I>III
C.平衡常数:
II>ID.达平衡时氨气的体积分数:
I>II
(5)常温下,向VmLamoI.L-l的稀硫酸溶液中滴加等体积bmol.L-l的氨水,恰好使混合溶液呈中性,此时溶液中c(NH4+)__c(SO42-)(填“>”、“<”或“=”)。
(6)利用氨气设计一种环保燃料电池,一极通入空气,另一极通入氧气,电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,它在熔融状态下能传导O2-。
写出负极的电极反应式____。
【答案】
(1)2△H1+△H2
(2)K=
;18%
(3)小;温度;随Y值的增大,ψ(NH3)减小,平衡N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0,向逆反应方向进行,故Y为温度
(4)AB
(5)>
(6)2NH3一6e-+3O2-=N2+3H2O
【解析】
试题分析:
(1)
,
,根据盖斯定律,将①×2+②,得N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),△H=2△H1+△H2,故答案为:
2△H1+△H2;
(2)根据方程式,合成氢的平衡常数表达式为K=
;
根据N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
起始(mol/L)130
反应x3x2x
平衡1-x3-3x2x
则
×100%=10%,解得x=
,则N2的转化率为
×100%=18%,故答案为:
18%;
(3)根据N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0。
降低温度,平衡向正反应方向移动,ψ(NH3)逐渐增大,故Y轴如果表示温度,则X轴如果表示压强,增大压强,平衡向正反应方向移动,ψ(NH3)逐渐增大,故a点的数值比b点小,故答案为:
小;温度;随Y值的增大,ψ(NH3)减小,平衡N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0,向逆反应方向进行,故Y为温度;
(4)A、在恒温恒容时得到平衡,平衡时容器内气体的压强变小,若保持压强和温度不变,则平衡会向正反应方向移动,放出的热量增多,即QlⅢ,B正确;C、平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故II=I,C错误;D、根据A的分析,平衡时氨气的体积分数:
I<II,D错误;故选AB;
(5)根据电荷守恒,c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-),溶液呈中性时c(H+)=c(OH-),因此c(NH4+)=2c(SO42-),故答案为:
>;
(6)燃料电池中,通入空气的一极为正极,通入氨气的是负极,负极氨气失去电子,结合O2-生成氮气和水,电极反应式为2NH3一6e-+3O2-=N2+3H2O,故答案为:
2NH3一6e-+3O2-=N2+3H2O。
考点:
考查了合成氨工业、化学平衡的移动、盖斯定律、燃料电池等相关知识。
28.(14分)工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。
为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行以下探究活动:
【探究一】
(1)将已除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是____。
(2)另取铁钉放入一定量浓硫酸中加热,充分反应后得到溶液X并收集到干燥气体Y。
①甲同学认为X中可能含有Fe3+和Fe2+。
若要确认其中的Fe2+,应选用____(填序号)。
a.KSCN溶液b.铁氰化钾溶液c.盐酸
②乙同学取448mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应的离子方程式为____,充分反应后,加入足量BaC12溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。
可推知气体Y中SO2的体积分数为____。
【探究二】
据探究一所测SO2的体积分数,丙同学认为气体Y中可能还含有CO2和Q气体,因此设计了下列实验装置(图中夹持仪器省略,实验前已将装置中空气排尽)进一步探究。
(3)装置A中的现象是,其作用是____。
(4)为判断CO2是否存在,需将装置M添加在_____(填序号);
a.A之前b.A~B之间c.B-C之间d.C~D之间
若存在CO2,则产生CO2气体的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为____。
(5)若C中固体变红,D中固体变蓝,则Q是_____(填化学式),产生该气体的原因是____。
(6)若某气体可能由CO2、SO2、H2中的一种或多种组成,经测定其中氧的质量分数为50%,则该气体的组成可能为____(填序号)。
a.SO2b.H2、SO2c.H2、CO2d.CO2、SO2e.CO2、SO2、H2
【答案】
(1)铁在冷的浓硫酸中钝化;
(2)①b;②SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br-;50%
(3)溶液颜色变浅;除去SO2并检验SO2是否已除尽
