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、
(1)工业上用湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的流程如图所示:
①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是: 。
②反应II的离子方程式为 。
③高铁酸钾在水中既能消毒杀菌,又能净水,是一种理想的水处理剂.它能消毒杀菌是因为 它能净水的原因是 。
④已知25℃时Fe(OH)3的Ksp = 4.0×10-38,反应II后的溶液中c(Fe3+)=4.0×10-5mol/L,则需要调整 时,开始生成Fe(OH)3(不考虑溶液体积的变化)。
(2)由流程图可见,湿法制备高铁酸钾时,需先制得高铁酸钠,然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液,即可析出高铁酸钾。①加入饱和KOH溶液的目的是: 。
②由以上信息可知:高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠 (填“大”或“小”)。
湿法
| 强碱性介质中,Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
|
干法
| Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物
|
(3)干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(4)高铁电池是正在研制中的可充电干电池,高铁电池具有工作电压稳定, 放电时间长等优点,有人以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫原料,以硫酸酸钾为电解质,用惰性电极设计成高温下使用的电池,写出该电池正极电极反应式: 。
3、碳的化合物的转换在生产、生活中具有重要的应用,如航天员呼吸产生的CO2用Sabatier反应处理,实现空间站中O2的循环利用。
Sabatier反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g);
水电解反应:2H2O(1) 2H2(g) +O2(g)。
(1)将原料气按n(CO2):n(H2)=1:4置于密闭容器中发生Sabatier反应,测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线)。
①该反应的平衡常数K随温度降低而________(填“增大”或“减小”)。
②在密闭恒温(高于100℃)恒容装置中进行该反应,下列能说明达到平衡状态的是_____。
A.混合气体密度不再改变 B.混合气体压强不再改变
C.混合气体平均摩尔质量不再改变 D. n(CO2):n(H2)=1:2
③200℃达到平衡时体系的总压强为p,该反应平衡常数Kp的计算表达式为_______。(不必化简,用平衡分,压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(2)Sabatier反应在空间站运行时,下列措施能提高CO2转化率的是____(填标号)。
A.适当减压 B.合理控制反应器中气体的流速
C.反应器前段加热,后段冷却 D.提高原料气中CO2所占比例
(3)一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+4H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。
①已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为-394kJ/mol、-242kJ/mol,Bosch反应的△H=_____kJ/mol。(生成焓指一定条件下由对应单质生成lmol化合物时的反应热)
②一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动,原因是______________。若使用催化剂,则在较低温度下就能启动。
③Bosch反应的优点是_______________。
4、太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。其材料除单晶硅,还有铜铟镓硒等化合物。
(1)镓的基态原子的电子排布式是__________________。
(2)硒为第4周期元素,相邻的元素有砷和溴,则3种元素的第一电离能从大到小顺序为_______(用元素符号表示)。
(3)气态SeO3分子的立体构型为________。
(4)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是:______________。
(5)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性,其化合物往往具有加合性,因而硼酸(H3BO3)在水溶液中能与水反应生成[B(OH)4]-而体现一元弱酸的性质,则[B(OH)4]-中B的原子杂化类型为___;
(6)金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,反应的离子方程式为_______________________________________________________;
