10.某小组同学设计如下实验,研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。
[实验I]
试剂:
酸化的0.5mol/LFeSO4溶液(pH=0.2),5%H2O2溶液(pH=5)
操作
现象
取2mL上述FeSO4溶液于试管中,加入5滴5%H2O2溶液
溶液立即变为棕黄色,稍后,产生气池测得反应后溶液pH=0.9
向反应后的溶液中加入KSCN溶液
溶液变红
(1)上述实验中H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是_____________.
(2)产生气泡的原因是_______.
[实验Ⅱ]
试剂:
未酸化的0.5mol/LFeSO4溶液(pH=3),5%H2O2溶液(pH=5)
操作
现象
取2mL5%H2O2溶液于试管中,加入5滴上述FeSO4溶液
溶液立即变为棕黄色,产生大量气泡,并放热,反应混合物颜色加深且有浑浊.测得反应后溶液pH=1.4
(3)将上述混合物分离,得到棕黄色沉淀和红褐色胶体.取部分棕黄色沉淀洗净,加4mol•L﹣1盐酸,沉淀溶解得到黄色溶液.初步判断该沉淀中含有Fe2O3,经检验还含有SO42﹣.检验棕黄色沉淀中SO42﹣的方法是________.
(4)对于生成红褐色胶体的原因,提出两种假设:
i. H2O2溶液氧化Fe2+消耗H+
ii.Fe2+氧化的产物发生了水解
①根据实验II记录否定假设 i,理由是___________.
②实验验证假设 ii:
取_____,加热,溶液变为红褐色,pH下降,证明假设 ii成立.
(5)将FeSO4溶液加入H2O2溶液后,产生红褐色胶体,反应的离子方程式是________.
【实验Ⅲ】
若用FeCl2溶液替代FeSO4溶液,其余操作与实验 Ⅱ相同,除了产生与Ⅱ相同的现象外,还生成刺激性气味气体,该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色.
(6)产生刺激性气味气体的原因是____________.
(7)由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知,亚铁盐与H2O2反应的现象与_______(至少写两点)有关.
【答案】
(1).2Fe2++2H++H2O2=+2Fe3++2H2O
(2).Fe3+催化下H2O2分解生成O2(3).取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明棕黄色沉淀中含有SO42﹣(4).反应后溶液的pH降低(5).Fe2(SO4)3溶液(6).2Fe2++4H2O+H2O2=2Fe(OH)3(胶体)+4H+(7).H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动,产生的HCl受热挥发(8).pH、阴离子种类、温度、反应物用量
......
(1)上述实验中H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
(2)产生气泡的原因是Fe3+催化下H2O2分解产生O2。
(3)检验棕黄色沉淀中SO42-的方法是:
取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明棕黄色沉淀中含有SO42-。
(4)①根据实验Ⅱ记录否定假设ⅰ,理由是反应后溶液的pH降低。
②实验验证假设ⅱ:
取Fe2(SO4)3溶液,测其pH,加热,溶液变为红褐色,冷却后测试发现pH下降了,证明假设ii成立。
(5)将FeSO4溶液加入H2O2溶液后,产生红褐色胶体,反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3(胶体)+4H+。
(6)产生刺激性气味气体的原因是H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动,产生的HCl受热挥发。
(7)由实验I、Ⅱ、Ⅲ可知,亚铁盐与H2O2反应的现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量等等有关。
11.[化学一选修3物质结构与性质]
磷及其化合物是生活生产中重要的组成部分,以下是一些常见的磷的化合物:
(1)与磷同主族、比磷多一个周期的元素基态原子的价层电子排布为___________.
(2)磷与同周期相邻的两种元素的第一电离能由大到小的顺序为__________。
(用元素符号表示)。
(3)亚磷酸(H3PO3)是一种常见的无机酸,其与过量的NaOH溶液反应生成Na2HPO3,请画出亚磷酸的分子结构_______。
亚磷酸可作还原剂将Cu2+还原为单质,得到的电子填充到________轨道。
(4)己知PBr5晶体中存在PBr4+,和Br-两种离子,则PBr4+,中心P原子杂化类型为___,该离子的几何构型为______。
而PCl5晶体中存在PCl4+和另一种阴离子,该阴离子配位数为6,请写出该离子的化学式:
______。
PBr5晶体中不能形成与PCl5晶体一样的阴离子的原因可能是:
_________。
(5)铝和白磷在一定条件下可以制备磷化铝(AlP),磷化铝晶胞的结构如图,可以将其看做Si晶体的“广义等电子体”,可做半导体材料.
①根据“广义等电子原理”,下列物质中,可能是半导体的有____________.
A.SiCB.CaO2C.GaAsD.Si3N4E.BN
②磷化铝中,Al原子的配位数为_______,若该晶胞密度为dg/cm3,用NA表示阿伏伽德罗常数,则该晶体的边长为_______。
【答案】
(1).4s24p3
(2).P>S>Si(3).
(4).3d、4s(5).sp3杂化(6).正四面体形(7).PCl6-(8).Br原子半径大,P原子周围无法容纳6个Br原子,排斥力太大,不稳定(9).ACE(10).4(11).
