应,使水解平衡右移,从而产生沉淀(3分)
(4)除去Mn2+,B(各2分,共4分)
(5)0.7(2分)
【考查方向】本题考查化学工艺流程,氧化还原反应,溶度积,化学计算等知识点的综合应用。
【解析】
(1)亚硫酸钠溶液具有还原性,在浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Fe3+、Co3+还原。
(2)NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+,产物中氯元素处于最低化合价-1价,则根据氧化还原反应得失电子守恒,该反应的离子方程式为ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O
(3)加Na2CO3能使浸出液中Fe3+、Al3+转化成氢氧化物沉淀的原因是:
R3++3H2O
R(OH)3+3H+,加入碳酸钠后,H+与CO32-反应,使水解平衡右移,从而产生沉淀,
(4)根据萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系。
滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是除掉锰离子;使用萃取
剂适宜的pH是接近3.0.
(5)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。
已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。
当加入过量NaF后,得到是MgF2、CaF2的过饱和溶液,根据溶液中氟离子的浓度相等,则所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+)=Ksp(MgF2)/Ksp(CaF2)=7.35×10-11/1.05×10-10=0.7
25.(16分)某兴趣小组依据CO2+2Mg=2MgO+C,推测Mg与SO2在隔绝空气条件下反应后,剩余固体M可能含有MgO、S、MgS、Mg中的一种或几种。
为了验证推测,进行以下实验。
请回答有关问题。
实验Ⅰ按右图所示进行实验。
(1)实验前需除去镁条表面氧化膜。
用简易的物理
方法除氧化膜的操作是;
(2)实验室制取二氧化硫的化学方程式为;
(3)上述装置存在不合理之处,请提出1项改进建议;
(4)实验时,先通入SO2直到现象出现后,再点燃酒精灯;此操作目的是。
实验Ⅱ确定固体M的成分。
实验装置如右图所示。
将分液漏斗中稀硫酸(足量)
加入到烧瓶中,完全反应后,实验现象如下:
装置
A
B
C
量气管
现象
有残留
固体
产生白色ZnS沉淀
溴水
未褪色
进入气体
vmL(标况)
(5)实验时,B装置中反应的化学方程式为;
(6)已知镁的相对原子质量为24,则固体M中金属镁的质量为g;实验前装置内有空气,对金属镁质量的测定结果的影响是(填偏低、偏高、无影响);
(7)依以上实验,可确定固体M的成分有种(填数字)。
【答案】
(1)用砂纸打磨(2分)
(2)Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O(2分)
(3)硬质玻璃管与烧杯间添加一个安全瓶(尾气吸收时应防倒吸)(2分)
(4)品红溶液褪色(1分)除去装置内的空气(2分)
(5)H2S+Zn(CH3COO)2=ZnS↓+2CH3COOH(2分)
(6)24V×10-3/22.4(2分)无影响(1分)
(7)4(2分)
【考查方向】本题考查元素化合物的综合应用,化学实验的操作及评价。
【解析】
(1)实验前需除去镁条表面氧化膜,除氧化膜的操作是用砂纸打磨氧化镁。
(2)实验室制取二氧化硫的化学方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)实验装置存在不合理之处,应该在硬质玻璃管与烧杯间添加一个安全瓶,应用于尾气吸收时防止倒吸。
(4)实验时,应先通入SO2直到品红溶液褪色现象出现后,再点燃酒精灯;此操作目的是排净装置中的空气。
实验Ⅱ确定固体M的成分。
