1、用图示装置及药品制备有关气体,其中能达到实验目的的是( )
选项 | A | B | C | D |
装置及药品 | ||||
实验目的 | 制H2S | 制氨气 | 制NO2 | 制氯气 |
A.A
B.B
C.C
D.D
2、Na2S又称臭碱、臭苏打,在生产、生活中有广泛应用。某化学兴趣小组在实验室制备、提纯硫化钠并探究其性质,测定硫化钠产品的纯度。
实验(一)制备并提纯硫化钠。
该化学兴趣小组在实验室模拟工业用煤粉还原法制备硫化钠,将芒硝(Na2SO4·10H2O)与过量的煤粉混合于800 ~ 1100°C高温下煅烧还原,生成物经冷却后用稀碱液热溶解、过滤,将滤液进行浓缩,再进行抽滤、洗涤、干燥,制得硫化钠产品。
(1)写出“高温还原”过程中的主要化学方程式:___________。
(2)抽滤又称减压过滤,相比普通过滤,抽滤的主要优点是___________。(答一条即可)
实验(二)探究硫化钠的性质。
(3)为了探究Na2S的还原性,该小组按如图装置进行实验。
接通K,发现电流表指针发生偏转,左侧烧杯中溶液颜色逐渐变浅。实验完毕后,该小组查阅资料后猜测,S2-被氧化为。设计实验验证:取出少量右侧烧杯中溶液于试管中,___________,则该猜测成立。写出正极的电极反应式___________。
实验(三)测定Na2S∙xH2O产品纯度。
称取wg产品溶于水,配制成250mL溶液,准确量取25. 00mL溶液于锥形瓶中,加入V1mLc1mol·L-1I2溶液(过量),过滤,滴几滴淀粉溶液,用c2 mol·L-1 Na2S2O3 标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液V2mL。
(4)滴定终点的现象是________。选择_________(填“酸”或“碱”)式滴定管量取I2溶液。
(5)滴定反应:Na2S+I2 =2NaI+S,I2 +2Na2S2O3 = Na2S4O6+ 2NaI。该产品含Na2S∙xH2O的质量分数为___________(用含x、 c1、c2、V1、V2、w的代数式表示)。假设其他操作都正确,滴定终点时俯视读数,测定结果___________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
3、卤块的主要成分是MgCl2,此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。若以它为原料按图所示工艺流程进行生产,可制得轻质氧化镁(轻质体积蓬松,体积是等质量的重质氧化镁的三倍)。
若要求产品尽量不含杂质,而且生产成本较低,根据表1和表2提供的资料,填写空白:
表l 生成氢氧化物沉淀的pH
物质 | 开始沉淀 | 沉淀完全 |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
Fe(OH)2 | 7.6 | 9.6 |
Mn(OH)2 | 8.3 | 9.8 |
Mg(OH)2 | 9.6 | 11.l |
已知:Fe2+氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,常将它氧化为Fe3+,生成Fe(OH)3沉淀除去。表2原料价格表
物质 | 价格/元 吨-1 |
漂液(含25.2%NaClO) | 450 |
双氧水(含30%H2O2) | 2400 |
烧碱(含98%NaOH) | 2100 |
纯碱(含99.5%Na2CO3) | 600 |
(1)为了加快卤块的溶解,我们可以选择那些方法_______(请写出两种方法);
(2)在步骤②中加入的试剂X,最佳的选择是________,在酸性条件下,其对应的离子方程式是________________
(3)在步骤③中加入的试剂应是________;之所以要控制pH=9.8,其目的是__________
(4)在步骤④中加入的试剂Z应是___________;
(5)在步骤⑤中发生的反应是__________
4、研究CO、CO2的应用具有重要的意义。
(1)CO可用于炼铁,已知:
Fe2O3(s)+ 3C(s)=2Fe(s)+ 3CO(g) ΔH 1=+489.0 kJ·mol-1
C(s) +CO2(g)=2CO(g) ΔH 2 =+172.5 kJ·mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为 。
