6.A、B、C、D、E为原子序数依次增大的短周期元素,A、B、E的最外层电子数之和为17,质子数之和为31,若E不为主族元素,B的气态氢化物的水溶液显碱性,C元素在大气中存在两种常见单质,D原子最外层电子数是次外层电子数的0.875倍,下列叙述正确的是
A.A的气态氢化物的水溶液显酸性
B.原子半径的大小顺序:
r(A)>r(B)>r(C)
C.D的非金属性强于A,所以D的含氧酸的酸性强于A
D.含有A,B两元索的盐溶液不可能显中性
【答案】B
【解析】
【分析】
B的气态氢化物的水溶液显碱性,B为N;C元素在大气中存在两种常见单质氧气和臭氧,C为O;D为第三周期元素,原子最外层电子数是次外层电子数的0.875倍,所以最外层电子数为8×0.875=7,D为Cl;A、B、C、D、E为原子序数依次增大的短周期元素,所以E为Ar,属于0族元素,最外层有8个电子,氮原子最外层电子数为5,根据A、B、E的最外层电子数之和为17可知A原子最外层电子数有4,所以A为C;满足A、B、E三种元素的质子数之和为6+7+18=31条件,据以上分析解答。
【详解】结合以上分析可知,A为C、B为N、C为O、D为Cl、E为Ar,
A.A为C,其气态氢化物为甲烷,甲烷不溶于水,A错误;
B.同一周期从左到右,原子半径逐渐减小,所以原子半径的大小顺序:
r(A)>r(B)>r(C),B正确;
C.只有该元素最高价氧化物的的水化物的含氧酸才能比较酸性强弱,C错误;
D.含有C、N两元素的盐溶液可能为醋酸铵,该溶液显中性,D错误;
综上所述,本题选B。
7.恒温条件下的可逆反应:
A(s)+2B(g)
2C(g)+D(g)△H<0,在甲容器充入2molA、2molB并保持压强不变,乙容器充入2molC、1molD并保持体积不变,起始时甲、乙两容器气体体积相等。
为使平衡时两容器中B的浓度相等,下列措施不可行的是
A.乙容器中分离出一定量的D气体
B.向甲谷器中再充入一定量的B气体
C.将甲的活塞往下压至反应前的位置
D.适当降低乙容器的温度
【答案】B
【解析】
【分析】
在甲容器充入2molA、2molB,乙容器充入2molC、1molD;由于A呈固态,若甲、乙是恒温恒容容器,则达到平衡时甲、乙中B的浓度相等,而甲是恒温恒压容器,平衡时的体积大于起始时的体积,甲相当于在恒温恒容的基础上减小压强,平衡正向移动,平衡时甲中B的浓度小于乙;要想保持平衡时两容器中B的浓度相等,可以采取减小乙容器内D气体的浓度,适当降低乙容器内的温度,使平衡向右移,减小B的浓度;或者把甲的活塞往下压至反应前的位置,缩小体积,增大甲容器内B的浓度;据以上分析解答。
【详解】在甲容器充入2molA、2molB,乙容器充入2molC、1molD;由于A呈固态,若甲、乙是恒温恒容容器,则达到平衡时甲、乙中B的浓度相等,而甲是恒温恒压容器,平衡时的体积大于起始时的体积,甲相当于在恒温恒容的基础上减小压强,平衡正向移动,平衡时甲中B的浓度小于乙;
A项,要想保持平衡时两容器中B的浓度相等,可以从乙容器中分离出一定量的D气体,减小生成物浓度,平衡右移,可以使平衡时两容器中B的浓度相等,A正确;
B项,针对于甲容器:
属于等温等压,若向甲容器中再充入一定量的B气体,与原甲中平衡等效,B气体的浓度不变,不能使平衡时两容器中B的浓度相等,B错误;
C项,根据上述分析,可以将甲的活塞往下压至反应前的位置,此时与乙为恒温恒容下的等效平衡,两容器中B的浓度相等,C正确;
D项,该反应为放热反应,由于甲中B的浓度小于乙中B的浓度,所以适当降低乙容器的温度,平衡右移,可以使平衡时两容器中B的浓度相等,D正确;
综上所述,本题选B。
【点睛】针对A(s)+2B(g)
2C(g)+D(g)△H<0,反应,如果反应达到平衡后,在等温等容条件下,再充入B(g),等效于给该反应加压过程,由于反应前后气体的体积变化不为0,所以平衡向左移动;如果反应达到平衡后,在等温等压条件下,再充入B(g),等效于等压过程,与原平衡等效。
8.亚硝酸钠(NaNO2)是一种工业盐,在生产、生活中应用广泛,外观酷似食盐且有咸味,是一种常用的发色剂和防腐剂,但使用过量会使人中毒。
某学习小组通过如下装置(夹持及加热装置略去)制取NaNO2样品并对样品含量进行测定
该小组先查阅资料知:
