转化流程如图所示,下列有关该转化过程的叙述正确的是
A.MFe2O4表现了还原性
B.若MFe2Ox 与H2发生反应的物质的量之比为2∶1,则x=3.5
C.在该反应中每有含1molNO2的废气被处理将转移电子数4NA个
D.SO2的还原性大于MFe2Ox
【答案】D
【解析】A.MFe2O4与H2发生反应变为氧缺位铁酸盐MFe2Ox,在该反应中MFe2O4被还原,作氧化剂,表现氧化性,选项A错误;B、流程中是MFe2O4与H2发生反应转化为MFe2Ox ,选项B错误;C、在该反应中每有含1molNO2的废气被处理生成氮气,将转移电子数8NA个,选项C错误;D、MFe2Ox与SO2反应中,Fe元素的化合价升高,MFe2Ox被氧化,SO2的还原性大于MFe2Ox,选项D正确。
答案选D。
3.齐墩果酸临床用于治疗传染性急性黄疸型肝炎,其结构简式如图所示,下列说法不正确的是
A.齐墩果酸能使酸性KMnO4溶液褪色B.齐墩果酸能和NaHCO3溶液反应产生气体
C.齐墩果酸分子间能形成酯D.齐墩果酸能发生加成反应、取代反应、水解反应
【答案】D
4.下列实验装置不能达到实验目的的是
A.装置Ⅰ:
先从①口进气收集满CO2,再从②口进气,可收集NO气体
B.装置Ⅱ:
可用该装置分离葡萄糖和淀粉的混合溶液
C.装置Ⅲ:
试管中盛有酸性高锰酸钾溶液可验证乙烯具有还原性
D.装置Ⅳ:
证明铁发生吸氧腐蚀时空气参加反应
【答案】C
【解析】A.二氧化碳和NO不反应,且NO密度小于二氧化碳,所以可以采用向下排二氧化碳气体法收集NO,选项A正确;B.淀粉溶液为胶体,不能通过半透膜,葡萄糖分子能通过半透膜,能用该装置分离葡萄糖和淀粉的混合溶液,选项B正确;C、乙醇易挥发,产生的乙烯中含有乙醇,且乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色干拢检验,该实验不能达到实验目的,选项C错误;D、证明铁发生吸氧腐蚀时空气参加反应,在中性溶液中发生吸氧腐蚀则氧气消耗后红墨水左高右低,选项D正确。
答案选C。
点睛:
本题考查化学实验方案评价,涉及电化学腐蚀、乙烯的制备、气体收集等知识点,明确实验原理及基本操作方法是解本题关键,易错选项是A,注意NO不能采用排空气法收集但可以采用排二氧化碳法收集。
5.W、Q、X、Y、Z是五种短周期主族元素,其中X原子K、L层电子数之比为1∶2,Y元素最外层电子数是次外层的3倍,Z是短周期主族元素中原子半径最大的元素,W是地壳中含量最高的金属元素,Q元素最高化合价与最低化合价之和为6。
下列判断不正确的是
A.Y的简单氢化物比X的稳定性高
B.含有元素W 的盐溶液既能显酸性,也能显碱性
C.常温下,W元素的单质与浓硝酸反应生成NO2
D.Z.W的单质分别与Q的单质化合后的产物中所含化学键类型不相同
【答案】C
【解析】W、Q、X、Y、Z是五种短周期主族元素,其中X原子K、L层电子数之比为1∶2,则X为碳元素,Y元素最外层电子数是次外层的3倍,则为氧元素,Z是短周期主族元素中原子半径最大的元素,则Z为钠元素,W是地壳中含量最高的金属元素,则W是铝元素,Q元素最高化合价与最低化合价之和为6,Q为氯元素。
A.元素非金属性越强氢化物的稳定性越高,故Y的简单氢化物比X的稳定性高,选项A正确;B.含有元素W 的盐溶液氯化铝溶液显酸性,偏铝酸钠溶液显碱性,选项B正确;C.常温下,浓硝酸使铝钝化,不能产生二氧化氮,选项C不正确;D.Z.W的单质钠、铝分别与Q的单质氯气化合后的产物中氯化钠含有离子键,氯化铝含有共价键,所含化学键类型不相同,选项D正确。
答案选C。
6.2017 年6月5 日是世界环境日,中国主题为“绿水青山就是金山银山”氮的氧化物的污染日趋严重,某企业处理该污染物的原理设计为燃料电池如右图所示。
在处理过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,Y 可循环使用。
下列说法不正确的是
A.该电池放电时电子流动的方向是:
石墨Ⅰ电极→负载→石墨Ⅱ电极→熔融KNO3→石墨Ⅰ电极
B.石墨Ⅱ附近发生的反应:
O2+4e-+2N2O5= 4NO3-
C.O2在石墨Ⅱ附近发生还原反应,Y 为N2O5
D.相同条件下,放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4∶1
【答案】A
