【答案】A
【解析】
【分析】
根据图示A的结构可知,正离子中Z失去一个电子后形成3个共价键,说明Z原子最外层为6个电子,且Z位于第三周期,则Z为S;负离子中Y形成一个共价键,为-1价,不是第三周期元素,且原子序数大于X,应为F(当然不是H,因为正离子已经有H);X得到一个电子形成4个共价键,说明其最外层为3个电子,则X为B元素,据此解答。
【详解】根据分析可知,X为B,Y为F,Z为S元素;
A.结合分析可知,化合物A分子中B、F、S元素最外层都达到8电子稳定结构,其中B原子周围形成3个共价键和1个配位刍键,故A正确;
B.电子层越多离子半径越大,则离子半径F-<S2-,即Y<Z,故B错误;
C.在标准状况下,HF为液体,而H2S为气体,则最简单氢化物的沸点:
HF>H2S,即Y>Z,故C错误;
D.非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,非金属性:
B<S,则最高价氧化物对应水化物的酸性:
H3BO3(弱酸)<H2SO4(强酸),即X<Z,故D错误;
故答案为A。
7.常温下,向20mL浓度均为0.1mol/LHX和CH3COOH的混合液中滴加0.1mol·L-1的NH3·H2O,测得混合液的电阻率与加入NH3·H2O的体积(V)的关系如图所示。
已知:
物质的电阻率越大,导电能力越弱,CH3COOH的
,NH3·H2O的
。
下列说法错误的是
A.常温时,0.1mol/LHX的pH比0.1mol/LCH3COOH的pH小
B.a→c过程中水的电离程度先增大后减小
C.c点溶液中:
c(CH3COO-)+c(X-)>c(NH4+)
D.d点有4c(NH4+)+4c(NH3·H2O)=0.3mol/L
【答案】B
【解析】
【分析】
物质的电阻率越大,导电能力越弱,则电阻率与离子浓度成反比;若HX和CH3COOH均为弱碱,则随着NH3•H2O的加入,酸碱反应生成盐,溶液导电性将增强、电阻率将减小,但图象上随着NH3•H2O的加入溶液电阻率增大、导电性反而减弱,说明原混合溶液中离子浓度更大,即HX为强电解质,完全电离使溶液的电阻率最小;a→b过程中溶液的导电性减弱,向混合溶液中加入等物质的量浓度的NH3·H2O溶液时,发生反应先后顺序是HX+NH3·H2O=NH4X+H2O、NH3•H2O+CH3COOH=CH3COONH4+H2O,0~20溶液中电阻率增大、导电性减弱,b点最小,原因为溶液体积增大导致b点离子浓度减小,b点溶液中溶质为CH3COOH、NH4X,继续加入NH3·H2O溶液,CH3COOH是弱电解质,生成的CH3COONH4是强电解质,导致溶液中离子浓度增大,溶液的电导性增大,c点时CH3COOH和NH3·H2O恰好完全反应生成醋酸铵,c点溶液中溶质为CH3COONH4、NH4X,且二者的物质的量相等,d点溶液中溶质为等物质的量浓度的CH3COONH4、NH4X、NH3·H2O,据此分析解题。
【详解】A.由分析知HX为强酸,醋酸为弱酸,则常温时,0.1mol/LHX溶液中c(H+)比0.1mol/LCH3COOH溶液中c(H+)大,即0.1mol/LHX的pH比0.1mol/LCH3COOH的pH小,故A正确;
B.a点是HX和CH3COOH溶液,水的电离受抑制,b点溶质为CH3COOH、NH4X,其中醋酸的电离抑制水的电离,NH4+的水解促进水的离子,而c点溶液中溶质为CH3COONH4、NH4X,CH3COO-和NH4+的水解均促进水的离子,则a→c过程中水的电离程度递增,故B错误;
C.已知CH3COOH的
,NH3·H2O的
