D.0.100mol/L的NaHC204 溶液中:
c(OH-)=c(H+)-2c(C2042-)+c(H2C2O4)
【答案】B
【解析】从图像看出,②曲线为H2C2O4,①曲线为HC2O4-,③曲线C2O42-;A错误;20℃时,c(H+)=10-4.2,c(HC2O4-)=c(C2O42-),所以H2C2O4二级电离平衡常数Ka=10-4.2×c(C2O42-)/c(HC2O4-)=1×10-4.2,B正确;Q点对应溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),所以lgc(H+)>lgc(OH-),C错误;NaHC2O4溶液,溶液中存在电荷守恒(H+)+c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-),把已知c(H2C2O4)-c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.100mol/L=c(Na+)带入上式,得出以下式子:
c(OH-)=c(H+)-c(C2042-)+c(H2C2O4)-2c(HC2O4-),D错误;正确选项B。
8.2017年10月27日,世界工生组织国际癌症研究机构将三氯乙醛划为2A类致癌物,但它可用于生产氯霉素、合霉素等。
某探究小组模拟备三氯乙醛自实验装置如图所示(夹持、加热装置均略去)。
已知:
C2H5OH+4Cl2=CCl3CHO+5HCl,副反应是C2H5OH+HCl=C2H5Cl+H20。
容下列问题:
(1)写出装置A中发生反应的化学方程式:
__________________。
(2)仪器b中冷凝水从________(填“p”或“q”,下同 )口进,______口出。
(3)进入装置D的是纯净、干燥的Cl2,则装置B中的试剂为_____,装置C中的试剂为____。
若撤去装置B,对实验的影响是____________________。
(4)实验时发现D中导管口处气泡速率过快,合理的解决方法是__________________。
(5)已知:
CCl3CHO+OH-=CHCl3+HC00-;HC00-+I2=H++2I-+CO2↑I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
称取0.40g产品,配成待测溶液,加入20.00mL0.100mol/L碘标准溶液,再加入适量Na2C03溶液,反应完全后,加盐酸调节溶液的pH,并立即用0.020mol/L的Na2S2O3溶液滴定至终点。
重复上述操作3次,平均消耗Na2S2O3溶液20.00mL。
滴定时所用指示剂是_______,达到滴定终点的现象是______,测得产品的纯度为____________________。
【答案】
(1).MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2).p(3).q(4).饱和食盐水(5).浓H2SO4(6).氯化氢杂质与乙醇反应,生成氯乙烷,导致三氯乙醛的纯度降低(7).停止对A加热(或控制滴加1盐酸量等合理答案)(8).淀粉溶液(9).蓝色变为无色,且半分钟内不变色(10).66.4% (或66.375%)
【解析】
(1)二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯气;正确答案:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)为保证冷凝效果,采用逆流原理,仪器b中冷凝水从p口进,q口出;正确答案:
p、q。
(3)氯气含有氯化氢和水蒸气,因此混合气体先通过饱和食盐水,除去氯化氢,然后再通过浓硫酸,吸收水蒸气,最后的得到纯净的氯气;若没有装置B,氯化氢会与乙醇反应生成氯代烃,发生了副反应,影响三氯乙醛的纯度;正确答案:
饱和食盐水;浓H2SO4;氯化氢杂质与乙醇反应,生成氯乙烷,导致三氯乙醛的纯度降低。
(4)想法控制氯气的生成速率,可以停止对A加热,或者控制滴加盐酸量等方法;正确答案:
停止对A加热(或控制滴加1盐酸量等合理答案)。
点睛:
(5)进行计算时,加入20.00mL0.100mol/L碘标准溶液一部分来氧化溶液中HC00-,剩余的碘,用0.020mol/L的Na2S2O3溶液进行滴定,这样产生的差值即为氧化HC00-消耗碘的量,再根据方程式进行后续计算。
9.含钴催化剂废料(含Fe3O4、Co2O3、Al2O3、CaO及SiO2为原料制取Co3O4的一种工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)CoC2O4中Co的化合价为_____。
(2)步骤②经溶解后过滤,滤渣1的主要成分为____(填化学式),滤液中含有_____种阳离子。
(3)步骤③氧化对Fe2+全部转化为Fe3+,反应的离子方程式为_______,检验其是否已完全氧化自方法是______________。
(4)步骤国加Na2CO3溶液的目的是_____________,滤渣2中含有Na2Fe6(S04)4(OH)x,则x=____,滤渣2中__________(填“含有”或“不含”Al(OH)3。
(5)某工厂用m1kg含钴催化剂废料Co2O3的质量分数为35%)制备Co3O4,最终得到产品m2kg,其产率为________(列出算式即可)。
【答案】
(1).+2
(2).SiO2和CaSO4(3).6(4).6Fe2++6H++ClO3-=6Fe3++Cl-+3H2O(5).取少量上层清液,向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,观察有无蓝色沉淀(或滴入酸性高锰酸钾溶液,振荡,观察溶液紫色是否褪去等合理答案)(6).调节溶液pH以除去Fe3+、Al3+(7).12(8).含有(9).
