答案选A。
点睛:
本题考查了中和滴定图像、弱电解质的电离平衡、离子浓度大小比较的相关知识。
正确理解图中给出信息判断酸的强弱及pH与酸根离子浓度大小关系是解答本题的关键。
8.利用H2还原铁的氧化物并确定其组成的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫化物等杂质,焦性没食子酸溶液可吸收少量氧气)。
回答下列问题:
(1)装置Q(启普发生器)用于制备H2,还可用于_____(填字母,下同)。
A.生石灰与浓氨水制NH3B.过氧化钠与水制O2
C.硫化铁固体与稀硝酸制H2SD.大理石与稀盐酸制CO2
(2)①②③中依次盛装的试剂为__________________。
A.KMnO4酸性溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液
B.焦性没食子酸溶液、浓H2SO4、KMnO4酸性溶液
C.KMnO4酸性溶液、焦性没食子酸溶液、浓H2SO4
KMnO4酸性溶液中发生反应的离子方程式为_____________。
(3)“加热管式炉”和“打开活塞K”这两步操作应该先进行的是__________,在这两步之间还应进行的操作是_______________。
(4)反应过程中G管逸出的气体是___________,其处理方法是___________。
(5)结束反应时,应该___________,待装置冷却后称量并记录相应数据。
(6)假设反应完全后瓷舟中的固体只有Fe单质,实验中测得了下列数据:
①瓷舟的质量为30.4g;②瓷舟和FexOy的总质量为42.0g;③反应前U形管及内盛物的总质量为98.4g;④反应后U形管及内盛物的总质量为102.0g。
由以上数据计算并确定该铁的氧化物的化学式为____________。
【答案】
(1).D
(2).C(3).8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O(4).打开活塞K(5).检验H2的纯度(6).氢气(或H2)(7).在G管口处放置一个点燃的酒精灯(8).先停止加热,冷却至室温后,再关闭活塞K(9).Fe3O4
【解析】H2还原铁的氧化物,装置Q用于制备氢气,因盐酸易挥发,则①、②、③应分别用于除去HCl、H2S、氧气和水,得到干燥的氢气与铁的氧化物在加热条件下反应生成铁,实验结束后应先停止加热再停止通入氢气,以避免铁被重新氧化。
(1)装置Q(启普发生器)用于制备H2。
A.生石灰与浓氨水制NH3时生成的氢氧化钙微溶于水,会堵塞启普发生器,错误;B.过氧化钠能够与水剧烈反应,放出大量的热,不能用启普发生器作为反应装置,错误;C.稀硝酸具有强氧化性,硫化铁固体与稀硝酸不能反应制得H2S,应该选用稀硫酸,错误;D.大理石的主要成分为碳酸钙,不溶于水,与稀盐酸制CO2可以选用启普发生器作为反应装置,正确;故选D;
(2)装置Q用于制备氢气,因盐酸易挥发,则①、②、③应分别用于除去HCl、H2S、氧气和水,得到干燥的氢气与铁的氧化物在加热条件下反应生成铁,应最后通过浓硫酸干燥,①②③中依次盛装的试剂为KMnO4酸性溶液、焦性没食子酸溶液、浓HSO4;KMnO4酸性溶液用于吸收H2S,反应的离子方程式为8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O,故答案为:
C;8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O;
(3)需要通过生成的氢气排尽装置中的空气,“加热管式炉”和“打开活塞K”这两步操作应该先进行的是打开活塞K,氢气中如果混有空气,加热时会发生爆炸,因此在这两步之间还应检验H2 的纯度,故答案为:
打开活塞K;检验H2 的纯度;
(4)反应过程中G管逸出的气体是未反应的氢气,氢气极易燃烧,不能直接排空,可以在G管口处放置一个点燃的酒精灯,故答案为:
氢气(或H2);在G管口处放置一个点燃的酒精灯;
(5)实验结束后应先停止加热再停止通入氢气,以避免铁被重新氧化,故答案为:
先停止加热,冷却至室温后,再关闭活塞K;
9.纳米铜是一种性能优异的超导材料,以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉的工艺流程如图1所示。
(1)用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu2S,其原理如图2所示,该反应的离子方程式为__________________。
(2)从辉铜矿中浸取铜元素时,可用FeCl3溶液作浸取剂。
①反应:
Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S,每生成1molCuCl2,反应中转移电子的物质的量为______;浸取时,在有氧环境下可维持Fe2+较高浓度,有关反应的离子方程式为________。
②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时,铜元素浸取率的变化如图3所示,未洗硫时铜元素浸取率较低,其原因是_____________________。
(3)“萃取”时,两种金属离子萃取率与pH的关系如图4所示,当pH>1.7时,pH越大,金属离子萃取率越低,其中Fe2+萃取率降低的原因是_________________。
