,lgKb=-9.25,故D正确。
点睛:
根据电荷守恒,水溶液中阳离子所带正电荷总数一定等于阴离子所带负电荷总数;HA、KA混合溶液含有c(K+)、c(H+)、c(A-)、c(OH-)四种离子,c(K+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)。
8.钨是熔点最高的金属,也是重要的战略物资。
自然界中钨矿石主要有黑钨矿和白钨矿两种。
其中,黑钨矿主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4)以及少量杂质(含Si、P、As元素的化合物)。
由黑钨矿冶炼钨的“黑钨精矿高压碱煮(烧破)一溶剂萃取一蒸发结晶法”工艺流程如下图:
回答下列问题:
(1)高压碱煮法中,“高压”的目的是_____________。
(2)滤渣1的主要成分中含有的金属元素为_______。
(3)除最后一步外,流程中钨元素价态均未发生改变,则FeWO4中铁元素的价态为_____。
第一步黑钨矿原料熔融时,FeWO4发生反应的化学方程式为________。
(4)H2SO4中和后溶液中还有SiO32-、AsO33-、AsO43-、PO43-等离子,则加入H2O2时发生反应的离子方程式为_________。
(5)钨酸钠溶液还含有NaOH、NaCl和_____杂质。
为了得到纯净的钨酸,需要经过萃取和反萃取工业流程。
该操作中使用到的玻璃仪器有_________。
向钨酸钠溶液中加入四辛基氧化铵有机萃取剂萃取分液,此时钨元素处于_____层中(填“有机”或“无机”)。
然后加入氨水反萃取、结晶得到仲钨酸铵(NH4)6W7O2·7H2O,仲钨酸铵加热分解得到三氧化钨的化学方程式为_________________________。
【答案】
(1).增大氧气的浓度,提高反应速率
(2).Fe、Mn。
(3).+2(4).4FeWO4+8NaOH+O2
4Na2WO4+2Fe2O3+4H2O(无加热符号不扣分)(5).AsO33-+H2O2=AsO43-+H2O(6).Na2SO4(7).分液漏斗、烧杯(8).有机(9).(NH4)6W7O24·7H2O
6NH3↑+7WO3+10H2O
【解析】
试题分析:
(1)氧气是反应物,增大压强可以提高反应速率;
(2)黑钨矿主要成分是铁和锰的钨酸盐,高压碱煮,过滤后的溶液中含有钨酸钠,不含Fe、Mn元素;(3)钨酸钠中W元素的化合价是+6,根据化合价代数和等于0计算FeWO4中Fe元素的化合价;FeWO4与NaOH、O2加热熔融生成Na2WO4、Fe2O3;(4)根据流程图,加入H2O2时AsO33-被氧化为AsO43-;(5)根据流程图,钨酸钠溶液中含有硫酸根离子;萃取分液用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯;向钨酸钠溶液中加入四辛基氧化铵有机萃取剂萃取分液,钨元素处于有机层;仲钨酸铵分解生成NH3、WO3、H2O;
解析:
(1)高压碱煮法中,氧气是反应物,“高压”的目的是增大氧气的浓度,提高反应速率;
(2)黑钨矿主要成分是铁和锰的钨酸盐,高压碱煮,过滤后的溶液是钨酸钠,不含Fe、Mn元素,所以滤渣1的主要成分中含有的金属元素为Fe、Mn;(3)钨酸钠中W元素的化合价是+6,根据化合价代数和等于0,FeWO4中Fe元素的化合价为+2;FeWO4与NaOH、O2加热熔融生成Na2WO4、Fe2O3,反应方程式是4FeWO4+8NaOH+O2
4Na2WO4+2Fe2O3+4H2O;(4)根据流程图,加入H2O2时AsO33-被氧化为AsO43-,反应的话离子方程式是AsO33-+H2O2=AsO43-+H2O;(5)根据流程图,钨酸钠溶液中含有硫酸根离子,所以钨酸钠溶液还含有NaOH、NaCl和Na2SO4杂质;萃取分液用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯;根据题意,向钨酸钠溶液中加入四辛基氧化铵有机萃取剂萃取分液,钨元素处于有机层;仲钨酸铵分解生成WO3的方程式是(NH4)6W7O24·7H2O
6NH3↑+7WO3+10H2O;
9.天然气(主要成分为甲烷)是一种高效的清洁能源,也是一种重要的化工原料,利用天然气制备甲醇、乙醇、二甲醚(CH3OCH3)、乙烯(C2H4)等物质的主要反应有:
①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1=+206.2kJ/mol
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H2=-90.1kJ/mol
