D.d点对应溶液中:
c(X-)=2c(OH-)-2c(H+)
答案 C
解析 由题图可知,HX为强酸,HY为弱酸。
氢氧化钠溶液滴定HX、HY溶液都可选择酚酞作指示剂,A正确;相同条件下,HX的酸性比HY的强,B正确;a点对应的溶液为NaY溶液,Y-水解促进水的电离,c点对应的溶液为NaX溶液,水的电离不受影响,C错误;d点对应的溶液为NaX、NaOH的混合溶液,其中NaOH的物质的量浓度为NaX的一半,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(X-),根据物料守恒有c(Na+)=
c(X-),联立两式,可得c(X-)=2c(OH-)-2c(H+),D正确。
13.下图是一种已投入生产的大型蓄电系统。
电解质通过泵不断地在储罐和电池间循环;中间为离子选择性膜,在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过;放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后,分别变为Na2S4和NaBr。
下列说法正确的是( )
A.左储罐中的电解质为Na2S2,右储罐中的电解质为NaBr3
B.在充电过程中钠离子通过膜的流向为从右到左
C.放电时,正极的电极反应为Na2S4+2Na++2e-===2Na2S2
D.电池充电时,阳极的电极反应为3NaBr-2e-===NaBr3+2Na+
答案 D
解析 放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后,分别变为Na2S4和NaBr,可知Na2S2―→Na2S4被氧化,NaBr3―→NaBr被还原,左储罐为电源的正极,原电池正极发生还原反应,则左储罐电解质为NaBr3,右储罐电解质为Na2S2,A错误;充电时,左电极为电解池阳极,右电极为电解池阴极,阳离子向阴极移动,故钠离子通过膜的流向为从左到右,B错误;放电时,正极的电极反应为NaBr3+2e-+2Na+===3NaBr,C错误;电池充电时,阳极的电极反应为3NaBr-2e-===NaBr3+2Na+,D正确。
第Ⅱ卷(非选择题,共58分)
二、必考题(本题包括3个小题,共43分)
26.(14分)硫酰氯(SO2Cl2)是一种重要的化工试剂,实验室合成硫酰氯的实验装置如下图所示:
已知:
①SO2(g)+Cl2(g)
SO2Cl2ΔH=-97.3kJ/mol。
②硫酰氯常温下为无色液体,熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,在潮湿空气中易“发烟”。
③100℃以上或长时间存放硫酰氯都易分解,生成二氧化硫和氯气。
(1)仪器a为恒压分液漏斗,与普通分液漏斗相比,其优点是_____。
(2)仪器b的名称为________________。
(3)装置A中发生化学反应的离子方程式为_______________。
(4)仪器d中盛放的试剂为________。
A.无水硫酸铜B.无水氯化钙
C.碱石灰D.五氧化二磷
(5)氯磺酸(ClSO3H)加热分解,也能制得硫酰氯与另外一种物质,该反应的化学方程式为_________________,分离这两种液态产物的方法是________。
(6)装置E为储气装置,用于提供氯气,则分液漏斗c中盛放的试剂为___________。
当装置E中排出氯气0.224L(已折算成标准状况)时,最终得到1.08g纯净的硫酰氯,则硫酰氯的产率为________。
长期存放的硫酰氯会发黄,其原因可能为_______。
答案
(1)平衡分液漏斗内外压强,便于液体顺利流下
(2)三颈烧瓶
(3)2H++SO
===H2O+SO2↑
(4)C
(5)2ClSO3H
SO2Cl2+H2SO4 蒸馏
(6)饱和食盐水 80% 硫酰氯中溶有其分解产生的氯气
解析 (4)装置C中产生硫酰氯,硫酰氯在潮湿空气中“发烟”,SO2和Cl2有毒,不能直接排放到大气中,要用碱石灰防止空气中的水分进入装置C,并吸收SO2和Cl2,故仪器d中盛放的试剂为碱石灰。
(5)氯磺酸(ClSO3H)加热分解,制得硫酰氯的化学方程式为2ClSO3H
SO2Cl2+H2SO4,硫酰氯沸点较低,硫酸的沸点较高,故分离硫酰氯和硫酸用蒸馏的方法。
(6)氯气在饱和食盐水中溶解度很小,故分液漏斗c中盛放的试剂为饱和食盐水。
氯气的物质的量为
=0.01mol,由方程式可知n(SO2Cl2)=n(Cl2)=0.01mol,故理论上生成SO2Cl2的质量为0.01mol×135g/mol=1.35g,故其产率为
×100%=80%;长时间存放硫酰氯易分解,生成二氧化硫和氯气,生成的氯气会溶解在硫酰氯中,从而使硫酰氯发黄。
27.(15分)某工厂对工业污泥中的Cr元素回收与再利用的工艺如图(已知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+):
部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示:
阳离子
Fe3+
Fe2+
Mg2+
Al3+
Cr3+
开始沉淀时的pH
1.9
7
—
—
—
沉淀完全时的pH
3.2
9
11.1
8
9(>9溶解)
(1)实验室用98%(密度为1.84g·cm-3)的浓硫酸配制200mL4.8mol·L-1的硫酸溶液,配制时需要量取98%的浓硫酸的体积为________mL(保留小数点后一位小数),所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外,还需_________________。
(2)过滤操作时,需要对沉淀进行洗涤,洗涤沉淀的方法是__________。
(3)加入H2O2的作用一方面是氧化+3价Cr使之转变成+6价Cr(CrO
或Cr2O
),以便于与杂质离子分离;另一方面是___________________。
(用离子方程式表示)
(4)调节溶液的pH=8除去的杂质离子是________________________。
(5)钠离子交换树脂的原理为:
Mn++nNaR―→MRn+nNa+,被交换的杂质离子是________________。
(6)通SO2气体时,还原过程发生以下反应(填写缺项物质并配平):
