本题答案选C。
6.用间接电化学法可对大气污染物NO进行无害化处理,其工作原理如图所示。
下列说法正确的是
A.电极I为阴极,电极反应式为2H2O+2e一=2OH-+H2↑
B.电解时H+由电极I向电极II迁移
C.吸收塔中的反应为2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-
D.每处理1 mol NO,可同时得到32gO2
【答案】C
【解析】
【详解】从图示中,可知在吸收塔中NO变成了N2,N的化合价降低,S2O42-变成了HSO3-,S的化合价从+3升高到了+4,化合价升高。
在电解池中,HSO3-变成了S2O42-,S的化合价从+4降低到+3,得到电子,电极Ⅰ为阴极,而在电极Ⅱ附近有氧气生成,为H2O失去电子生成O2,为阳极。
A.在电解池中,HSO3-变成了S2O42-,S的化合价从+4降低到+3,得到电子,电极Ⅰ为阴极,电极方程式为2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O,A项错误;
B.电解时,阳离子向阴极移动,电极Ⅰ为阴极,H+由电极Ⅱ向电极Ⅰ移动,B项错误;
C.吸收塔中NO变N2,S2O42-变成HSO3-,C中的离子方程式满足电子守恒、电荷守恒、原子守恒,C项正确;
D.整个装置中转移的电子数相同,处理1molNO,N的化合价从+2降低到0,转移了2mol电子。
阳极2H2O-4e-=4H++O2↑,生成32gO2即1molO2需要4mol电子,D项错误;
本题答案选C。
7.室温下,将尿酸钠(NaUr)悬浊液静置,取上层清液,再通入HCl,溶液中尿酸的浓度c(HUr)与pH的关系如图所示。
已知:
Ksp(NaUr)=4.9×10-5,Ka(HUr)=2.0×10-6。
下列说法正确的是
A.上层清液中,c(Ur-)=7.0×10-2mol·L-1
B.在M→N的变化过程中,c(Na+)·c(Ur-)将逐渐减小
C.当c(HUr)=c(Ur-)时,c(Cl-)=c(Ur-)
D.当pH=7时,2c(Na+)=c(Ur-)+c(Cl-)
【答案】B
【解析】
【详解】A.尿酸钠(NaUr)悬浊液静置取上层清液,为尿酸钠的饱和溶液,难溶电解质的沉淀溶解方程式为NaUr(s)
Na+(aq)+Ur-(aq),
,c(Na+)=c(Ur-),则
,A项错误;
B.上层清液中c(Na+)=c(Ur-),存在水解平衡Ur-+H2O
HUr+OH-,通入HCl,忽略溶液体积的变化,c(Na+)不变;c(H+)增加,c(Ur-)减小,则c(Na+)·c(Ur-)减小,B项正确;
C.HUr的电离方程式为HUr
H++Ur-,
,当c(HUr)=c(Ur-)时,则
mol/L>1×10-7mol/L,溶液呈酸性;溶液中电荷守恒为c(Cl-)+c(OH-)+c(Ur-)=c(H+)+c(Na+),物料守恒,c(Na+)=c(HUr)+c(Ur-);联立两式,c(Cl-)+c(OH-)=c(HUr)+c(H+),因溶液呈酸性,c(OH-)c(HUr),c(HUr)=c(Ur-),则c(Cl-)>c(Ur-),C项错误;
D.溶液中电荷守恒,c(Cl-)+c(OH-)+c(Ur-)=c(H+)+c(Na+),而且pH=7,c(OH-)=c(H+),则c(Cl-)+c(Ur-)=c(Na+),D项错误;
本题答案选B。
8.某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹)。
请按要求填空:
(1)A装置中甲仪器名称为______。
(2)A、C、E相连后的装置可用于制取Cl2并进行相关的性质实验。
①A中乙为MnO2固体,甲中盛有浓盐酸,则烧瓶中发生反应的化学方程式为_____________。
②若在丙中加入适量水,即可制得氯水。
将所得氯水分成两份,进行Ⅰ、Ⅱ两个实验,实验操作、现象结论如下:
Ⅰ.将氯水滴入品红溶液中,现象________________。
Ⅱ.氯水中加入NaHCO3粉末,有无色气泡产生,某同学得出结论:
氯气与水反应的产物具有较强的酸性。
请你评价该同学的结论是否合理?
