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题型:简答题
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简答题 · 24 分

甲酸(HCOOH)是一种有刺激性气味的无色液体,有很强的腐蚀性、较强的还原性。熔点8.4℃,沸点100.7℃,能与水、乙醇互溶,加热至160℃ 即分解成二氧化碳和氢气。

14.实验室可用甲酸与浓硫酸共热制备一氧化碳:HCOOH浓硫酸H2O+CO↑,实验的部分装置如下图所示。制备时先加热浓硫酸至80℃—90℃,再逐滴滴入甲酸。

Ⅰ 制备CO   Ⅱ        Ⅲ 收集CO

①请从下图中挑选所需的仪器,补充图中虚线方框中缺少的气体发生装置:_______、e(填选项序号)(必要的塞子、玻璃管、橡胶管、固定装置已省略)。其中,温度计的水银球应该处于            位置。

② 装置Ⅱ 的作用是                                        

15.实验室可用甲酸制备甲酸铜。其方法是先用硫酸铜和碳酸氢钠作用制得碱式碳酸铜,碱式碳酸铜再与甲酸反应制得四水甲酸铜[Cu(HCOO)2·4H2O]晶体。相关的化学方程式是:2CuSO4+4 NaHCO3= Cu(OH)2·CuCO3↓+3CO2↑+2Na2SO4+H2O Cu(OH)2·CuCO3+4HCOOH+ 5H2O=2 Cu(HCOO)2·4H2O+ CO2

实验步骤如下:

Ⅰ、碱式碳酸铜的制备:①步骤ⅰ是将一定量CuSO4·5H2O晶体和NaHCO3固体一起放到研钵中研磨,其目的是               。②步骤ⅱ是在搅拌下将固体混合物分多次缓慢加入热水中,反应温度控制在70℃—80℃,如果看到         (填写实验现象),说明温度过高。③步骤ⅱ的后续操作有过滤、洗涤。检验沉淀是否已洗涤干净的方法为             

Ⅱ、甲酸铜的制备: 将Cu(OH)2·CuCO3体放入烧杯中,加入一定量热的蒸馏水,再逐滴加入甲酸至碱式碳酸铜恰好全部溶解,趁热过滤除去少量不溶性杂质。在通风橱中蒸发滤液至原体积的1/3时,冷却析出晶体,过滤,再用少量无水乙醇洗涤晶体2~3次,晾干,得到产品。④“趁热过滤”中,必须“趁热”的原因是                                     。⑤用乙醇洗涤晶体的目的是                                                

17.请设计实验证明甲酸具有较强的还原性:                           

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

①a、c 液面以下(但不能接触烧瓶底部)

②防止水槽中的水因倒吸而流入蒸馏烧瓶中

解析

①该反应的制取原理为 液+液↑,故应选用分液漏斗和蒸馏烧瓶作为气体发生装置,温度计的水银球在液体中,测量反应液的温度。如图:故答案为①a、c ;液面以下(但不能接触烧瓶底部);

② 生成的气体中含有CO、HCOOH和H2O,HCOOH易溶于水,会发生倒吸现象,需在收集前加一个安全瓶,故装置Ⅱ的作用是防止水槽中的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中,故答案为:防止水槽中的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中;

考查方向

实验装置综合;常见气体制备原理及装置选择。

解题思路

①该反应的制取原理为 液+液↑,故应选用分液漏斗和蒸馏烧瓶作为气体发生装置,温度计的水银球在液体中,测量反应液的温度;

 ② 生成的气体中含有CO、HCOOH和H2O,HCOOH易溶于水,会发生倒吸现象,需在收集前加一个安全瓶;

易错点

本题考查了化学实验装置的综合应用,题目难度中等,明确实验目的及发生反应的原理为解答关键,只有掌握化学实验装置的特点及综合应用方法,试题培养了学生的化学实验能力。

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

①研细并混合均匀

②出现黑色固体

③取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,说明沉淀已洗涤干净;若产生白色沉淀,说明沉淀未洗涤干净。

