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、(l)基态As原子的核外电子排布式为[Ar]______,有________个未成对电子。
(2) As与N是同主族元素,从原子结构角度分析:为什么As的最高价含氧酸H3AsO4是三元酸(含三个轻基),而N的最高价含氧酸HNO3是一元酸(只含一个烃基)______。
(3)比较下列氢化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因__________。
(4) Na3AsO3中Na、As、O电负性由大至小的顺序是______。AsO33-的空间构型为___, AsO33-中As的杂化轨道类型为_______杂化。
(5)砷化稼(GaAs)为黑灰色固体,熔点为1238℃。该晶体属于___晶体,微粒之间存在的作用力是_________。
| NH3 | PH3 | AsH3 | SbH3 |
熔点/K | 195.3 | 140.5 | 156.1 | 185 |
沸点/K | 239.6 | 185.6 | 210.5 | 254.6 |
(6)图为GaAs的晶胞,原子半径相对大小是符合事实的,则白球代表____原子。
己知GaAs的密度为5.307g·cm3, Ga和As的相对原子质量分别为69.72、74.92,求晶胞参数a=______pm (列出计算式即可)。
3、铬铁矿主要成分为铬尖晶石(FeCr2O4),以铬铁矿为原料可制备Cr2(SO4)3溶液。铬铁矿的尖晶石结构在通常条件下难以被破坏,其中的二价铁被氧化后,会促进尖晶石结构分解,有利于其参与化学反应。
(1)铬铁矿中的基态二价铁被氧化过程中,失去的电子所处的能级为_______。
(2)120℃时,向铬铁矿矿粉中加入50%的H2SO4,不断搅拌,铬铁矿溶解速率很慢。向溶液中加入一定量的CrO3,矿粉溶解速率明显加快,得到含较多Cr3+和Fe3+的溶液。写出加入CrO3后促进尖晶石溶解的离子方程式:_______。
(3)其它条件不变,测得不同温度下Cr3+的浸出率随酸浸时间的变化如图1所示。实际酸浸过程中选择120℃的原因是_______。
(4)已知:室温下Ksp[Cr(OH)3]=8×10-31,Ksp [Fe(OH)3]=3×10-39,可通过调节溶液的pH,除去酸浸后混合液中的Fe3+。实验测得除铁率和铬损失率随混合液pH的变化如图2所示。pH=3时铬损失率高达38%的原因是_______。
(5)在酸浸后的混合液中加入有机萃取剂,萃取后,Fe2(SO4)3进入有机层,Cr2(SO4)3进入水层。取10.00mL水层溶液于锥形瓶中,先加入氢氧化钠调节溶液至碱性,再加入足量过氧化氢溶液。充分反应后,加热煮沸除去过量过氧化氢。待溶液冷却至室温,加入硫酸和磷酸的混合酸酸化,此时溶液中Cr全部为+6价。在酸化后的溶液中加入足量KI溶液,以淀粉溶液作指示剂,用0.3000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定,发生反应:I2+2S2O=S4O
+2I-,滴定至终点时消耗Na2S2O3溶液19.80mL,计算萃取所得水层溶液中Cr3+的物质的量浓度_______。(写出计算过程)
4、回答下列问题
(1)工业上用电解熔融MgCl2制备金属镁,而不用MgO,请结合微观视角解释原因___________。
(2)比较下列锗(Ge) 卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因___________。
| GeCl4 | GeBr4 | GeI4 |
熔点/°C | −49.5 | 26 | 146 |
沸点/°C | 83.1 | 186 | 约400 |
5、与硫同族的元素Te,最高价氧化物的水化物碲酸(H6TeO6)的酸性比H2SO4____(选填“强”或“弱”),其氧化性比硫酸强。向碲酸中通入SO2气体,若反应中生成的TeO2与Te的物质的量之比为2:1,写出该反应的化学方程式______________。当6mol碲酸与一定量SO2恰好完全反应,所得溶液体积为20L,则所得溶液的pH为____________。
6、为有效控制雾霾,各地积极采取措施改善大气质量。有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物显得尤为重要。
(1)在汽车排气管内安装催化转化器,可将汽车尾气中主要污染物转化为无毒的大气循环物质。
已知:① ∆H=180.5kJ·
②C和CO的燃烧热(∆H)分别为-393.5kJ·和-283kJ·
则2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ∆H=_________kJ·
(2)将0.20molNO和0.10molCO充入一个容积为1L的密闭容器中,反应过程中物质浓度变化如图所示。
①CO在0—9min内的平均反应速率=__________ mol·L-1·
(保留两位有效数字);第12min时改变的反应条件可能为_________。
A.升高温度 B.加入NO
C.加催化剂 D.降低温度
②该反应在第18min时又达到平衡状态,此时的体积分数为________(保留三位有效数字),化学平衡常数K=____________(保留两位有效数字)。
(3)通过人工光合作用能将水与燃煤产生的转化为HCOOH和
。已知常温下0.1mol·
的HCOONa溶液pH=10,则HCOOH的电离常数Ka=__________。
7、有机化合物K在化工和医药方面有重要的应用,其合成路线如下:
已知信息:
①C能发生银镜反应,E的相对分子质量比D大4,G的苯环上的一溴代物有两种
②
③2RCH2CHO
请回答下列问题:
(1)F的名称是__________,H含有的官能团是__________。
(2)A→B的反应类型是__________,F→G的反应类型是__________。
(3)C与银氨溶液反应的化学方程式是__________。
(4)K的结构简式是__________。
(5)符合下列要求的C8H10O的同分异构体有__________种.
