【答案】B
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、M、W的原子序数依次增大,X元素的某种原子不含中子,X为H元素;W的单质为黄色,W为S元素;W和Z同主族,Z为O元素;X与M同主族,M只能为Na元素;5种元素最外层电子总数为19,则Y最外层电子数为5,Y为N元素,据此分析解答。
【详解】根据上述分析,X为H元素,Y为N元素,Z为O元素,M为Na元素,W为S元素。
A.元素周期表中,短周期共有18种元素,其中主族元素共有15种,还有3种元素为稀有气体元素,故A错误;
B.M为Na元素,为活泼的金属元素,X、Y、Z、W均为非金属元素,都可以和钠形成离子化合物,故B正确;
C.以上5种元素形成
化合物中,从阳离子的分类角度来看,可以是钠盐,也可以是铵盐,能形成两类盐,故C错误;
D.原子半径:
Na>O,但离子半径:
Na+<O2-,故D错误;故选B。
【点睛】本题考查元素周期表和元素周期律的推断及应用。
本题易错点为C,要注意阳离子中有一种特殊的阳离子是NH4+。
5.硼化钒(VB2)-空气电池是目前储电能力最高的电池,示意图如图所示,该电池工作时的反应为4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5。
下列说法错误的是()
A.电极a的电势比VB2极的高
B.VB2极的电极反应式为2VB2-22e-+22OH-=2B2O3+V2O5+11H2O
C.放电时,OH-由VB2极向a电极移动
D.若采用稀盐酸作电解质溶液,则该电池发生的总反应改变
【答案】C
【详解】A.电极a是正极,VB2极是负极,所以电极a的电势比VB2极的高,故A正确;
B.负极上是VB2失电子发生氧化反应,则VB2极的电极反应式为2VB2-22e-+22OH-=2B2O3+V2O5+11H2O,故B正确;
C.硼化钒(VB2)-空气电池,氧气在正极上得电子,所以a为正极,放电时,OH-由正极向负极移动,由a极向VB2电极移动,故C错误;
D.若采用稀盐酸作电解质溶液,V2O5要和盐酸反应,故该电池发生的总反应改变,故D正确。
故选C。
【点睛】原电池是把化学能转化为电能的装置,原电池中,阳离子向正极定向移动,阴离子向负极定向移动,负极上失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应。
6.25℃时,改变醋酸溶液的pH[溶液中c(CH3COOˉ)与c(CH3COOH)之和始终为0.1mol·Lˉ1],溶液中H+、OHˉ、CH3COOˉ及CH3COOH浓度的对数值(lgc)与pH关系如图所示。
下列说法错误的是()
A.lgK(CH3COOH)=-9.26
B.图中①表示CH3COOH浓度的对数值与pH的关系曲线
C.0.1mol·Lˉ1CH3COOH溶液的pH约为2.88
D.0.1mol·Lˉ1CH3COONa溶液的pH约为8.87
【答案】A
【分析】醋酸溶液中存在CH3COOH⇌CH3COO-+H+的电离平衡,c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol•L-1,在强酸性溶液中c(CH3COOH)≈0.1mol/L,lgc(CH3COOH)≈-1,强碱性溶液中c(CH3COO-)≈0.1mol/L,lgc(CH3COO-)≈-1,根据图知,①为表示CH3COOH的曲线、②为表示CH3COO-的曲线,酸性越强lg(H+)越大、lg(OH-)越小,碱性越强lg(H+)越小、lg(OH-)越大,所以③线是表示H+的曲线、④线是表示OH-的曲线,据此分析解答。
【详解】A.K(CH3COOH)=
,当c(CH3COOH)=c(CH3COO-),Ka=c(H+)=10-4.75,lgK(CH3COOH)=-4.75,故A错误;
B.根据上述分析,①为表示CH3COOH的曲线、②为表示CH3COO-的曲线,③线是表示H+的曲线、④线是表示OH-的曲线,故B正确;
C.醋酸为弱酸,电离程度较小,因此0.1mol·Lˉ1CH3COOH溶液中c(CH3COO-)≈c(H+),根据图知,这两种微粒浓度相等的点对应的pH约为2.88,故C正确;