________Na2Cr2O7+________SO2+________ ________===_______Cr(OH)(H2O)5SO4+________Na2SO4。
答案
(1)65.2 250mL容量瓶、胶头滴管
(2)沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水,至刚好浸没沉淀物,等蒸馏水自然流尽后,再重复操作2~3次
(3)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(4)Fe3+、Al3+
(5)Ca2+、Mg2+
(6)1 3 11 H2O 2 1
解析
(1)由于实验室中没有200mL的容量瓶,故配制200mL4.8mol·L-1的硫酸溶液时需要用250mL的容量瓶,根据题中数据可求出浓硫酸的物质的量浓度为
mol·L-1=18.4mol·L-1,设配制该硫酸溶液时需要量取的浓硫酸的体积为V,则18.4mol·L-1×V=4.8mol·L-1×250mL,解得V≈65.2mL。
(3)加入H2O2不仅能氧化Cr3+,还能将Fe2+氧化成Fe3+:
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。
(4)根据表格中数据可知当调节溶液的pH=8时,Al3+和Fe3+均完全转化成沉淀除去。
(5)根据硫酸浸取液中含有Cr3+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+及题给流程图可知,被交换的杂质离子应为Ca2+和Mg2+。
(6)根据得失电子守恒和原子守恒可配平该反应的化学方程式。
28.(2019·广东重点中学高三期末联考)(14分)燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。
已知:
25℃时,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5;H2SO3:
Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7
(1)处理烟气中的SO2常用液吸法。
室温条件下,将烟气通入浓氨水中得到(NH4)2SO3溶液,0.1mol/L(NH4)2SO3溶液的pH________(填“>”“<”或“=”)7。
将烟气通入(NH4)2SO3溶液可以继续吸收SO2,用离子方程式表示出能吸收二氧化硫的原因__________________。
(2)用活性炭可以还原处理氮氧化物,有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。
在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是________(填选项编号)。
A.单位时间内生成2nmolNO(g)的同时消耗nmolCO2(g)
B.混合气体的密度不再发生改变
C.反应体系的压强不再发生改变
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变
(3)有科学家经过研究发现,用CO2和H2在210~290℃、催化剂条件下可转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。
①230℃,向容器中投入0.5molCO2和1.5molH2,当转化率达80%时放出热量19.6kJ能量,写出该反应的热化学方程式______________。
②一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.0molCO2和3.0molH2,在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图1所示:
催化剂效果最佳的是催化剂________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”)。
b点v正________v逆(填“>”“<”或“=”)。
此反应在a点时已达平衡状态,a点的转化率比c点高的原因是______________________________________。
已知容器内的起始压强为100kPa,则图中c点对应温度下反应的平衡常数Kp=________。
(保留两位有效数字)(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(4)一定条件下,CO2和H2也可以发生反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH<0,一定温度下,在3L容积可变的密闭容器中,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图2所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ或曲线Ⅲ。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是____________。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是______________________。
答案
(1)> SO
+SO2+H2O===2HSO
(2)BD (3)①CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ/mol ②Ⅰ > 该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动 8.3×10-4或
kPa-2
(4)加入催化剂 将容器的体积快速压缩至2L
解析
(1)已知NH3·H2O的电离平衡常数大于H2SO3的Ka2,则在(NH4)2SO3溶液中NH
的水解能力小于SO
的水解程度,可知溶液显碱性,即pH>7;(NH4)2SO3溶液吸收SO2生成NH4HSO3,发生反应的离子方程式为SO
+SO2+H2O===2HSO
。
(2)在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是正逆反应速率相同,各组分含量不变。
