0.1mol/L,c(Zn2+)=
=10-34.9,故d点纵坐标小于34.9,选项D正确。
答案选C。
8.二氧化氯(ClO2) 作为一种高效强氧化剂,已被联合国世界卫生组织(WHO)列为AI级安全消毒剂。
某研究小组设计如图所示装置制备ClO2和NaClO2。
已知:
ClO2熔点一59℃、沸点11℃,常温下ClO2为黄绿色或橘黄色气体,ClO2浓度过高或受热易分解,甚至会爆炸。
NaClO2 高于60℃时分解生成NaClO3和NaCl。
(1)装置连接好后,加入药品前需进行的操作是____________________________________。
(2)使用恒压分液漏斗的目的是_________________;仪器B 的作用是_________________。
(3)A 中反应为2NaClO3+H2O2+H2SO4=2C1O2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O。
C 中反应的化学方程式是_______________, 冷水浴的目的是_________________________。
(4) 实验中持续通入空气能稀释生成的ClO2并将其排到C处。
若空气的流速太慢可能造成的后果是_______________________________________。
(5)已知:
ClO2被I-还原为ClO2-、Cl-的转化率与溶液pH 的关系如图所示。
当pH≤2.0 时,ClO2-也能被I- 完全还原为Cl-。
反应生成的I2与Na2S2O3 反应的方程式:
2Na2S2O3+ I2= Na2S4O6 + 2NaI。
用ClO2消毒的饮用水中含有ClO2、ClO2-。
测定饮用水中ClO2、ClO2-的含量,分两步进行:
①用紫外分光光度法测得水样中ClO2的含量为amol/L。
②用滴定法测量ClO2-的含量。
请完成相应的实验步骤:
步骤1:
准确量取VmL 上述水样加入锥形瓶中。
步骤2:
调节水样的pH________。
步骤3:
加入足量的KI 晶体,充分反应。
步骤4:
加入少量淀粉溶液,用cmol/LNa2S2O3 溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3 溶液V1mL。
根据上述分析数据,测得该饮用水中ClO2-的浓度为____mol/L( 用含字母的代数式表示)。
【答案】
(1).检查该装置气密性
(2).平衡压强,有利H2O2的加入(3).防止倒吸(或安全瓶)(4).2C1O2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O(5).减少(或防止) H2O2、ClO2、NaClO2 的分解(6).ClO2的浓度高易分解(7).<2.0(8).(cV1-5aV) /4V
【解析】
(1)有气体生成或参与的实验,装置连接好后,加入药品前需进行的操作是检查该装置气密性;
(2)使用恒压分液漏斗的目的是平衡压强,有利H2O2的加入;仪器B 的作用是防止倒吸或起安全瓶作用;(3)A 中反应为2NaClO3+H2O2+H2SO4=2C1O2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O,C 中C1O2与双氧水在碱性条件下反应生成NaClO2和氧气,反应的化学方程式是2C1O2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O, 冷水浴的目的是减少(或防止) H2O2、ClO2、NaClO2 的分解;(4) 实验中持续通入空气能稀释生成的ClO2并将其排到C处。
若空气的流速太慢可能造成的后果是ClO2的浓度高易分解;(5)根据图中信息可知,调节水样的pH<2.0时以ClO2-为主,才能准确测定ClO2-的含量;根据反应2Na2S2O3+ I2= Na2S4O6 + 2NaI、ClO2-+4I- =2I2+Cl-、2ClO2+10I- =5I2+2Cl-可得关系ClO2-~~~2I2~~~~4Na2S2O3,该饮用水中ClO2-的浓度为
。
9.高铁酸钾(K2FeO4) 易溶于水。
受热分解生成氧气。
高铁酸钾的工业制法有多种,其中一种的主要步骤如图所示(方框内为主产物)。
(1)①中反应的离子方程式是_____________________________。
(2)③中的反应为:
Na2FeO4(s)+2KOH(aq)