若不合理,请说明理由。
___________________
③E装置的作用__________________。
(3)B、D、E装置相连后,在B中盛装浓硝酸和铜片(放在有孔塑料板上),关闭止水夹c,制得NO2,接着再进行有关实验。
①欲用D装置验证NO2与水的反应,其操作步骤为:
先关闭止水夹_____,再打开止水夹_____,使烧杯中的水进入试管丁的操作是_________________。
②NO2尾气可用NaOH溶液吸收生成两种钠盐,写出反应的化学方程式为____________。
【答案】
(1).分液漏斗
(2).MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+2H2O+Cl2↑(3).溶液褪色(4).不合理,因为制取的氯气中含有HCl气体,HCl气体溶于水后能够与NaHCO3粉末反应产生气泡(5).吸收尾气,防止大气污染(6).ab(7).c(8).双手紧握(或微热)试管丁使试管中气体逸出,NO2与水接触后即可引发烧杯中的水倒流到试管丁(9).2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
【解析】
【分析】
(1)根据甲仪器特点分析。
(2)装置A、C、E构成了氯气的发生装置、收集装置、尾气处理装置。
没有除杂装置,因此收集的Cl2中含有杂质HCl气体和水蒸气。
(3)装置B、D、E构成了NO2的发生装置,收集装置和尾气处理装置,利用倒吸,使D烧杯中的水进入试管丁中。
【详解】
(1)甲仪器示意图
,名称为分液漏斗;
(2)①MnO2和浓盐酸在加热的条件下生成Cl2。
化学方程式为MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+2H2O+Cl2↑;
②Ⅰ.氯气溶于水生成HCl和HClO,HClO具有漂白性,将氯水滴入品红溶液中,溶液会褪色;Ⅱ.盐酸具有挥发性,利用浓盐酸制备氯气的时候,氯气中的杂质包括HCl气体,而HCl气体溶于水后,可与NaHCO3反应有气泡产生。
所以认为是氯气与水反应的产物具有较强的酸性,与NaHCO3反应是不合理的,答案为:
不合理;因为制取的氯气中含有HCl气体,HCl气体溶于水后能够与NaHCO3粉末反应产生气泡;
③氯气有毒气体,会污染环境,E装置中盛装的是NaOH溶液,可以与氯气反应,因此E为尾气吸收装置,防止大气污染;
(3)①证明NO2和水反应,水要与NO2接触,将D烧杯中的水进入到试管丁中,应关闭止水夹a和b,使得不再有NO2进入和出去,打开止水夹c,利用热胀冷缩原理和NO2溶于水,引发倒吸,使水进入试管丁中。
操作为:
双手紧握(或微热)试管丁使试管中气体逸出,NO2与水接触后即可引发烧杯中的水倒流到试管丁;
②NO2用NaOH溶液吸收生成两种钠盐,NO2与NaOH发生歧化反应,N的化合价部分升高、部分降低,生成硝酸钠和亚硝酸钠,方程式为2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O。
【点睛】气体制备实验中气体产物中会有杂质,杂质的成分可以从原料的性质、副反应等角度思考。
如制备氯气的实验中,原料使用的为浓盐酸,HCl具有挥发性,所以氯气中含有HCl这种杂质,此外原料有水,而且反应产物中也有水生成,因此氯气中还包含了水蒸气这种杂质。
9.无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝水溶液呈_____性,原因是(用离子方程式表示)________;把AlCl3溶液蒸干,灼烧,最后得到的主要固体产物是_______。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:
已知:
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
沸点/℃
57.6
180(升华)
300(升华)
1023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是___________(只要求写出一种)。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是_____。
③已知:
Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)ΔH1=+1344.1kJ·mol-1
2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g)ΔH2=+1169.2kJ·mol-1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为______________。
④步骤Ⅲ经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为_______、_______、_________。
⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是___________________。
【答案】
(1).酸
