故选B。
6.联盟学校某教师为了让学生观察到明显的实验现象,将教材铜锌单池原电池改为如图所示的双池电池。
下列说法不正确的是
A.铜电极是正极发生还原反应
B.电池工作过程中甲池中c(Zn2+)几乎不变
C.装置中发生的总反应是Cu2++Zn=Cu+Zn2+
D.电子从锌电极经溶液流向铜电极
【答案】D
【解析】
【分析】
根据原电池原理分析解答。
【详解】A.锌比铜活泼,所以铜电极是正极发生还原反应,故A正确;
B.电池工作过程中,锌失电子形成离子,但锌离子向正极移动,所以甲池中c(Zn2+)几乎不变,故B正确;
C.该装置中本质反应为锌置换铜的反应,所以装置中发生的总反应是Cu2++Zn=Cu+Zn2+,故C正确;
D.电子从负极Zn经导线流向正极Cu,故D错误。
故选D。
【点睛】原电池中,电子从负极经导线流向正极,电流从正极流向负极。
7.已知:
pH=-lgc(H+),pOH=-lgc(OH-)。
常温下,向某浓度的盐酸溶液中滴加氨水溶液,所得溶液pOH和pH变化如图所示。
下列说法不正确的是
A.盐酸的初始浓度为0.1mol∙L-1
B.B点溶液和D点溶液水电离的氢氧根离子浓度相等
C.C点溶液中c(NH4+)=c(Cl-)
D.升高温度(高于25℃),滴定过程中pOH+pH<14
【答案】A
【解析】
【分析】
根据图像分析各点的pOH、pH大小,进而分析溶液的酸碱性和各离子浓度大小。
【详解】A.由图所示,初始状态pOH=-lgc(OH-)=14,则pH=-lgc(H+)=0,则c(H+)=100=1mol∙L-1,所以盐酸的初始浓度为1mol∙L-1,故A错误;
B.B点溶液氢氧根由水电离而来,B点pOH=10,c(OH-)=10-10mol∙L-1;D点溶液中氢离子由水电离而来,D点pH=10,c(OH-)水=c(H+)=10-10mol∙L-1,故B正确;
C.C点时c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒:
c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),则溶液中c(NH4+)=c(Cl-),故C正确;
D.常温下,根据图示pOH+pH=14,升高温度,促进水的电离,故pOH+pH<14,故D正确。
【点睛】升高温度,促进水的电离,水的离子积大于10-14。
8.半导体工业需要高纯硅,粗硅中含有SiO2、Fe2O3、CuO、C等杂质,提纯硅的方法比较多,其中三氯氢硅(有一定毒性)氢还原法和四氯化硅氢还原法应用较为广泛,下面是实验室模拟工业上三氯氢硅氢还原法的基本原理:
已知:
①Si+3HCl
SiHCl3+H2(主要反应)
Si+4HCl
SiCl4+2H2(次要反应)
2NaCl+H2SO4(浓)
Na2SO4+2HCl↑
②典型硅的重要化合物的部分性质如下表:
熔点(℃)
沸点(℃)
溶解性
SiHCl3
-127
33
易溶于多数有机溶剂
SiCl4
-23
77
易溶于多数有机溶剂
(1)粗硅在提纯前,需要进行酸、碱预处理,其目的是______。
(2)下列装置在实验室可用于制备HCl气体的是_____(填字母代号)。
(3)在1100~1200℃条件下,利用图B在石英管中可以获得硅,写出该反应的方程式_____;其烧杯中水的作用是_____;该装置使用石英管而不是普通玻璃管的原因是_____。
(4)三氯氢硅氢还原法用SiHCl3在图B中制硅,不足之处有_____(任意回答一点即可)。
(5)SiCl4与氢气反应也能得到硅,但反应所需温度不同,在工业上往往将三氯氢硅中混入的SiCl4分离后再与氢气反应,你认为最好的分离方法是_____。
(6)工业上如果用四氯化硅氢还原法制硅,其原理如下:
该方法与用三氯氢硅氢还原法比较,其缺点至少有两处,分别是_____。
【答案】
(1).除去粗硅中SiO2、Fe2O3、CuO等杂质
(2).a、b(3).SiHCl3+H2
Si+3HCl(4).加热SiHCl3,以便使之变成蒸汽进入石英管(5).反应温度较高,普通玻璃不能承受该高温(6).没有进行尾气处理(7).蒸馏(8).使用了有毒气体;三氯氢硅氢还原法中HCl和H2可以直接循环利用,节约了成本,而四氯化硅氢还原法中没有可循环利用的原料
【解析】
【分析】
通过粗硅中杂质的组成和性质,分析除杂的方法,根据题干信息选择正确的分离方法和实验装置。
【详解】
(1)根据题干得粗硅中含有杂质,Fe2O3、CuO能与酸反应,SiO2能与碱反应,故答案为:
除去粗硅中SiO2、Fe2O3、CuO等杂质;
(2)由题干得,实验室中制备HCl气体是用固体NaCl和液体(浓硫酸)加热的反应,可选用装置b,实验室制备HCl也可采用向浓盐酸中滴加浓硫酸,则选用装置a,故可选用的装置为:
a、b;
(3)由图示得反应的方程式为:
SiHCl3+H2
Si+3HCl;其烧杯中水的作用是:
加热SiHCl3,以便使之变成蒸汽进入石英管;该装置使用石英管而不是普通玻璃管的原因是:
反应温度较高,普通玻璃不能承受该高温;
(4)由题干信息知三氯氢硅有毒,该装置不足之处在于:
没有进行尾气处理;
(5)根据题干信息三氯氢硅和SiCl4沸点相差较大,最好的分离方法是蒸馏;
(6)由上述分析及题干信息知该方案的不足之处在于:
使用了有毒气体;三氯氢硅氢还原法中HCl和H2可以直接循环利用,节约了成本,而四氯化硅氢还原法中没有可循环利用的原料。
【点睛】从题干中获取相关信息是解题的关键。
9.Fe是日常生活中最常用的金属之一。
回答下列问题:
(1)深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌(该还原菌最佳生存环境在pH为7~8之间)作用下,能被SO42-腐蚀,其电化学腐蚀原理如下图所示,写出正极的电极反应式__________。
(2)在1800K时,
则反应:
2Fe3O4(s)+
O2(g)=3Fe2O3(s)的∆H为_____kJ∙mol-1,四氧化三铁在充满氧气的集气瓶中反应生成Fe2O3_____(填“能”或“不能”)自发进行。
(3)Fe3+和I-在水溶液中的反应如下:
2I-+2Fe3+
2Fe2++I2(在水溶液中)。
①298K时,向5mL0.1mol∙L-1的KI溶液中滴加0.1mol∙L-1FeCl3溶液,得到c(Fe2+)与加入FeCl3溶液体积关系如下图所示:
该温度下滴加5mLFeCl3溶液时,Fe3+的平衡转化率α=_____%,平衡常数K=_____,若要提高Fe3+的转化率,可采取的措施是_____。
②在已经达到平衡的上述反应体系中,加入苯对I2进行萃取,保持温度不变,反应速率_____(填“增大”、“减小”或“不变”),此时υ(正)_____υ(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③υ(正)与Fe3+、I-的浓度关系为υ=kc(I-)mc(Fe3+)n(k为常数)
c(I-)mol∙L-1
c(Fe3+)mol∙L-1
υ(mol∙L-1∙s-1)
(1)
0.20
0.80
0.032k
(2)
0.60
0.40
0.144k
(3)
0.80
0.20
0.128k
通过分析所给数据计算可知:
在υ=kc(I-)mc(Fe3+)n中,m,n的值为_____(填字母代号)。
A、m=1,n=1 B、m=2,n=1 C、m=2,n=2D.m=1,n=2
【答案】
(1).SO42-+5H2O+8e-=HS-+9OH-
(2).+39.2(3).不能(4).80(5).3200(6).增大I-的浓度(7).减小(8).大于(9).B
【解析】
【详解】
(1)根据图示,正极得电子,发生还原反应,电极反应为:
SO42-+5H2O+8e-=HS-+9OH-;
(2)根据盖斯定律,由已知两个热化学方程式得:
2Fe3O4(s)+
O2(g)=3Fe2O3(s)的∆H=-2
∆H2+3
∆H1=-2
(550.9kJ∙mol-1)+3
(354.2kJ∙mol-1)=+39.2kJ∙mol-1;反应为混乱度减小的反应,且反应是吸热,所以该反应不能自发进行;
(3)①由图示可知,平衡时c(Fe2+)=4.0×10-2mol∙L-1,则Fe3+的平衡转化率α=(4×10-2mol/L×10mL)÷(0.1mol/L×5mL)×100%=80%;平衡时2I-+2Fe3+
2Fe2++I2平衡常数K=
=(4×10-2)2×(2×10-2)÷[(1×10-2)2×(1×10-2)2]=3200;若要提高Fe3+的转化率,可采取的措施是:
增大I-的浓度;故答案为:
80;3200;增大I-的浓度;
②加入苯对I2进行萃取使生成物浓度减小,反应速率减小,平衡向正反应方向移动,故正反应速率大于逆反应速率;故答案为:
减小;大于;
③将表中的三组数据代入公式υ=kc(I-)mc(Fe3+)n,可得:
0.20m×0.80n=0.032k,0.60m×0.40n=0.144k,0.80m×0.20n=0.128k,
解得:
m=2,n=1,
故答案为:
B。
【点睛】从图像或是表格数据中分析,平衡时物质的浓度大小是解题的关键。
10.银的冶炼有很多方法,在《天工开物》均有记载,而现代流行的“氰化法”,用NaCN溶液浸出矿石中的银的方法是最常用的方法。
该方法具备诸多优点:
银的回收率高;对游离态和化合态的银均能浸出;对能源消耗相对较少;生产工艺简便等,但氰化物通常有毒。
其炼制工艺简介如下:
(1)矿石需要先进行破碎、研磨,其目的是__________。