(7)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构。在晶胞中,Au原子位于顶点,Cu原子位于面心,则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为_____________,若该晶胞的边长为a pm,则合金的密度为______________________ g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数为NA)。
5、有X、Y、Z、M、G五种元素,是分属三个短周期并且原子序数依次增大的主族元素。其中X、Z同主族,可形成离子化合物ZX;Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子。在熔融状态下,将Z的单质和FeG2(元素G和铁构成的某化合物)组成一个可充电电池(装置示意图如下),反应原理为:2Z +FeG2Fe+2ZG
放电时,电池的正极反应式为:______________;充电时,接电源负极的电极材料是____(写物质名称),该电池的电解质为_______(填写化学式)。
6、N,P,As等元素的化合物在生产和研究中有许多重要用途。请回答下列问题:
(1)意大利罗马大学的[FuNvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子,该分子的空间构型与P4类似,其中氮原子的轨道杂化方式为__________,N-N键的键角为__________。
(2)基态砷原子的价电子排布图为__________,砷与同周期相邻元素的第一电离能由大到小的顺序为__________。
(3)配位原子对孤对电子的吸引力越弱,配体越容易与过渡金属形成配合物。PH3与NH3的结构相似,和过渡金属更容易形成配合物的是__________(填"PH3”或“NH3”)。
(4)SCl3+和PCl3是等电子体,SCl3+的空间构型是__________。S-Cl键键长__________P-Cl键键长__________(填“>”、“=”或“<”),原因是__________。
(5)砷化镓为第三代半导体,以其为材料制造的灯泡寿命长,耗能少。已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示,砷化镓的化学式为__________。若该晶体的密度为ρg•cm-3,设NA为阿伏加德罗常数的值,则a、b的距离为__________pm(用含ρ和NA的代数式表示)。
7、[化学-选修3:物质结构与性质]
铁氧体是一种磁性材料,具有广泛的应用。 -
(1)基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]_______。
(2)工业制备铁氧体常使用水解法,制备时常加入尿素[CO(NH2)2 ]、醋酸钠等碱性物质。尿素分子中四种不同元素的电负性由大至小的顺序是____________;醋酸钠中碳原子的杂化类型是_________。
(3)工业制备铁氧体也可使用沉淀法,制备时常加入氨(NH3)、联氨(N2H4)等弱碱。比较下表中氨(NH3)、联氨(N2H4)的熔沸点,解释其高低的主要原因________。
| N2H4 | NH3 |
熔点/℃ | 2 | -77.8 |
沸点/℃ | 113.5 | -33.5 |
(4)下图是从铁氧体离子晶体Fe3O4中,取出的能体现其晶体结构的一个立方体,则晶体中的氧离子是否构成了面心立方最密堆积______(填“是”或“否”),该立方体是不是Fe3O4的晶胞______(填“是”或“否”),立方体中三价铁离子处于氧离子围成的_____空隙(填空间结构)。
(5)解释该Fe3O4晶体能导电的原因________,根据上图计算Fe3O4晶体的密度_____g•cm-3。 (图中a=0.42nm,计算结果保留两位有效数字)
8、过氧化氢(H2O2)的水溶液俗称双氧水。双氧水常被称为化学反应中的“绿色试剂”。已知,在含少量I-的溶液中,H2O2会较快分解,反应如下:反应①:H2O2+I- → H2O+IO-; 反应②:H2O2+IO- → H2O+O2+I-,完成下列填空:
(1)反应①中的氧化产物是_________,被还原的元素是___________。
(2)标出反应②中电子转移的方向和数目。_______________
(3)H2O2分解过程中,I-的作用是__________。
(4)根据反应①和反应②,请说明双氧水被称为“绿色试剂”的主要原因是_____。
(5)H2O2是一种二元弱酸,写出第一步电离的电离方程式:________,双氧水可漂白纤维织物,目前认为是其中过氧化氢离子(HOO-)的作用。为了增强其漂白效果,应选择在____(填“酸”、“碱”或“中”)性条件下进行。
(6)向盐酸酸化的FeCl2溶液中加入双氧水,溶液由浅绿色变为棕黄色,写出该变化的化学反应方程式:_____________。
9、开发利用核能可以减少对化石能源的依赖。UO2是一种常用的核燃料,其铀元素中需达到5%。该核燃料的一种制备流程如下:
(1)天然铀主要含99.3%和0.7%
,
和
互为_______。
(2)I中,将含有硫酸的UO2SO4溶液通入电解槽,如下图所示。
①A电极是_______(填“阴极”或“阳极”),其电极反应式是_______。
②U4+有较强的还原性。用质子交换膜隔开两极区溶液可以_______,从而提高U4+的产率。
(3)III中使用的F2可通过电解熔融KF、HF混合物制备,不能直接电解液态HF的理由是HF属于___化合物,液态HF几乎不电离。
(4)IV中利用了相对分子质量对气体物理性质的影响。铀的氟化物的熔沸点如下:
| UF4 | UF6 |
熔点/℃ | 1036 | 64(150kPa) |
沸点/℃ | 1417 | 56.5升华 |
①离心富集时,采用UF6的优点:
a.F只有一种核素,且能与U形成稳定的氟化物;
b._______。
②和
的相对分子质量之比约为_______(列出计算表达式)。