(4)用“反萃取”得到的CuSO4溶液制备纳米铜粉时,该反应中还原产物与氧化产物的质量之比为_______________。
(5)在萃取后的“水相”中加入适量氨水,静置,再经过滤、_____、干燥、_____等操作可得到Fe2O3产品。
【答案】
(1).CuFeS2+Cu+2H+=Cu2S+Fe2++H2S↑
(2).2mol(3).4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O(4).生成的硫覆盖在Cu2S表面,阻碍浸取(5).Fe3+水解程度随pH的升高而增大(6).32:
7(7).洗涤(8).煅烧(或灼烧)
【解析】
(1)根据图示,用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu2S,同时生成Fe2+和H2S,反应的离子方程式为CuFeS2+Cu+2H+=Cu2S+Fe2++H2S↑,故答案为:
CuFeS2+Cu+2H+=Cu2S+Fe2++H2S↑;
(2)①反应Cu2S+4FeCl3═2CuCl2+4FeCl2+S,反应中,FeCl3中Fe元素的化合价由+3价降低为+2价,Cu2S中Cu元素的化合价由+1价升高为+2价,硫元素的化合价由-2价升高为0价,化合价升高数=化合价降低数=转移电子数=4,每生成1molCuCl2,反应中转移电子的物质的量为2mol,浸取时,在有氧环境下亚铁离子被氧化,生成铁离子,反应的离子方程式为:
4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O,故答案为:
2mol ;4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O;
②浸取过程中,洗涤硫和未洗去硫相比较,洗涤硫时铜的浸取率偏低,原因为生成的硫覆盖在Cu2S表面,阻碍浸取,故答案为:
生成的硫覆盖在Cu2S表面,阻碍浸取;
(3)Fe3+的水解程度随着pH的升高而增大,萃取率越低;故答案为:
Fe3+的水解程度随着pH的升高而增大;
(4)在碱性条件下,Cu2+与N2H4反应生成氮气和铜,反应为:
2Cu2++N2H4+4OH-=2Cu+N2↑+4H2O,反应中还原产物为Cu,氧化产物为N2,质量之比为(2×64):
28=32:
7故答案为:
32:
7;
(5)萃取后的“水相”中含有铁离子,加入氨水,反应生成氢氧化铁沉淀,煅烧可得到,方法为:
在萃取后的“水相”中加入适量氨水,静置,过滤,洗涤,干燥,煅烧可得到Fe2O3产品;故答案为:
洗涤;煅烧。
点睛:
本题考查物质的制备实验及混合物的分离和提纯,把握流程图中每一步发生的反应及操作方法,注意结合题给信息解答。
本题的易错点为
(1)中离子方程式的书写,要注意观察图2,根据图示判断出反应物和生成物。
10.科学家对一碳化学进行了广泛深人的研究并取得了一些重要成果。
(1)已知:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H1=-90.1kJ•mol-1
3CH3OH(g)
CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2=-31.0kJ•mol-1
CO与H2合成 CH3CH=CH2的热化学方程式为_________________。
(2)现向三个体积均为2L的恒容密用容器I、II、III中,均分别充入1molC0和2molH2,发生反应,CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H1=-90.1kJ•mol-1。
三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。
当反应均进行到5min时H2的体积分数如图1所示,其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。
①5min时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器_____(填序号)。
②0—5min内容器I中用CH3OH 表示的化学反应速率V(CH3OH)=______。
③当三个容器中的反应均达到平衡状态时,CO的转化率最高的是容器_____(填序号,下同);平衡常数最小的是容器________。
(3)CO常用于工业冶炼金属,在不同温度下用CO还原四种金属氧化物,达到平衡后气体中
与温度(T)的关系如图2所示,下列说法正确的是____(填字母)。
a.工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间,减少尾气中CO的含量
b.CO用于工业冶炼金属铬(Cr)时,还原效率不高
c.工业治炼金属制(Cu)时,600℃下CO的利用序比1000℃下CO的利用率更大
d.CO还原PbO2反应的△H>0
(4)菜厂工业废水中含有甲醛,该厂降解甲醛的反应机理如图3所示,则X表示的粒于是_____,总反应的化学方程式为_________________。
【答案】
(1).3CO(g)+6H2(g)
CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)△H=-301.3kJ/mol
(2).Ⅲ(3).0.067 mol/(L·min)(4).I(5).Ⅲ(6).bc(7).HCO3-(8).HCHO+O2