,则CH3COO-和NH4+浓度相等时水解程度相同,CH3COONH4溶液呈中性,c点溶液中溶质为CH3COONH4、NH4X,且二者的物质的量相等,此时溶液显酸性,即c(OH-)<c(H+),则由电荷守恒式c(OH-)+c(CH3COO-)+c(X-)=c(H+)+c(NH4+),可知c(CH3COO-)+c(X-)>c(NH4+),故C正确;
D.d点溶液中溶质为等物质的量浓度的CH3COONH4、NH4X、NH3·H2O,溶液体积为80mL,根据物料守恒可知c(NH4+)+c(NH3·H2O)=
mol/L=0.075mol/L,即4c(NH4+)+4c(NH3·H2O)=0.3mol/L,故D正确;
故答案为B。
8.氮化锶(Sr3N2)在工业上广泛用于生产荧光粉。
锶与氮气在加热条件下可生成氮化锶,氮化锶遇水剧烈反应。
某同学设计如下装置制备氮化锶(各装置盛装足量试剂),所使用
氮气样品可能含有少量CO、CO2、O2等气体杂质。
已知:
醋酸二氨合亚铜CH3COO[Cu(NH3)2]溶液能定量吸收CO,但易被O2氧化,失去吸收CO能力;连苯三酚碱性溶液能定量吸收O2。
Ⅰ.氮化锶的制取
(1)仪器a的名称是__________________。
(2)装置C、D、E盛装的试剂分别是_______________(填代号)。
甲.连苯三酚碱性溶液
乙.浓硫酸
丙.醋酸二氨合亚铜溶液
(3)该套装置设计存在缺陷,可能会导致产品变质,提出改进方案____。
Ⅱ.产品纯度的测定
称取6.0gⅠ中所得产品,加入干燥
三颈烧瓶中,然后由恒压滴液漏斗加入蒸馏水,通入水蒸气,将产生的氨全部蒸出,用200.00mL1.00mol/L的盐酸标准溶液完全吸收(吸收液体积变化忽略不计)。
从烧杯中量取20.00mL的吸收液,用1.00mol/LNaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗16.00mLNaOH溶液。
(图中夹持装置略)
(4)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为_________________________________。
(5)装置中长玻璃管的作用原理是_________。
(6)用1.00mol/L的NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时所选指示剂为__________________。
(7)产品纯度为_____________。
(保留三位有效数字)
(8)下列实验操作可能使氮化锶(Sr3N2)测定结果偏低
是____________(填字母)。
a.滴定前碱式滴定管未排气泡,滴定后气泡消失
b.读数时,滴定前平视,滴定后俯视
c.滴定后,碱式滴定管尖嘴外还悬着一滴液体
【答案】
(1).蒸馏烧瓶
(2).甲丙乙(3).在装置F后连接一个盛有碱石灰的干燥管(或其他合理答案)(4).Sr3N2+6H2O=3Sr(OH)2+2NH3↑(5).当装置1中压力过大时,安全管中液面上升,使装置1中压力稳定(6).甲基橙(7).97.3%(8).ac
【解析】
【分析】
Ⅰ.含有少量CO、CO2、O2等气体杂质的氮气依次通过NaOH溶液、连苯三酚碱性溶液、醋酸二氨合亚铜溶液、浓硫酸,达到依次除CO2、O2和CO,并干燥的目的;
Ⅱ.用一定量的盐酸吸收反应Sr3N2+6H2O=3Sr(OH)2+2NH3↑中生成的氨气,吸收液用NaOH溶液滴定,根据消耗的NaOH标准液的量可计算剩余HCl的量,再结合实际吸收氨气消耗的HCl的量计算出反应中生成的氨气,由氨气可计算样品的纯度。
【详解】Ⅰ.