【解析】
(1)草酸根离子C2O42-,所以Co的化合价为+2价;正确答案:
+2。
(2)加入稀硫酸后,二氧化硅不与酸反应,滤渣为二氧化硅及微溶物硫酸钙;含钴催化剂废料(含Fe3O4、Co2O3、Al2O3、CaO及SiO2,加入稀硫酸后,生成硫酸亚铁溶液、硫酸铁溶液、硫酸钴溶液、硫酸铝溶液;所以,滤液含有:
Fe2+Fe3+Co3+Al3+H+Ca2+等6种阳离子;滤渣为SiO2、CaSO4。
正确答案:
SiO2 和CaSO4;6。
中含有6种阳离子。
(3)氯酸钠溶液把亚铁离子氧化为铁离子,本身还原为氯离子;反应的离子方程式为:
.6Fe2++6H++ClO3-=6Fe3++Cl-+3H2O;检验亚铁离子是否完全氧化为铁离子方法,加入酸性高锰酸钾溶液,如果溶液不褪色,氧化完全;正确答案:
取少量上层清液,向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,观察有无蓝色沉淀(或滴入酸性高锰酸钾溶液,振荡,观察溶液紫色是否褪去等合理答案)。
(4)步骤④加Na2CO3溶液的目的是,调整溶液的pH,使铁离子变为沉淀而除去;滤渣2中含有Na2Fe6(S04)4(OH)x,根据化合价法则:
Na元素为+1价、Fe为+3价、S042-为-2价,OH-为-1价,所以x=12;根据流程图看出,铝离子也已经沉淀,所以包含Al(OH)3沉淀;正确答案:
调节溶液pH以除去Fe3+;12;含有。
(5)根据题给信息,钴元素的量守恒,得到产品的产率为(m2÷241×3)÷(m1×35%÷166)×2×100%;正确答案:
10.2017年5月18日中共中央国务院公开致电祝贺南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试采成功。
“可燃冰”是天然气水合物,外形像冰,在常温常压下迅速分解释放出甲烷,被称为未来新能源。
(1)“可燃冰”作为能源的优点是__________(回答一条即可)。
(2)甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。
向反应系统同时通入甲烷,氧气和水蒸气,发生的主要化学反应如下:
反应过程
化学方程式
焓变△H(kJ.mol-l)
活化能E.(kJ.mol-1)
甲烷氧化
CH4(g)+O2(g)
CO(g )+2H2O(g)
-802.6
125.6
CH4(g)+O2(g)
CO2(g )+2H2(g)
-322.0
172. 5
蒸气重整
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
+206.2
240.1
CH4(g)+2H2O(g)
CO2(g)+4H2(g)
+ 158. 6
243.9
回答下列问题:
①在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率______(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。
②反应CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) 的平衡转化率与温度、压强关系[其中n(CH4):
n(H2O)=1:
1]如图所示。
该反应在图中A点的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数),图中压强(p1、p2、p3、p4)由大到小的顺序为___________。
③从能量角度分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于___________。
④如果进料中氧气量过大,最终会导致H2物质量分数降底,原因是__________。
(3)甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体,其能源和开境上的双重意义重大,甲烷超干重整CO2的催化转化原理如图所示。
①过程II中第二步反应的化学方程式为_____________。
②只有过程I投料比
_______,过程II中催化剂组成才会保持不变。
③该技术总反应的热化学方程式为______________。
【答案】
(1).能量密度高、清洁、污染小、储量大
(2).小于(3).