K2FeO4(s)+2NaOH(aq),能生成高铁酸钾的可能原因是____________;用饱和KOH 溶液的目的除了减少K2FeO4的溶解外,还有_____________。
(3) 提纯粗K2FeO4采用的方法是___________________(选填“萃取”、“蒸馏”、“重结晶”)。
提纯过程中溶解粗K2FeO4 固体应选用__________(填序号)。
A.水B.稀硫酸C.KOH 溶液D.NaOH 溶液
(4)某温度下,高铁酸钾溶液在不同pH 下的分解曲线如图所示。
为延长高铁酸钾溶液的保存时间,可采取的措施是________________;完成pH>7 时的化学反应方程式配平:
__K2FeO4 +___=___KOH+___Fe(OH)3↓+________,____________________
(5)用高铁酸钾处理污水,能去污、杀菌、消毒,且自身被还原生成的Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体。
现用两种分别含有葡萄糖、甲苯的人工污水,每升分别加入30mgK2FeO4,相同温度下最终去除效果见下表。
项目
葡萄糖溶液
甲苯溶液
起始COD/(mg·L-1)
1124
1966
处理后COD/(mg·L-1)
983
526
去除率/%
11.54
73.24
已知:
化学需氧量(COD) 指的是:
在一定条件下,以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标,折算成每升水样全部被氧化后,需要的氧气的亳克数,以mg·L-1表示。
该指标也作为污水中有机物含量的综合指标之一。
由甲苯引起的1L 污水,当去除率为73.24%时,理论上需高铁酸钾_____mg。
[ 已知 :
M(K2FeO4)=198g/mol]。
理论上需要的m (Na2FeO4 ) 大于实际用量,说明Na2FeO4 去除有机污水的原理除了氧化作用外,另一个原因可能是_____________________________。
【答案】
(1).Cl2 +2OH-=Cl- +ClO-+ H2O
(2).K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小(3).增大K+离子浓度,平衡向右移动,有利于K2FeO4生成(4).重结晶(5).C(6).降低温度和升高溶液的pH(7).4K2FeO4+10H2O=8KOH +4Fe(OH)3↓+3O2↑(8).1.188×104(或11880 、1.2×104等)(9).K2FeO4还原生成的Fe3+离子水解生成Fe(OH)3胶体,对有机物的吸附而除去(或Fe(OH)3胶体有吸附作用)
10.甲醇(CH3OH)是重要的有机化工原料,可用于制取氢气、甲酸甲酯(HCOOCH3)。
(1) 在一定条件下用氧气催化氧化甲醇制氢气,原料气中n(O2)/n(CH3OH)对反应的选择性影响如图所示(选择性越大表示生成的该物质越多)。
当n(O2)/n(CH3OH)=0.25 时,主要反应的化学方程式为____________,制备H2 时最好控制n(O2)/n(CH3OH)=___________。
(2)甲醇催化脱氢制甲酸甲酯的反应为:
2CH3OH(g)
HCOOCH3(g)+2H2(g)△H=akJ·mol-1
①已知 :
CO(g)+ l/2O2(g)=CO2(g)△H1=-283kJ·mol-1
2CH3OH(g)+O2(g)=2CO2(g)+4H2(g)△H2=-386kJ·mol-1
2CO(g)+2H2(g)=HCOOCH3(g )△H3=-134kJ·mol-1
a=_________________。
②在310℃下,将2mol 甲醇置于VL恒容密闭容器中,反应20 分钟后到达平衡,平衡时甲醇和氢气的分压相等。
从开始到平衡时甲醇的平均反应速率为____mol·L-1·min-1,若平衡时气体总压为P总=5×104Pa,Kp=_______。
(已知:
Kp是用平衡气体分压代替平衡浓度求得的平衡常数。
气体分压=气体总压×气体的物质的量分数)。
若在310℃下,将2mol 甲醇置于VL恒压密闭容器中,反应到达平衡时甲醇的分压______氢气的分压(填“>”,“=”或“<”)。
(3) 电解法可消除甲醇对水质造成的污染,原理是:
通电将Co2+ 氧化成Co3+,然后Co3+将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯吸附除去Co2+)。