④防止甲酸铜晶体析出

⑤洗去晶体表面的水和其它杂质,并减少甲酸铜晶体的损失

解析

①因为是取混和固体多次加入热水中,故两种固体要混合均匀,而NaHCO3固体和CuSO4·H2O晶体均易结成块,固要研细才可混和均匀; 

②氢氧化铜和碳酸铜受热均不稳定易分解,前者生成黑色的氧化铜和水,后者者黑色的氧化铜和二氧化碳,所以温度过高会使它们分解,出现黑色固体,说明温度过高;

③步骤ⅱ的后续操作有过滤、洗涤(洗去硫酸根离子),检验沉淀是否已洗涤干净的方法为取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,说明沉淀已洗涤干净;若产生白色沉淀,说明沉淀未洗涤干净。

④蒸发浓缩后甲酸铜的浓度比较高,如果冷却至常温会以晶体的形式析出,故要“趁热”过滤; 

⑤将滤液冷却结晶后,析出的晶体表面一定会残留有溶液中的其它物质,如表面上有水,还有一些其它的溶质都有可能残留在上面,故用乙醇洗涤晶体的目的是洗去晶体表面的水和其它杂质;

考查方向

实验装置综合;常见气体制备原理及装置选择。

解题思路

①因为是取混和固体多次加入热水中,故两种固体要混合均匀;

②氢氧化铜和碳酸铜受热均不稳定易分解,出现黑色固体,说明温度过高; 

③检验沉淀是否已洗涤干净的方法为取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,说明沉淀已洗涤干净;若产生白色沉淀,说明沉淀未洗涤干净。 

④蒸发浓缩后甲酸铜的浓度比较高,如果冷却至常温会以晶体的形式析出,故要“趁热”过滤; 

⑤用乙醇洗涤晶体的目的是洗去晶体表面的水和其它杂质;

易错点

本题考查了化学实验装置的综合应用,题目难度中等,明确实验目的及发生反应的原理为解答关键,只有掌握化学实验装置的特点及综合应用方法,试题培养了学生的化学实验能力。

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

往甲酸溶液中滴加氢氧化钠溶液调成碱性。再取该溶液几滴滴加到2mL新制银氨溶液中,水浴加热,有银镜生成。

解析

甲酸含有醛基,醛基有还原性,设计如下实验证明甲酸具有较强的还原性:往甲酸溶液中滴加氢氧化钠溶液调成碱性。再取该溶液几滴滴加到2mL新制银氨溶液中,水浴加热,有银镜生成。

考查方向

实验装置综合;常见气体制备原理及装置选择。

解题思路

甲酸含有醛基,醛基有还原性,设计如下实验证明甲酸具有较强的还原性。

易错点

本题考查了化学实验装置的综合应用,题目难度中等,明确实验目的及发生反应的原理为解答关键,只有掌握化学实验装置的特点及综合应用方法,试题培养了学生的化学实验能力。

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题型:简答题
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简答题 · 14 分

10. I.“低碳经济”时代,科学家利用“组合转化”等技术对CO2进行综合利用。

(1)CO2和H2在一定条件下可以生成乙烯:

6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H=a kJ·mol-1

已知:H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,CH2=CH2(g)的燃烧热为1411.0 kJ·mol-1,H2O(g)=H2O(l)   △H=-44.0 kJ·mol-1,则a=______kJ·mol-1

(2)上述生成乙烯的反应中,温度对CO2的平衡转化率及催化剂的催化效率影响如图,下列有关说法不正确的是_______(填序号)

①温度越高,催化剂的催化效率越高

②温度低于250℃时,随着温度升高,乙烯的产率增大

③M点平衡常数比N点平衡常数大

④N点正反应速率一定大于M点正反应速率

⑤增大压强可提高乙烯的体积分数

(3)2012年科学家根据光合作用原理研制出“人造树叶”。右图是“人造树叶”的电化学模拟实验装置图,该装置能将H2O和CO2转化为O2和有机物C3H8O。

阴极的电极反应式为:_________________________

II.为减轻大气污染,可在汽车尾气排放处加装催化转化装置,反应方程式为:

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。

(4)上述反应使用等质量的某种催化剂时,温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响对比实验如下表,c(NO)浓度随时间(t)变化曲线如下图:

①表中a=___________。

②实验说明,该反应是__________反应(填“放热”或“吸热”)。

③若在500℃时,投料NO的转化率为80%,则此温度时的平衡常数K=_____。

(5)使用电化学法也可处理NO的污染,装置如右图。已知电解池阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:_____________。吸收池中除去NO的离子方程式为:__________________________________。

正确答案

(1)-39.8

(2)① ② ④

(3)3CO2+18H+18e=C3H8O+5H2O

(4)① 1.20×10-3

②  放热

③主要有三种情况:

第一种情况:设c(NO)=1mol·L-1 ,则K=160

第二种情况:设c(NO)=amol·L-1 ,则K=

第三种情况:设n(NO)=amol,容器的容积为V L,则K=

(5)2HSO3+2H+2e=S2O42-+2H2O

2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3

解析

I.(1)已知:H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,CH2=CH2(g)的燃烧热为1411.0 kJ·mol-1,H2O(g)=H2O(l)   △H=-44.0 kJ·mol-1, 则有:

①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)                   △H=-285.8kJ/mol;

②CH2=CH2(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2CO2 (g)     △H=-1411.0kJ/mol;

③H2O(g)=H2O(l)                         △H=-44.0 kJ·mol-1

则利用盖斯定律将6①-②-4③可得:

6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)   △H=6①-②-4③=(-285.8kJ/mol)×6-(-1411.0kJ/mol)-(-44.0kJ/mol)×4=-39.8kJ/mol,a=-39.8;

(2)①温度在250℃时,催化剂的催化效率最高,错误;

②温度低于250℃时,随着温度升高,乙烯的产率减小,错误;

③M点二氧化碳的平衡转化率比N点大,平衡常数比N点平衡常数大,正确;

④该反应是放热反应,温度升高,向逆反应方向进行,N点正反应速率一定小于M点正反应速率,错误;

⑤增大压强,反应向正反应方向进行,可提高乙烯的体积分数,正确。

故选①②④。

(3)阴极发生还原反应,阴极的电极反应式为:3CO2+18H+18e=C3H8O+5H2O;

II.(4)①验证温度对化学反应速率的影响规律时,要确保其他条件相同而只有温度不同的情况下比较。验证催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律时,要确保其他条件相同而只有催化剂的比表面积不同的情况下比较。由于I与II的催化剂比表面积不同,所以,其他的量必须相同,即a=1.20×10-3;又因为I与III的温度不同,要确保其他条件相同,因此b=82;

②从图示可见,I和III催化剂比表面积相同,温度不同,III温度比I温度高,NO转化率降低,升高温度反应向逆反应方向进行,该反应是放热反应;

③若在500℃时,投料NO的转化率为80%,

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)  第一种情况:设c(NO)=1mol·L-1

起始浓度(mol/L)  1       1               0      0

转化浓度(mol/L)  0.8     0.8             0.8     0.4

平衡浓度(mol/L)  0.2     0.2             0.8     0.4

则此温度时的平衡常数K=(0.82×0.4)/(0.22×0.22)=160

第二种情况:设c(NO)=amol·L-1 ,则K=

第三种情况:设n(NO)=amol,容器的容积为V L,则K=

(5)电解池阴极室中溶液的pH在4~7之间,阴极发生还原反应,电极反应式:2HSO3+2H+2e=S2O42-+2H2O;吸收池中除去NO的离子方程式为:2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3

考查方向

考查图像法在表示化学反应速率、化学平衡移动、平衡常数及物质转化率、产物的含量、电解池等的应用。

解题思路

I.(1)已知:H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,CH2=CH2(g)的燃烧热为1411.0 kJ·mol-1,H2O(g)=H2O(l)   △H=-44.0 kJ·mol-1, 则有:

①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)                   △H=-285.8kJ/mol;

②CH2=CH2(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2CO2 (g)     △H=-1411.0kJ/mol;

③H2O(g)=H2O(l)                         △H=-44.0 kJ·mol-1

则利用盖斯定律将6①-②-4③可得:

6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)   △H=6①-②-4③=(-285.8kJ/mol)×6-(-1411.0kJ/mol)-(-44.0kJ/mol)×4=-39.8kJ/mol,a=-39.8;

(2)①温度在250℃时,催化剂的催化效率最高;

②温度低于250℃时,随着温度升高,乙烯的产率减小;

③M点二氧化碳的平衡转化率比N点大,平衡常数比N点平衡常数大;

④该反应是放热反应,温度升高,向逆反应方向进行,N点正反应速率一定小于M点正反应速率;

⑤增大压强,反应向正反应方向进行,可提高乙烯的体积分数。

(3)阴极发生还原反应,阴极的电极反应式为:3CO2+18H+18e=C3H8O+5H2O;

II.(4)①验证温度对化学反应速率的影响规律时,要确保其他条件相同而只有温度不同的情况下比较。验证催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律时,要确保其他条件相同而只有催化剂的比表面积不同的情况下比较。

②从图示可见,I和III催化剂比表面积相同,温度不同,III温度比I温度高,NO转化率降低,升高温度反应向逆反应方向进行,该反应是放热反应;

③若在500℃时,投料NO的转化率为80%,

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)  第一种情况:设c(NO)=1mol·L-1

起始浓度(mol/L)  1       1               0      0

转化浓度(mol/L)  0.8     0.8             0.8     0.4

平衡浓度(mol/L)  0.2     0.2             0.8     0.4

则此温度时的平衡常数K=(0.82×0.4)/(0.22×0.22)=160

第二种情况:设c(NO)=amol·L-1 ,则K=

第三种情况:设n(NO)=amol,容器的容积为V L,则K=

(5)电解池阴极室中溶液的pH在4~7之间,阴极发生还原反应,电极反应式:2HSO3+2H+2e=S2O42-+2H2O;吸收池中除去NO的离子方程式为:2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3

易错点

该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题基础性强,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有利于培养学生的逻辑推理能力。该题的关键是利用好化学平衡。

知识点

无机非金属材料
1
题型:简答题
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简答题 · 15 分

11.[化学—选修4物质结构与性质]

H2O和CS2分子中的原子都达到稳定结构。

(1)上述四种元素电负性由大到小的顺序是:___________________。

(2)上述四种元素第一电离能比同周期相邻两种元素都小的元素是:_______。

(3)CS2分子中键与键的数目比为:_________。

(4)用“大于”、“小于”或“等于”回答本问题:

①CS2在其晶体中的配位数_______H2O在其晶体中的配位数

②硫氰酸(H—S—C≡N)的熔点_____异硫氰酸(H—N=C=S)的熔点

(5)已知TiCl4熔点为37℃,沸点为136℃,熔融态不导电,可知TiCl4为____晶体。

(6)六方氮化硼(BN)的晶胞结构如右图所示。

①晶胞内的四个原子(如白球所示)所形成的空间结构为______形

②硼原子的杂化方式为_________。

③晶胞边长为a nm则其密度为____g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)

正确答案

(1)O>S>C>H

(2)O、S

(3)1:1

(4)①大于

②小于

(5)分子

(6)①正四面体

② sp3

解析

(1)H、O、C、S四种元素中,非金属性越强,电负性越大,电负性由大到小的顺序是:O>S>C>H;

(2)因为VA族元素原子最外层p电子处于半充满状态,较稳定,第一电离能比同周期相邻两种元素都小的元素是VIA族元素原子:O、S;

(3)CS2分子结构与二氧化碳相似,有2个键和2个键,数目比为:1:1;

(4)①CS2是分子晶体,只有范德华力,无分子间氢键-分子密堆积,每个分子周围有12个紧邻的分子,在其晶体中的配位数为12;H2O有分子间氢键-不具有分子密堆积特征,在其晶体中的配位数为4;CS2在其晶体中的配位数大于H2O在其晶体中的配位数;

②分子的极性越大,熔沸点越高,因此硫氰酸(H—S—C≡N)的熔点小于异硫氰酸(H—N=C=S)的熔点;