【解析】A、电子只能通过导线转移,不能通过电解质溶液,溶液中只能进行离子的移动,选项A不正确;B、石墨Ⅱ通入氧气,发生还原反应,为原电池的正极,电极方程式为O2+4e-+2N2O5=4NO3-,选项B正确;C、O2在石墨Ⅱ附近得到电子发生还原反应,Y 为N2O5,选项C正确;D、电极方程式分别为NO2+NO3--e-═N2O5、O2+2N2O5+4e-═4NO3-,则放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4:
1,选项D错误。
答案选A。
7.pC类似于pH,是指极稀溶液中的溶质浓度的常用对数的负值。
如某溶液中某溶质的浓度为1×10-3mol·L-1,则该溶液中该溶质的pC=-lg(1×10-3)=3。
下图为25℃时H2CO3溶液的pC-pH图(若离子浓度小于10-5mol·L-1,可认为该离子不存在)。
下列说法错误的是
A.向Na2CO3溶液中滴加盐酸至pH等于11时,溶液中:
c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(OH-)+c(HCO3-)+c(Cl-)
B.25℃时,H2CO3的一级电离平衡常数Ka1=10-6
C.25℃时,CO2饱和溶液的浓度是0.05mol·L-1,其中1/5的CO2转变为H2CO3,若此时溶液的pH约为5,据此可得该温度下CO2饱和溶液中H2CO3的电离度约为1%
D.25℃时,0.1mol·L-1,的Na2CO3和0.1mol·L-1的NaHCO3混合溶液中离子浓度的大小为c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
【答案】C
【解析】A.向Na2CO3溶液中滴加盐酸至pH等于11时,溶液中存在电荷守恒为:
c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(OH-)+c(HCO3-)+c(Cl-),选项A正确;B、25℃时,pH等于11时,c(HCO3-)=c(H2CO3),H2CO3的一级电离平衡常数Ka1=
=
= 10-6,选项B正确;C.25℃时,CO2饱和溶液的浓度是0.05mol·L-1,其中1/5的CO2转变为H2CO3,即H2CO3的浓度为0.01mol·L-1,若此时溶液的pH 约为5,即c(H+)=10-5mol/L,据此可得该温度下CO2饱和溶液中H2CO3的电离度约为
,选项C错误;D.25℃时,0.1mol·L-1,的Na2CO3和0.1mol·L-1的NaHCO3混合溶液呈碱性,碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子的水解,离子浓度的大小为c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),选项D正确。
答案选C。
8.硫酰氯(SO2Cl2)是一种重要的化工试剂,实验室合成硫酰氯的实验装置如图所示:
已知:
① SO2(g)+Cl2(g)=SO2Cl2(l) ; △H = -97.3kJ·mol-1
②硫酰氯常温下为无色液体,熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,在潮湿空气中“发烟”;
③硫酰氯在100℃以上或被长时间存放都易分解,生成二氧化硫和氯气
回答下列问题:
(1)硫酰氯在潮湿空气中“发烟”的原因是________________(用化学方程式表示)。
(2)检验装置G的气密性的方法是_________________________。
(3)装置A中发生反应的离子方程式为_________________________。
(4)H的作用是____________其中水流的方向是_____进________出(填“a”或“b”)
(5)装置C、F中的试剂相同,盛放的试剂为____________________。
(6)该装置存在的一处缺陷是____________________。
(7)若将SO2、Cl2按照一定比例通入水中,请设计简单实验验证二者是否恰好完全反应(简要描述实验步骤、现象和结论)________________仪器自选,供选择试剂:
滴加酚酞的氢氧化钠溶液、氯化亚铁溶液、硫氰化钾溶液、品红溶液。
【答案】
(1).SO2Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl
(2).用止水夹夹住导气橡皮管,从分液漏斗向烧瓶中注入水,一段时间后,分液漏斗中液面不下降,则说明气密性良好(3).MnO2+4H++2Cl
Mn2++2H2O+Cl2↑(4).冷凝回流(5).b(6).a(7).浓硫酸(8).缺少尾气处理装置(9).取少量溶液,向其中加入品红溶液,若品红不褪色,说明二者恰好完全反应
.........