D.因为醋酸钠水解程度较小,所以醋酸钠溶液中c(CH3COOH)≈c(OH-),根据图知,这两种微粒浓度相等的点对应的pH=8.87,故D正确;故选A。
【点睛】本题考查了弱电解质的电离及酸碱混合溶液的定性判断,明确弱电解质电离特点及图示中各条曲线代表的微粒是解本题关键,也是本题的难点和易错点。
7.下列实验操作得到的现象和结论均正确的是()
选项
实验操作
现象
结论
A
在滴有酚酞的Na2CO3溶液中,加入BaCl2溶液
溶液褪色
BaCl2溶液显酸性
B
向25mL沸水中滴加5~6滴FeCl3饱和溶液,继续煮沸
生成红褐色沉淀
制得Fe(OH)3胶体
C
向H2S溶液中滴加CuSO4溶液
生成蓝色沉淀
H2S酸性比H2SO4强
D
向两支盛有KI3溶液的试管中,分别滴加淀粉溶液和AgNO3溶液
前者溶液变蓝,后者有黄色沉淀
KI3溶液中存在I2和I-
【答案】D
【详解】A、滴有酚酞的Na2CO3溶液呈红色是因为碳酸根离子水解溶液显碱性:
CO32-+H2O
HCO3-+OH-,加入氯化钡,碳酸根离子和钡离子结合水解平衡逆向进行,氢氧根离子浓度减小,碱性减弱红色褪去,故A错误;
B、FeCl3饱和溶液在沸水中水解生成氢氧化铁胶体,为防止胶体聚沉,当溶液呈红褐色时停止加热,故B错误;
C、向H2S溶液中滴加CuSO4溶液生成CuS沉淀和硫酸,CuS为黑色沉淀,H2S酸性比H2SO4弱,故C错误;
D、向两支盛有KI3的溶液的试管中,分别滴加淀粉溶液和AgNO3溶液,前者溶液变蓝,后者有黄色沉淀,则KI3的溶液中含I2、I-,即KI3溶液中存在平衡为I3-
I2+I-,故D正确;
故选D。
【点睛】明确实验原理是解本题关键,根据氢氧化铁胶体的制备、盐类水解原理、物质的检验等知识点来分析解答即可,侧重实验基本操作和实验原理的考查,注意装置的作用及实验的操作性、评价性分析,难点B,学生对氢氧化铁胶体制备的原理理解不透。
8.以硫铁矿为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O,270.5g·mol-1)的工艺流程如图所示。
请回答下列问题:
(1)为加快焙烧反应的化学反应速率,可采取的措施为__________________________、______________________________。
(任写两条)
(2)焙烧后得到的Fe2O3在酸溶过程中发生反应的离子方程式为________________________。
(3)过滤操作用到的玻璃仪器有烧杯、____________、____________。
(4)焙烧过程中产生的SO2可用过量的氨水进行吸收,所得溶液中溶质的名称为__________、______________________。
(5)先向氯化铁溶液中加适量盐酸的目的是_________________________,再_____________、__________________、过滤、洗涤,最终得到氯化铁晶体。
【答案】
(1).粉碎硫铁矿
(2).鼓入热的压缩空气(3).Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O(4).漏斗(5).玻璃棒(6).亚硫酸铵(7).一水合氨(8).抑制Fe3+的水解(9).(在HCl气氛中)蒸发浓缩(10).冷却结晶
【分析】根据流程,黄铁矿在高温下煅烧可以得到铁的氧化物,将其溶于盐酸中,可以得到含有铁离子的盐溶液,氯化铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶就可以得到氯化铁的晶体。
【详解】
(1)为加快焙烧反应的化学反应速率,可采取的措施为粉碎硫铁矿、鼓入热的压缩空气。
(2)焙烧后得到的Fe2O3在酸溶过程中得到氯化铁溶液和水,发生反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。
(3)过滤操作用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。