(5)TiCl4熔点为37℃,沸点为136℃,熔融态不导电且熔沸点较低,可知TiCl4为分子晶体;

(6)①晶胞内的四个原子(如白球所示),每两个原子之间距离相等,且是立体构型,所形成的空间结构为正四面体形;

②硼原子中心原子的价电子对数=(3+5)/2=4,杂化方式为sp3杂化。

③晶胞中原子数目分别为4,8×1/8+6×1/2=4,每个晶胞中原子的质量为(100/NA)g,晶胞边长为a nm,晶胞体积为(a×10-7m)3=a3×10-21m3,则其密度为g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。

考查方向

分子极性,熔沸点比较,晶体计算等。

解题思路

(1)H、O、C、S四种元素中,非金属性越强,电负性越大;

(2)因为VA族元素原子最外层p电子处于半充满状态,较稳定,第一电离能比同周期相邻两种元素都小的元素是VIA族元素原子;

(3)CS2分子结构与二氧化碳相似,有2个键和2个键;

(4)①CS2是分子晶体,只有范德华力,无分子间氢键-分子密堆积,每个分子周围有12个紧邻的分子,在其晶体中的配位数为12;H2O有分子间氢键-不具有分子密堆积特征,在其晶体中的配位数为4;CS2在其晶体中的配位数大于H2O在其晶体中的配位数;

②分子的极性越大,熔沸点越高;

(5)熔融态不导电且熔沸点较低;

(6)①每两个原子之间距离相等,且是立体构型;

②硼原子中心原子的价电子对数=(3+5)/2=4,杂化方式为sp3杂化。

③晶胞中原子数目分别为4,8×1/8+6×1/2=4,每个晶胞中原子的质量为(100/NA)g,晶胞边长为a nm,晶胞体积为(a×10-7m)3=a3×10-21m3,则其密度为g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。

易错点

本题考查的知识点较多,难度较大,平时应该注意知识的积累。

知识点

无机非金属材料
1
题型:简答题
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简答题 · 15 分

28.硫是一种生命元素,组成某些蛋白质时离不开它。SO2是硫的一种重要氧化物,为探究SO2的性质,某化学兴趣小组的同学设计了如下系列实验:

(1)为验证SO2具有还原性。将SO2气体通入溴水中,溴水褪色。写出反应的化学方程式

__________________________。

(2)已知与SO2 Na2O2的反应,为进一步探究Na2O2与SO2的反应,用如图所示装置进行实验。

① 写出A中反应的化学方程式__________________________。

② B装置的作用是_______________。

③ 在F处检验到有O2生成,据此甲同学认为Na2O2与SO2发生了反应,反应的化学方程式为

__________________________。

④乙同学认为Na2O2与SO2反应除生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成,为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下实验方案。.

上述方案_________(“合理”或“不合理”),简要说明理由_________。

⑤E装置中溶液呈碱性,为检验吸收液中其他阴离子,完成下列实验方案。

正确答案

(1) SO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr

(2) 

① H2SO4 + Na2SO3 = Na2SO4 + SO2↑ + H2O

②干燥吸水

③2Na2O2+ 2SO2 = 2Na2SO3+O2

④不合理

稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡,如果反应后的固体中还残留Na2O2,它溶于水也能将亚硫酸根氧化成硫酸根

⑤取步骤I中白色沉淀于试管中,加入过量的稀盐酸

吸收液中存在SO32一和SO42一

解析

解析已在路上飞奔,马上就到!

知识点

无机非金属材料
1
题型: 单选题
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单选题 · 3 分

月球的矿产资源极为丰富,仅月球表层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨,月球上的主要矿物有辉石CaMgSi2O6、斜长石CAlSi3O8和橄榄石(Mg或Fe)2SiO4等,下列说法或分析不正确的是

A辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿

B斜长石的氧化物形式可表示为:K2O•Al2O3•3SiO2

C月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气

D橄榄石中铁为+2价

正确答案

B

解析


知识点

无机非金属材料水泥的主要化学成分、生产原料及其用途
下一知识点 : 水泥的主要化学成分、生产原料及其用途
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