(2)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ;
测得CH3OH的物质的量随时间的变化图:
①由图判断该反应ΔH 0,曲线I、II对应的平衡常数KI KII(填“>”或“=”或“<”)。
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为 。
③一定温度下,此反应在恒容密闭容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。
a.容器中压强不变 b.H2的体积分数不变
c.c(H2)=3c(CH3OH) d.容器中密度不变
e.2个C=O断裂的同时有3个C-H形成
(3)将燃煤废气中的CO转化为二甲醚的反应原理为:
2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)。二甲醚与空气可设计成燃料电池,若电解质为碱性。写出该燃料电池的负极反应式 。根据化学反应原理,分析增加压强对制备二甲醚反应的影响 。
5、由煤制合成气(组成为H2、CO和CO2)制备甲醇或二甲醚是我国保障能源安全战略的重要措施。
(1)以澄清石灰水、无水硫酸铜、浓硫酸、灼热氧化铜为试剂检验合成气中含有H2、CO和CO2三种气体,所选用试剂及使用顺序为_______________________。
(2)制备甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)主要过程包括以下四个反应:
①由H2 和CO可直接制备二甲醚:2CO(g)+ 4H2(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=_____________。
分析上述反应(均可逆),二甲醚合成反应对于CO转化率的影响是_____________(填“增大”“ 减小”或“无影响”),其理由是______________________。
②有研究者用Cu -Zn –Al和Al2O3作催化剂。在压强为5.0Mpa的条件下,由合成气[=2]直接副备二甲醚,结果如图所示。
290℃时二甲醚的选择性(选择性=×100% 10)为97.8%,则290 ℃时二甲醚的产率为_______________________。
(3)在一个固定容积的密闭容器中,发生水煤气变换反应。
①下列各项能判断该反应已达到化学平衡状态的是________________(填字母)。
a.容器中压强不变 b. ΔH不变 c.V正(H2 )=v逆(CO) d.CO的质量分数不变
②温度为850℃时,该反应的平衡常数K=1,反应过程中各物质的浓度变化如下表:
时间/min | CO | H2O | CO2 | H2 |
0 | 0.200 | 0.300 | 0 | 0 |
2 | 0.138 | 0.238 | 0.062 | 0.062 |
3 | c1 | c2 | c3 | c4 |
4 | c1 | c2 | c3 | c4 |
5 | 0.065 | 0.21 | 0.125 |
|
0~4 min时,H2O(g)的转化率=______。表中4~5 min之间数值发生变化,可能的原因是___________
(填字母)。
a增加水蒸气 b.降低温度 c.使用催化剂 d.增加氢气浓度
6、X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的位置关系如右图所示,其中Z元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。
请回答下列问题:
(1)元素Z位于周期表中第_______周期,________族;
(2)这些元素的最高价氧化物对应的水化物中,水溶液酸性最强的是_______(写化学式);
(3)Y和Z组成的化合物的化学式为_______;
(4)W的单质和过量的X的氢化物可发生氧化还原反应,所得两种产物的电子式分别为____________、___________;
(5)W的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液不稳定,受热可分解,产物之一是黄绿色气体,且当有28 mol 电子转移时,共产生9 mol 气体,写出该反应的化学方程式___________。
7、烯烃在化工生产过程中有重要意义。下面是以烯烃A为原料合成粘合剂M的路线图。