①芳香族化合物②与Na反应并产生H2③遇FeCl3溶液呈紫色,
其中核磁共振氢谱为4组峰,且面积比为6:2:1:1的是__________(写出其中一种结构简式)
(6)参照已知信息和成路线,设计一条由CH2=CH2为原料合成CH3CH2CH2CH2OH的路线(注明反应条件):__________。
8、运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1) 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的 活性炭和NO,发生 反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol。 在T1℃时,反应进行到不同时间(min) 测得各物质的浓度(mol/L) 如下:
浓度 时间 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①30min 后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填字母编号)
a.通入一定量的NO b.加入定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
② 若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3: 1: 1,则Q_____ 0 (填“>”或“<”<)。
(2) 某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,则得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应:NO+CON2+CO2( 有CO) 2NO
N2+ O2 (无CO)
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为: __________;在n(NO)/n(CO)= 1的条件下,应控制最佳温度在_______左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染,写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式_________________。
③以NO2、O2 熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为__________________。
(3) 天然气的一个重要用途是制取氢气,其原理如下:
已知:① 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1
②CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3
1)科学家提出一种利用天然气制备氢气的方法: CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=_____
2)这种方法的推广与使用,不仅实现资源综合利用,而且还能解决环境问题是_________。
9、工业由钛铁矿(主要成分FeTiO3,Fe2O3、Al2O3、FeO、SiO2等杂质)制备TiCl4的工艺流程如下:
已知:
①酸浸 FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)
②水解 TiOSO4(aq)+2H2O(l)H2TiO3(s)+H2SO4(aq)
③煅烧 H2TiO3(s)TiO2(s)+H2O(s)
(1)FeTiO3中钛元素的化合价为 ,试剂A为 。
(2)碱浸过程发生反应的离子反应方程式为 。
(3)酸浸后需将溶液温度冷却至70℃左右,若温度过高会导致最终产品吸收率过低,原因是 。
(4)上述流程中氯化过程的化学反应方程式为 。
已知TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g) △H=+151kJ·mol-1。该反应极难进行,当向反应体系中加入碳后,则反应在高温条件下能顺利发生。从化学平衡的角度解释原因是 。
(5)TiCl4极易水解,利用此性质可制备纳米级TiO2·xH2O,该反应的化学反应方程式是 。
10、某兴趣小组探究钠与水、盐酸、醋酸和乙醇反应的快慢。
(1)兴趣小组成员根据已有认知模型提出以下猜测:
猜测1:钠分别与水、盐酸反应,由于______,钠与盐酸反应更快。
猜测2:钠分别与乙醇、醋酸反应,由于醋酸______,钠与醋酸反应更快。
(2)设计实验进行“证实与证伪”
实验I配制一定浓度的HCl
①用12.00mol·L-1HCl配制0.50mol·L-1HCl和5.00mol·L-1HCl时,除用到烧杯、胶头滴管、玻璃棒外,还必须用到下列仪器中的______(写对应字母)。
②配制0.50mol·L-1HCl250mL,需要取用12.00mol·L-1浓盐酸的体积为______。
实验II相同温度下,比较钠与水、0.50mol·L-1HCl、5.00mol·L-1HCl反应的快慢
序号 | 钠块(形状几乎相同) | 反应液体(50mL) | 钠块消失时间 |
Ⅰ | 0.15g | 水 | Ⅱ<Ⅰ<Ⅲ |
Ⅱ | 0.15g | 0.50mol·L-1HCl | |
Ⅲ | 0.15g | 5.00mol·L-1HCl |
该小组查阅资料知,相同温度下,影响钠与盐酸反应速率的主要因素是c(H+)和钠表面的c(Na+)。