(2)写出该工艺的一个明显的缺点__________。
(3)用NaCN浸泡矿石(该矿石是辉银矿,其主要成分是Ag2S)时,反应容器处于开口状态,产生的银以[Ag(CN)2]-形式存在,硫元素被氧化至最高价,试写出主要反应的离子方程式__________。
(4)银往往和锌、铜、金等矿伴生,故氰化法得到的银中往往因含有上述金属而不纯净,需要进一步纯化,从而获得纯净的银。
其中方法之一就是进行电解精炼,在精炼过程中,含有杂质的银作__________极(填“阴”或“阳”),该电极上发生的主要反应式为__________,金以__________形式存在。
(5)有人提出了另外的提纯银的方案,先将锌粉还原后的混合金属用略过量的硝酸溶解,通过精确调整溶液的pH来进行金属元素分离,已知:
①溶解后的离子浓度如下表:
②某些金属离子的氢氧化物Ksp如下:
(已知lg2=0.3),该设计方案_______(填“可行”或“不可行”),其原因是_______。
【答案】
(1).增大接触面积,增大反应速率
(2).NaCN有剧毒,会污染环境(生成有毒HCN,生产工艺不环保,对环境不友好等)(3).Ag2S+4CN-+2O2=2[Ag(CN)2]-+SO42-(4).阳(5).Ag-e-=Ag+、Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+(6).阳极泥(7).不可行(8).在调整溶液的pH时,各离子的沉淀pH相近,难以逐一沉淀
【解析】
【分析】
根据流程图分析各操作的作用解操作的合理性;根据电解池原理书写电极反应及判断阴阳极;根据溶度积分析沉淀产生的先后。
【详解】
(1)矿石需要先进行破碎、研磨,其目的是增大接触面积,增大反应速率;
(2)根据题干提示,氰化物有毒,所以该工艺的一个明显的缺点是NaCN有剧毒,会污染环境;
(3)根据提示反应的离子方程式为:
Ag2S+4CN-+2O2=2[Ag(CN)2]-+SO42-;
(4)根据电解的原理,要除去杂质,需要将银溶解,故将有杂质的银作阳极,使其失电子,该电极上发生的主要反应式为:
Ag-e-=Ag+、Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+;金活泼性不及Ag,金不会失电子,最终会在阳极下面以阳极泥的形式存在,故答案为:
阳,Ag-e-=Ag+、Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+;阳极泥;
(5)由Zn(OH)2(s)
Zn2+(aq)+2OH-(aq)得:
Ksp=c(Zn2+)c2(OH-),当锌离子开始沉淀时c(OH-)=
=
=10-7,pH=7;当Zn2+完全沉淀时c(OH-)=
=10-6,pH=8;
由Cu(OH)2(s)
Cu2+(aq)+2OH-(aq)得,当铜离子开始沉淀时c(OH-)=
=
=10-8.5,pH=5.5;当Cu2+完全沉淀时c(OH-)=
=
,pH=6.65;
由AgOH(s)
Ag+(aq)+OH-(aq)得,当银离子开始沉淀时c(OH-)=Ksp/c(Ag+)=2.0
10-8/0.5=4
10-8,pH=6.6;当Ag+完全沉淀时c(OH-)=2.0
10-8/10-5=2×10-3,pH=11.3;
根据以上数据,该方案不可行,因为在调整溶液的pH时,各离子的沉淀pH相近,难以逐一沉淀。
【点睛】从题干中获取物质性质的相关信息是解题的关键。
11.铝和氟的化合物在制造、化工等领域都有广泛应用。
回答下列问题:
(1)基态铝原子的核外电子排布式为_______,占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为_______,基态铝原子比基态镁原子的第一电离能(I1)小,其原因是_______。
(2)通常情况下,AlF3可由六氟铝酸铵[(NH4)3AlF6]受热分解制得,请写出该反应的化学方程式_______。
(3)AlF3具有较高的熔点(1040℃),属于_______晶体(填晶体类型);AlCl3在178℃时升华,写出导致AlF3、AlCl3具有不同晶体类型的原因(从原子结构与元素性质的角度作答)_______。
(4)NaAlO2在水溶液中实际上都是以Na[Al(OH)4]形式存在。
其中[Al(OH)4]-为配离子,写出Al原子的杂化形式_______,该阴离子中存在的化学键有_______(填字母代号)。
A、离子键 B、极性键 C、非极性键 D、金属键E.配位健F.氢键
(5)萤石CaF2晶体的晶胞如图所示,其中Ca2+的堆积方式称为_______。
立方体边长为acm,阿伏加德罗常数的值为NA,则CaF2晶体的密度为_______g∙cm-3(列出计算式)。
【答案】
(1).
