【解析】考查实验方案设计与评价,I.
(1)根据实验,加热硝酸银,有红棕色气体产生,说明产生NO2,通过装置B后,在末端导管口可收集到无色气体,无色气体可能为氧气,检验氧气的方法是将带火星的木条放至导管口,木条复燃;
(2)NO2与NaOH反应:
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O,氧气能把NaNO2氧化成NaNO3,根据信息,B中只生成一种盐,说明氧气过量,根据得失电子数目守恒,Ag的化合价降低,推断出硝酸银受热分解的方程式为:
2AgNO3
2Ag+2NO2↑+O2↑;(3)NO2能与NaOH发生反应,容易造成导管内的气体压强减小,容易引起倒吸,因此A、B装置之间连接一个防倒吸的安全瓶;(4)Ag+的氧化性比Fe3+强,因此发生Ag++Fe2+=Fe3++Ag;根据②的实验现象以及若只产生白色沉淀,证明甲同学观点正确,推出所加溶液为0.5mol·L-1(NH4)2SO4;(5)溶液中发生Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3使局部变红;振荡试管时,过量的Ag+与SCN-反应生成AgSCN沉淀,降低了c(SCN-),平衡逆向移动,溶液褪色;(6)方案一:
向盛有0.1mol·L-1AgNO3溶液的试管中滴加0.1mol·L-1KSCN溶液至不再有白色沉淀生成,向其中滴加0.1mol·L-1KI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)﹤Ksp(AgSCN)。
方案二:
将等体积的0.1mol·L-1KSCN溶液和0.1mol·L-1KI溶液混合,向混合液中滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液,若生成黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)﹤Ksp(AgSCN)。
9.铋(Bi)与氮同族,氯氧化铋(Bi0C1) 广泛用于彩釉调料、塑料助剂、油漆调色、生产金属铋等。
一种用火法炼铜过舞产生的铜转炉烟尘(除含铋的化合物之外,还有CuSO4、ZnSO4、CuS、Fe2O3、PbSO4及As2O3)制备尚纯氯氧化铋的工艺流程如下:
请回答:
(1)Bi位于第六周期,其原子结构示意图为__________________。
(2)向“酸浸”所得浸液中加入Zn粉,充分反应后过滤,从溶液中获得ZnSO4·7H2O的操作为____、过滤、洗涤、干燥。
(3)“浸铜”时,有单质硫生成,其离子方程式为______________。
(4)“浸铋”时,温度升高,铋的凝出率降低,其原因为______________。
(5)“除铅、砷”时,可以采用以下两种方法。
①加入改性HAP。
浸液1与HAP的液固比(L/S)与铅、砷去除率以及后续沉铋量的关系如下表:
L/S
125:
1
5:
1
25:
1
15:
1
Pb2+去除率%
84.86
94.15
95.40
96.83
As3+去除率%
98.79
98.92
98.34
99.05
M(沉铋)/g
2.34
2.33
2.05
1.98
实验中应采用的L/S=_______。
②铁盐氧化法,向浸液1中加入Fe(S04)3,并调节pH,生成FeAs04沉淀。
欲使溶液中c(As042-)<10-9mol/L且不产生Fe(OH)3沉淀,应控制pH 的范围为_____。
已知:
1g2=0.3;FeAsO4、Fe(0H)3的Kw分别为5×10-23、4×10-38。
(6)“沉铋“时需控制溶液的pH=3.0,此时BiC13发生反应的化学方程式为_______。
【答案】
(1).
(2).蒸发浓缩、冷却结晶(3).CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S+2H2O(4).温度升高,盐酸挥发,反应物浓度降低(5).50:
1(6).pH<5.3(7).BiCl3+Na2CO3= BiOC1↓+2NaCl+CO2 ↑
【解析】考查化学工艺流程,
(1)Bi位于第六周期VA族,原子序数为83,其原子结构示意图为
;
(2)获得带有结晶水的物质时,一般采用蒸发浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥;(3)浸铜时加入的物质是MnO2、稀硫酸、滤渣,得到单质硫,有:
MnO2+H++CuS→S↓+Mn2++Cu2++H2O,然后根据化合价升降法进行配平,离子方程式为CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S↓+2H2O;(4)浸铋时所加物质为盐酸和NaCl溶液,盐酸易挥发,温度升高,HCl挥发,反应物浓度降低;(5)①根据表格数据,L/S=50:
1以后,Pb2+、As3+去除率虽然增加,但Pb2+、As3+去除率变化都不大,因此为了节省能源以及原料,L/S控制在50:
1;②c(AsO43-)=10-9mol·L-1,此时c(Fe3+)=Ksp(FeAsO4)/c(AsO43-)=5×10-21/10-9mol·L-1=5×10-12mol·L-1,此时c(OH-)=
=2×10-9mol·L-1,此时的pH=5.3,即pH<5.3;(6)沉铋时,加入的物质是Na2CO3,生成的BiOCl,因此有BCl3+Na2CO3→BiOCl,根据反应特点,产物还有NaCl和CO2,化学方程式为BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑。
点睛:
本题难点是(6),根据流程图,加入物质是BCl3和Na2CO3,生成物质为BOCl,可以理解为Na2CO3中一个氧原子,替代BCl3中两个Cl原子,替代下Cl原子与Na结合生成NaCl,CO32-去掉一个氧原子后,转化成CO2,因此方程式为BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑。