CO2+H2O
(2)①2CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H2=-90.1kJ•mol-1,这是一个热反应放,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且T1<T2<T3,若未达平衡,温度越高反应速率越快,相同时间内氮气的含量越低,tmin时,氮气的含量Ⅲ比Ⅱ和Ⅰ高,故Ⅲ到达平衡;
②CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
起始物质的量(mol)120
变化的物质的量(mol)x2xx
变化后物质的量(mol)1-x2-2xx
则
=40%,解得x=
,则0-5min内容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=
=0.067mol/(L·min);
③对于放热反应而言,温度高会向吸热方向进行程度更大,所以CO的转化率随温度升高而降低,当三个容器中的反应均达到平衡状态时,CO的转化率最高的是容器是温度最低的容器I;反应进程越大,转化率越高,平衡常数越大,所以平衡常数平衡常数最小的是转化率最小的容器,即温度最高的容器Ⅲ;
(3)a.增高炉的高度,增大CO与铁矿石的接触,不能影响平衡移动,CO的利用率不变,故a错误;b.由图象可知用CO工业冶炼金属铬时,
一直很高,说明CO转化率很低,故不适合b正确;c.由图象可知温度越低
越小,故CO转化率越高,故c正确;d.由图象可知CO还原PbO2的温度越高
越高,说明CO转化率越低,平衡逆向移动,故△H<0,故d错误;故选bc;
(4)碱性条件下HCHO氧化生成的CO2气体溶解在过量的碱性溶液中生成HCO3-,反应的总化学方程式为HCHO+O2
CO2+H2O。
11.氟及其化合物用途非常广泛。
回答下列问题:
(1)基态氟原子的价电子排布式为_________________。
(2)C2F4可用于合成聚四氟乙烯,HBF4可用于蚀刻玻璃,NO2F可用作火箭推进剂中的氧化剂,NaAlF6可用作电冶铝的助培剂。
①C2F4分子中所含共价键的类型有_____,C2F4分子中碳原子的杂化轨道类型是____,聚四氟乙烯是一种准晶体,证明它不是晶体可用的实验方法是_______________。
②HF与BF3化合可得到HBF4,从价键形成角度分析HF与BF3能化合的原因_______________。
③与NO2F分子互为等电子的非极性分子有__________(写一个符合要求的化学式即可)。
(3)CaF2的晶体结构如图所示。
①CaF2晶胞中,Ca2+的配位数为_____;F-的配位数为_____。
②原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置,已知A、B两点的原子坐标参数如图所示,则C点的原子坐标参数为______________。
③晶胞参数可描述晶胞的大小和形状,CaF2晶胞的晶胞参数。
A=546.2pm,则其密度为_____(列出计算式即可)g/cm3。
【答案】
(1).2s22p5
(2).σ键,π键(3).sp2(4).X射线衔射(5).BF3中硼原子有空轨道,HF中氟原子有孤对电子,两者之间可形成配位键(6).BF3(或BCl3、SO3等)(7).8(8).4(9).
(10).
【解析】
(1)F为9号元素,基态氟原子的价电子排布式为2s22p5,故答案为:
2s22p5;
(2)①C2F4分子的结构类似于乙烯,所含共价键的类型有C-F间的σ键和C=C中的σ键和π键;C2F4分子为平面形状,碳原子的杂化轨道类型为sp2,聚四氟乙烯是一种准晶体,可以通过X射线衍射实验证明它不是晶体,故答案为:
σ键,π键;sp2;X射线衍射;
②BF3中硼原子有空轨道,HF中氟原子有孤对电子,两者之间可形成配位键,因此HF与BF3化合可得到HBF4,故答案为:
BF3中硼原子有空轨道,HF中氟原子有孤对电子,两者之间可形成配位键;
③与NO2F分子互为等电子的非极性分子有BF3(或BCl3、SO3等),故答案为:
BF3(或BCl3、SO3等);
(3)①根据CaF2晶胞结构,每个F-周围有4个距离相等且最近的Ca2+,这4个钙离子构成正四面体结构,F-的配位数为4,在CaF2晶胞中Ca2+与F-的个数比为1:
2,则Ca2+的配位数为8,故答案为:
8;4;
②根据CaF2的晶体结构,氟离子分布在晶胞内,A、B原子的坐标参数依次为(0,0,0)、(1,1,1),氟离子分布在晶胞内,8个氟离子构成立方体结构,每侧的4个负离子所在平面距离最近的晶胞的侧面为晶胞边长的
,因此C点的原子坐标参数为(
,
,
),故答案为:
(
,
,
);
③根据CaF2晶胞结构,晶胞中含有8个氟离子,则含有4个钙离子,晶胞参数A=546.2pm,则其密度为
g/cm3=
g/cm3=
g/cm3,故答案为:
。
12.一种第二代抗组胺药物的中间体G的合成路线如下:
已知:
A的分子结构中含有2个甲基。
回答下列问题:
(1)A的名称为__________,由A生成B的反应类型为_______。
(2)G中含氧官能团名称为_______。
(3)F的分子式为_______。
(4)由C生成D的化学方程式为______________。
(5)对二取代芳香化合物W是E的同分异构体,W能发生银镜反应和水解反应,水解产物之一能与FeCl3溶液发生