9.目前钴酸锂(LiCoO2)锂离子电池应用十分广泛,从废旧钴酸锂理离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题,某小组模拟工业流程从废旧电池中对上述元素进行提取。
已知:
①滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等;
②几种物质不同温度下的溶解度如下表所示:
T/℃
20
40
60
80
S(Li2CO3)/g
1.33
1.17
1.01
0.85
S(Li2SO4)/g
34.2
32.8
31.9
30.7
(1)钴酸锂(LiCoO2)中钴元素的化合价是_______________。
(2)上述流程中将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为_________________。
(3)滤液1中加入Na2SO3的主要目的是_____________________;加入NaClO3的主要目的是____________。
(4)为了使Fe3+、Al3+沉淀完全(通常认为金属离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时表示已沉淀完全)加入氨水调节pH的最小值是____________(保留一位小数)。
{已知:
Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34,lg3=0.52}
(5)滤液3中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,需要用“热水洗涤”的原因是_________。
(6)为得到高纯度的Li2CO3,需将粗产品Li2CO3与盐酸反应制得的LiCl进行电解。
其原理如图所示:
①电解时阳极的电解反应式为_____________________。
②电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3,反应的化学方程式为__________。
【答案】
(1).+3
(2).4H++CoO2===2H2O+Co3+(3).将Co3+氧化为Co2+(4).将Fe2+氧化为Fe3+(5).4.5(6).Li2CO3溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失(7).2Cl--e-===Cl2↑(8).2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3+(NH4)2CO3+2H2O
【解析】
(1)钴酸锂(LiCoO2)中锂的化合价为+1、氧为-2价,根据化合物化合价代数和为0可知,钴元素的化合价是+3价;
(2)根据流程可知,废旧电池燃烧除去碳及有机物后利用硫酸浸泡得到的滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等;故将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为4H++CoO2===2H2O+Co3+;(3)滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等;亚硫酸钠具有还原性,能将Co3+氧化为Co2+;NaClO3具有氧化性,能将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+;(4)依据已知的Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,可以求得Al3+和Fe3+完全以氢氧化物沉淀时(即金属离子浓度小于10-5mol·L-1时)的pH分别为:
4.5和3.4;,加入氨水调节pH的最小值是4.5;(5)滤液3中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,需要用“热水洗涤”的原因是Li2CO3溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失;(6)①电解LiCl溶液时阳极氯离子失电子产生氯气,电解反应式为2Cl--e-=Cl2↑;②电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3,反应的化学方程式为2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3+(NH4)2CO3+2H2O。
点睛:
本题考查物质分离和提纯,涉及溶度积常数计算、沉淀与pH的关系、盐类水解、氧化还原反应等知识点,明确实验原理是解本题关键,知道涉及的操作方法及发生的反应,难点是溶度积常数计算。