(2).Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+(3).Al2O3(4).防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率(5).Fe或铁(6).Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g)△H=+174.9kJ·mol-1(7).NaCl(8).NaClO(9).Na2CO3(10).除去FeCl3,提高AlCl3纯度
【解析】
【分析】
(1)AlCl3属于强酸弱碱盐,Al3+水解溶液呈酸性,用外界条件对水解平衡的影响解释AlCl3溶液蒸干、灼烧后得到的固体。
(2)铝土矿粉和焦炭焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多。
固体混合物和Cl2、O2在950℃反应生成FeCl3、AlCl3、SiCl4和CO2,根据题给各物质的沸点,气体混合物冷却到100℃,得到的粗品中含AlCl3和FeCl3,尾气中含Cl2、O2、CO2、SiCl4等,步骤V中加入Al粉除去FeCl3。
【详解】
(1)AlCl3为强酸弱碱盐,Al3+会水解使得溶液呈酸性,水解离子方程式为Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+。
将AlCl3溶液蒸干,由于HCl具有挥发性,从溶液中逸出,促进Al3+的水解,最终Al3+完全水解生成Al(OH)3,经过蒸干、灼烧,Al(OH)3分解生成Al2O3。
(2)①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、物质中没有水,可以防止后续步骤生成的AlCl3水解。
气孔数目增多,使得物质表面积增大,加快化学反应速率;
②步骤II如果不通入氯气和氧气,铝土矿粉中的Al2O3、Fe2O3、SiO2会与C发生置换反应,得到Al、Fe、Si,相对原子质量比硅大的单质是Fe。
③将两个反应编号为反应①、反应②,应用盖斯定律,将反应①-反应②,可以得到所需方程式Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g)△H=+1344.1kJ·mol-1-(+1169.2kJ·mol-1)=+174.9kJ·mol-1。
则热化学方程式为Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g)△H=+174.9kJ·mol-1;
④尾气中含Cl2、O2、CO2、SiCl4等,冷却至室温后的气体中含Cl2、O2、CO2,气体用足量NaOH冷溶液吸收,氯气与足量的NaOH冷溶液的反应为:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,CO2与足量的NaOH冷溶液的反应为:
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。
所以3种钠盐分别为NaCl、NaClO、Na2CO3;
⑤步骤Ⅱ中生成了FeCl3,根据表中的数据,在氯化铝的粗品中含有FeCl3杂质,加入Al可以与FeCl3反应置换出铁,生成AlCl3,提高AlCl3的纯度。
10.亚硝酸氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。
亚硝酸氯可由NO与Cl2在通常条件下反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)。
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯,涉及如下反应:
①4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)K1
②2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g)K2
③2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)K3
则K1、K2、K3之间的关系为K3=____________。
(2)T℃时,2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)的正反应速率表达式为υ正=kcn(ClNO),测得速率和浓度的关系如下表:
序号
c(ClNO)/mol·L-1
υ/mol·L-1·s-1
①
0.30
3.6×10-8
②
0.60
1.44×10-7
③
0.90
3.24×10-7
n=__________;k=___________(注明单位)。
(3)在2L的恒容密闭容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图I。
①温度为T1时,能作为该反应达到平衡的标志的有__________。
a.气体体积保持不变b.容器压强保持不变c.平衡常数K保持不变
d.气体颜色保持不变e.υ(ClNO)=υ(NO)f.NO与ClNO的物质的量比值保持不变
②反应开始到10min时,Cl2的平均反应速率υ(Cl2)=_______________。
③温度为T2时,10min时反应已经达到平衡,该反应的平衡常数K=____________。
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数φ随
的变化如图II,则A、B、C三个状态中,NO的转化率最小的是____点,当
时,达到平衡状态时ClNO的体积分数φ可能是D、E、F三点中的_____点。
【答案】
(1).