(5)根据实验现象,生成硫化锌白色沉淀,说明和硫酸反应有硫化氢气体生成,故B装置中反应的化学方程式为H2S+Zn(CH3COO)2=ZnS↓+2CH3COOH
(6)C中溴水未褪色,说明硫化氢被完全吸收,故量气管中氢气的体积为vmL,则氢气的物质的量就是镁的物质的量,故镁的质量为(V×10-3/22.4)×24=24V×10-3/22.4;量气管量取的反应前后气体的体积差,故实验前装置内有空气,对金属镁质量的测定结果无影响。
(7)依以上实验,可确定固体M的成分有MgO、S、MgS、Mg四种。
31.【物质结构与性质】(13分)
Fe、C、N、O、H可以组成多种物质。
回答以下问题:
(1)基态铁原子中,未成对电子数有个。
(2)铁单质在一定条件下可与CO反应生成配位化合物——羰基
铁[Fe(CO)5],其结构如右图。
已知CO分子与N2分子结构相
似,分子中C、O原子均能提供孤电子对形成配位键。
①CO分子中σ键与π键数目之比为;
②从电负性角度分析,Fe(CO)5中与Fe形成配位键的是(填“碳”或“氧”)原子。
③与羰基铁分子的极性相似的分子是。
A.SO2B.CS2
C.BF3D.PCl3
(3)CH4、H2O分子的键角分别为a、b。
则ab
(填>、=或<),原因是。
(4)血红素分子结构如右图所示。
①血红素分子间存在的作用力有(填名称);
②与Fe通过配位键结合的氮原子的编号是。
、
【答案】
(1)4(2分)
(2)①1:
2(1分)②C(1分)③B、C(各1分,共2分)
(3)>(1分)
水分子中氧原子存在孤对电子和成键电子对,甲烷分子中存在孤对电子,孤对电子产生排斥作用强于成对电子(2分)
(4)①范德华力和氢键(各1分,共2分)
②1和3(各1分,共2分)
【考查方向】本题考查物质的结构和性质的综合应用。
【解析】
(1)根据基态铁原子的电子排布1s22s22p63s23p63d64s2 中,未成对电子数有4个。
(2)根据CO分子与N2分子结构相似,分子中C、O原子均能提供孤电子对形成配位键,故CO分子形成碳氧三键,一个配位键π键,双键里一个σ键与π键,CO分子中σ键与π键数目之比为1:
2;从电负性角度分析,碳的电负性小于氧,故Fe(CO)5中与Fe形成配位键的是碳原子;根据羰基铁分子的空间结构,与羰基铁分子极性相似的分子是二硫化碳和三氟化硼。
(3)CH4分子的键角分别为是109°28′,水分子的键角为104°30′,a>b;原因是水分子中氧原子存在孤对电子和成键电子对,甲烷分子中存在孤对电子,孤对电子产生排斥作用强于成对电子。
(4)根据分子结构,血红素分子间存在的作用力有范德华力和氢键,与Fe通过配位键结合的氮原子的编号是1和3.
32.【有机化学基础】(13分)
已知:
芳香烃A的苯环上只有一个取代基,B、C分子式均为C8H9Cl。
它们有如下的转化关系(无机物已略去):
根据要求回答问题:
(1)A的结构简式。
(2)D转化成F的反应的类型。
(3)B、C在一定条件下加热可以生成同一种有机物M(能发生加聚反应)。
①一定条件是指 ;
②以M为单体合成高分子化合物的化学反应方程式为。
(4)H与E反应生成I的方程式为。
(5)写出符合下列条件的H的同分异构体的结构简式(任写2种):
。
①不能与FeCl3溶液作用显紫色;②能发生银镜反应;③苯环上的一卤代物有2种。
【答案】
(1)
(2分)
(2)氧化反应(2分)
(3)①氢氧化钠的乙醇溶液(2分)
②
(2分)
(4)
(3分)
(5)
(任填两个,每个1分,共2分)
【考查方向】本题考查有机物的结构和性质,有机反应类型,同分异构体的书写等知识点。
【解析】:
根据物质间的转化关系,含有苯环且只有1个取代基,则A是乙苯,结构简式为
,乙苯光照条件下发生取代反应生成B,B为
C为
,D为苯乙醇,F为苯乙醛,H为
,E为
(2)苯乙醇转化成苯乙醛的反应为氧化反应。
(3)B、C在氢氧化钠醇溶液条件下加热可以生成同一种有机物M,M为
以苯乙烯为单体合成高分子化合物的化学反应方程式为
(4)苯乙酸与
反应生成I的方程式为
(5)H的同分异构体不能与FeCl3溶液作用显紫色故不含酚羟基,能发生银镜反应含有醛基;苯环上的一卤代物有2种,故取代基为对位。
同分异构体的结构简式为