(Mpa)2或0.1875( Mpa)2(4).p1>p2>p3>p4(5).甲烷氧化反应放出热量正好洪蒸汽重整反应所吸收自热量,达到能量平衡(6).氧气量过大,会将H2 氧化导致H2 物质量分数降低(7).3Fe+4CaCO3
Fe3O4+4CaO+4CO↑(8).1/3(9).CH4(g)+3CO2(g)
2H2O(g)+4CO(g)△H=+349kJ/mol
【解析】
(1).“可燃冰”分子结构式为:
CH4·H2O,是一种白色固体物质,外形像冰,有极强的燃烧力,可作为上等能源。
它主要由水分子和烃类气体分子(主要是甲烷)组成,所以也称它为甲烷水合物,它的优点:
能量密度高、清洁、污染小、储量大等;正确答案:
能量密度高、清洁、污染小、储量大。
(2)①从表中活化能数据看出在初始阶段,甲烷蒸汽重整反应活化能较大,而甲烷氧化的反应活化能均较小,所以甲烷氧化的反应速率快;正确答案:
小于。
②根据题给信息,假设甲烷有1mol,水蒸气有1mol,
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
起始量1100
变化量0.20.20.20.6
平衡量0.80.80.20.6
平衡后混合气体的总量:
0.8+0.8+0.2+0.6=2.4mol;各物质分压分别为:
p(CH4)=p(H2O)=4×0.8÷2.4=4/3,p(C0)=4×0.2÷2.4=1/3,p(H2)=4×0.6÷2.4=1,A点的平衡常数Kp=13×1/3÷(4/3)2=3/16;根据图像分析,当温度不变时,压强减小,平衡左移,甲烷的转化率增大,所以压强的大小顺序:
p1>p2>p3>p4;正确答案3/16;p1>p2>p3>p4。
③甲烷氧化反应放出热量正好提供给甲烷蒸汽重整反应所吸收热量,能量达到充分利用;正确答案:
甲烷氧化反应放出热量正好洪蒸汽重整反应所吸收自热量,达到能量平衡。
④氧气量过大,剩余的氧气会将H2氧化为水蒸气,会导致H2物质量分数降低;正确答案:
氧气量过大,会将H2氧化导致H2物质量分数降低。
(3)①根据图示分析,第一步反应是还原剂把四氧化三铁还原为铁,第二步反应是铁被碳酸钙氧化为四氧化三铁,而本身被还原为一氧化碳;正确答案:
3Fe+4CaCO3
Fe3O4+4CaO+4CO↑。
②反应的历程:
①CH4(g)+CO2(g)
2H2(g)+2CO(g);②Fe3O4(s)+4H2
3Fe(s)+4H2O(g);③Fe3O4(s)+4CO(g)
3Fe(s)+4CO2(g);三个反应消去Fe3O4和Fe,最终得到CH4(g)+3CO2(g)
2H2O(g)+4CO(g);所以只有过程I投料比
1/3时,才能保证II中催化剂组成保持不变;正确答案:
1/3。
③①CH4(g)+3/2O2(g)
CO(g )+2H2O(g)△H1=-802.6kJ.mol-l;
②CH4(g)+O2(g)
CO2(g )+2H2(g)△H2=-322.0kJ.mol-l;
③CH4(g)+2H2O(g)
CO2(g)+4H2(g)△H3=+158.6kJ.mol-l;
②×1.5-①得方程式⑤:
1/2CH4(g)+CO(g)+2H2O(g)=3/2CO2(g)+3H2(g),△H4=3/2△H2-△H1;然后再进行③×3-⑤×4得方程式并进行△H的相关计算:
CH4(g)+3CO2(g)
2H2O(g)+4CO(g),△H=+349kJ/mol;正确答案:
CH4(g)+3CO2(g)
2H2O(g)+4CO(g),△H=+349kJ/mol。
11.钒和镍及其化合物是重要合金材料和催化剂,其储氢合金可作为一种新型锌离子电池的负极材料,该电池以Zn (CF3SO3)2为电解质,以有缺陷的阳离子型ZnMn2O4为电极,成功获得了稳定的大功率电流。
(1)基态钒原子句核外电子排布式为________,其排布时能量最高电子所占据能级的原子轨道有________个伸展方向。
(2)VO2+可与多种物质形成配合物,与氧同周期且第一电离能比氧大的主族元素有____(写元素符号)。
(3)镍形成的配离子[Ni NH3)6]2+、[Ni(CN)4]2-中,NH3分子的空间构型为_______,与CN- 互为等电子体的一种分子的化学式为__________。
(4)三氟甲磺酸(CF3SO3H)是一种有机强酸,结构式如图1所示,通常以CS2、IF3、H2O2等为主要原料来制取。
①H2O2分子中O原子的杂化方式为________。
②三氟甲磺酸能与碘苯反应生成三氟甲磺酸苯酯和碘化氢。
1个三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ键的数目为__________。
(5)硫化锌晶体的构型有多种,其中一种硫化锌的晶胞如图2所示,该晶胞中S2-的配位数为_______。
(6)镧镍合金是重要储氢材料,其储氢后的晶胞如图3所示。
①储氢前该镧镍合金的化学式为___________。
②该镧镍合金储氢后参的密度为________(用NA表示阿伏加德罗常数的数值)g.cm-3。
【答案】
(1).[Ar]3d34s2
(2).5(3).N、F(4).三角锥形(5).N2或CO(6).sp3(7).19(8).4(9).LaNi5(10).
