C.W的氧化物对应的水化物有多种,可能是高氯酸,有可能是次氯酸,其中次氯酸的酸性比碳酸的酸性弱,C项错误;
D.Z分别与X、M形成的化合物分别是CF4和MgF2,CF4属于共价化合物,MgF2属于离子化合物,化学键类型不同,D项错误;
答案选A。
7.已知H3PO4是一种三元中强酸。
25℃时,某浓度H3PO4溶液中逐滴加入NaOH溶液,滴加过程中各种含磷微粒的物质的量分数δ随溶液pH的变化曲线如下图所示。
下列说法正确的是()
A.曲线2和曲线4分别表示δ(HPO42-)和δ(PO43-)变化
B.25℃时,H3PO4的电离常数K1:
K2=105.1
C.pH=7.2时,溶液中由水电离出的c(H+)=10-7.2mol/L
D.pH=12.3时,溶液中2c(Na+)=5c(H2PO4-)+5c(HPO42-)+5c(PO43-)+5c(H3PO4)
【答案】B
【详解】A.某浓度H3PO4溶液中逐滴加入NaOH溶液,滴加过程中各种含磷微粒为H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-,根据pH的变化,可知曲线1为H3PO4,曲线2为H2PO4-,曲线3为HPO42-,曲线4为PO43-,A项错误;
B.H3PO4的第一步电离常数K1=
,25℃时当pH为2.1时,
=
,故K1=
=
10-2.1,同理因H3PO4的第二步电离常数K2=
,pH=7.2时,
=
,K2=
=10-7.2,则K1:
K2=10-2.1:
10-7.2=105.1,B项正确;
C.pH=7.2时,溶液中含磷微粒主要为:
H2PO4-、HPO42-,此时溶液中的c(H+)=10-7.2mol/L,水的电离受到一定程度的抑制,H2PO4-、HPO42-及水电离的氢离子浓度共10-7.2mol/L,则溶液中由水电离出的c(H+)小于10-7.2mol/L,C项错误;
D.pH=12.3时,溶液中主要含Na3PO4与Na2HPO4,依据越弱越水解的原理可知,PO43-水解程度较HPO42-大,又因为此时
=
,则说明Na3PO4与Na2HPO4并非相同浓度,故物料守恒式不正确,D项错误;
答案选B。
二、非选择题
8.作为食品添加剂时,亚硝酸钠(NaNO2)可以增加肉类的鲜度,抑制微生物,保持肉制品的结构和营养价值;但是过量摄入会导致中毒。
某实验小组设计实验制备亚硝酸钠并进行含量测定。
I.NaNO2制备
实验室以木炭、浓硝酸、Na2O2为主要原料按照如图所示装置制各亚硝酸钠(加热装置及部分夹持装置已略去),反应原理为:
2NO+Na2O2=2NaNO2
回答下列问题:
(1)连接好装置之后,下一步实验操作是__________________________。
(2)B装置中铜的作用是__________________________________________。
(3)E装置用于尾气处理,E中反应的离子方程式为__________________________________。
(4)实验结束阶段,熄灭酒精灯之后继续通入N2直至装置冷却。
此时通入N2的目的是_____________________________________________________。
Ⅱ.含量的测定
查阅资料可知:
酸性KMnO4溶液可将NO2-氧化为NO3-,MnO4还原成Mn2+。
(5)溶液配制:
称取装置D中反应后的固体4.000g,用新煮沸并冷却的蒸馏水在烧杯中溶解,完全溶解后,全部转移至250mL的_________中,加蒸馏水至_____________。
滴定:
取25.00mL溶液于锥形瓶中,用0.1000mol/L酸性KMnO4溶液进行淌定,实验所得数据如下表所示:
(6)第4组实验数据出现异常,造成这种异常的原因可能是______(双项选择)。
A.锥形瓶洗净后未干燥B.滴定终点仰视读数
C.滴定终点俯视读数D.酸式滴定管用蒸馏水洗浄后未用标准液润洗
(7)根据表中数据,计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数______%(保留2位小数)。
【答案】
(1).检查(装置)气密性
(2).Cu可以和NO2和H2O反应生成的HNO3反应,提高NO的产率(3).5NO+3MnO4-+4H+=5NO3-+3Mn2++2H2O(4).将装置中的NO全部排入E装置吸收,并防止倒吸(5).容量瓶(6).刻度线(7).B、D(8).94.88
【分析】
(1)实验中有气体参加时,组装好仪器后需检查装置气密性;
(2)铜可以与二氧化氮和水反应制备NO;
(3)尾气中的NO具有还原性,可被酸性高锰酸钾氧化吸收;
(4)氮气可将装置中的NO全部排进尾气处理装置,并防止倒吸,据此分析;
(5)按配制一定物质的量浓度的溶液的基本步骤回答;
(6)根据操作不当对标准液浓度带来的影响作答;
(7)根据数据可得KMnO4溶液的平均体积,则结合电子守恒定律找出关系式2MnO4-~5NO2-,据此分析作答。
【详解】
(1)由于该实验中有气体参加,所以在组装好仪器后首先要检查装置的气密性,再装药品,
故答案为:
检查(装置)气密性;