(1)仪器a的名称是蒸馏烧瓶;
(2)因醋酸二氨合亚铜溶液能定量吸收CO,但易被O2氧化,失去吸收CO能力,且最后气体需要干燥,防氮化锶遇水剧烈反应,则混合气体依次通过NaOH溶液、连苯三酚碱性溶液、醋酸二氨合亚铜溶液、浓硫酸,即装置C、D、E盛装的试剂分别是甲、丙、乙;
(3)F装置直接与空气相通,空气中水蒸气可能会进入F装置中与氮化锶反应,导致产品变质,则应该在装置F后连接一个盛有碱石灰的干燥管;
Ⅱ.(4)Sr3N2在水中水解生成Sr(OH)2和NH3,则三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为Sr3N2+6H2O=3Sr(OH)2+2NH3↑;
(5)装置中长玻璃管与外界相通,当装置1中压力过大时,安全管中液面上升,使装置1中压力稳定,起稳压作用;
(6)NaOH溶液和盐酸溶液恰好反应后呈中性,但溶液中还有氯化铵,为防止氢氧化钠和铵盐反应,可以选择酸性变色范围内的指示剂,则应选取甲基橙作指示剂;
(7)用1.00mol/LNaOH标准溶液滴定过剩
HCl,到终点时消耗16.00mLNaOH溶液,则剩余HCl的物质的量为1.00mol/L×0.016L×
=0.16mol,反应中生成的NH3的物质的量为0.2L×1.00mol/L-0.16mol=0.2mol-0.16mol=0.04mol,产品纯度为
=97.3%;
(8)a.滴定前碱式滴定管未排气泡,滴定后气泡消失,则消耗的NaOH标准溶液体积偏大,过量的HCl的物质的量偏大,导致测定结果偏低,故a正确;
b.读数时,滴定前平视,滴定后俯视,则消耗的NaOH标准溶液体积偏小,过量的HCl的物质的量偏小,导致测定结果偏高,故b错误;
c.滴定后,碱式滴定管尖嘴外还悬着一滴液体,则消耗的NaOH标准溶液体积偏大,过量的HCl的物质的量偏大,导致测定结果偏低,故c正确;
故答案为ac。
【点睛】本题涉及两个主要知识点,一是除杂试剂顺序的选择,注意要防干扰,先除O2再除CO;另一个是滴定操作原理的应用,特别是误差分析,根据对消耗标准液的影响,结合公式分析对测定结果的影响即可。
9.铱(Ir)和锇(Os)属于铂族金属,与金、银合称贵重金属,可以用于电气、精密仪表、催化剂等领域。
铱锇矿的主要成分有Ir、Os、Ir2O3、OsO2,还含有CuO和SiO2等杂质,从铱锇矿中提取铱(Ir)和锇(Os)的流程如下:
已知:
①高温融合发生反应的原理类似于铝热反应。
②四氧化锇(OsO4)的熔点为41℃,易挥发、有恶臭和剧毒。
③四氨合二氧氯化锇([OsO2(NH3)4]Cl2)呈浅黄色,难溶于有机物,微溶于水,能水解。
回答下列问题:
(1)“酸溶I”的目的是_____________________________________;酸溶I后溶渣的主要成分除Ir、Os外,还有_______(填化学式)。
(2)“氧化挥发”是将溶渣置于300~800℃的管式炉内,通入空气氧化。
用NaOH溶液吸收OsO4生成Na2OsO4,该反应的离子方程式为__________________;当吸收液质量增加59.5g时,反应转移电子的数目为______。
(3)“沉锇”时,NH4Cl与Na2OsO4发生反应Na2OsO4+4NH4Cl=[OsO2(NH3)4]Cl2↓+2NaCl+2H2O,该过程中NH4Cl需过量,目的是_____________________________;生成的锇盐要立即过滤,滤饼要经无水乙醇多次洗涤,用无水乙醇洗涤的原因是____。
(4)“残渣I”的主要成分为Ir、CuO和SiO2。
“碱熔”时,Ir与Na2O2反应生成IrO2·nNa2O和O2,该反应的化学方程式为_______________________。
(5)“沉铜”过程中,当通入H2S达到饱和时测得溶液的pH=1,此时溶液中c(Cu2+)为____。
[已知:
25℃下,H2S溶于水形成饱和溶液时,c(H2S)=0.1mol/L;H2S的电离常数
,
;
]
【答案】
(1).溶解Al、溶解Al2O3与贵重金属分离
(2).Cu、SiO2(3).2OsO4+4OH-=2OsO42-+O2↑+2H2O(4).0.5NA(5).使锇元素完全转化为[OsO2(NH3)4]Cl2沉淀,提高回收率(6).减少[OsO2(NH3)4]Cl2的损耗,无水乙醇易挥发使固体迅速干燥,防止水解(7).2Ir+2nNa2O2
2IrO2·nNa2O+(n-2)O2↑(8).6×10-17mol/L
【解析】
【分析】