(4)焙烧过程中产生的SO2可用过量的氨水进行吸收生成亚硫酸铵和水,所得溶液中溶质的名称为亚硫酸铵、过量的氨水,溶质为一水合氨。
(5)铁离子易水解,先向氯化铁溶液中加适量盐酸
目的是抑制Fe3+的水解,再(在HCl气氛中)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤,最终得到氯化铁晶体。
9.NO、NO2是汽车尾气中主要的含氮氧化物。
回答下列问题:
(1)已知氮氧化物转化过程中的能量变化如图(图中表示生成2molNO2的能量变化)。
1molNO氧化为NO2的焓变△H=_____________。
(2)某温度下,反应的平衡常数如下:
a.2NO2(g)
N2(g)+2O2(g)K=6.7×1016,b.2NO(g)
N2(g)+O2(g)K=2.2×1030,分解反应趋势较大的反应是____(填“a”或“b”);反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的K=____________。
(3)已知反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的正反应速率V正=kcm(NO)cn(O2),其中k为速率常数,可通过下列实验数据计算k、m、n。
组别
起始浓度/mol·L-1
初始速率/mol·L-1·S-1
NO
O2
1
0.02
0.0125
7.98×10-3
2
0.02
0.0250
15.96×10-3
3
0.04
0.0125
31.92×10-3
则k=____,m=____,n=____。
(4)已知该反应的历程为:
第一步:
NO+NO
N2O2快速平衡;第二步:
N2O2+O2
2NO2慢反应,其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,第一步反应V(正)=k1c2(NO),V(逆)=k-1c(N2O2)。
下列叙述正确的是____(填字母)。
A.第一步反应的平衡常数K=
B.V(第一步的正反应)<V(第二步的反应)
C.第二步
活化能比第一步的活化能高
D.第二步中N2O2与O2的碰撞100%有效
(5)一定条件下测得容器中NO、O2、NO2浓度发生如下变化。
①NO的平衡转化率为____。
②该温度下反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的平衡常数为_____(保留整数)。
【答案】
(1).-56kJ·mol-1
(2).b反应(3).3.28×1013(4).1596L2·mol-2·s-1(5).1(6).2(7).AC(8).60%(9).321.4
【详解】
(1)图1中是2molNO完全反应被氧化为二氧化氮放出热量180kJ-68kJ=112kJ,1molNO氧化为NO2的放出热量为56kJ,焓变△H=-56kJ·mol-1;
(2)a.2NO2(g)
N2(g)+2O2(g)Ka=
=6.7×1016
b.2NO(g)
N2(g)+O2(g)Kb=
=2.2×1030
分解反应趋势较大的反应是平衡常数大的反应,应为b反应,反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的K=
=
=
=3.28×1013;
(3)正反应速率v正=k1cm(NO)cn(O2),1、2组NO浓度相等,但是氧气浓度不等,
=(
)n,据此计算n=1;1、3组氧气浓度相等,NO浓度不等,则
=(
)m,据此计算m=2;根据v正=kxcm(NO)cn(O2)得15.96×10-3=k(0.02)2×0.0250,解得k=1596;
(4)A.2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的平衡常数K1=
,第一步:
NO+NO=N2O2快速平衡,K=
,第二步:
N2O2+O2=2NO2慢反应,K2=
,第一步反应的平衡常数K=
,故A正确;
B.第一步快速达到平衡状态,v(第一步的正反应)>v(第二步的反应),故B错误;