(4)b;2:
1
(5)H2;随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生氢气
(6)ace
【解析】
试题分析:
(1)铁在冷的浓硫酸中钝化,表面生成了致密的氧化膜,因此放入硫酸铜溶液中,无明显变化,故答案为:
铁在冷的浓硫酸中钝化;
(2)①a.KSCN溶液可以用来检验Fe3+,与Fe2+无明显现象,a错误;b.铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2+的溶液反应生成具有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀,离子方程式为:
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-═Fe3[Fe(CN)6]2↓,b正确;c.Fe2+与盐酸无明显现象,c错误;故选b;
②将SO2通入足量溴水中发生反应SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,反应的离子方程式为SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br-;加入足量BaC12溶液,H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl,所以硫酸钡和二氧化硫之间的关系式为SO2~BaSO4,设二氧化硫的体积为V,
SO2~BaSO4,
22.4L 233g
V 2.33g
V=0.224L=224mL,所以二氧化硫的体积分数=
×100%=50%,故答案为:
SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br-;50%;
(3)二氧化硫能够被酸性高锰酸钾溶液氧化,故装置A中的现象是溶液颜色变浅,甚至褪色,其作用是除去SO2并检验SO2是否已除尽,故答案为:
溶液颜色变浅;除去SO2并检验SO2是否已除尽;
(4)根据装置图,B中碱石灰可以吸收二氧化碳,然后称重来判断CO2是否存在,但进入B之前,需要除去气体中的水蒸气,应在B之前添加干燥装置;生成二氧化碳的反应为2H2SO4+C=CO2↑+2SO2↑+2H2O,反应中浓硫酸是氧化剂,碳是还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:
1。
故答案为:
b;2:
1;
(5)若C中固体变红,表明Q具有还原性,D中固体变蓝,表明生成了水,则Q是H2;产生氢气的原因是随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生氢气,故答案为:
H2;随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生氢气
(6)经测定其含氧量为50%;氢气中不含氧元素;通过计算,一氧化碳中氧元素的质量分数为57%,二氧化硫中氧元素的质量分数为50%.因此如果是一种物质就只能是二氧化硫;如果是两种物质,只能是由H2和CO组成;还可以由H2、CO和SO2三种物质组成,故选ace。
考点:
考查了浓硫酸的性质、合金与酸的反应、化学计算的相关知识。
36.【化学——选修2:
化学与技术】(15分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)常用作食品漂白剂。
其制备工艺流程如下:
已知:
反应II包含2NaHSO3=Na2S2O5+H2O等多步反应。
(1)反应I的总化学方程式为____,反应I进行时应先通入的气体是,反应I产生的NH4Cl可用作________。
(2)灼烧时发生反应的化学方程式为____,若灼烧时生成SO21.12×l06L(标准状况下),则转移电子____mol。
(3)己知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2,其离子方程式为____。
(4)副产品X的化学式是,在上述流程中可循环使用的物质是____。
(5)为了减少产品Na2S2O5中杂质含量,需控制反应II中气体与固体的物质的量之比约为,检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂____。
(填编号)。
①澄清石灰水②饱和碳酸氢钠溶液③氢氧化钠
④酸性高锰酸钾⑤稀硫酸
【答案】
(1)NaC1+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;NH3;氮肥
(2)2CuS+3O2
2CuO+2SO2;3×105
(3)S2O52-+2H+=2SO2↑+H2O
(4)CuSO4·5H2O;CO2
(5)2:
1;①④⑤
【解析】
试题分析:
(1)反应I是侯德榜制碱法,反应的总化学方程式为NaC1+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl,二氧化碳在水中的溶解度不大,氨气溶解度较大,因此反应I进行时应先通入氨气,NH4Cl是常用的氮肥,故答案为:
NaC1+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;NH3;氮肥;
(2)CuS灼烧时发生氧化还原反应,生成二氧化硫和氧化铜,反应的化学方程式为2CuS+3O2
