c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(OH-),故C错误;D.d点溶液的pH=7,Ka(CH3COOH)=
=1.8×10-5,则
=
=180,故D正确;故选D。
点睛:
本题考查了酸碱中和滴定原理的应用和曲线的分析判断。
本题的易错点和难点为D,要注意利用电离平衡常数表达式分析解答。
第II卷(非选择题)
8.纳米CaCO3作为工业上重要的无机填充材料,广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油墨和造纸等行业。
某化学兴趣小组在实验室中利用下列装置模拟工业制备纳米CaCO3.
请回答下列问题:
(1)仪器甲的名称是________,在该实验中,其作用是_____.
(2)将上述接口连接顺序补充完整:
a
;b
;d
。
__________
(3)装置D中选择的试剂是__________(填序号,下同),装置E中选择的试剂是__________
①饱和Na2CO3溶液②饱和NaHCO3溶液③无水CaCl2固体④碱石灰
(4)装置C中发生反应的离子方程式为__________
(5)随着气体的通入,三颈烧瓶中产生白色沉淀且逐渐增多,但一段时间后,白色沉淀逐渐减少,其可能的原因为_______(结合化学用语解释)。
(6)当生成5g沉淀时,理论上消耗两种气体(标准状况下)的总体积可能为_________
(7)已知:
常温下,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ksp(CaSO3)=1.4×10-7。
向浓度为1.0mol/L的Na2SO3溶液中加入纳米CaCO3,若使CaCO3向CaSO3转化,则该混合液中c(SO32-)/c(CO32-)的值(x)的取值范围为__________。
【答案】干燥管防止倒吸fge、c、h②③Ca2++2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4+CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2易溶于水3.36L、7.84Lx>50
【解析】根据装置图及使用的试剂可知,A是生成二氧化碳的装置;B是生成氨气的装置;C是生成碳酸钙沉淀的装置;生成的二氧化碳中混有氯化氢,可以通过D装置除去,E装置可以防止未反应的氨气污染空气。
(6)n(CaCl2)=0.2L×0.5mol/L=0.1mol,5g碳酸钙沉淀的物质的量=
=0.05mol,根据Ca2++2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4+可知,当氯化钙过量,消耗氨气0.1mol,二氧化碳0.05mol,共消耗气体0.15mol,标准状况下的体积=0.15mol×22.4L/mol=3.36L;但通入的气体过量将生成的部分碳酸钙溶解,则生成0.1mol碳酸钙消耗氨气0.2mol,二氧化碳0.1mol,溶解0.05mol碳酸钙需要消耗0.05mol二氧化碳,共消耗气体0.35mol,标准状况下的体积=0.35mol×22.4L/mol=7.84L,故答案为:
3.36L、7.84L;
(7)向浓度为1.0mol/L的Na2SO3溶液中加入纳米CaCO3,若使CaCO3向CaSO3转化需要满足c(SO32-)c(Ca2+)>Ksp(CaSO3),即c(SO32-)
>Ksp(CaSO3),则
>
=
=50,故答案为:
x>50。
9.金属锰主要用在航空、冶金及化工等行业。
采用“两矿一步法”浸出高硫高铁碳酸锰矿(主要含有FeS2、FeCO3、SiO2、CuO等杂质)制备金属锰的工艺流程如下:
已知:
Ⅰ.福美钠的化学式为(CH3)2CNS2Na,采用福美钠对MnSO4溶液中重金属进行净化去除效果良好:
Ⅱ.部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH如下表所示:
Fe2+
Cu2+
Fe3+
Mn2+
pH(开始沉淀)
7.5
5.2
1.7
7.2
pH(完全沉淀)
9.7
7.8
3.2
10.4
回答下列问题:
(1)FeS2中S元素的化合价为_____价。
(2)浸出时,软锰矿中的主要成分MnO2与FeS2发生氧化还原反应,写出该反应的化学方程式:
___
(3)向浸出液中吹入空气的目的是__________(用离子方程式表示)。
(4)调节pH的最佳范围是_______,沉淀的成分是______(填化学式)。
(5)(CH3)2CNS2H可由(CH3)2NH与CS2通过加成反应得到,1mol(CH3)2NH中,共价键的数目为__NA。
(6)工业上采用如图所示的方法获得金属Mn,B极为____极,若没有阴离子交换膜,Mn2+将在D极发生反应生成MnO2,则电极反应式为____________。
【答案】-115MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O3.2≦pH<7.2Fe(OH)3、SiO2、Cu(OH)29正Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+
【解析】高硫高铁碳酸锰矿(主要含有FeS2、FeCO3、SiO2、CuO等杂质)用硫酸溶解,同时二氧化锰与FeS2发生氧化还原反应,溶液中存在Fe3+、Cu2+、Mn2+,吹入空气将亚铁离子完全氧化,在加入氨水,调节pH使Fe3+、Cu2+沉淀除去,加入福美钠(CH3)2CNS2Na除去MnSO4溶液中的重金属离子,最后电解生成金属锰。
(1)FeS2中Fe为+2价,则S元素的化合价为-1价,故答案为:
-1;
(2)浸出时,软锰矿中的主要成分MnO2与FeS2发生氧化还原反应,生成硫酸锰和硫酸铁,反应的化学方程式为15MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O,故答案为:
15MnO2+2FeS2+14H2SO4=15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O;
(3)向浸出液中吹入空气是将亚铁离子完全氧化,4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,故答案为:
4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;
10.醋酸乙烯(CH3COOCH=CH2)是一种重要的有机化工原料,以二甲醚(CH3OCH3)与合成气(CO、H2)为原料,醋酸锂、碘甲烷等为催化剂,在高压反应釜中一步合成醋酸乙烯及醋酸。
回答下列问题:
(1)常温下,将浓度均为amol/L的醋酸锂溶液和醋酸溶液等体积混合,测得混合液的pH=b,则混合液中c(CH3COO-)=______mol/L(列出计算式即可)。
(2)合成二甲醚:
Ⅰ.2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)ΔH1=-91.8kJ/mol;
Ⅱ.2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-23.5kJ/mol;
Ⅲ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.3kJ/mol.
已知:
H-H的键能为436kJ/mol,C=O的键能为803kJ/mol,H-O的键能为464kJ/mol,则C≡O的键能为_____kJ/mol.
(3)二甲醚(DME)与合成气一步法合成醋酸乙烯(VAC)的反应方程式为2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g)
CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g),T℃时,向2L恒容密闭反应釜中加入0.2molCH3OCH3、0.4molCO、0.1molH2发生上述反应,10min达到化学平衡,测得VAC的物质的量分数为10%。
①0~10min内,用CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)=______;该温度下,该反应的平衡常数K=__________。
②下列能说明该反应达到平衡状态的是______(填选项字母)。
A.V正(DME)=v逆(H2)≠0
B.混合气体的密度不再变化
C.混合气体的平均相对分子质量不再变化
D.c(CO):
c(VAC)=4:
1
③如图是反应温度对二甲醚(DME)的转化率和醋酸乙烯(VAC)选择性(醋酸乙烯的选择性Svac=
)的影响,该反应的ΔH______0(填“>”“<”或“=”);控制的最佳温度是___________.
④保持温度不变,向反应釜中通入氩气增大压强,则化学平衡______(填“向正反应方向”“向逆反应方向"或“不”)移动。
【答案】a/2+10-b-10b-141072.70.01mol·L-1·min-110000C<180℃不
【解析】
(1)常温下,将浓度均为amol/L的醋酸锂溶液和醋酸溶液等体积混合,根据电荷守恒,c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Li+)+c(H+),因此c(CH3COO-)+10b-14mol/L=
mol/L+10-bmol/L,整理得:
c(CH3COO-)=
mol/L+10-bmol/L-10b-14mol/L=(
+10-b-10b-14)mol/L,故答案为:
+10-b-10b-14;
(2)根据反应Ⅲ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.3kJ/mol可知,ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,则C≡O的键能为=(-41.3kJ/mol)-(2×464kJ/mol)+(2×803kJ/mol+436kJ/mol)=1072.7kJ/mol,故答案为:
1072.7;
(3)①2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g)
CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g),
起始(mol)0.20.40.100
反应(mol)2x4xxx2x
平衡(mol)0.2-2x0.4-4x0.1-xx2x
则
×100%=10%,解得:
x=0.05mol,0~10min内,用CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)=
=0.01mol·L-1·min-1;该温度下,该反应的平衡常数
11.据媒体报道,法国一家公司Tiamat日前研发出比当前广泛使用的锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池,预计从2020年开始实现工业生产。
该电池的负极材料为Na2Co2TeO6(制备原料为Na2CO3、Co3O4和TeO2),电解液为NaClO4的碳酸丙烯酯溶液。
回答下列问题:
(1)Te属于元素周期表中_____区元素,其基态原子的价电子排布式为_____。
(2)基态Na原子中,核外电子占据的原子轨道总数为____,最高能层电子云轮廓图形状为_____
(3)结合题中信息判断:
C、O、Cl的电负性由大到小的顺序为_____(用元素符号表示)。
(4)CO32-的几何构型为______;碳酸丙烯酯的结构简式如图所示,则其中碳原子的杂化轨道类型为_________,1mol碳酸丙烯酯中键的数目为________.