③钠与5.00mol·L-1HCl反应,速率最慢的原因可能是______。
实验II相同温度下,比较钠与乙醇、醋酸反应的快慢
序号 | 钠块(形状几乎相同) | 反应液体(50mL) | 反应现象 | 钠块消失时间 |
ⅳ | 0.15g | 乙醇 | 钠沉在烧杯底部,产生气泡较快 | ⅳ<ⅴ |
ⅴ | 0.15g | 冰醋酸 | 钠浮在液体表面,产生气泡较慢 |
④该小组某同学提出,依据化学实验的控制变量思想,该实验设计存在缺陷,该缺陷是______。
⑤请你帮助该小组设计新的方案,对上述实验进行改进______。
实验结论:
⑥通过实验探究,该小组同学认为钠与醋酸反应比钠与乙醇反应慢,原因可能是______。
A.冰醋酸是无水乙酸,无水情况下难以电离出氢离子
B.乙醇钠在乙醇中的溶解度大于乙酸钠在乙酸中的溶解度
C.乙酸羧基中的氢原子比乙醇羟基中的氢原子更难电离出氢离子
11、已知空气组成(体积分数)N2:0.800,O2:0.200,氨空气氧化后的混合气体组成如下(高温下NO与O2可以共存)NO:16 mol;O2:7.00 mol;H2O:24.5 mol;N2:112 mol。
完成下列计算:
(1)该混合气体中NO全部转化为HNO3,需要___________摩尔O2 。
(2)参加反应的空气的体积是___________升。(标准状况下)
(3)向该混合气体中添加空气使NO完全转化为 HNO3,转化后剩余气体中(不含H2O)氧气体积分数为0.0500。添加空气多少摩尔?___________
(4)该混合气体的组成表明NH3氧化产生的NO超过16 mol,有部分NO已和O2、H2O 反应转化为HNO3。这部分NO是多少摩尔? _______
12、硫酸锰是一种重要的化工中间体。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)与氧化锰矿(主要成分为MnO2等锰的氧化物)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下:
已知:①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。
②金属离子在水溶液中沉淀的pH范围如下表所示(25°C):
物质 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 | Al(OH)3 |
开始沉淀的pH | 1.9 | 7.6 | 7.3 | 3.0 |
完全沉淀的pH | 3.2 | 9.6 | 9.3 | 5.2 |
③离子浓度≦10-5mol·L-1时,离子沉淀完全。
(1)“混合焙烧”的主要目的是___________。
(2)若试剂a为MnO2,则氧化步骤发生反应的离子方程式为___________,若省略“氧化”步骤,造成的影响是___________。
(3)“中和除杂”时,应控制溶液的pH范围是___________。
(4)“氟化除杂”后,若使溶液中Mg2+沉淀完全,需维持c(F-)不低于___________。(已知:Ksp(MgF2)=6.4×10-10)
(5)“碳化结晶”时发生反应的离子方程式为___________,最后一步系列操作主要是___________。
13、今年是诺贝尔奖颁发120周年,其中很多获得诺贝尔化学奖的研究成果都极大的影响着我们的生活。请回答与诺贝尔化学奖获奖成果相关的下列问题:
(1)1995年,诺贝尔化学奖授予Paul Crutzen、Mario Molina 和F.S Rowland 三位科学家,以表彰他们在平流层臭氧化学研究领域所做出的贡献。氟利昂(CCl2F2等)及氮的氧化物在O3分解中起重要作用,N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为_______。
(2)1996年,诺贝尔化学奖授予对发现C有重大贡献的三位科学家。C60晶体中分子的配位数为_______,其与金刚石互为_______。C60与足量的F2加成的化学方程式为_______。
(3)2019年,诺贝尔化学奖授予John B Goodenough,M.stanley Whittlingham 和 Akira Yoshino,以表彰他们在锂离子电池的发展方面作出的卓越贡献。
①磷酸亚铁锂是制造锂离子电池电极的重要材料。磷酸亚铁锂中,磷原子的杂化方式与下列微粒的中的碳原子杂化方式相同的是_______(填字母)。
A.HCHO B.CO C.C2H6 D.苯
②从原子结构理论角度解释,Fe3+比Fe2+稳定的原因为_______。
③早在1973年,Whittingham 发现一种极强富能材料TiS2,以此作为锂电池的全新阴极。Ti的基态原子核外电子排布式为_______。下列硫的各种微粒中,电离最外层一个电子所需能量最大的是_______。(填字母)。
A.[Ne]3s23p3 B.[Ne]3s23p4 C.[Ne]3s23p33d1 D.[Ne]3s23p5
(4)在TiS2的单位晶胞中(如下图所示),阳离子分布在8个顶点,阴离子分布在由上下各3个阳离子构成的正二棱柱中,并间隔地排列在上半部的中心和下半部的中心。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图中原子1的坐标为(0,0,0),原子2的坐标为(0,1,1),原子3的坐标为(,
,
),则原子4的坐标为_______。设TiS2的摩尔质量为Mg/mol,阿伏加德罗常数的值为NA,则其密度ρ为_______g/cm3。