c(M+)>c(Cl-)>c(OH-)>(H+),C错误;b点溶液的pH=7,呈中性,则溶液中一定满足:
c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒:
c(H+)+c(M+)=c(OH-)+c(Cl-),所以c(Cl-)=c(M+),D正确;正确选项D。
8.亚硝酸钠(NaNO2)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。
某学习小组针对亚硝酸钠设计了如下实验:
【制取NaNO2】
设计的制取装置如下图(夹持装置略去):
该小组先查阅资料知:
①2NO+Na2O2 =2NaNO2;2NO2+Na2O2 =2NaNO3;
②NO能被酸性高锰酸钾氧化为NO3-,
(1)装置A中用于盛放稀硝酸的仪器名称为_______________,装置A中发生主要反应的离子方程式为_____________________________。
(2)装置D的作用是_____________________________。
(3)若无装置B,则进入装置D中的气体除N2、NO外还可能有_____________________________。
(4)甲同学检查装置气密性后进行实验,发现制得的NaNO2中混有较多的NaNO3杂质。
下列可以提高NaNO2纯度的方案是____________(填字母)。
a.将B中的药品换为碱石灰b.将稀硝酸换为浓硝酸
C.实验开始前通一段时间CO2d.在装置A、B之间增加盛有水的洗气瓶
【测定制得样品中NaNO2的含量】
(5)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。
(6)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。
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).3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O(3).吸收过量的NO,避免尾气造成污染(4).O2、NO2(5).ad(6).H2SO4(7).作氧化剂和指示剂(8).86.25%
【解析】
(1)控制液体的滴加速度,装置A中用于盛放稀硝酸的仪器为分液漏斗;金属铜与硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,所以装置A中发生主要反应的离子方程式为:
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;正确答案:
分液漏斗;3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O。
(2)装置D有酸性高锰酸钾溶液,能够氧化一氧化氮气体,减少气体对环境的污染;正确答案:
吸收过量的NO,避免尾气造成污染。
(3)没有氯化钙,水蒸气就会与过氧化钠反应生成氧气,部分NO会被氧气氧化为NO2,所以,若无装置B,则进入装置D中的气体除N2、NO外还可能有O2、NO2;正确答案:
O2、NO2;
(4)由于获得一氧化氮所用的硝酸具有挥发性,且获得NO的过程中会产生其它氮氧化物,因此提高NaNO2纯度需要除去硝酸气体和其它氮氧化物。
将B中的药品换为碱石灰可以吸收硝酸气体和氮氧化物,a正确;将稀硝酸换为浓硝酸,硝酸的挥发性增强,不能除去硝酸气体,b错误;实验开始前通一段时间CO2不能除去硝酸气体和氮氧化物,c错误;在A、B之间增加盛有水的洗气瓶可以吸收硝酸气体和氮氧化物,d正确;正确选项ad。
(5)高锰酸钾具有强氧化性,配置KMnO4标准溶液并酸化,酸化的酸应选择稀硫酸;正确答案:
H2SO4。
............