NO、NO2能被酸性高锰酸钾氧化为NO3-。
(1)装置A中用于盛放浓硝酸的仪器名称为__________,装置D中发生的化学反应方程式为___________。
(2)①装置C中所装的液体需满足的条件是____________________。
②其作用为____________________。
(3)装置E的作用是____________________。
(4)为测定制得样品中NaNO2的含量,该实验中需配制KMnO4标准溶液并酸化,应选择__________(填化学式)来酸化KMnO4溶液。
(5)已知:
在酸性溶液中,NO2-可将MnO4-还原为Mn2+。
为测定样品中亚硝酸钠的含量,该小组称取4.0g样品溶于水配制成250mL溶液,取25.00mL溶液于锥形瓶中,用0.100mol·L-1的酸性KMnO4溶液进行滴定,消耗20.00mL酸性KMnO4溶液(杂质不反应)。
滴定过程中酸性KMnO4溶液的作用是____________________,所得样品中NaNO2的质量分数为__________。
【答案】
(1).)分液漏斗
(2).Na2CO3+NO2+NO=2NaNO2+CO2(3).既不能溶解NO2、NO,也不能与NO2、NO发生化学反应(4).通过观察广口瓶液体中产生气泡的速率来控制NO2、NO的混合比例(5).吸收过量的NO2、NO,避免尾气造成环境污染(6).H2SO4(7).做氧化剂和指示剂(8).86.25%
【解析】
【分析】
(1)装置A内铜和浓硝酸反应生成二氧化氮气体,装置B内铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体,两种气体与碳酸钠反应生成亚硝酸钠据此写出反应的方程式;
(2)装置C的作用既可以使干燥一氧化氮、二氧化氮气体混合均匀,控制气体的流速,据此分析装置C中所装的液体需满足的条件及作用;
(3)酸性高锰酸钾溶液能够把剩余的氮的氧化物吸收处理,以防止污染空气,据此分析装置E的作用;
(4)KMnO4溶液具有强氧化性,一般都用硫酸来酸化;
(5)NO2-可将MnO4-还原为Mn2+,体现了酸性KMnO4溶液的强氧化性,滴定终点的现象为滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液,溶液变成紫红色,且30s内颜色保持不变;所以高锰酸钾溶液除了起到氧化性的作用外,还能起到指示剂的作用;根据氧化还原反应中电子得失守恒关系:
2MnO4-~5NO2-,计算出样品中含有亚硝酸钠的量及质量,最后计算出样品中NaNO2的质量分数。
【详解】
(1)控制液体的滴加速度,装置A中用于盛放浓硝酸的仪器为分液漏斗;装置A内铜和浓硝酸反应生成二氧化氮气体,装置B内铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体,两种气体与碳酸钠反应生成亚硝酸钠,反应的化学反应方程式为:
Na2CO3+NO2+NO=2NaNO2+CO2;
综上所述,本题答案是:
分液漏斗;Na2CO3+NO2+NO=2NaNO2+CO2。
(2)①因为两个反应产生的NO2和NO最终要和碳酸钠反应,因此装置C中所装的液体需满足的条件是:
既不能溶解NO2、NO,也不能与NO2、NO发生化学反应;
综上所述,本题答案是:
既不能溶解NO2、NO,也不能与NO2、NO发生化学反应。
②该装置内所盛装的溶液除了使气体混合均匀,还可以通过观察C装置内液体中产生气泡的速率来控制NO2、NO的混合比例,以便NO2、NO混合气体尽可能与碳酸钠完全反应;
综上所述,本题答案是:
通过观察广口瓶液体中产生气泡的速率来控制NO2、NO的混合比例。
(3)根据信息可知,酸性高锰酸钾溶液能够把剩余的氮的氧化物吸收处理,以防止污染空气;因此装置E的作用是吸收过量的NO2、NO,避免尾气造成环境污染;
综上所述,本题答案是:
吸收过量的NO2、NO,避免尾气造成环境污染。
(4)KMnO4溶液具有强氧化性,能够氧化盐酸,不能用盐酸酸化;而硝酸具有强氧化性,影响实验,稀硫酸性质稳定,不能被高锰酸钾溶液氧化;所以该实验中需配制KMnO4标准溶液并选择稀H2SO4来酸化。
综上所述,本题答案是:
H2SO4。