(2).纺锤型(哑铃型)(3).镁原子的3s轨道为全充满,3p轨道为全空,稳定性强,因此镁原子的第一电离能大于铝(4).
(5).离子(6).F的电负性强于Cl,更容易得电子形成离子键而形成离子晶体(7).sp3(8).B、E(9).面心立方(10).
【解析】
【详解】
(1)根据核外电子排布规律得基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1;p轨道的电子云轮廓图形状为纺锤型;基态铝原子比基态镁原子的第一电离能(I1)小,其原因是镁原子的3s轨道为全充满,3p轨道为全空,稳定性强,因此镁原子的第一电离能大于铝;故答案为:
1s22s22p63s23p1,纺锤型,镁原子的3s轨道为全充满,3p轨道为全空,稳定性强,因此镁原子的第一电离能大于铝;
(2)根据题干信息AlF3可由六氟铝酸铵[(NH4)3AlF6]受热分解制得,反应的化学方程式为:
(NH4)3AlF6=3NH3↑+3HF↑+AlF3;
(3)因为AlF3具有较高的熔点,且F非金属性强,则AlF3属于离子晶体;AlCl3为分子晶体,它们的差异原因在于:
F的电负性强于Cl,更容易得电子形成离子键而形成离子晶体;
(4)[Al(OH)4]-的配位数为4,则Al原子的杂化形式是sp3;该阴离子中存在的化学键有极性键和配位键,故答案为:
sp3,B、E;
(5)根据萤石的晶胞图所示,其中Ca2+的堆积方式称为面心立方;晶胞中Ca2+数目为:
8
4,F-数目为8,则晶胞的密度为:
=
=
g/cm3。
【点睛】在计算晶胞中微粒数目时,位于顶点的微粒属于这个晶胞只有1/8,位于棱上的属于这个晶胞1/4,位于面上的属于这个晶胞1/2,位于晶胞体内的完全属于该晶胞。
12.香草酸广泛用于食品调味剂,作香精、香料,合成线路如下:
(1)C的结构简式是_____,B转化为C的反应类型为_____。
(2)A中含有的官能团名称是_____。
(3)B的分子式是_____。
(4)在B中滴入FeCl3溶液,其现象是_____。
(5)与F官能团相同的芳香族化合物的同分异构体有_____种。
(6)写出F与乙醇进行酯化反应的方程式_____。
(7)写出由
的合成线路图_____。
【答案】
(1).
(2).取代反应(3).(酚)羟基、醛基(4).C7H5O2Br(5).溶液呈现紫色(6).9(7).
(8).
【解析】
【分析】
根据合成路线中中间产物的结构简式,分析反应的类型及相关有机物的化学性质。
【详解】
(1)由B和D的结构简式得C的结构简式是
,B转化为C的反应是甲氧基取代了苯环上的溴原子,故反应类型为取代反应;
(2)A中含有的官能团是-OH、-CHO,名称是酚羟基和醛基;
(3)由结构简式可以判定B的分子式是C7H5O2Br;
(4)B中含酚羟基,所以B中滴入FeCl3溶液,其现象是溶液呈现紫色;
(5)
中的官能团有酚羟基、羧基和醚键,同时还要含有苯环,所以同分异构体只能是苯环上的取代基位置异构,当羧基和羟基在邻位时,甲氧基的位置有4种,当羧基和羟基在间位时,甲氧基的位置有4种,当羧基和羟基在对位时,甲氧基位置有2种,芳香族化合物的同分异构体一共有10种,除去F还有9种;
(6)根据酯化反应的原理得F与