(2)装置B中是A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,3NO2+H2O=2HNO3+NO,硝酸和铜反应生成硝酸铜,一氧化氮和水,因此B装置中铜的作用是铜可以和二氧化氮与水反应生成的硝酸反应,提高NO产率,
故答案为:
Cu可以和NO2和H2O反应生成的HNO3反应,提高NO的产率;
(3)酸性高锰酸钾作为尾气处理溶液可与NO发生氧化还原反应,其离子方程式为:
5NO+3MnO4-+4H+=5NO3-+3Mn2++2H2O,
故答案为:
5NO+3MnO4-+4H+=5NO3-+3Mn2++2H2O;
(4)因为NO有毒,所以最后需要利用氮气把剩余的NO全部排入酸性高锰酸钾溶液中,并防止倒吸,
故答案为:
将装置中的NO全部排入E装置吸收,并防止倒吸;
(5)配制溶液时将固体称量、溶解、冷却后,需转移到250mL的容量瓶中,再加蒸馏水,再定容至刻度线,最后摇匀贴标签,
故答案为:
容量瓶;刻度线;
(6)表格中第4组标准液的体积偏大,则
A.锥形瓶洗净后未干燥对测定结果无影响,A项错误;
B.滴定结束仰视读数,导致末读数据增大,体积差增大,高锰酸钾消耗的体积偏大,B项正确;
C.滴定结束俯视读数,导致末读数据减小,体积差值减小,高锰酸钾消耗的体积偏小,C项错误;
D.酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗,导致消耗标准液的体积偏大,即导致高锰酸钾浓度偏低,所以用的体积偏大,D项正确;
故答案为:
B、D;
(7)根据数据可得KMnO4溶液的平均体积为
,根据得失电子守恒可知关系式为2MnO4-~5NO2-,所以m(NaNO2)=0.022L×0.1000mol/L×
×5/2×69=3.795g,所以质量分数为
=94.875%
94.88%,
故答案为:
94.88。
9.以红土镍矿(主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等)为原料,获取净水剂黄钠铁矾[NaFe(SO4)2(OH)6]和纳米镍粉的部分工艺流程如下:
(1)“酸浸”过程,为提高铁和镍元素的浸出率,可采取的措施有_____________________
________________________________(写出两种)。
(2)“过滤Ⅰ”滤渣的主要成分是__________。
(3)“氧化”过程欲使0.3molFe2+转变为Fe3+,则需氧化剂NaClO至少为________mol。
(4)“沉铁”过程中加入碳酸钠调节浴液的pH至2,生成黃钠铁矾沉淀,写出该反应的化学方程式______________________________________________。
若碳酸钠过多会导致生成的沉淀由黄钠铁矾转变为_____________(填化学式)。
(5)向“过滤Ⅱ”所得滤液(富含Ni2+)中加入N2H4·H2O,在不同浓度的氢氧化钠溶液中反应,含镍产物的XRD图谱如下图所示(XRD图谱可用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。
欲制得高纯纳米镍粉最适宜的NaOH的物质的量浓度为_____________。
写出该条件下制备纳米镍粉同时生成N2的离子方程式_________________________________________________。
(6)高铁酸盐也是一种优良的含铁净水剂,J.C.Poggendor早在1841年利用纯铁作电极插入浓的NaOH溶液电解制得Na2FeO4,阳极生成FeO42-的电极反应式为_______________;Deininger等对其进行改进,在阴、阳电极间设置阳离子交换膜,有效提高了产率,阳离子交换膜的作用是_______________________________________。
【答案】
(1).提高反应温度、适当增大硫酸浓度、将原料粉碎、搅拌等(任答两条)
(2).SiO2(3).0.15(4).2Fe2(SO4)3+6Na2CO3+6H2O=2NaFe(SO4)2(OH)6+5Na2SO4+6CO2↑(5).Fe(OH)3(6).0.015mol/L(7).N2H4·H2O+2Ni2++4OH-=2Ni+N2↑+5H2O(或N2H4+2Ni2++4OH-=2Ni+N2↑+4H2O)(8).Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O(9).避免FeO42-在阴极上被还原
【分析】
(1)依据提高原料利用率与化学反应速率的影响因素作答;
(2)红土镍矿中只有二氧化硅不溶于硫酸;
(3)依据氧化还原反应规律与得失电子数守恒计算;
(4)加入碳酸钠“沉铁”生成NaFe(SO4)2(OH)6,依据元素守恒定律书写化学方程式;碳酸钠过多会使溶液显碱性,据此分析;
(5)根据图示信息,找出Ni晶体的衍射峰强度较强对应的氢氧化钠的浓度;依据氧化还原反应规律分析作答;
(6)根据电解原理以及实验目的,Fe作阳极,电解质为NaOH,阳极Fe失电子发生氧化反应生成FeO42-;阳离子交换膜可防止FeO42-在阴极被还原,提高了产率。