回答下列问题:
(1)下列关于路线图中的有机物或转化关系的说法正确的是_______(填字母)。
A.A能发生加成、氧化、缩聚等反应
B.B的结构简式为CH2ClCHClCH3
C.C的分子式为C4H5O3
D.M的单体是CH2=CHCOOCH3和CH2=CHCONH2
(2)A中所含官能团的名称是_______,反应①的反应类型为_________。
(3)设计步骤③⑤的目的是_________, C的名称为________。
(4)C和D生成粘合剂M的化学方程式为____________。
(5)满足下列条件的C的同分异构体共有__种(不含立体异构),写出其中核磁共振氢谱有3组峰的同分异构体的结构简式:_____________。
①能发生银镜反应 ② 酸、碱性条件下都能水解 ③ 不含环状结构
(6)结合信息,以CH3CH=CHCH2OH为原料(无机试剂任选),设计制备CH3CH=CHCOOH的合成路线。合成路线流程图示例如下:_____________
8、(1)全固态锂离子电池的结构如图所示,放电时电池反应为 2Li+MgH2=Mg+2LiH。放电时,X 极作_________极。充电时,Y 极反应式为___________。
(2)电渗析法处理厨房垃圾发酵液,同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子,A-表示乳酸根离子)。
①阳极的电极反应式为 ________________
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理:________________
③电解过程中,采取一定的措施可控制阳极室的 pH 约为 6~8,此时进入浓缩室的OH-可忽略不计。400 mL 10 g∙L −1 乳酸溶液通电一段时间后,浓度上升为 145 g∙L −1 (溶液体积变化忽略不计),阴极上产生的 H2 在标准状况下的体积约为_____________L。(乳酸的摩尔质量为90 g•mol-1)
9、工业上可用微生物处理含KCN的废水。第一步是微生物在氧气充足的条件下,将KCN转化成KHCO3和NH3(最佳pH : 6.7~7.2);第二步是把氨转化为硝酸:NH3+202HNO3+H2O
请完成下列填空:
(1)写出第一步反应的化学反应方程式_____________,第二步反应的还原产物是_____________ (填写化学式)。
(2)在KCN中,属于短周期且原子半径最大的元素是_____,氮原子最外层电子的运动状态有_______种。水的电子式是________。
(3)比较碳和氮元素非金属性强弱,化学反应方程式为_____________。
(4)室握下,0.lmol/LK2CO3、KCN、KHCO3溶液均呈碱性且pH依次减小,在含等物质的量的KCN、KHCO3混合溶液中,阴离子(除OH-)浓度由大到小的顺序是_____________。
(5)工业上还常用氯氧化法处凡含KCN的废水:KCN+2KOH+Cl2=KOCN+2KCl+H2O,2KOCN+4KOH+3Cl2→N2+6KCl+2CO2+2H2O。两扮相比,微生物处理法的优点与缺点是(各写一条)。
优点:________;缺点:__________________。
10、重铬酸钾(),室温下为橘红色结晶性粉末,溶于水,不溶于乙醇。实验室以铬铁矿(主要成分为
,还含有硅、铝等杂质)为原料,利用固体碱熔氧化法制备
的步骤如下:
步骤I.熔融氧化
将6g铬铁矿与4g氯酸钾在研体中混合均匀,取碳酸钠和氢氧化钠各4.5g于仪器A中混匀后,小火熔融,再将矿粉分批加入坩埚中并不断搅拌。用煤气灯强热,灼烧30~35min,稍冷几分钟,加水,过滤,得滤液i,滤渣中含红棕色固体。
步骤Ⅱ.中和除杂
将滤液i用稀硫酸调pH为7~8,加热煮沸3min后,趁热过滤,用少量蒸馏水洗涤残渣,得滤液ii。
步骤Ⅲ.结晶
将滤液ii转移至蒸发皿中,用6硫酸调pH后加入1g氯化钾,在水浴上浓缩至表面有晶膜为止,冷却结晶,过滤得重铬酸钾晶体,烘干,称量。
步骤Ⅳ.纯度测定
利用库仑滴定法测定固体样品的纯度:取mg样品,配成250mL溶液,取2mL溶液进行库仑法滴定,重复三次实验,测定平均电量(Q)为1.158C,已知计算
的浓度公式为
(F为96500
,N为1个
转化为
时转移的电子数,V为滴定样品溶液的体积)。已知:常见微粒在不同pH条件下的存在形式如下图所示。当离子浓度
,则认为该微粒已除尽。