9.“分子筛”是一种具有多孔结构的铝硅酸盐(NaAlSiO4·nH2O),其中有许多笼状孔穴和通道,能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面,故此得名。
利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备“分子筛”的一种工艺流程如下:
(1)“分子筛”的化学式用氧化物形式可表示为_______________。
(2)铝灰水解产生的气体为________(填化学式),该气体分子中极性键的数目为___________;“水解”在加热条件下而不在室温下进行的原因是________________________。
(3)“酸溶”时,发生氧化还原反应的离子方程式为_________________________________。
(4)该工艺中滤渣的颜色为________________________。
(5)某学习小组设计实验模拟从浓缩海水(含Ca2+、Mg2+、SO42-)中提取试剂级NaCl:
①实验中若向浓缩海水中加入的是Na2CO3浓溶液,则有难溶的Mg2(OH)2CO3生成,同时有气体逸出。
该反应的离子方程式为__________________________________。
②该学习小组发现上述实验即使BaCl2用量不足,第Ⅲ步沉淀中依然含有少量BaCO3。
从平衡角度分析其原因:
_____________________________________________。
【答案】
(1).Na2O·Al2O3·2SiO2·2nH2O
(2).NH3(3).3(4).加快AlN水解反应速率,降低NH3在水中的溶解度,促使NH3逸出(5).2Al+6H+=2Al3++3H2↑(6).红褐色(7).2CO32-+2Mg2++H2O=Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑(8).加入的CO32-使BaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动,从而形成BaCO3
【解析】
(1)铝硅酸盐(NaAlSiO4·nH2O)组成复杂,用氧化物表示时,金属氧化物在前,非金属氧化物在后,利用原子守恒规律可得Na2O·Al2O3·2SiO2·2nH2O;正确答案:
Na2O·Al2O3·2SiO2·2nH2O。
(3)“酸溶”时,金属铝与酸反应生成铝盐和氢气,离子方程式为:
2Al+6H+=2Al3++3H2↑;正确答案:
2Al+6H+=2Al3++3H2↑。
(4)铁离子在碱性条件下生成氢氧化铁红褐色沉淀,该工艺中滤渣的颜色为红褐色;正确答案:
红褐色。
(5)①实验中若向浓缩海水中加入的是Na2CO3浓溶液,则有难溶的Mg2(OH)2CO3生成,同时有二氧化碳气体逸出,该反应的离子方程式为:
2CO32-+2Mg2++H2O=Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑;正确答案:
2CO32-+2Mg2++H2O=Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑。
②加入的CO32-使BaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动,从而形成BaCO3,因此上述实验即使BaCl2用量不足,第Ⅲ步沉淀中依然含有少量BaCO3;正确答案:
加入的CO32-使BaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动,从而形成BaCO3。
10.从煤化工行业中可以得到许多重要的工业资源。
回答下列问题:
(1)从煤的气化获得的化工原料气中含有的少量羰基硫(COS)会引起催化制中毒,大气污染等问题。
①羰基硫与烧碱溶液反应生成两种正盐的离子方程式为_________________________________。
②羰基硫的脱硫方法之一为COS(g)+H2(g)=H2S(g)+CO(g)ΔH=+7kJ·mol-1,已知反应中部分物质的键能数据如下:
化学键
C=O
C=S
H-S
H-H
键能(kJ·mol-1)
745
577
339
436
则CO分子中的碳氧键的键能为_________________。
(2)羰基硫在高温下发生水解反应:
COS(g)+H2O(g)
H2S(g)+CO2(g)。
T℃时,将0.30molCOS(g)与0.50molH2O(g)充入10L的恒容密闭容器中,30s后反应达到平衡状态,此时H2S的物质的量分数为0.30。
①0~30s内,COS的平均反应速率v(COS)=___________,该反应的平衡常数K=__________(保留3位有效数字)。
②向反应容器中再分别充入下列气体,能使COS的转化率增大的是_________(填字母)。
A.COSB.H2OC.H2SD.CO2
(3)将含H2S尾气的空气按一定流速通入酸性FeCl3溶液中,可实现含H2S尾气的空气脱硫。
在FeCl3溶液吸收H2S的过程中,溶液中的n(Fe3+)及被吸收的n(H2S)随时间t的变化如图所示。
①由图中信息可知,0~t1时间段内,一定发生的反应是__________________________(用离子方程式表示)。
②t1时刻后,溶液中n(Fe3+)保持微量减少至基本不变,其原因是__________________________________。
【答案】
(1).COS+4OH-=S2-+CO32-+2H2O
(2).1073kJ·mo1-1(3).8.0×10-4mol·L-l·s-1(或0.048mol·L-l·min-1)(4).3.69(5).B(6).H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+(7).t1时刻后,溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+,生成的Fe3+再与H2S发生氧化还原反应,因而溶液中的Fe3+的量基本不变