③2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H3=-24.5kJ/mol
④2CH3OH(g)
C2H4(g)+2H2O(g)△H4=-29.1kJ/mol
⑤CH3OCH3(g)==C2H5OH(g)△H5=-50.7kJ/mol
请回答下列问题:
(1)反应2CH4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)+2H2(g)的△H=______kJ/mol;根据化学原理,可以同时加快该反应的速率和提高甲烷转化率的措施有_______________________。
(2)CO与H2在一定条件下,同时发生②和③的反应,产生二甲醚的结果如上图所示。
260℃时,CO转化率虽然很高,而二甲醚的产率却很低,可能的原因是(答出一条即可)_______;CO与H2合成二甲醚的最佳的温度是_____________。
(3)对于气体参与的反应如反应④[2CH3OH(g)
C2H4(g)+2H2O(g)],可以用某组分B的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(c)表示平衡常数(Kp),则反应④的平衡常数表达式Kp=____;也可以用压强(PB)变化表示化学反应速率,体积不变的密闭容器中充入一定量的CH3OH气体发生反应④,在10分钟内,容器的压强由xkPa升高到ykPa,则这段时间该反应的化学反应速率v(CH4)=_____________。
(4)反应①~⑤中有多种物质可以做燃料电池的燃料,其中H2是单位质量燃料释放电能最多的物质,若与下列物质构成电池,H2与_______构成的电池比能量最大。
a.H2O2b.Cl2C.O2d.NiOOH
【答案】
(1).+157.0(写出+157可得分)
(2).升高温度;增大水蒸气的浓度(3).260oC时,CO与H2发生反应较快,该温度下反应③速率较慢;产物CH3OCH3发生了其他反应(如反应⑤)等等(4).290oC(5).KP=P2(H2O)×P(C2H4)/P2(CH3OH)kPa(6).v(C2H4)=(y-x)/10kPa·min-1(7).c
【解析】
试题分析:
(1)根据盖斯定律计算焓变;根据影响速率和平衡移动的因素分析;
(2)260oC时,CO与H2发生反应较快,该温度下反应③速率较慢;根据图示290oC时二甲醚的产率最高;(3)根据平衡常数表达式书写Kp的表达式;利用“三段式”计算v(CH4);(4)单位质量的H2O2、Cl2、O2、NiOOH,O2放电最多;
解析:
(1)①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g) △H1= + 206.2 kJ/ mol
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=- 90.1kJ/ mol
③2CH3OH(g) =CH3OCH3(g) +H2O(g)△H3=- 24.5kJ/ mol
④2CH3OH(g)
C2H4(g) +2H2O(g)△H4=- 29.1kJ/ mol
⑤CH3OCH3(g)==C2H5OH(g)△H5=- 50.7 kJ /mol
根据盖斯定律①
+⑤+②
+③得2CH4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)+2H2(g)的△H=+157.0kJ/mol;该反应吸热,升高温度反应速率加快、平衡正向移动,甲烷转化率增大;增大水蒸气的浓度反应速率加快、平衡正向移动,甲烷转化率增大;
(2)260oC时,CO与H2发生反应较快,该温度下反应③速率较慢,所以CO转化率虽然很高,而二甲醚的产率却很低;根据图示290oC时二甲醚的产率最高,所以最佳温度是290oC;(3)根据平衡常数表达式,Kp=P2(H2O)×P(C2H4)/P2(CH3OH);
x-2a+a+2a=y
a=y-x
v(CH4)=(y-x)/10kPa·min-1;(4)单位质量的H2O2、Cl2、O2、NiOOH,O2放电最多,所以H2与O2构成的电池比能量最大;
点睛:
根据盖斯定律,化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关,与反应途径无关,所以可以根据盖斯定律计算未知反应的焓变。
10.某课题组为了深入探究二氧化硫的性质设计以下装置进行了实验。
步骤一:
检验装置气密性后向B、C中各加入20mL图示液体。
步骤二:
打开A中活塞,反应进行10分钟后关闭活塞。
步骤三:
用pH计分别测量B、C试管中溶液的pH。
结合上述实验,回答以下问题:
(1)甲同学认为两瓶中pH大致相等,原因是二氧化硫溶于水后生成了酸性物质。
该物质发生电离,其电离方程式为___________。
(2)乙同学认为C瓶中pH可能更小,因为C中二氧化硫会像氧化硫化氢一样与碘离子发生氧化还原反应。
通过pH计测定,B瓶中pH为2.13,C瓶中pH为1.05。
为了解释该实验现象,该同学提出进行多次平行实验,目的是____________。
测定结果如下:
第1次实验
第2次实验
第3次实验
B瓶中pH
2.15
2.10
2.17
C瓶中pH
1.10
1.12
1.09
实验发现:
C瓶中溶液的酸性始终比B瓶中的酸性强。
(3)通过仔细观察,C瓶中溶液从无色变成浅黄色同时出现黄色浑浊,继续通入气体溶液又逐渐变为无色。
其中溶液变黄且出现浑浊的过程对应的离子方程式为________,为了检验产物,中间取出少许溶液加入______,溶液变蓝,证明乙同学判断正确;黄色溶液又逐渐变为无色对应的化学反应方程式为_______________。
(4)最终结论:
①B瓶中溶液呈弱酸性是由于__________。
②C瓶中溶液呈强酸性是由于生成了_________,该过程中体现出二氧化硫哪些化学性质_____。
【答案】
(1).H2SO3
H++HSO3-,HSO3-
H++SO32-
(2).减小实验误差(3).SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O(4).淀粉溶液(5).SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI(6).亚硫酸部分电离产生了H+(7).硫酸(8).氧化性和还原性
【解析】
试题分析:
(1)二氧化硫溶于水后生成了亚硫酸,亚硫酸是二元弱酸;
(2)进行多次平行实验,目的是进行对比,减小误差;(3)C瓶中溶液从无色变成浅黄色同时出现黄色浑浊,说明二氧化硫与碘离子反应生成碘单质和硫单质;碘能使淀粉变蓝;黄色溶液又逐渐变为无色,说明碘单质被二氧化硫还原为碘离子;(4)B中生成的是亚硫酸,C中生成的是硫酸;二氧化硫生成硫单质,硫元素化合价降低被还原,二氧化硫生成硫酸,硫元素化合价升高被氧化;
解析:
(1)二氧化硫溶于水后生成了亚硫酸,亚硫酸是二元弱酸,电离方程式是H2SO3
H++HSO3-,HSO3-
H++SO32-;
(2)进行多次平行实验,目的是减小误差;(3)C瓶中溶液从无色变成浅黄色同时出现黄色浑浊,说明二氧化硫与碘离子反应生成碘单质和硫单质,反应的离子方程式是SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O;碘能使淀粉变蓝,为了检验产物,取出少许溶液加入淀粉溶液,溶液变蓝,证明乙同学判断正确;黄色溶液又逐渐变为无色,说明碘单质被二氧化硫还原为碘离子,化学反应方程式为O2+I2+2H2O=H2SO4+2HI;(4)①B中生成的是亚硫酸,亚硫酸部分电离产生了H+,所以B瓶中溶液呈弱酸性;C中生成的是硫酸,所以C瓶中溶液呈强酸性;二氧化硫生成硫单质,硫元素化合价降低被还原,二氧化硫生成硫酸,硫元素化合价升高被氧化,体现二氧化硫的氧化性和还原性;
11.已知元素A、B、C均为前三周期的元素,其中A、B同主族,B是其同周期中原子半径最大的元素。
C与A、B均不在同一周期,且与C同主族的某金属的氧化物具有两性。
请回答:
(1)A、B、C三种元素中第一电离能最小的元素是______(填元素符号),其基态原子核外电子排布为______________。
(2)C元素的单质可与Cl2反应生成CCl3,该分子为_____结构,是_____(填“极性分子”“非极性分子”),与水反应剧烈产生“白烟”,其方程式为______________。
(3)A、B两种元素可形成化合物X,写出X的电子式_______。
(4)A、C两种元素可形成化合物Y(C2A6),其中心原子的杂化方式为_______。
(5)A、.B、C三种元素组成的化合物Z(分子式为BCA4),该物质曾作为一种还原剂,这是由于A的价态为__________。
(6)Z形成的晶体属于立方晶系,晶胞参数为apm,其晶体类型为______,晶胞如下图所示(图中A原子被省略),在此晶胞中,含有_____个B原子。
晶胞密度表达式为____g·cm-3(用a和NA表示)。
【答案】
(1).Na
(2).1s22s22p63s1(3).平面三角型(4).非极性分子(5).BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl(6).