C.第二步反应缓慢说明,第二步的活化能比第一步的活化能高,故C正确;
D.第二步反应缓慢,说明反应中N2O2与O2的碰撞不是100%有效,故D错误;
故选AC;
(5)①图象分析可知平衡时NO消耗浓度=0.01mol·L-1-0.004mol·L-1=0.006mol·L-1,转化率=
×100%=60%;
②图象中得到平衡浓度c(NO)=0.004mol·L-1,c(O2)=0.007mol·L-1,c(NO2)=0.006mol·L-1,该温度下,反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的平衡常数K=
=321.4。
10.无水硫酸铜(CuSO4)为白色或灰白色粉末。
其水溶液显蓝色,呈弱酸性。
可用作杀菌剂和电解精炼铜时的电解液。
某化学课外活动小组通过设计硫酸铜受热分解的探究实验,测定气体产物的成分(已知硫酸铜完全分解,固体产物仅含CuO)。
实验装置如图所示,回答下列问题
(1)实验前需进行的操作是_________,仪器a的名称是_____,加热时试管外壁必须干燥,要先均匀加热,再集中加热,其目的是__________________________________。
(2)实验结束时根据f中量筒是否收集到水,确定气体产物中有无_______(填化学式)。
(3)装置c的作用是_____________________________。
(4)装置d中的化学方程式为________________________________,_________________________________________。
有小组成员建议在装置d后增加连接一个干燥管,其原因是_______________________________________________________。
(5)按完善装置的实验结束前后测得相关数据如下:
(填化学式)。
实验前无水硫酸铜的质量/g
实验后装置d增加的质量/g
量筒中水的体积折算成标准状况下气体的体积/mL
6.4
2.56
224
通过计算,写出CuSO4受强热分解的化学方程式:
__________________________________。
【答案】
(1).检查装置的气密性
(2).酒精喷灯(3).防止试管受热时骤冷骤热而破裂(4).O2(5).干燥气体(6).CaO+SO2=CaSO3(7).2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O(8).e中水蒸气进入d中,导致误差,从而对SO2的定量检验造成干扰(9).4CuSO4
4CuO+2SO2↑+O2↑+2SO3↑
【分析】实验仪器的作用:
发生装置→气体转换→气体干燥→气体吸收装置→排水→测量装置;根据硫酸铜分解可能发生两种情况2CuSO4
2CuO+2SO2↑+O2↑或CuSO4
CuO+SO3↑或者两个反应同时发生来判断。
【详解】
(1)为确保测量气体体积的准确,实验前需进行的操作是检查装置的气密性;仪器a的名称是酒精喷灯,加热时试管外壁必须干燥,要先均匀加热,再集中加热,其目的是防止试管受热时骤冷骤热而破裂。
(2)按从左至右的方向,先制备气体,通过亚硫酸氢钠吸收三氧化硫,再通过浓硫酸干燥二氧化硫气体和氧气,通过碱石灰吸收二氧化硫称量计算,最后利用排水量气法测定氧气的体积。
实验结束时根据f中量筒是否收集到水,确定气体产物中有无O2。
(3)装置c的作用是浓硫酸干燥二氧化硫气体和氧气,确保碱石灰吸收的只有二氧化硫。
(4)装置d中的化学方程式为CaO+SO2=CaSO3,2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O,CaO+H2O=Ca(OH)2。
有小组成员建议在装置d后增加连接一个干燥管,其原因是e中水蒸气进入d中,导致误差,从而对SO2的定量检验造成干扰。
(5)n(O2)=
mol=0.01mol,按方程式:
2CuSO4
2CuO+2SO2↑+O2↑反应时,只生成0.02molSO2,现测到d中增加的质量2.56g,
=0.04mol,6.4g硫酸铜