10.氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题,它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。
回答下列问题。
Ⅰ.已知H—H键的键能为436kJ·mol-1,N—H键的健能为391kJ·mol-1,N
N键的键能是945.6kJ·mol-1,则反应NH3(g)
N2(g)+
H2(g)的ΔH=______,若在某温度下其平衡常数为K,则N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的平衡常数K1=___________(用K表示)
Ⅱ.氯氨是氯气遇到氨气反应生成的一类化合物,是常用的饮用水二级消毒剂,主要包括一氯氨、二氯氨和三氯氨(NH2Cl、NHCl2和NCl3),副产物少于其它水消毒剂。
(1)工业上可利用反应2Cl2(g)+NH3(g)
NHCl2(l)+2HCl(g)制备二氯胺。
①二氯氨在中性、酸性环境中会发生强烈水解,生成具有强杀菌作用的物质,写出具有强杀菌作用的物质的电子式_______________________。
②在恒温条件下,将2molCl2和1molNH3充入某密闭容器中发生上述反应,测得平衡时Cl2和HCl的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。
则A、B、C三点中Cl2转化率最高的是________点(填“A”“B”或“C”);计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=_____________(Kp是平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数。
)
(2)用Cl2和NH3反应制备三氯胺的方程式为3Cl2(g)+NH3(g)
NCl3(l)+3HCl(g),向容积均为1L的甲、乙两个恒温(反应温度分别为400℃、T℃)容器中分别加入2molCl2和2molNH3,测得各容器中n(Cl2)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min
0
40
80
120
160
n(Cl2)(甲容器)/mol
2.00
1.50
1.10
0.80
0.80
n(Cl2)(乙容器)/mol
2.00
1.45
1.00
1.00
1.00
①T℃__________400℃(填“>”或“<”)。
②该反应的ΔH__________0(填“>”或“<”)。
③该反应自发进行的条件是__________(填高温、低温、任何温度)。
④对该反应,下列说法正确的是_________(填选项字母)。
A.若容器内气体密度不变,则表明反应达到平衡状态
B.若容器内Cl2和NH3物质的量之比为3∶1,则表明反应达到平衡状态
C.反应达到平衡后,其他条件不变,在原容器中按
=
继续充入一定量反应物,达新平衡后Cl2的转化率增大
D.反应达到平衡后,其他条件不变,加入一定量的NC13,平衡将向逆反应方向移动
【答案】
(1).+46.2kJ·mol-1
(2).
(3).
(4).B(5).0.5MPa(6).>(7).<(8).低温(9).AC
【解析】Ⅰ.已知H—H键的键能为436kJ·mol-1,N—H键的健能为391kJ·mol-1,N
N键的键能是945.6kJ·mol-1,则反应NH3(g)
N2(g)+
H2(g)的ΔH=3×391kJ/mol-
945.6kJ/mol-
436kJ/mol=+46.2kJ/mol;NH3(g)
N2(g)+
H2(g)的平衡常数为K=
,N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的平衡常数K1=
=
=
;Ⅱ.
(1)①二氯氨在中性、酸性环境中会发生强烈水解,生成具有强杀菌作用的物质是次氯酸,其电子式为
;②A、B、C三点中达到平衡状态后B点HCl浓度最大,所以Cl2转化率最大,故转化率最高的是B点;制备二氯胺的反应为2Cl2(g)+NH3(g)
NHCl2(l)+2HCl(g),在恒温条件下,1molCl2和足量NH3发生反应在C点时,Cl2和HCl的物质的量浓度相等,可知此时反应体系中c(Cl2)=1mol,c(HCl)=1mol,c(NH3)=0.5mol,则三种物质的分压分别为:
P(Cl2)=P(HCl)=10MPa×
=4MPa,P(NH3)=2MPa,C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=
=0.5MPa;