10.氨气在工农业生产和国防科技中有着重要应用,科研工作者对其进行者广泛研究。
回答:
(1)某课题组实现了在常湿常压下,以氮气和液态水为原料制备氨气同时有氧气生成。
已知,在一定温度和压强下,由最稳定的单质尘成1mol纯物质的热效应,称为该物质的生成热(△H)。
常温常压下、相关物质的生成热如下表所示:
物质
NH3(s)
H20
(1)
△H/kJ·mo1-1
-46
-242
上述合成氨反应的热化学方程式为______________________。
(2)利用生物电池,以H2、N2为原料合成氨的装置如下图所示。
Q、R均为催化剂,据到示判断,负极反应的催化剂为___(填“Q”或“R”);正极的电极反应式为_______________。
(3)氨气是工业制硝酸的主要原料之一,催化氧化步骤中发生的主要反应如下:
I.4N2(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)△H=-906kJ/mol
II.4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g)+6H2O(g)△H=-126kJ/mol
将固定比例NH3和O2的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器,反应产率与温度的关系如图1所示。
①催化氧化步骤中,最适宜的温度为____(填“T1”或“T2”)。
②低于T1℃时,NO的产率较低的原因为_____。
③高于T2℃时,NO的产率降低的可能原因为_____(填选项字母)
A.催化剂活性降低B.平衡常数减小C.反应活化能增大D.氨气溶于水
④T2℃(T1>T2)时,向20L恒容密闭容器中充入2molNH3和2.75mo1O2,发生反应I.反应过程中各物质的物质的量的随时间(t)变化关系如图2所示。
T2℃时,该反应的平衡常数K=_____;5min时,改变了某一外界条件,所改变的条件可能为__________。
【答案】
(1).2N2(g) +6H2O
(1) = 3O2(g) +4NH3(g)△H=+1268kJ/mol
(2).Q(3).N2+ 6H++6e-=2NH3(4).T2(5).温度较低时,反应速率慢,同时部分反应物生成N2(6).AB(7).0.075(8).升高温度或缩小容器容积
【解析】
(1)由N2(g)+H2O(g)=3O2(g)+4NH3(g),N2+3H2=2NH3(g)此时热效应是(-46
)kJ/mol,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)此时的热效应(-242
)kJ/mol两式变形得到此法合成氨的热化学反应方程式为2N(g)+6H2O(l)=3O2(g)+4NH3(g)△H=+1268kJ/mol,上述合成氨反应的热化学方程式为2N2(g)+6H2O
(1)=3O2(g)+4NH3(g)△H=+1268kJ/mol
(2)根据原电池工作原理负极上失去电子,化合价升高,所以通氢气的一端为负极,根据装置图Q为催化剂,通氮气一极为正极,根据工作原理正极反应式为:
N2+ 6H++6e-=2NH3。
(3)①制硝酸用NH3和氧气反应生成NO,NO与O2反应生成NO2,NO2与水反应生成硝酸。
T2时NO的产率最高,因此最适宜的温度是T2,
②低于T1℃时,反应速率慢,同时部分反应物转化为N2造成NO的产率较低。
③A.催化剂活性受温度影响,在一定温度时催化剂催化效率最高,超过此温度催化剂的活性降低了,故A正确;B.根据反应方程式生成NO是放热反应,升高温度,平衡逆向进行,平衡常数减小,故B正确;C.活化能的大小不影响平衡移动,故C错误;D.这里的水为气态,所以氨气溶于水是错的。
答案:
AB。
根据图2,4min时达到平衡,c(NH3)=c(NO)=1/20mol.L-1,c(O2)=C(H2O)-1.5/20mol.L-1,根据化学平衡表达式
代入数据计算得K=0.075
由图知氨气和氧气的物质的量减小,NO和H2O(g)的物质的量增大,说明改变这一条件平衡向逆反应方向移动,即升高温度或缩小容器容积。
点睛:
本题的难点是热化学反应方程式的书写,学生不清楚生成热,应根据生成热的定义,写出相关反应的方程式,见解析部分。
还考察了原电池的工作原理和电极反应式的书写。
解答此问题抓住原电池原理即氧化还原反应,得失电子进行判断电极。
11.[化学-选修3:
物质结构与性质]铜及其化合物在化工生产中有着广泛的应用。
回答下列问题:
(1)铜元素在元素周期表中的位置为_______ ,基态Cu原子核外电子占据的原子轨道数为_______。
(2)向硫酸铜溶液中加入乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)溶液后,每个Cu2+可与两个乙二铵分子形成四配位离子,导致溶液由蓝色变为紫色。
①乙二胺分子中C、N原子的杂化轨道类型分别为_____、_____。
②与硫酸根离子互为等电子体的分子为____(任写一种)。
③四配位离子的结构式为______,该离子中所有元素的电负性由大到小的顺序为______。
(3)硫化亚铜和氧化亚铜均为离子晶体,其中熔点较高的为___(填化学式),原因为_____。
(4)下图为铜与氧(O)、钇(Y)、钡(Ba)形成的一种超导体材料的长方体晶胞结构,其晶胞参数如图(i)所示,该结构中有平面正方形(CuO4)和四方锥(CuO6)结构单元如图(ii)所示,
①该超导体材料的化学式为______。
②已知该化合物的摩尔质量为Mg.mol-1,阿伏加德罗常数的值为NA,其密度为____g/cm3(列出表达式即可).