=0.04mol,生成0.02molSO2,则有0.02molSO3,通过计算,写出CuSO4受强热分解的化学方程式:
4CuSO4
4CuO+2SO2↑+O2↑+2SO3↑。
【点睛】本题考查物质的组成和实验数据的处理,做题时注意把握实验基本操作及其作用,充分利用有关数据进行计算,难点(5)根据实验数据分析得出:
硫酸铜分解可能发生两种情况2CuSO4
2CuO+2SO2↑+O2↑或CuSO4
CuO+SO3↑或者两个反应同时发生。
11.央视报道《王者归“铼”》:
中国发现超级金属“铼”,飞机火箭上天全靠它,有望打破美国垄断。
(1)铼(Re)被称为类锰元素,与锰的外围电子结构数相同,已知Mn的外围电子排布式为3d54s2,写出75Re的外围电子排布式:
______,其最高价氧化物的化学式为_______。
(2)铢合金可作为醇脱氢反应的催化剂:
CH3OH
HCHO+H2↑,上述反应两种有机物中碳原子的杂化形式分别是______和_______。
C、H、O三种元素中,电负性最大的是______(填元素符号)。
(3)实验中常用过硫酸盐氧化法测定钢铁中锰的含量,反应原理为2Mn2++5S2O82-+8H2O
2MnO4-+10SO42-+16H+。
已知H2S2O8的结构简式如图所示。
上述反应中S2O82-断裂的共价键类型为___(填“σ键”或“π键”),每生成0.3molMnO4-,过硫酸根中断裂的共价键数目为_____NA。
(4)科学家研制出一种新型的超硬材料,类似于金刚石的结构,但硬度比金刚石大,该晶体元素组成为C和N,其晶胞如图所示(图示原子都包含在晶胞内),则该晶胞所含氮原子的个数为____。
已知晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,,该晶体的摩尔质量为Mg·mol-1,密度为ρg·cm-3,则阿伏加德罗常数的数值为_____________(用含a、b、c、ρ、M的代数式表示)。
【答案】
(1).5d56s2
(2).Re2O7(3).sp3(4).sp2(5).O(6).σ(7).0.75(8).8(9).
【详解】
(1)铼(Re)被称为类锰元素,与锰的外围电子结构数相同,锰元素为25号元素,铼为75号元素位于第6周期第ⅤⅡB族,结合Mn的外围电子排布式为3d54s2,75Re的外围电子排布式:
5d56s2,最高价为+7价,据此写出氧化物化学式为Re2O7。
(2)铢合金可作为醇脱氢反应的催化剂:
CH3OH
HCHO+H2↑,甲醇分子内碳原子形成4个σ键,杂化方式为sp3杂化,甲醛(H2C=O)分子内碳原子形成3个σ键,无孤对电子,杂化方式为sp2杂化;同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大,电负性C<O,H的电负性最小,H<C<O,则O原子电负性最大。
(3)反应中S2O82-中过氧键发生断裂生成SO42-,断裂的是σ键,每生成1molMnO4-消耗S2O82-为1mol×
=2.5mol,每生成0.3molMnO4-,反应中S2O82-中过氧键发生断裂生成SO42-,故断裂0.75NA个过氧键非极性键;
(4)图示原子都包含在晶胞内,该晶体元素组成为C和N,每个晶胞中含有6个C原子,8个N原子;每个晶胞含2个C3N4,每个晶胞质量=
g,每个晶胞的体积为abc×10-21cm3,则密度ρ=
=
g·cm-3,NA=
。
【点睛】本题考查物质结构与性质,涉及元素推断、核外电子排布、电负性、化学键、晶体结构与性质、晶胞计算等,考查学生对信息的理解和知识综合应用的能力,难点(4)利用均摊法进行晶胞计算。
12.化合物F是感冒药的常用成分,一种合成F的路线如下:
回答下列问题:
(1)A的结构简式为__________。
(2)B的化学名称为_________。
(3)由C生成D的化学方程式为____________________________________________。
(4)由E生成F的反应类型为_______________。
(5)F的分子式为____________。
(6)R是D的同分异构体,则同时符合下列条件的R共有__