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、研究NOx、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
(1) 利用甲烷催化还原NOx:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=﹣574kJ•mol﹣1
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣1160kJ•mol﹣1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
(2)已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),500℃时的平衡常数为9,若在该温度下进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1,则CO的平衡转化率为: 。
(3) 用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图1所示。
①写出总反应化学方程式 。
②测得该反应的平衡常数与温度的关系为:lgK=5.08+217.5/T,该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。
③该反应的含氮气体组分随温度变化如图2所示,当温度达到700K时,发生副反应的化学方程式 。
(4)下图是用食盐水做电解液电解烟气脱氮的一种原理图,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3—,尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。如下图,电流密度和溶液pH对烟气脱硝的影响。
①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-反应的离子方程式 。
②溶液的pH对NO去除率影响的原因是 。
③若极板面积10cm2,实验烟气含NO 1.5%,流速为0.070L·s-1(气体体积已折算成标准状态,且烟气中无其他气体被氧化),法拉第常数为96500 C·mol-1,测得电流密度为1.0 A·cm-2。列式计算实验中NO除去率 。
3、光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段,合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)反应I的化学方程式为2C+ SiO2Si+2CO↑,其中还原剂为_______(填化学式),该反应涉及的副反应可能有(碳不足)C+ SiO2
Si+CO2↑和(碳足量)_______________。
(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下:
组分名称 | SiCl4 | SiHCl3 | SiH2Cl2 | HCl | BCl3 | PCl3 |
质量分数 | 0.545 | 0.405 | 0.0462 | 0.0003 | 0.00193 | 0.00157 |
沸点/℃ | 57.6 | 31. 8 | 8. 2 | -85 | 12. 5 | 75. 5 |
图中 “操作X”的名称为_______;PCl3的电子式为_______。
(3)已知反应Ⅳ的化学方程式为3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl,则反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为________。若向一2L恒容密闭容器中投入1 mol SiC14和1 mol NH3,6 min后反应完全,则0~6 min内,HCl的平均反应速率为____________ mol·L-l·min-l。
4、高炉炼铁是重要的工业过程,冶炼过程中涉及如下反应:
①FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH1 =-11kJ/mol
②FeO(s)+C(s) Fe(s)+CO(g) ΔH2=+161.5kJ/mol
③C(s)+CO2(g) 2CO(g)
(1)反应③的ΔH=___________kJ/mol。
(2)在恒温恒容密闭容器中投入足量石墨与CO2进行反应③,可判定其达到平衡的条件有___________(填序号)。
A.容器总压保持不变
B.石墨断开3mol碳碳σ键的同时,CO断开2mol碳氧三键
C.CO的体积分数保持不变
D.保持不变
(3)反应②的压力平衡常数表达式Kp2=___________。
(4)恒容密闭容器中加入足量C、FeO,进行上述反应。改变温度,测得平衡时容器总压的对数lg(p总/kPa)、各气体的物质的量分数x(CO)、x(CO2)的变化如图所示:
①x( CO)对应的曲线是___________(填序号),判断依据是___________。
②在1200℃下进行上述反应,平衡时CO2分压为___________kPa,反应①在此温度下的压力平衡常数Kp1 =___________。
(5)高炉炼铁过程中会生成“渗碳体”Fe3C (相对分子质量为M),晶胞为长方体 (如图),晶胞参数为a pm, b pm, c pm,阿佛伽德罗常数为NA,则其密度为___________g/cm3(用含M、a、b、c、NA的式子表示)。
5、铁及其氧化物是日常生活生产中应用广泛的材料,请回答下列问题:
(1)基态铁原子的价电子排布式为_________。
(2)Fe3+、Co3+与N3+、CN-等可形成络合离子。
①C、N、O中第一电离能最大的为________,其原因是_____________________。
②K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,1mol K3[Fe(CN)6]中含有σ键的数目为________________。