回答下列问题:
(1)仪器A为_______(填标号)。
A.普通坩埚
B.坩埚
C.氮化硅坩埚
D.石英坩埚
(2)若用代替
,则理论上转化1mol
所需
的体积(标准状况,单位为L)是所消耗
物质的量的_______倍。
(3)步骤I中“分批加入”的目的是_______。
(4)若步骤Ⅱ中“调pH至3~4”的不良后果是_______。
(5)进一步提纯步骤Ⅲ所得晶体的方法是_______。
(6)探究pH对溶液的氧化性强弱的影响。
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
向酸化的 | 溶液形成蓝紫色溶液,并产生无色无味的气体 | _______(用离子方程式表示) |
向碱化的 | _____ | 酸性条件下 |
(7)与浓盐酸反应可制得
,已知部分卤素单质的键能如下表:
化学键 | F-F | C1-Cl | Br-Br |
键能/( | 157 | 242.7 | 193.7 |
试解释键能的原因_______。
(8)固体样品的纯度为_______(用含m的式子表示)。
11、将两种硫酸盐按一定比例混合后共熔,可制得化合物M(化学式为xK2SO4·yCr2(SO4)3),若将2.83g化合物M中的Cr3+全部氧化为Cr2O72-后,溶液中的Cr2O72-可和过量KI溶液反应,得到3.81gI2,反应的离子方程式为:Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr2O72-+3I2+7H2O,若向溶有2.83gM的溶液中,加入过量的BaCl2溶液,过滤洗涤干燥后可得到4.66g白色沉淀。
由此推断出化合物M中x:y为__。写出简要计算过程:__。
12、NaClO2是一种高效氧化剂和优质漂白剂,一种“二氧化氯泡腾片”有效成分为NaClO2、NaHCO3、NaHSO4,该泡腾片能快速溶于水,产生大量气泡,得到ClO2溶液。完成下列填空:
(1)“二氧化氯泡腾片”使用过程中产生ClO2的反应为:_______ClO+_______ _______→_______Cl- + _______ClO2 + _______H2O
完成并配平上述化学方程式,标出电子转移方向与数目______;氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
(2)“二氧化氯泡腾片”使用过程中“产生大量气泡”的离子方程式为:_______。
(3)常温下,向20 mL某新制氯水中逐滴滴入相同物质的量浓度的氢氧化钠溶液,pH变化与加入NaOH溶液体积关系(不考虑HClO分解)如图所示。
i.①→②过程中,水的电离程度的变化是_______。
ii.用离子方程式表示点③所示溶液中存在的水解平衡: _______。
iii.在②点所示溶液中,用“>、<或 =”判断下列关系:
V1_______ 40 mL;c(Cl-) _______ c(ClO-) +c(HClO)。
13、磷的单质及其化合物用途非常广泛。回答下列问题:
(1)基态P原子核外有_______个成单的电子,能量最高电子电子云轮廓图形状为_______。
(2)红磷是巨型共价分子,无定型结构。能证明红磷是非晶体的最可靠方法是_______。
A.质谱
B.原子发射光谱
C.核磁共振谱
D.X射线衍射
(3)黑磷晶体是一种比石墨烯更优秀的新型材料,具有类似石墨一样的片层结构如图所示。黑磷中P原子的杂化方式为_______。每一层内P原子形成六元环彼此相接,每个空间六元环中平均含有的P原子个数为_______。从结构上看,单层磷烯导电性优于石墨烯的原因是_______。
(4)PCl5是一种白色晶体,熔融时产生一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子而导电。熔体中的键长只有198nm和206nm两种,正八面体形阴离子的化学式为_______ ; 正四面体形阳离子中键角______PCl3的键角填(“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)磷钇矿可提取稀土元素钇(Y),某磷钇矿的结构如下:
该磷钇矿的化学式为_______,与互为等电子体的阴离子有_______ (写出一种离子的化学式)。已知晶胞参数a =0.69nm,c =0.60nm,阿伏伽德罗常数为NA,则该磷钇矿的密度为_______g·cm-3(列出计算式)。