(2).2(3).4.0×10-7L·mol-1·s-1(4).bdf(5).0.05mol·L-1·min-1(6).2L·mol-1(7).C(8).F
【解析】
【详解】
(1)反应③=2×②-①,化学方程式乘的系数,计算平衡常数的时候,系数为平衡常数的指数,则平衡常数K3=
=
;
(2)υ正=kcn(ClNO),将①②两组数据代入关系式,可得
,
,可以求得n=2,k=4.0×10-7L·mol-1·s-1;
(3)①2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g),均为气体,反应前后气体体积不相等。
当一个发生变化的物理量不变的时候,说明反应达到了平衡。
a.反应条件为恒容条件,体积一直不变,气体体积保持不变不能作为平衡的标志;b.同温同体积的条件下,压强之比等于物质的量之比,反应前后物质的量改变,则压强也会发生改变,容器压强保持不变说明达到平衡状态;c.平衡常数K只与温度有关系,温度不变,则K不变,平衡常数K保持不变不能作为平衡的标志;d.气体颜色和浓度有关,气体颜色保持不变,浓度不变,说明达到了平衡;e.υ(ClNO)=υ(NO),不知道表达的是正反应速率还是逆反应速率,无法得知正逆反应是否相等,不能判断是否平衡;f.NO与ClNO的物质的量比值保持不变,说明NO和ClNO的物质的量都不变,说明反应达到了平衡。
综上bdf能够用于判断平衡;
②反应10min,c(ClNO)=1mol·L-1
Cl2~2ClNO
转化0.5mol·L-1∆c(ClNO)=1mol·L-1
;
③体积为2L,开始NO和Cl2的物质的量分别为4mol、2mol,则它们的浓度分别为2mol·L-1和1mol·L-1。
2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)
开始的浓度(mol/L)210
转化的浓度(mol/L)10.51
平衡的浓度(mol/L)10.51
,平衡常数为2。
(4)当反应物有两种或两种以上的时候,增加其中一种反应物的浓度,其自身的转化率降低,其他的反应物的转化率增加。
所以n(NO)/n(Cl2)越大,说明NO越多,NO的转化率越低。
NO的转化率最小的是为C点。
当反应物的物质的量之比等于其计量数之比时生成物的含量最大,当n(NO)/n(Cl2)=3时,产物的含量减少,所以为F点。
11.我国科学家在某杂志上发表研究报告称,利用铬同位素的系统分析发现,“古代大气氧含量高于现代水平的1%”。
铬的同位素有
、
、
、
。
铬及其化合物在生活、生产中有广泛应用。
回答下列问题:
(1)基态
的价层电子排布图为_________
(2)交警用“酒精仪”查酒驾,其化学反应原理如下:
2K2Cr2O7+3CH3CH2OH+8H2SO4→3CH3COOH+2Cr2(SO4)3+2K2SO4+11H2O
①CH3CH2OH、CH3COOH的沸点高于对应的CH3OCH3(二甲醚)、HCOOCH3(甲酸甲酯),其主要原因是___________。
②CH3COOH分子中碳原子的杂化类型是______;CH3COOH分子中σ键和π键数目之比为_________。
③K2SO4晶体中阴离子的空间构型是________。
上述反应中,只含极性键的极性分子有________(填分子式)。
(3)晶体铬的晶胞结构如图1所示,其堆积模型为___________;铬原子的配位数为___________。
(4)铬的一种氧化物晶胞结构如图2所示。
六棱柱边长为anm,高为bnm,NA代表阿伏加德罗常数的值。
该晶体的化学式为______;该晶体的密度ρ=_______g·cm-3。
【答案】
(1).
(2).CH3CH2OH、CH3COOH分子间存在氢键(3).sp2、sp3(4).7:
1(5).正四面体形(6).H2O、H2SO4(7).体心立方堆积(8