2CuO+2SO2;SO2的物质的量为
=5000mol,则转移电子的物质的量为5000mol×
=30000mol,故答案为:
2CuS+3O2
2CuO+2SO2;3×105;
(3)Na2S2O5中S的化合价为+4价,与二氧化硫中硫的化合价相等,不发生氧化还原反应,结合题意,与稀硫酸反应生成放出SO2,其反应的离子方程式为S2O52-+2H+=2SO2↑+H2O,故答案为:
S2O52-+2H+=2SO2↑+H2O;
(4)根据(3)中反应可知,黑色固体为氧化铜,氧化铜用硫酸溶解后生成硫酸铜,蒸发结晶得到硫酸铜晶体,根据流程图,反应I中需要二氧化碳,后续反应中陆续生成二氧化碳,故可循环使用的物质是二氧化碳,故答案为:
CuSO4·5H2O;CO2;
(5)反应Ⅱ中包括碳酸钠和二氧化硫的反应Na2CO3+2SO2+H2O=CO2+2NaHSO3,根据反应方程式,为了减少产品Na2S2O5中杂质含量,需控制反应Ⅱ中气体SO2与固体Na2CO3的物质的量之比约为2:
1;如果产品中含有碳酸钠,产品与酸反应放出二氧化碳和二氧化硫,二氧化碳、二氧化硫都可使澄清石灰水变浑浊,,因此检验二氧化碳前需用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫,故需要用到的药品有①④⑤,故答案为:
2:
1;①④⑤。
考点:
考查了物质制备工艺流程、元素及其化合物的性质等相关知识。
37.【化学一选修3:
物质结构与性质】(15分)A、B、C、D、E、F、G为前四周期元素。
A、B最外层电子排布可表示为asa、bsbbpb(a≠b);C元素对应单质是空气中含量最多的物质;D的最外层电子数是内层电子数的3倍;E与D同主族,且位于D的下一周期;F与E同周期,且是本周期中电负性最大的元素,基态G原子核外电子填充在7个能级中,且价层电子均为单电子。
(1)元素B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为____(用元素符号表示)。
(2)ED3分子的空间构型为________,中心原子的杂化方式为____。
(3)四种分子①BA4②ED3③A2D④CA3键角由大到小排列的顺序是_____(填序号)。
(4)CA3分子可以与A+离子结合成CA4+离子,这个过程中发生改变的是____(填序号)。
a.微粒的空间构型b.C原子的杂化类型
c.A-C-A的键角d.微粒的电子数
(5)EBC-的等电子体中属于分子的有_____(填化学式),EBC-的电子式为____。
(6)G的价层电子排布式为________,化合物[G(CA3)6]F3的中心离子的配位数为。
(7)B的某种单质的片层与层状结构如图1所示,其中层间距离为hcm.图2为从层状结构中取出的晶胞。
试回答:
①在B的该种单质的片层结构中,B原子数、B-B键数、六元环数之比为。
②若B的该种单质中B-B键长为acm,则B的该种单质的密度为g.cm-3。
【答案】
(1)N>O>C
(2)平面正三角形;sp2
(3)②>①>④>③
(4)ac
(5)CO2、CS2或N2O;
(6)3d54s1;6
(7)①2:
3:
1;②
【解析】
试题分析:
A、B、C、D、E、F、G为前四周期元素。
A、B最外层电子排布可表示为asa、bsbbpb(a≠b),则A最外层电子排布为1s1,A为H元素;B最外层电子排布为2s22p2,B为C元素;C元素对应单质是空气中含量最多的物质,C为N元素;D的最外层电子数是内层电子数的3倍,则最外层为6个电子,内层为2个电子,D为O元素;E与D同主族,且位于D的下一周期,E为S元素;F与E同周期,且是本周期中电负性最大的元素,F为Cl元素;基态G原子核外电子填充在7个能级中,且价层电子均为单电子,则G原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1,G为Cr元素。
(1)同周期主族元素,从左到右,第一电离能逐渐增大,但N的2p轨道处于半充满状态,属于较为稳定的状态,第一电离能大于O元素,故元素C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C,故答案为:
N>O>C;
(2)SO3分子中含有3个S-O键,没有孤对电子,采用sp2杂化方式,空间构型为平面三角形,故答案为:
平面正三角形;sp2;
(3)四种分子①CH4是正四面体结构,键角为109°28′;②SO3是平面正三角形结构,键角是120°;③H2O是折线型结构,键角为104.5°;④NH3是三角锥型结构,键角为107°18′;键角大到小排列的顺序是②>①>④>③,故答案为:
②>①>④>③;
(4)NH3分子中存在孤对电子,可以与H+离子共用,结合成正四面体的NH4+离子,这个过程中微粒的空间构型发生了改变,a正确;N原子的杂化类型相同,均为sp3,b错误;H-N-H的键角有107°18′变成了109°28′,c正确;H+离子核外没有电子,故微粒的电子数相等,d错误,故答案为:
ac;
(5)SCN-的等电子体中属于分子的有CO2、CS2或N2O,SCN-的电子式为
,故答案为:
CO2、CS2或N2O;
;
(6)根据上述分析,Cr的价层电子排布式为3d54s1,化合物[Cr(NH3)6]Cl3中NH3是配位体,故中心离子的配位数为6,故答案为:
3d54s1;6;
(7)①在石墨中每个碳原子为3个环共用,1个正六边形含有的碳原子数为6×
=2,则每个碳原子可以