【解析】
(1)基态钒原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2;其排布时能量最高的电子所占的能级为3d,3d原子轨道有5个伸展方向;正确答案:
[Ar]3d34s2;5。
(2)氧原子在第二周期VIA族,同一周期从左向右,与氧同周期且第一电离能比氧大的主族元素有氮原子、氟原子;正确答案:
N、F。
(3)氨气分子中氮原子价电子对数目为3+1/2×(5-1×3)=4,所以采用sp3,空间构型为三角锥形;与CN- 互为等电子体(电子数14)的一种分子的化学式为N2或CO;正确答案:
三角锥形;N2或CO。
(4)①H2O2分子H-O-O-H,O原子成2个σ键,有2对孤对电子,原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+2=4,所以是sp3杂化;正确答案:
sp3。
②根据该有机物的结构看出,1个分子中含有σ键有3个C-F键、1个C-S键、2个S=O键、1个S-O键、1个C-0键、苯环上含有5个C-H键和6个C-C键,所以1个三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ键的数目为19;正确答案:
19。
(5)根据晶胞结构图,晶胞中含有S2-和Zn2+的配位数相等,晶体中与Zn2+最近且距离相等的S2-有4个,配位数为4;正确答案:
4。
(6)①根据晶胞结构图,储氢前,晶胞中含有镧原子数=8×1/8=1,镍原子数8×1/2+1=5,合金的化学式为LaNi5;正确答案:
LaNi5。
②晶胞中氢气分子数目8×1/4+2×1/2=3.储氢后的合金化学式为LaNi5H6,储氢后1mol晶胞的体积为:
(a×10-10)3×NA=a3×10-30×NAcm3,1mol晶胞中含有的氢气质量为6g,该镧镍合金储氢后的密度为:
6÷(a3×10-30NA)g/cm3;正确答案:
6÷(a3×10-30NA)。
12.苄丙酮香豆素(H)常用于防治血栓栓塞性疾病,其合成路线如图所示(部分反应条件略去)。
已知:
回答下列问题:
(1)A的名称是____,H中含氧官能团的名称是__________。
(2)反应①的反应类型是___,反应④的反应类型是_______。
(3)C的结构简式为_______。
(4)反应⑤的化学方程式为________。
(5)F的同分异构体中,满足下列条件的有______种,其中核磁共振氢谱有7组峰,且峰面积之比为1:
2:
2:
2:
2:
1:
2的结构简式为___(任写一种)。
①分子结构中除苯环外不含其他环,且不含甲基
②能和FeCl3溶液发生显色反应
③1mol该有机物能与2molNaOH恰好完全反应
(6)参照苄丙酮香豆素的合成路线,设计一种以E和乙醛为原料(其他无机试剂任选)制备
的合成路线_____。
【答案】
(1).酚
(2).羟基、酯基、羰基(3).取代反应(4).加成反应(5).
(6).
(7).6(8).
或
(9).
【解析】A的分子式为C6H6O,结合流程图,A中含有苯环,则A为苯酚(
),在乙酸酐作用下反应生成B(
),B在氯化铝和氯化钠作用下反应生成C(C8H8O2),根据已知条件,C为
,C与碳酸二乙酯反应生成D(
),根据G的分子式结合H和D的结构可知,G为
。
(1)A是苯酚,H 中含氧官能团有羟基、酯基、羰基,故答案为:
苯酚;羟基、酯基、羰基;
(2)根据A和B的结构,反应①为取代反应,根据E和F的结构,反应④为加成反应,故答案为:
取代反应;加成反应;
(3)根据上述分析,C 的结构简式为
,故答案为:
;
(