(3)铁的另一种配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供的电子数之和为18,则x=_____。已
知该配合物的熔点为-20.5 ℃,沸点为103℃,易溶于CCl4,据此可以判断Fe(CO)x晶体属于_____________(填晶体类型)。
(4)金属铁晶体中原子采用_________堆积,铁晶体的空间利用率为______(用含π的式子表示)。
(5)某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示,它由A、B 方块组成。则该化合物中Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为_______________(填最简整数比);已知该晶体的密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞参数a为_______________nm(用含d和NA的代数式表示)。
6、铁是一种常见的金属,在生产生活中用途广泛。
(1)铁在元素周期表中的位置是_______,其基态原子的电子排布式为_______;铁原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用_______摄取铁元素的原子光谱。
(2)Fe(CO)5与NH3在一定条件下可合成一种具有磁性的氮化铁(Fe3N),NH3分子的立体构型为_______;1mol Fe(CO)5分子中含有σ键为_______mol。
(3)把氯气通人黄血盐{K4[Fe(CN)6]}溶液中,得到赤血盐{K3[Fe(CN)6]},该反应的化学方程式为_______;CN- 中碳原子的杂化轨道类型为_______。C、N、O元素的第一电离能的大小顺序为_______。
(4)FeCl3可与KSCN溶液发生显色反应。SCN-与N2O互为等电子体,则SCN-的电子式为_______。
7、硫、锌及其化合物用途非常广泛。回答下列问题:
(1)基态锌原子的价电子排布式为____________________;锌的第二电离能I2(Zn)小于铜的第二电离能I2(Cu),其原因是____________________________________。
(2)O和S处于同一主族。H2O及H2S中,中心原子的杂化方式相同,键长及键角如图所示。
①H2O分子中的键长比H2S中的键长短,其原因是___________________________。
②H2O分子中的键角∠HOH 比H2S分子中的键角∠HSH 大,其原因是_________________。
(3)单质硫与热的NaOH 浓溶液反应的产物之一为Na2S3。S32-的空间构型为_________,中心原子的杂化方式为_________________。
(4)噻吩( )广泛应用于合成医药、农药、染料工业。
①噻吩分子中含有_______个σ键,分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为
),则噻吩分子中的大π键应表示为______________。
②噻吩的沸点为84 ℃,吡咯( )的沸点在129~131℃之间,后者沸点较高,其原因是__________________________________。
(5)硫化锌是一种半导体材料,其晶胞结构如图所示。
①已知A点的原子坐标参数为(0,0,0);B点的原子坐标参数为(,0,
),则C点的原子坐标参数为__________。
②硫化锌晶体的密度为4.05 g·cm-3,晶胞边长为a nm,设NA 为阿伏加德罗常数的数值,则a=_________(列出计算表达式即可)。
8、(1)比较氧元素和氟元素的非金属性强弱:O_______F(填“<”“>或”“=”);用一个化学方程式说明两者非金属的相对强弱______________________________________。
(2)2002年1月18日在《科学》期刊中报导罗马大学的Fulvio Cacace及其同事发现氮的一种同素异形体N4,已知N4所有原子均满足8电子稳定结构。写出N4的结构式_______________。
(3)CO2和SiO2均是IVA族元素氧化物,CO2常温为气态,SiO2为高熔点固体。请分析原因_______________________________________________。
9、三草酸合铁酸钾是制备铁触媒上的主要原料。在光照下分解:
。回答下列问题:
(1)基态原子的电子排布式为___________,基态
与
中未成对电子的数目之比为___________。
(2)三草酸合铁酸钾所含元素中,第一电离能最大的是___________(填元素符号,下同),电负性最大的是___________。
(3)1个与1个
分子中
键数目之比为___________,
分子的立体构型为___________。
(4)金刚石的晶胞结构如图所示,碳原子分别位于顶点、面心和体内。
若图中原子1的坐标为,则原子2的坐标为___________。
10、FeCl3是饮用水、工业用水、城市污水及游泳池循环水处理的高效廉价絮凝剂,也是中学实验室中常见的试剂。某实验小组用以下装置制备FeCl3固体,并探究FeCl3溶液与Cu的反应。
已知:FeCl3晶体易升华,FeCl3溶液易水解。
Ⅰ.FeCl3的制备
(1)装置C中碱石灰的作用是_____________。
(2)从D、E、F中选择合适的装置制备纯净的Cl2,正确的接口顺序为a→___________(可选试剂:饱和食盐水、NaOH溶液、浓硫酸、碱石灰,仪器可重复使用)。
(3)写出装置D中制备Cl2的离子方程式:_______________。
Ⅱ.探究FeCl3溶液与Cu的反应
向4mL0.1mol/LFeCl3溶液中滴加几滴0.2mol/LKSCN溶液,溶液变红;再加入过量Cu粉,溶液红色褪去,不久有白色沉淀产生。
查阅资料可知: CuCl和CuSCN均为难溶于水的白色固体。针对白色沉淀同学们有以下猜想:
猜想1: Cu2+与过量的Cu粉反应生成Cu+,再结合Cl-生成白色沉淀CuCl。
猜想2: Cu2+与SCN-发生氧化还原反应生成Cu+,再结合SCN-生成白色沉淀CuSCN。
针对上述猜想,实验小组同学设计了以下实验:
实验编号 | 操作 | 现象 |
实验1 | 加入铜粉后无现象 | |
实验2 | 溶液很快由蓝色变为绿色,未观察到白色沉淀; 2h后溶液为绿色,未观察到白色沉淀; 24h 后,溶液绿色变浅,试管底部有白色沉淀 |
(4)实验结果说明猜想__________________(填 “1”或“2”)不合理。
(5)根据实验现象进一步查阅资料发现:
i. Cu2+与SCN-可发生如下两种反应:
反应A:Cu2++ 4SCN- =[Cu(SCN)4] 2-(淡黄色),
反应B:2Cu2+ + 4SCN- = 2CuSCN↓+(SCN)2 (黄色)。
ii. [Cu(SCN)4]2-与Cu2+共存时溶液显绿色。
①由实验2中的现象推测,反应速率:A________(填“>”或“<”)B,说明反应B_____(填“是”或“不是”)产生CuSCN的主要原因。
②进一步查阅资料可知,当反应体系中同时存在Fe2+、Cu2+、 SCN-时,Cu2+氧化性增强,可将Fe2+氧化为Fe3+。据此将实验2改进,向CuSO4溶液中同时加入KSCN、FeCl2,立即生成白色沉淀CuSCN,写出该反应离子方程式:________。
(6)若向100mL a mol· L-1CuSO4溶液中滴加足量的KSCN和FeCl2的混合溶液,经过一系列操作得到白色沉淀CuSCN的质量bg,则CuSCN的产率为__________(写出表达式即可)。
11、实验室利用铜屑、硝酸和硫酸的混酸为原料制备硫酸铜晶体。结合具体操作过程回答下列问题。
(1)配制混酸:将3 mol/L的硫酸(密度1.180g/cm3)与15mol/L的浓硝酸(密度1.400 g/cm3)按体积比5:1混合后冷却。
①计算混酸中硫酸的质量分数为__________;
②取1g混酸,用水稀释至20.00mL,用0.5mol/L烧碱进行滴定,消耗标准烧碱溶液的体积为__________mL。
(2)灼烧废铜屑:称量一定质量表面含油污的纯铜屑(铜含量为99.84%),置于坩埚中灼烧,将油污充分氧化后除去,直至铜屑表面均呈黑色。冷却后称量,固体质量比灼烧前增加了3.2 %,
①固体中氧元素的质量分数为__________(保留3位小数);
②固体中铜与氧化铜的物质的量之比为___________。
(3)溶解:称取2.064g固体,慢慢分批加入一定质量的混酸,恰好完全反应。列式计算产生NO气体体积在标准状况下的体积(设硝酸的还原产物只有NO)。______________
(4)结晶:将反应后的溶液水浴加热浓缩后冷却结晶,析出胆矾晶体。
①计算反应后溶液中CuSO4的物质的量是__________;
②若最终得到胆矾晶体质量为6.400g,胆矾的产率为_________。(精确到1%)
12、NaClO溶液是一种纺织工业用漂白剂,可用一定比例NaOH、Na2CO3的混合溶液和Cl2反应制备。
(1)NaHCO3的存在能增强NaClO溶液的稳定性。Cl2与混合溶液中Na2CO3反应制备NaClO,同时生成NaHCO3,其化学方程式为___。
(2)NaClO溶液中若含有NaClO3会影响产品的品质。测定碱性NaClO样品中NaClO3物质的量浓度的方法如下:取20.00mLNaClO溶液试样,加入过量H2O2,充分反应后,加热煮沸,冷却至室温,加入硫酸酸化,再加入0.1000mol·L-1FeSO4标准溶液30.00mL,充分反应后,用0.01000mol·L-1酸性K2Cr2O7溶液滴定过量的FeSO4溶液至终点(Cr2O72-被还原为Cr3+),消耗该溶液25.00mL。
已知:ClO3-在碱性条件下性质稳定,在酸性条件下表现出强氧化性;ClO3-+Fe2++H+—Cl-+Fe3++H2O(未配平)。
①加入过量H2O2的目的是__。
②实验中若缺少加热煮沸步骤,所测NaClO3物质的量浓度会有较大误差,原因可能是___(答出一个即可)。
③计算样品中NaClO3物质的量浓度___(写出计算过程)。
13、钛元素位于元素周期表第四周期第IVB族,金属钛的比强度高、耐腐蚀性强,在航空航天、武器装备、能源、化工、冶金、建筑和交通等领域应用前景广阔。工业,上以钛铁矿[主要成分是FeTiO3 (钛酸亚铁) ,还含有少量Al2O3、MgO、SiO2等杂质]为原料制备钛和FePO4的工艺流程如下:
一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:
金属氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 | Mg(OH)2 |
开始沉淀的pH | 2.3 | 7.5 | 3.4 | 9.2 |
完全沉淀的pH | 3.2 | 9.7 | 4.4 | 11.1 |
回答下列问题:
(1)钛、铁浸出率与硫酸质量分数的关系如图所示,则“酸浸”时所加硫酸的质量分数为___________范围最合适。
(2)“滤液1”中的钛元素以TiO2+形式存在,则“酸浸”时主要反应的化学方程式为___________。
(3)已知常压下TiCl4的熔点为−25° C,沸点为136.4° C.将TiO2与过量焦炭混合投入高温氯化炉中充分反应(焦炭转变成CO) ,将生成的气体分离,得到粗TiCl4,将生成的气体进行分离的操作方法是______________________。将粗TiCl4进一步提纯的方法是___________。氯化炉中发生反应的化学方程式为___________。
(4)氯化反应的尾气须处理后排放。尾气中的Cl2用___________(填化学式)溶液吸收可得FeCl3溶液。
(5)“滤液2”中加入NaHCO3溶液调pH,调pH的范围是___________。
(6)已知FePO4和Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22和1.0×10-24.若“滤液3”中c(Mg2+)=0.01mol·L-1,加入双氧水和磷酸溶液,溶液体积增加一倍,恰好使Fe3+沉淀完全[即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1], 此时___________(填“有”或“没有”) Mg3(PO4)2沉淀生成,理由是___________。