(7).sp3(8).-1(9).离子晶体(10).4(11).1.52×1032/(NA×a3)
【解析】
试题分析:
B是短周期中原子半径最大的元素,B是Na元素;C同主族的某金属的氧化物具有两性,C是ⅢA族元素,C是B元素;A、B同主族,C与A、B均不在同一周期,所以A是H元素。
解析:
(1) 金属性越强,第一电离能越小,所以H、Na、B三种元素中第一电离能最小的元素是Na,钠原子核外有11个电子,基态原子核外电子排布为1s22s22p63s1。
(2)B可与Cl2反应生成BCl3,B原子价电子对数是
,无孤对电子,所以该分子为平面结构,是非极性分子,与水反应剧烈产生“白烟”说明有氯化氢生成,其方程式为BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl。
(3) H、Na两种元素可形成化合物NaH,NaH是离子化合物,电子式为
。
(4) H、B两种元素可形成化合物B2H6,B原子形成4个
键,所以杂化方式为sp3。
(5)根据化合价代数和等于0,NaBH4中H的价态为-1。
(6) NaBH4是离子化合物,晶体类型为离子晶体;根据均摊原则,晶胞中含有
个钠原子,含有
个B原子,含有16个H原子,所以晶胞的摩尔质量是152g/mol,晶胞的体积是
,晶胞密度表达式为1.52×1032/(NA×a3) g·cm-3 。
点睛:
根据均摊原则,立方晶胞顶点的原子被一个晶胞占用
、晶胞楞上的原子被一个晶胞占用
、晶胞面心的原子被一个晶胞占用
。
12.【化学-选修5:
有机化学基础】
尼龙-6(聚-6-氨基已酸)和尼龙-66(聚己二酸己二胺)是两种常用的有机高分子纤维,是目前世界上应用最广、产量最大、性能优良的合成纤维。
其合成路线如下:
已知:
a.A是一种常见的酸性工业原料b.
请回答以下问题:
(1)C与H中所含的官能团名称分别为_______、_______。
(2)A的结构简式为___________。
(3)合成路线中与D互为同分异构体的化合物是____(填写分子代号),与第②步的反应类型相同的反应步骤是___。
(4)合成尼龙-66的化学反应方程式为________。
(5)写出F的同分异构体中所有满足下列条件的物质的结构简式_______。
a.能发生水解反应,且1mol该物质能与2mol银氨溶液发生银镜反应;
b.能与碳酸氢钠溶液反应产生气泡;
c.核磁共振氢谱显示4组峰,氢原子个数比为1:
1:
2:
6。
(6)因为分子结构中含有-NH2,这两种尼龙作为纺织材料时经常采用_____进行印染。
(填“酸性染料“或“碱性染料”)
(7)结合上述合成路线,由已知化合物
设计路线合成
(其余小分子原料自选)。
【答案】
(1).羰基,氨基
(2).
(3).E(4).④(5).
(6).
(7).酸性染料(8).
【解析】
试题分析:
A是一种常见的酸性工业原料,A与氢气发生加成反应生成
,所以A是
;
,根据
,D是
;尼龙-66是聚己二酸己二胺,结构简式是
,由己二酸和己二胺缩聚而成,H是己二胺,H的结构简式是
;
解析:
(1)
中的官能团是羰基;
中所含的官能团名称分别为氨基。
(2) A是苯酚,结构简式为
。
(3)
、
的分子式都是C6H11NO,所以与
互为同分异构体的化合物是E,
属于氧化反应,
属于氧化反应,反应类型相同的反应步骤是④。
(4)己二酸和己二胺发生缩聚反应生成尼龙-66,化学反应方程式为
。
(5)a.能发生水解反应,且1mol该物质能与2mol银氨溶液发生银镜反应,说明是甲酸酯;b.