10、KNO3是重要的化工产品,下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤:
(1)反应Ⅰ中,CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1:2,该反应的化学方程式为____________。
(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行,加热的目的是____________;从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤,趁热过滤的目的是____________。
(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是:取少量K2SO4样品溶解于水,____________。
(4)整个流程中,可循环利用的物质除(NH4)2SO4外,还有____________(填化学式)。
11、将24.5gKClO3固体与8.7gMnO2固体混合加热片刻,得到标况下VL气体,冷却后固体质量为25.52g;再将剩余固体溶于水并加入足量亚硝酸钠和硝酸银溶液,再加足量的稀硝酸,过滤、洗涤、干燥得到m克固体。求:
(1)标准状况下气体体积V为___。
(2)最后所得固体质量m为___g。
12、二次电池锂离子电池广泛应用于手机和电脑等电子产品中。某常见锂离子电池放电时电池的总反应为:Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。2018年中国回收了全球可回收锂离子电池总量的69%。但现阶段我国废旧电池回收仍属于劳动密集型产业,效率仍需提高。一种回收该锂离子电池中的锂和钴的流程:
已知:① Na2S2O3是一种中等强度的还原剂,遇强酸分解
② Li2CO3溶解度随温度升高而减小
(1)关于该锂离子电池说法不正确的是_______________________________
A.锂离子电池中无金属锂,充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌
B.集中预处理时,为防止短时间内快速放电引起燃烧甚至爆炸,应先进行放电处理
C.充电时若转移0.01 mol电子,石墨电极将减重0.07g
D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+
(2)LiCoO2是一种具有强氧化性的难溶复合金属氧化物,且Co3+在常温、pH=0.5条件下即开始水解。LiCoO2可溶于硫酸得CoSO4。用硫酸酸浸时,需要加入Na2S2O3作助溶剂,从化学反应原理的角度解释原因:_______________________________,写出浸出CoSO4的离子反应方程式:__________________
(3)控制氢离子浓度为4mol/L,反应温度90℃,测得相同时间内离子的浸出率与Na2S2O3溶液的变化关系如图。则酸浸时应选用浓度为_______mol/L的Na2S2O3溶液。Na2S2O3溶液浓度增至0.3mol/L时,LiCoO2的浸出率明显下降,可能的原因是_________________(用化学方程式结合文字说明)
(4)整个回收工艺中,可循环使用的物质是_____________________
(5)已知15℃左右Li2CO3的Ksp为3.210-2,该温度下Li2CO3的溶解度约为_____g。将萃取后的Li2SO4溶液加热至95℃,加入饱和Na2CO3溶液,反应10min,________________(填操作)得Li2CO3粉末。
13、氯化亚铜(CuCl)可用作有机合成的催化剂,CuCl微溶于水,不溶于醇和稀酸,可溶于Cl-浓度较大的溶液(CuCl+Cl-CuCl
),在潮湿空气中易水解、易氧化。工业上用黄铜矿(主要成分是CuFeS2,还含有少量的SiO2)制备CuCl的工艺流程如图:
25℃时,相关物质的Ksp见表。
物质 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 | CuCl |
Ksp | 1×10-16.3 | 1×10-38.6 | 1×10-19.7 | 1×10-5.9 |
回答下列问题:
(1)黄铜矿预先粉碎的目的是_______。
(2)调pH加入的过量x为_______(填化学式),滤渣①的成分_______(填化学式)。
(3)“还原”时,铜粉转化为Na[CuCl2]的离子反应方程式为_______。
(4)已知:温度、pH对CuCl产率的影响如图1、图2所示。则析出CuCl晶体的最佳条件为_______。
A.温度在60℃左右pH为2.0~2.5 B.温度在90℃左右pH为2.0~2.5
C.温度在60℃左右pH为5.0~6.0 D.温度在90℃左右pH为5.0~6.0
(5)析出的氯化亚铜晶体要立即用无水乙醇洗涤,“醇洗”可快速除去滤渣表面的水,防止滤渣被空气氧化为碱式氯化铜[Cu2(OH)3Cl]。写出氯化亚铜被氧化为碱式氯化铜的化学反应方程式_______。
(6)粗产品中氯化亚铜含量的测定:
①称取样品3.0 g于锥形瓶中,再加入过量的FeCl3溶液充分溶解,配制250 mL溶液。②从中取出25.00mL溶液,用0.1000 mol·L-1硫酸铈[Ce(SO4)2]标准溶液滴定。已知:CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2 Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+。
三次平行实验,到达滴定终点时,消耗硫酸铈标准溶液的体积分别为26.05 mL、24.05 mL、23.95 mL。则样品中CuCl的纯度为_______(结果保留三位有效数字)。