(5)NO2-可将MnO4-还原为Mn2+,体现了酸性KMnO4溶液的强氧化性,滴定终点的现象为滴入最后一滴高锰酸钾溶液,溶液变成紫红色,且30s内颜色保持不变;以上利用了高锰酸钾的氧化性和做指示剂性质;消耗标准液的体积为20.00mL,25.00mL样品消耗高锰酸钾的物质的量为0.100mol·L-1×0.02L=0.002mol;则250mL样品溶液会消耗高锰酸钾的物质的量为0.02mol;根据化合价变化可得反应的关系式:
2MnO4-~5NO2-,则4.0g样品中含有亚硝酸钠的物质的量为0.02mol×5/2=0.05mol,质量为0.05×69=3.45g,所以所得样品中NaNO2的质量分数为3.45g/4.0g×100%=86.25%;
综上所述,本题答案是:
做氧化剂和指示剂,86.25%。
9.LiFePO4可作为新型锂离子也池的正极材料。
以钛铁矿(主要成分为FeTiO3、Fe2O3及少量CuO、SiO2杂质)为主要原料生产TiOSO4,同时得到的绿矾(FeSO4·7H2O)与磷酸和LiOH反应可制各LiFePO4,LiFePO4的制备流程如下图所示:
请回答下列问题:
(1)酸溶时FeTiO3与硫酸反应的化学方程式可表示为____________________。
(2)①加铁屑还原的目的是__________,②过滤前需要检验还原是否完全,其实验操作可描述为_________。
(3)①“反应”需要按照一定的顺序加入FeSO4溶液、磷酸和LiOH,其加入顺序应为____________________,②其理由是______________________________。
(4)滤渣中的铜提纯后可用于制取Cu2O,Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑。
则该装置中铜电极应连接直流电源的__________极,石墨电极的电极反应式为____________________,当有0.1molCu2O生成时电路中转移__________mol电子。
【答案】
(1).FeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2O
(2).把铁离子还原为亚铁离子,置换出铜(3).取少量反应液于试管中,加入几滴硫氰化钾溶液,如果溶液变红色,说明还原没有完全,如果溶液不变红色,说明还原已经完全(4).磷酸硫酸亚铁溶液LiOH(5).先加磷酸,在酸性环境可以抑制亚铁离子的水解、氧化,又避免生成氢氧化铁沉淀(6).正(7).2H2O+2e-=H2↑+2OH-(8).0.2
【解析】
【分析】
(1)酸溶时FeTiO3与硫酸反应生成FeSO4和TiOSO4,据此写出方程式;
(2)①铁具有还原性,能够把铁离子还原为亚铁离子,能够把铜离子还原为铜;
②还原的是否完全,通过检验反应后的溶液中是否含有铁离子即可,选用试剂硫氰化钾溶液;
(3)亚铁离子能够发生水解,易被氧气氧化,需要加酸抑制其水解,据此分析三种试剂加入的顺序;
(4)电解池的阳极与电源的正极相连,发生氧化反应,电解池的阴极与电源的负极相连,发生还原反应;根据总反应方程式及电子转移数目进行计算;
【详解】
(1)酸溶时FeTiO3与硫酸反应生成FeSO4和TiOSO4,化学方程式为:
FeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2O;
综上所述,本题答案是:
FeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2O。
(2)①铁具有还原性,能够与铁离子、铜离子反应;因此加铁屑的目的是把铁离子还原为亚铁离子,并置换出铜;
综上所述,本题答案是:
把铁离子还原为亚铁离子,置换出铜。
②加入的还原剂铁能够把铁离子还原为亚铁离子,能够把铜离子还原为铜,还原的是否完全,可以通过检验还原后的溶液中是否存在铁离子,其操作方法为:
取少量反应液于试管中,加入几滴硫氰化钾溶液,如果溶液变红色,说明还原没有完全,如果溶液不变红色,说明还原已经完全;
综上所述,本题答案是:
取少量反应液于试管中,加入几滴硫氰化钾溶液,如果溶液变红色,说明还原没有完全,如果溶液不变红色,说明还原已经完全。
(3)①“反应”需要按照磷酸、FeSO4溶液和LiOH顺序加入试剂;