铱锇矿和过量Al高温融合,发生铝热反应后固体混合物的成分为Ir、Os、Cu、Al、Al2O3和SiO2;用盐酸完全溶解Al和氧化铝后过滤,所得溶渣为Ir、Os、Cu和SiO2,将溶渣在空气中高温氧化挥发,用NaOH溶液吸收OsO4得Na2OsO4溶液,向Na2OsO4溶液中加入过量NH4Cl达到沉锇目的,经过滤得[OsO2(NH3)4]Cl2,再经还原即可得到锇粉;同时氧化挥发后的残渣Ⅰ的主要成分为Ir、CuO和SiO2,用NaOH和Na2O2进行碱溶,其中Ir与Na2O2反应生成IrO2·nNa2O和O2,经水洗过滤后,浅渣Ⅱ为IrO2·nNa2O和CuO,用盐酸溶解IrO2·nNa2O和CuO后,向溶液中通入过量H2S气体,利用生成CuS达到沉铜的目的,最后经过滤后,滤液经系列操作可得铱粉,据此分析解题。
【详解】
(1)“酸溶I”是用盐酸溶解固体混合物中的Al和Al2O3,达到与贵重金属铱和锇分离的目的;Ir、Os、Cu和SiO2均不溶于稀盐酸,则酸溶I后溶渣的主要成分除Ir、Os外,还有Cu、SiO2;
(2)用NaOH溶液吸收OsO4生成Na2OsO4,Os元素发生了还原反应,则反应中同时有O2生成,结合守恒法,可知发生反应的离子方程式为2OsO4+4OH-=2OsO42-+O2↑+2H2O;由反应可知,每溶解2molOsO4生成1molO2,转移4mol电子,同时溶液增重质量为254g/mol×2mol-32g=476g,则当吸收液质量增加59.5g时,反应转移电子的数目为
×4mol×NAmol-1=0.5NA;
(3)“沉锇”时,添加过量NH4Cl,促进反应完全进行,使锇元素完全转化为[OsO2(NH3)4]Cl2沉淀,提高回收率;[OsO2(NH3)4]Cl2)难溶于有机物,微溶于水,能水解,则洗涤时应选择无水乙醇,可减少[OsO2(NH3)4]Cl2的损耗,无水乙醇易挥发使固体迅速干燥,防止水解;
(4)碱熔时,Ir与Na2O2反应生成IrO2·nNa2O和O2,结合守恒法,发生反应的化学方程式为2Ir+2nNa2O2
2IrO2·nNa2O+(n-2)O2↑;
(5)已知H2S⇌HS-+H+,HS-⇌H++S2-,则Ka1×Ka2=
,H2S饱和时c(s2-)=
mol/L=1×10-19mol/L,此时溶液中c(Cu2+)为
=
mol/L=6×10-17mol/L。
10.CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,维持大气中CO2的平衡对生态环境保护有着重要意义。
I.可利用CH4与CO2制备合成气(CO、H2),在某一钢性密闭容器中CH4、CO2的分压分别为15kPa、20kPa,加入Ni/α-A12O3催化剂并加热至1123K使其发生反应:
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
(1)研究表明CO的生成速率
,某时刻测得p(H2)=10kPa,则该时刻v(CH4)=___________k·Pas-1。
(2)达到平衡后,测得CO的产率为50%,则该反应的平衡常数Kp=_________。
(3)科学家提出制备“合成气反应历程分两步:
反应①:
CH4(g)=C(ads)+2H2(g)(慢反应)
反应②:
C(ads)+CO2(g)=2CO(g)(快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图所示:
CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为__________________。
能量变化图中:
E5+E1_________E4+E2(填“>”、“<”或“=”)。
II.CO2催化加氢制甲醇5MPa时,往某密闭容器中按投料比n(H2):
n(CO2)=3:
1充入H2和CO2,发生以下反应:
i.
,
ii..
iii.
反应达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如右图所示。
(4)①体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大,原因是_______________________。
②下列措施中,无法提高甲醇平衡产率的是________(填标号)。
A.加入适量COB.增大压强C.循环利用原料气D.升高温度
③如上图X、Y分别代表_________、________(填化学式)。
III.利用铜基配合物1,10-phenanthroline-Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之,其装置原理如图所示。
(5)①电池工作过程中,图中Pt电极附近溶液的pH_______(填“变大”或“变小”),阴极的电