现用如图所示装置模拟上述过程,请写出:
①阴极的电极反应式_______________________________________。
②除去甲醇的离子方程式为_________________________。
【答案】
(1).2CH3OH+O2
2HCHO+2H2O
(2).0.5(3).46(4).1/(20V)(或0.05/V)(5).1×104(或1×104Pa)(6).<(7).2H++2e-=H2↑(8).6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6H++6Co2+
【解析】
(1)由图可知当n(O2)/n(CH3OH)=0.25时得到的产物是甲醛,CH3OH与O2发生的主要反应方程式为2CH3OH+O2
2HCHO+2H2O;在制备H2时由于在n(O2)/n(CH3OH)=0.5时选择性最高,所以最好控制n(O2)/n(CH3OH)=0.5;
(2)①已知 :
CO(g)+ l/2O2(g)=CO2(g)△H1=-283kJ·mol-1;2CH3OH(g)+O2(g)=2CO2(g)+4H2(g)△H2=-386kJ·mol-1;2CO(g)+2H2(g)=HCOOCH3(g )△H3=-134kJ·mol-1;根据盖斯定律,由②+③-①
得反应2CH3OH(g)
HCOOCH3(g)+2H2(g)△H=△H2+△H3-△H1
=-386kJ·mol-1-134kJ·mol-1+283kJ·mol-1
=+46kJ·mol-1,故a=46;
②设平衡时甲醇消耗的物质的量为x,则2CH3OH(g)
HCOOCH3(g)+2H2(g)
开始时的物质的量(mol)200
改变的物质的量(mol)x0.5xx
平衡时的物质的量(mol)2-x0.5xx
故2-x=x,x=1mol,从开始到平衡时甲醇的平均反应速率为
=
mol·L-1·min-1;平衡时CH3OH、HCOOCH3、H2的物质的量分别为1mol、0.5mol、1mol,Kp=
=1×104Pa;(3)通电后,电解池中水电离产生的氢离子得电子产生氢气,阴极电极反应式为2H++2e-=H2↑;将Co2+氧化成Co3+,电解池中阳极失电子发生氧化反应,电极反应为Co2+-e-=Co3+;以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化,自身被还原为Co2+,结合原子守恒与电荷守恒可知,还原生成H+,配平书写离子方程式为:
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+。
11.N 是一种重要的元素,其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。
(1)基态N 原子的核外电子排布式是_____________;最高能级的电子云轮廓图形状为_____________;N原子的第一电离能比O原子的大,其原因是_________________________。
(2)在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮,晶体结构如图所示。
晶体中每个氮原子与另外三个氮原子结合形成空间网状结构。
氮原子的杂化轨道类型为_________。
这种高聚氮N-N 键的键能为160kJ/mol,而N2 的键能为942kJ/mol,其可能潜在的应用是______________________。
(3)南京理工大学团队成功合成了能在室温稳定存在的五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl,经X射线衍射测得晶体结构,其局部结构如图所示(其中N5-的立体结构是平面五元环)。
下列说法正确的是________。
A.所有N 原子的价电子层均有孤对电子B.两种阳离子均含有配位键
C.两种阳离子不是等电子体 D.阴阳离子之间只存在离子键
(4)NH3 与F2 反应生成NF3 和NH4F,这四种物质中,沸点由高到低的顺序是______;NF3中氮元素显_______价;属极性分子的有_________________。
(5)立方氮化硼称为超硬材料。
晶胞结构如图所示:
硼原子的配位数是__________。
若晶胞参数为anm,则晶体的密度为____g·cm3 (用NA 表示阿伏伽德罗常数的值,列出代数式)。