单位时间内生成2nmolNO(g)的同时消耗nmolCO2(g),说明反应逆向进行,不能说明反应达到平衡状态,故A不符合;碳是固体,当平衡发生移动,气体质量会发生变化,容器体积不变,所以混合气体的密度不再发生改变可以说明反应达到平衡状态,故B符合;反应前后气体总物质的量不变,反应体系的压强始终不发生改变,不能判定平衡,故C不符合;C为固体,混合气体的平均相对分子质量保持不变,可知气体的质量不变,为平衡状态,故D符合。
(3)①已知0.5molCO2和1.5molH2转化率达80%时放热19.6kJ,则该反应的热化学方程式:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-
=-49kJ·mol-1;
②由图像知:
催化剂Ⅰ在较低温度T3时CO2就达到最大转化率,催化剂效果最佳的是催化剂Ⅰ,T3的b点时,反应未达到限度,故v正>v逆;该反应为放热反应,T4反应已经达到平衡,升高温度到T5平衡向逆反应移动,从而使CO2的转化率降低,T4的a点转化率比T5的c点高。
c点时:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
:
1300
:
0.61.80.60.6
:
0.41.20.60.6
在恒容恒温条件下,气体的压强与气体的物质的量成正比,则平衡时总压强p总=100kPa×
=70kPa,该反应的平衡常数Kp=
≈8.3×10-4kPa-2。
(4)图像分析曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ是缩短反应达到平衡的时间,最后达到相同平衡状态,说明改变的条件是加入了催化剂;当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时一氧化碳物质的量浓度突然增大,反应是气体体积不变的反应,可变容器中气体体积和浓度成反比,气体物质的量不变。
曲线Ⅰ,体积为3L,平衡时一氧化碳浓度为3mol/L,改变条件变为曲线Ⅲ,平衡时一氧化碳浓度为4.5mol/L,则3∶V=4.5∶3,V=2L,所以将容器的体积快速压缩至2L满足条件。
三、选考题(两个题中任选一题作答,共15分)
35.[化学——选修3:
物质结构与性质](15分)
目前,广泛推广使用的磷酸铁锂电池的工作原理为
LiFePO4+C
LixC+Li1-xFePO4。
回答下列问题:
(1)LiFePO4中基态铁粒子的价层电子排布图为________________。
基态碳原子s能级、p能级上电子数之比为________。
(2)在元素周期表中,氮元素分别与磷、氧相邻,在N、O、P中,第一电离能最大的是________(填元素符号),判断依据是___________________;NH3的键角略大于PH3,从原子结构角度说明原因:
_______________。
(3)卤素与磷可形成多种磷化物。
例如,PCl3、PBr3等。
PCl3中磷的杂化类型为________;PBr3的空间构型为________。
与PO
互为等电子体的分子有____________________(填一种即可)。
(4)电池反应中C常以足球烯(C60)的形式参与,足球烯的结构如图Ⅰ所示,1mol足球烯含________个π键。
(5)锂、铁单质晶胞分别如图Ⅱ、图Ⅲ所示,铁、锂晶胞的配位数之比为________。
图Ⅱ晶胞的堆积方式是________________(填名称)。
(6)金刚石晶胞如图Ⅳ所示。
已知金刚石的密度为ρg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值。
金刚石中C—C键的键长为________pm(用代数式表示)。
答案
(1)
2∶1
(2)N N和P位于同主族,N的原子半径小于P,N的第一电离能大于P;N和O位于同周期,N原子的2p能级达到半充满的稳定状态,N的第一电离能大于O
N的原子半径小于P,氢氮键之间排斥力大于氢磷键
(3)sp3 三角锥形 CCl4、SiCl4、CBr4、SiF4等(任写一种) (4)30NA (5)3∶2 体心立方堆积
(6)
×
×1010
解析
(1)LiFePO4中含亚铁离子,Fe2+的价层电子排布式为3d6,由此可得其价层电子排布图。
基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2。
(2)N和P位于同主族,N的原子半径小于P,所以,N的第一电离能大于磷;N和O位于同周期,N的2p能级达到半充满的稳定状态,O的2p能级上有4个电子,所以,N的第一电离能大于O,故这三种元素中N的第一电离能最大。
N的原子半径小于P,NH3分子中H—N键之间的排斥力大于PH3中H—P键,所以NH3分子的键角大于PH3。
(3)PCl3分子中P原子的价层电子对数为4,其杂化类型为sp3。
PBr3分子中P的价层电子对数为4,有1个孤电子对,其空间构型呈三角锥形。
与PO
互为等电子体的分子有CCl4、CBr4、SiF4、SiCl4、SiBr4等。
(4)足球烯中每个碳原子形成两个单键、一个双键,每个键为两个碳原子共有,一个双键中含一个σ键和一个π键,则每个碳原子净摊
个π键,1个C60含30个π键。
(5)图Ⅱ、Ⅲ晶胞中配位数分别为8、12,配位数之比为2∶3。
图Ⅱ晶胞的堆积方式为体心立方堆积。
(6)设金刚石的晶胞参数为acm,一个金刚石晶胞含8个碳原子,由ρ=
得,a=2×
。
设碳碳键键长为R,其等于体对角线长度的1/4,则有(4R)2=3a2cm2,R=
acm=
×
×1010pm。
36.(2019·北京师大附中高三期中)[化学——选修5:
有机化学基础](15分)
色酮类化合物K具有抗菌、降血脂等生理活性,其合成路线如下:
已知:
(1)A的结构简式是________;根据系统命名法,F的名称是________。
(2)B→C所需试剂a是________;试剂b的结构简式是________。
(3)C与足量的NaOH反应的化学方程式为____________________________。
(4)G与银氨溶液反应的化学方程式为___________________。
(5)已知:
①2H
J+H2O;②J的核磁共振氢谱只有两组峰。
以E和