综上所述,本题答案是:
磷酸、硫酸亚铁溶液、LiOH。
②亚铁离子能够发生水解,易被氧气氧化,因此先加磷酸,产生酸性环境,然后再加入FeSO4溶液,在酸性环境下可以抑制亚铁离子的水解、氧化,又避免生成氢氧化铁沉淀;最后加入LiOH;
综上所述,本题答案是:
在酸性环境可以抑制亚铁离子的水解、氧化,又避免生成氢氧化铁沉淀;
(4)根据电解总反应:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑可知,Cu发生氧化反应,做阳极,应与电源的正极相连;石墨电极的为电解池的阴极,发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-;根据该反应可知2e-~Cu2O,所以当有0.1molCu2O生成时电路中转移0.2mol电子。
综上所述,本题答案是:
正,2H2O+2e-=H2↑+2OH-,0.2。
10.大气、水体污染的治理是化学工作者研究的重要课题,燃煤的烟道气和汽车尾气是造成雾霾天气污染的原因之一。
(1)用CH4催化还原氮氧化物,已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=akJ/mol,欲计算反应CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O
(1)的焓变△H2,则还需要查找某化合反应的焓变△H3,该化合反应中各物质化学计量数之比为最简整数比时△H3=bkJ/mol,则该化合反应的热化学方程式为____________________。
据此计算出△H2=__________kJ/mol(用含a和b的式子表示)。
(2)汽车尾气转化的反应之一:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJ/mol。
在某温度时,可按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率,用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表:
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
①前2s内的平均反应速率υ(N2)=______________________________。
②在该温度下,反应的平衡常数K=___________(只写出计算结果)。
③对于该可逆反应,通过综合分析以上信息,至少可以说明___________(填字母)。
A.该反应的反应物混合后很不稳定
B.在催化剂的作用下,该反应一旦发生将在较短的时间内完成
C.该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小
D.该反应在一定条件下能自发进行
E.该反应使用催化剂意义不大
(3)通过调节溶液pH,在弱碱性条件下,用漂白粉溶液可将废水中的CN-转化为碳酸盐和N2而除去。
写出该反应的离子方程式为______________________。
(4)废水中的重金属离子通常用沉淀法除去。
已知Ksp(NiS)=1.1×10-21,Ksp(CuS)=1.3×10-36,国家规定的排放标淮:
镍低于1.1×10-5mol·L-1,铜低于7.8×10-5mol·L-l。
则需要控制溶液中S2-的浓度不低于__mol·L-1。
【答案】
(1).N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H3=bkJ/mol
(2).a-2b(3).1.875×10-4mol/(L∙s)(4).5000(5).BCD(6).2CN-+5ClO-+2OH-+2Ca2+=2CaCO3↓+N2↑+5Cl-+H2O(7).1×10-16
【解析】
【分析】
(1)根据盖斯定律进行计算;
(2)①根据表格数据先计算出υ(NO),然后根据速率之比和系数成正比计算出υ(N2);
②计算出平衡以后各物质的浓度,根据平衡常数计算公式进行计算;
③根据影响化学反应速率的因素进行分析,根据∆G=∆H-T∆S<0反应能够自发进行进行分析;根