【解析】①根据原子守恒规律:
羰基硫与烧碱溶液反应生成硫化钠和碳酸钠两种正盐,离子方程式为COS+4OH-=S2-+CO32-+2H2O;正确答案COS+4OH-=S2-+CO32-+2H2O。
②设CO分子中的碳氧键的键能为XkJ·mo1-1,反应热=反应物总键能-生成物总键能=745+577+436-2×339-X=+7,X=1073kJ·mo1-1;正确答案:
1073kJ·mo1-1。
(2)①设COS的变化量为xmol,计算如下:
COS(g)+H2O(g)
H2S(g)+CO2(g)
起始:
0.30.500
变化:
xxxx
平衡:
0.3-x0.5-xxx
H2S的物质的量分数为x/0.8×100%=0.3,解得x=0.24mol;0~30s内,COS的平均反应速率v(COS)=0.24/10×30=8.0×10-4mol·L-l·s-1(或0.048mol·L-l·min-1);各物质浓度分别为c(COS)=0.006mol·L-l,c(H2O)=0.026mol·L-l,c(H2S)=0.024mol·L-l,c(CO2)=0.024mol·L-l,该反应的平衡常数K=c(H2S)×c(CO2)/c(H2O)×c(COS)=(0.024)2/0.026×0.006=3.69;正确答案:
8.0×10-4mol·L-l·s-1(或0.048mol·L-l·min-1);3.69。
②通入COS,虽然平衡向正反应方向移动,但COS的转化率降低,A错误;通入水蒸气,平衡向正反应方向移动,COS的转化率增大,B正确;通入H2S,生成物浓度增大,反应向逆反应方向移动,COS的转化率降低,C错误;通入CO2,生成物浓度增大,反应向逆反应方向移动,COS的转化率降低,D错误;正确选项B。
(3)含有H2S和空气的尾气按一定流速通入酸性FeCl3溶液,硫化氢被铁离子氧化成单质硫,随着时间的推移,溶液中的Fe2+被O2氧化为Fe3+,Fe3+再与H2S发生氧化还原反应,生成硫,所以n(Fe3+)基本不变,硫化氢不断被氧化成硫单质;
①由图中信息可以知道,0~t1时间段内,铁离子浓度在下降,所以一定发生的反应H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+;正确答案:
H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+。
②t1时刻后,溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+,生成的Fe3+再与H2S发生氧化还原反应,因而溶液中的Fe3+的量基本不变;正确答案:
t1时刻后,溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+,生成的Fe3+再与H2S发生氧化还原反应,因而溶液中的Fe3+的量基本不变。
点睛:
本题的最后一问解题思路:
含有H2S和空气的尾气按一定流速通入酸性FeCl3溶液,硫化氢被铁离子氧化成单质硫,随着时间的推移,溶液中的Fe2+被O2氧化为Fe3+,Fe3+再与H2S发生氧化还原反应,生成硫,所以n(Fe3+)基本不变,硫化氢不断被氧化成硫单质,据此答题。
11.铜的相关化合物在生产生活中具有重要的作用。
回答下列问题:
(1)铜元素在周期表中的位置是______________,基态铜原子中,核外电子占据最高能层的符号是_________________,占据该最高能层的电子数为__________________。
(2)在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如Cu9Al4、Cu5Zn8等。
某金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于__________(填“晶体”或“非晶体”)。
(3)铜能与类卤素[(SCN)2]反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为______________。
(SCN)2对应的酸有硫氰酸(H-S-C
N)、异硫氰酸(H-N=C=S)两种。
理论上前者沸点低于后者,其原因是____________________________。
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式为面心立方堆积,每个铜原子周围距离最近的铜原子个数为________。
(5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图所示,其晶胞边长为anm,该金属互化物的密度为____________(用含a、NA的代数式表示)g·cm-3。
【答案】
(1).第四周期IB族
(2).N(3).1(4).晶体(5).5NA(或5×6.02×1023)(6).异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能(7).12(8).
)
【解析】
(1)铜原子核电荷数为29,核电电子排布为1s22s22p63s23p64s13d10,在周期表中的位置是第四周期IB族;基态铜原子中,核外电子占据最高能层的是N层;占据该最高能层的电子数为1;正确答案:
第四周期IB族;N;1。
(2)晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性,而非晶体中原子排列相对无序,无自范性,题述金属互化物属于晶体;正确答案:
晶体。
(3)类卤素(SCN)2的结构式为N≡C—S—S—C≡N,1mol(SCN)2中含σ键的数目为5NA。
异硫氰酸(H—N===C