【答案】
(1).第四周期第IB族
(2).1.5(3).sp3(4).sp3(5).CCl4CBr4SiCl4SiF4Cl2O3(6).
(7).N>C>H>Cu(8).Cu2O(9).因为氧离子半径小于硫离子半径。
所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能,熔点也高于硫化亚铜(10).YBa2Cu2O7(11).
【解析】
(1)考查元素周期表的位置、能级,Cu位于第四周期IB族,基态Cu原子电子排布式为[Ar]3d104s1,s能级有1个原子轨道,p能级有3个原子轨道,d能级有5个原子轨道,因此Cu原子核外电子占据轨道数为15个;
(2)考查杂化类型的判断、等电子体、电负性、配位键,①根据乙二胺的结构简式,C有4个σ键,无孤电子对数,因此C的杂化类型为sp3,N有3个σ键,1个孤电子对数,N的杂化类型为sp3;②根据等电子体的定义,与SO42-等电子体的分子是CCl4、CBr4、SiCl4、SiF4、Cl2O3等;③乙二胺中N有孤电子对,Cu2+提供空轨道,根据信息每个Cu2+可与两个乙二胺分子形成四配位离子,结构式为
;(3)考查晶体熔沸点高低的判断,两者属于离子晶体,判断熔沸点高低需要从晶格能的角度思考,因此有因为氧离子半径小于硫离子半径,所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能,熔点也高于硫化亚铜;(4)考查晶胞的计算,①根据图i,Cu位于顶点和棱上,Ba、Y位于内部,根据图ii,O位于棱上,共有14个,根据均摊法,求出化学式为YBa2Cu3O7;晶胞的质量为
,晶胞的体积为(a×10-10×a×10-10×b×10-10)cm3,根据密度的定义,晶胞的密度为
g/cm3。
点睛:
本题难度是(4),关键是O原子位置的确定,观看图ii,会发现氧原子位于棱上,共有28个氧原子,然后用均摊法,求出化学式,晶胞密度的计算中晶胞质量的计算是难点,可以认为此晶胞中有1个YBa2Cu3O7,则晶胞质量为
,最后根据密度的定义求出密度。
12.[化学一选修5:
有机化学基础]2017年治疗膀胱癌的有机小分子药物Aminolevulinic acid被批准使用,其合成路线如下:
己知:
请回答:
(1)A的名称为_____,G中含氧官能团的名称为________。
(2)⑤的反应类型为______ ,H 的分子式为______。
(3)①的化学方程式为______。
(4) ④的化学方程式为______。
(5)D的同分异构体中,同时满足下列条件的共有___种(不含立体异构);
a能与Na反应产生气体
b.既能发生银镜反应,又能发生水解反应
其中核磁共报氧谐有4组峰的物质的结构筒式为______(任 写一种)。
(6)参照上述合成路线,设计由2-甲基丙酸和甲醇为起始原料制备2-甲基丙烯酸甲酯的合成路线(无机试剂任选)_______________。
【答案】
(1).1,4一戊二醇
(2).羰基、酯基(3).消去反应(4).C6H7O4N(5).
(6).
(7).12(8).
或
(9).
【解析】考查有机物的推断和合成,根据G的结构简式,反应⑥类型为酯化反应,因此推出F的结构简式为
,根据已知信息,反应⑤发生消去反应,推出E的结构简式为
,根据E的结构简式,推出C的结构简为
,对比B和C的分子式,B比C少一个O原子,即B生成C发生的氧化反应,即B的结构简式为
,对比A和B的分子式,A比B多4个H,A生成B发生的氧化反应,即A的结构简式为CH3CH(OH)CH2CH2CH2OH,
(1)根据上述分析,以及醇的命名原则,A的名称为1,4-戊二醇;根据G的结构简式,含有的官能团是羰基、碳碳双键、酯基,其中含氧官能团是羰基和酯基;
(2)⑤的反应类型为消去反应,H的分子式为C6H7O4N;(3)①发生氧化反应,其反应方程式为
;(4)③是还原反应,羰基与H2反应生成羟基,D的结构简式为CH3CH(OH)