【解析】试题分析:
(1)与磷同主族、比磷多一个周期的元素是33号元素As;
(2)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,ⅤA族元素P轨道半充满,为稳定结构,第一电离能大于同周期ⅥA族元素;(3)亚磷酸(H3PO3)是一种常见的无机酸,其与过量的NaOH溶液反应生成Na2HPO3,所以H3PO3是二元酸;Cu2+的电子排布式是1s22s22p63s23p63d9,Cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1;(4)PBr4+中P原子的价电子对数是
;磷元素化合价为+5,配位数为6,另一种阴离子带的电荷数是-1;Br原子半径大,P原子周围无法容纳6个Br原子,排斥力太大,不稳定;(5)①AlP价电子数为8;②根据晶胞示意图分析Al原子的配位数;②根据
计算晶胞边长。
解析:
(1)与磷同主族、比磷多一个周期的元素是33号元素As,最外层有5个电子,基态原子的价层电子排布为4s24p3;
(2)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,ⅤA族元素P轨道半充满,为稳定结构,第一电离能大于同周期ⅥA族元素,所以磷与同周期相邻的两种元素的第一电离能由大到小的顺序为P>S>Si;(3)亚磷酸(H3PO3)是一种常见的无机酸,其与过量的NaOH溶液反应生成Na2HPO3,所以H3PO3是二元酸,含有2个羟基,H3PO3的结构式是
;Cu2+的电子排布式是1s22s22p63s23p63d9,Cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1,所以得到的电子填充到3d、4s轨道;(4)PBr4+中P原子的价电子对数是
,所以P原子杂化类型为sp3;没有孤对电子,所以该离子的几何构型为正四面体形;磷元素化合价为+5,配位数为6,另一种阴离子带的电荷数是-1,该离子的化学式PCl6-;Br原子半径大,P原子周围无法容纳6个Br原子,排斥力太大,不稳定,所以PBr5晶体中不能形成与PCl5晶体一样的阴离子;(5)①AlP价电子数为8;A.SiC价电子数为8;B.CaO2价电子数为14;C. GaAs价电子数为8;D.Si3N4价电子数为32; E.BN价电子数为8,所以可能是半导体的有ACE;②根据晶胞示意图,Al原子的配位数4;②根据均摊原则,每个晶胞含有Al原子数
,每个晶胞含有P原子数4,所以晶胞的摩尔质量是232g/mol,设晶胞边长是acm,则晶胞体积为
,
,则a=
。
点睛:
根据均摊原则,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.[化学一选修5有机化学基础]
丁苯酞是我国自主研发的一类用于治疗急性缺血性脑卒的新药。
合成丁苯酞(J)的一种路线如下:
已知:
(1)A的名称是_______;A分子中最多有____个原子共平面。
(2)B生成A的化学方程式_________。
(3)D生成E的反应类型为_______,试剂a是_______。
(4)F的结构简式_________。
(5)J是一种酯,分子中除苯环外还含有一个五元环,写出H生成J的化学方程式______(注明反应条件)。
(6)
,X的同分异构体中:
①能发生银镜反应;②能与氯化铁溶液发生显色反应。
满足上述条件的X的同分异构体共有____种,写出其中核磁共振氢谱有五组吸收峰的结构简式_________。
(7)利用题中信息和所学知识,写出以甲烷和化合物D为原料,合成
的路线流程图_______(其它试剂自选)。
【答案】
(1).2-甲基丙烯
(2).8(3).C(CH3)3Br+NaOH
↑+NaBr+H2O(4).取代反应(5).Br2/Fe(6).
(7).
(8).13(9).
(10).
【解析】比较A、B的分子式可知,A与HBr发生加成反应生成B,根据已知条件B转化为C(C4H9MgBr);比较D、E的分子式可知,D与液溴加入铁粉时发生取代反应生成E,E中甲基被氧化成醛基,根据G的结构可推知F中溴原子和醛基在邻位,则D为甲苯,E为
,F为
,再根据已知条件的反应,结合G的结构可知:
C为
,B为
,A为
,再根据反应可知,H为
。
(1)
的名称是2-甲基丙烯或2-甲基-1-丙烯,根据乙烯分子中六个原子在同一平面上,假如两个甲基上各有一个在这个面上,则
分子中最多有8个原子共平面;
(2)
生成
是发生消去反应,其化学方程式为:
C(CH3)3Br+NaOH
↑+NaBr+H2O;(3)甲苯发生取代反应生成
,试剂a是液溴和铁;(4)F的结构简式
;(5)J是
发生分子内的酯化反应生成一种酯,反应的化学方程式为:
;(6)
,则:
,X为:
,X的同分异构体中,能与氯化铁溶液发生显色反应,说明分子中含有酚羟基,除了酚羟基,只剩下一个氧原子,且要能发生银镜反应,则应该还含有一个醛基。
其中符合条件的:
一种是苯环上有一个酚羟基,另一个取代基为亚甲基连接醛基,共有3种;另一种是苯环上有三个取代基,分别是酚羟基、甲基、醛基