(2)①依据表中数据可知,该反应在T℃时反应速率快,达到平衡状态时n(Cl2)增大,则T>400;②随着温度升高,平衡向逆反应方向移动,说明该反应为放热反应,ΔH<0;③该反应能自发进行,则必须ΔG=ΔH-TΔS<0,因反应为气体体积缩小的放热反应,故为熵减的反应,ΔG=ΔH-TΔS<0,必须在低温条件下;④A.反应前后气体质量变化,气体体积不变,若容器内气体密度不变,则表明反应达到平衡状态,选项A正确;B.向容积均为1L的甲、乙两个恒温(反应温度分别为400℃、T℃)容器中分别加入2molC12和2molNH3,反应进行后,容器内无法达到Cl2和NH3物质的量之比为3∶1,选项B错误;C.反应达到平衡后,其他条件不变,在原容器中按
=
继续充入一定量反应物,恒容条件按比例增加反应物,相当于增大压强,平衡向气体体积缩小的正反应方向移动,则达新平衡后Cl2的转化率增大,选项C正确;D.反应达到平衡后,其他条件不变,加入一定量的NC13,浓度不变,平衡不移动,选项D错误。
答案选AC。
点睛:
本题考查了反应热的计算、化学平衡状态的判断、化学平衡移动以及化学平衡常数计算、化学方程式的书写等,题目涉及的知识点较多,侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力,易错点为
(2)根据数据,在400℃时,甲容器,平衡后0.8mol,乙容器中1.00mol,达到平衡时间短说明反应速率大,乙中剩余氯气应少,但氯气增多说明温度升高影响平衡逆向进行。
11.铁、钴、镍等金属单质及化合物有广泛的应用。
(1)已知锂离子电池总反应方程式是FePO4(s)+Li(s)
LiFePO4(s)。
请写出Fe3+的电子排布式____________,PO43-离子中p原子杂化轨道类型____________。
(2)化合物“钴酞菁”能显著提升二次电池的充放电效率,下图是改性“氨基钴酞菁”分子的结构图。
①一个电子的运动状态取决于______种因素,基态Co原子中空间运动状态不同的电子数为___种。
②氨基钴酞菁中非金属元素的电负性从大到小的顺序为_________
③“氨基钴酞菁”比“钴酞菁”显著溶于水,请简述其原因_______。
(3)K3[Co(NO2)6]中存在的化学键类型有____________,配位数为_______。
(4)Sr和Ca为同族金属元素,CaO与SrO熔点更高、硬度更大,请简述原因______。
(5)如上图所示为NiO晶体的晶胞示意图:
①该晶胞中与一个Ni最近等距离的O构成的空间几何形状为____________________。
②在NiO晶体中Ni2+的半径为apm,O3-的半径为bpm,假设它们在晶体中是紧密接触的,则其密度为___g/cm3。
(用含字母a、b的计算式表达)
【答案】
(1).1s22s22p63s23p63d5或【Ar】3d5
(2).sp3(3).4(4).15(5).N>C>H(6).引入的氨基可与水分子之间形成氢键(7).离子键、共价键、配位键(8).6(9).CaO的晶格能大于SrO的晶格能,所以CaO比SrO熔点更高、硬度更大(10).正八面体(11).
【解析】
(1)铁为26号元素,根据构造原理可知Fe3+的核外电子排布式分别是1s22s22p63s23p63d5或【Ar】3d5;PO43-的价电子对数n=
=4,P采用sp3杂化;①一个电子的运动状态取决于它所处的电子层、电子亚层、轨道的空间伸展方向和自旋状况4种因素,基态Co原子中空间运动状态不同的电子数为15种;②非金属性越强,电负性越大,则氨基钴酞菁中非金属元素N、H、C的电负性从大到小的顺序为N>C>H;③“氨基钴酞菁”引入的氨基可与水分子之间形成氢键,故比“钴酞菁”显著溶于水;(3)K3[Co(NO2)6]中钾离子与[Co(NO2)6]3-之间存在离子键,Co3+与NO2-以配位键形成,氮原子与氧原子形成共价键;Co3+与NO2-以配位键形成,配位数为6;(4)CaO的晶格能大于SrO的晶格能,所以CaO比SrO熔点更高、硬度更大;(5)①根据晶胞结构可知与一个Ni最近等距离的O构成的空间几何形状为正八面体;②根据均摊计算,Ni2+的个数为8
,O2-的个数为12
,在NiO晶体中Ni2+的半径为apm,O2-的半径为bpm,假设它们在晶体中是紧密接触的,晶胞边长为
,晶胞体积为
,则其密度为
=
g/cm3。
点睛:
本题是对物质结构与性质的考查,涉及核外电子排布、电负性、杂化方式、化学键、配合物、晶胞结构及有关计算,掌握均摊法进行有关晶胞计算。
易错点为(5)由NiO的晶胞结构,假设NiO的离子在晶体中是紧密接触的;根据均摊法计算晶胞中NiO各原子数目,表示出晶胞的质量,结合m=ρV计算晶胞棱长。
12.化合物I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一,其分子中含有醛基和酯基。