(5)[Co(H2O)6]3+的几何构型为正八面体形,配体是_____,该配离子包含的作用力为__(填选项字母)。
A.离子键B.极性键C.配位键D.氢键E.金属键
(6)Na和O形成的离子化合物的晶胞结构如图所示,晶胞中O的配位数为______,该晶胞的密度为ρg/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则Na与O之间的最短距离为_____cm(用含ρ、NA的代数式表示)。
【答案】p5s25p46球形O>Cl>C平面三角形sp2、sp3l3NA(或13×6.02×1023)H2OBC8
而晶胞体积为
g÷ρg•cm-3=
cm3,晶胞棱长为
cm,则Na与O之间的最短距离为立方体对角线的
=
×
cm,故答案为:
8;
×
。
点睛:
本题考查物质的结构与性质,涉及核外电子排布、杂化轨道、晶胞结构与计算等。
本题的易错点为(6)中Na与O之间的最短距离的求算,要注意根据图示判断为体对角线的四分之一。
12.唑啉草酯H是用于麦田的具有新颖结构的苯基吡唑啉除草剂。
一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为__________
(2)B的结构简式为__________
(3)G
H的反应类型为__,下列关于G、H的说法正确的是______(填选项字母)。
A.G不含手性碳原子,H含有一个手性碳原子
B.二者均能使酸性KMnO4溶液褪色
C.二者均含有3种含氧官能团
D.二者各1mol时,最多消耗H2的物质的量不相等
(4)写出D
E的化学反应方程式:
__________.
(5)同时满足下列条件的F的同分异构体Ⅰ的结构有__种(不考虑立体异构),写出一种核磁共振氢谱显示有3种不同化学环境的氢,且峰面积之比为9:
1:
1的Ⅰ的结构简式:
_________________
①苯环上连有2个相同的叔丁基[-C(CH3)3]
②苯环上只有2个H
③1molⅠ能与2molNaHCO3反应产生无色气体
(6)结合题给信息,写出以2-甲基-1-丙烯和
为原料(其他试剂任选)制备化合物
的合成路线:
____________。
【答案】对甲基苯胺(或对氨基甲苯)
取代反应BC
11
(或
或
或
)
【解析】
(1)A(
)的化学名称为对氨基甲苯,故答案为:
对氨基甲苯;
(2)根据C的结构,结合A和B分子式的差别可知,B的结构简式为
,故答案为:
;
(3)根据流程图,G与C4H9COCl发生取代反应生成H和氯化氢;A.G中不含手性碳原子,H中也不含手性碳原子,故A错误;B.G和H的苯环上均含有侧链烃基,能够被高锰酸钾溶液氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色,故B正确;C.G中含有羟基、肽键和醚键3种含氧官能团,H中含有酯基、肽键和醚键3种含氧官能团,故C正确;D.肽键和酯基中的碳氧双键不能与氢气加成,1molG最多消耗4molH2,1molH4最多消耗4molH2,物质的量相等,故D错误;故选BC;故答案为:
取代反应;BC;
(4)D(
)与
发生取代反应生成E(
)和甲醇,反应的化学反应方程式为
,故答案为:
;
(5)F为
,除变化为含有10个C,4个O。
F的同分异构体Ⅰ满足:
①苯环上连有2个相同的叔丁基[-C(CH3)3];②苯环上只有2个H;③1molⅠ能与2molNaHCO3反应产生无色气体,说明分子中含有2个羧基;满足条件的I是苯环上连接2个叔丁基[-C(CH3)3]和2个羧基,①2个叔丁基[-C(CH3)3]位于邻位有
(表示叔丁基,表示羧基,表示另一个羧基可能的位置,下同)3种,
1种;②2个叔丁基[-C(CH3)3]位于间位有
2种,
1种;③2个叔丁基[-C(CH3)3]位于对位有
4种;共3+1+2+1+4=11种,核磁共振氢谱显示有3种不同化学环境的氢,且峰面积之比为9:
1:
1的Ⅰ的结构简式为
(或
或
或
),故答案为:
(或
或
或
);
(6)以2-甲基-1-丙烯和
为原料制备化合物
。
根据流程图,需要先制备
,根据逆向推导,可以先合成
,可以由2-甲基-1-丙烯与溴化氢加成后水解生成,因此合成路线为
,故答案为:
。
点睛:
本题考查了有机物的合成与推断,难度较大。
本题的易错点为(5)中同分异构体数目的判断,需要根据要求判断出苯环上连接的基团数目和种类,然后按照一定的顺序书写;难点是(6),要能够从流程图中E→F的提示找需要合成的中间产物
。