【详解】
(1)可通过提高反应温度、适当增大硫酸浓度、将原料粉碎、搅拌等提高铁和镍元素的浸出率,
故答案为:
提高反应温度、适当增大硫酸浓度、将原料粉碎、搅拌等(任答两条);
(2)Fe2O3、FeO、NiO、SiO2经过“酸浸”后,溶液存在Fe3+、Fe2+和Ni2+,只有SiO2不溶于硫酸,作为滤渣被过滤出来,
故答案为:
SiO2;
(3)NaClO做氧化剂会将Fe2+氧化为Fe3+,Cl元素由+1价降低到-1价,则易知2Fe2+
NaClO,则0.3molFe2+转变为Fe3+,则需氧化剂NaClO至少为0.15mol,
故答案为:
0.15;
(4)NaClO氧化后,溶液中溶质为Fe2(SO4)3,继续在“沉铁”过程中加入碳酸钠调节浴液的pH至2,生成黃钠铁矾沉淀,则化学方程式为:
2Fe2(SO4)3+6Na2CO3+6H2O=2NaFe(SO4)2(OH)6+5Na2SO4+6CO2↑,碳酸钠过多,溶液酸性减弱,使pH增大,极易生成Fe(OH)3沉淀,
故答案为:
2Fe2(SO4)3+6Na2CO3+6H2O=2NaFe(SO4)2(OH)6+5Na2SO4+6CO2↑;Fe(OH)3;
(5)根据图示数据可以看出,氢氧化钠浓度为0.015mol/L时,仅出现Ni衍射峰,因此制得高纯纳米镍粉最适宜的NaOH的物质的量浓度为0.015mol/L,则碱性条件下制备纳米镍粉同时生成N2的离子方程式为:
N2H4·H2O+2Ni2++4OH-=2Ni+N2↑+5H2O(或N2H4+2Ni2++4OH-=2Ni+N2↑+4H2O),
故答案为:
0.015;N2H4·H2O+2Ni2++4OH-=2Ni+N2↑+5H2O(或N2H4+2Ni2++4OH-=2Ni+N2↑+4H2O);
(6)根据电解原理以及实验目的,Fe作阳极,电解质为NaOH,因此阳极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;阳离子交换膜只允许阳离子通过,FeO42-具有强氧化性,因此阳离子交换膜的作用是避免FeO42-在阴极上被还原;
故答案为:
Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;避免FeO42-在阴极上被还原。
10.随着石油资源的日益枯竭,天然气的廾发利用越来越受到重视。
CH4/CO2催化重整制备合成气(CO和H2)是温室气体CO2和CH4资源化利用的重要途径之一,并受了国内外研究人员的高度重视。
回答下列问题:
(1)已知:
①CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)△H1=+205.9kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H2=-41.2kJ·mol-1
CH4/CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)△H
该催化重整反应的△H=__________kJ·mol-1。
要缩短该反应达到平衡的时间并提高H2的产率可采取的措施为_________________________________________。
(2)向2L刚性密闭容器中充入2molCH4和2molCO2进行催化重整反应,不同温度下平衡体系中CH4和CO的体积分数(
)随温度变化如下表所示。
已知b>a>c,则T1______T2(填“>”“<”或“=”)。
T1下该反应的平衡常数K=_______(mol2·L-2)
(3)实验硏究表明,载体对催化剂性能起着极为重要的作用,在压强0.03MPa,温度750℃条件下,载体对镍基催化剂性能的影响相关数据如下表:
由上表判断,应选择载体为_______(填化学式),理由是______________________________。
(4)现有温度相同的I、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器,均充入2molCH4(g)和2molCO2(g)进行反应,三个容器的反应压强分别为p1atm、p2atm、p3atm,在其他条件相同的情况下,反应均进行到tmin时,CO2的体积分数如图所示,此时I、Ⅱ、Ⅲ个容器中一定处于化学平衡状态的是_______。
(5)利用合成气为原料合成甲醇,其反应为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),在一定温度下查得该反应的相关数据如下表所示:
该反应速率的通式为ν正=k正cm(CO)·cn(H2)(k正是与温度有关的速率常数)。
由表中数据可确定反应速率的通式中n=________(取正整数)。
若该温度下平衡时组别1的产率为25%,则组别1平衡时的v正=__________________(保留1位小数)。
【答案】
(1).+247.1
(2).升高温度(3).<(4).
(5).MgO(6).此条件下合成气产率高(7).III(8).1(9).0.2mol/(L·min)
【分析】
(1)依据盖斯定律作答;
(2)CH4(