【答案】
(1).1s22s22p3
(2).哑铃形(纺锤形)(3).N原子的2P轨道电子处半充满状态,比较稳定(4).sp3(5).制炸药(或高能燃料)(6).BC(7).NH4F>NH3>NF3>F2(8).+(9).NH3 NF3(10).4(11).1×1023/NAa3
【解析】
(1)N为7号元素,基态N 原子的核外电子排布式是1s22s22p3;最高能级2p能级的电子云轮廓图形状为哑铃形(纺锤形);N原子的2P轨道电子处半充满状态,比较稳定,故N原子的第一电离能比O原子的大;
(2)每个氮原子最外层均满足8电子稳定结构,N原子的最外层有5个电子,可形成3个共价键,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+
=4,氮原子的杂化轨道类型为sp3;这种高聚氮N-N 键的键能为160kJ/mol,而N2 的键能为942kJ/mol,其可能潜在的应用是制炸药(或高能燃料);(3)A.分子中有两个N 原子的价电子层没有孤对电子,选项A错误;B.两种阳离子水合氢离子和铵根离子均含有配位键 ,选项B正确;C.两种阳离子H3O+和NH4+不是等电子体,选项C正确;D.阴阳离子之间存在离子键、氢键,选项D错误。
答案选BC;(4)通常离子晶体的沸点高于分子晶体,NH3 存在氢键沸点较高,故NH3 、F2 、NF3 、NH4F四种物质中,沸点由高到低的顺序是NH4F>NH3>NF3>F2;NF3中氟元素显-1价,氮元素显+3价;属极性分子的有NH3、NF3;(5)由图中信息可知,硼原子与4个N原子相连,配位数是4;若晶胞参数为anm,晶胞的体积为a3nm3,根据原子均摊法,晶胞中含有
个B原子,4个N原子,则晶体的密度为
g·cm3。
12.由烃的衍生物A和芳香烃E 制备香精的重要原料M 的一种合成路线如下:
已知:
(R1、R2表示烃基或H 原子)
请回答下列题:
(1)A的化学名称为__________________,B 的结构简式为____________________。
(2)C 中官能团的名称为__________________。
D 分子中最多有__________个原子共平面。
(3)E→F的反应类型为___________________。
D+G→M 的化学方程式为____________。
(4)同时满足下列条件的D 的同分异构体有____种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有3 组峰的结构简式为__________________。
①能发生水解反应和银镜反应; ②不含环状结构
(5)参照上述合成路线和信息。
以
为原料(其他无机试剂任选),设计制备
的合成路线_____________________。
【答案】
(1).2-丁醇
(2).
(3).羟基、羧基(4).11(5).加成反应(6).
(7).8(8).
(9).
【解析】根据已知:
,B转化为C,C发生消去反应,由
推出C中羟基在羧基相连的碳上,则C为
,B为
,A催化氧化得到B,则B为2-丁醇;由已知
可推知E为苯乙烯,苯乙烯反应生成F为
,
在氢氧化钠的水溶液中加热发生取代反应生成G为
,
与
发生酯化反应(取代反应)生成M为
。
(1)A的化学名称为2-丁醇,B 的结构简式为
;
(2)C为
,官能团的名称为羟基、羧基;D 为
,根据乙烯分子中6个原子共平面,羧基中至少4个原子共平面,故分子中最多有11个原子共平面;(3)E→F是苯乙烯在过氧化氢作用下与氯化氢发生加成反应生成
,反应类型为加成反应;D+G→M 是
与
发生酯化反应(取代反应)生成
和水,化学方程式为
;(4)D(
) 的同分异构体,满足:
①能发生水解反应和银镜反应,由于只有两个氧故只能是甲酸酯,②不含环状结构,则应该还含有一个碳碳双键,满足条件的同分异构体有HCOOCH=CHCH2CH3、HCOOCH2CH=CHCH3、HCOOCH2CH2CH=CH2、HCOOCH2C(CH3)=CH2、HCOOC=CH(CH3)2、HCOOC=CH2(CH2CH3)、HCOOC(CH3)=CH2CH3、HCOOCH(CH3)CH=CH2共8种;核磁共振氢谱有3 组峰的结构简式为
;(5)参照上述合成路线和信息。
与HCN反应后酸化得到
,
发生消去反应得到
,
在一定条件下发生加聚反应生成
,合成路线如下
。
点睛:
本题考查有机化合