- 卤素原子结构及其性质的比较
- 共92题
近年来,碳和碳的化合物在生产生活实际中应用越来越广泛。
8.CO和H2的混合气体俗称合成气,是一种重要的工业原料气,焦炭、天然气(主要成分为CH4)、重油、煤在高温下均可与水蒸气反应制得合成气。已知某反应的平衡常数表达式为:K=,它所对应的化学方程式为:_______________。
9.甲醇是一种重要的化工原料,在日常生活中有着广泛的应用。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
①在以上制备甲醇的两个反应中:反应Ⅰ优于反应Ⅱ,原因是_________________。
②对于反应Ⅰ,下图甲表示能量的变化;图乙表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化。
在“图甲”中,曲线______(填:“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于________(填:“吸热”、“放热”)反应。在图乙中从反应开始到建立平衡,用H2浓度变化表示的反应速率 。
③对于反应Ⅱ,在一定温度时,将lmol CO2 和3mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为a,则容器内的平衡压强与起始压强之比为__________;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产量的是____________。
a.升高温度
b.增加CO2的量
c.充入He,使体系总压强增大
d.按原比例再充入CO2和H2
正确答案
C(S)+H2O(g) H2(g)+CO(g)。
解析
化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据平衡常数的表达式可知,该反应的化学方程式是C(S)+H2O(g) H2(g)+CO(g)。
考查方向
解题思路
化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据平衡常数的表达式可知,该反应的化学方程式是C(S)+H2O(g) H2(g)+CO(g)。
易错点
本题考查化学反应速率、化学平衡及影响因素,解题的关键是反应I符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%,难度中等。
正确答案
①反应I符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%,所以反应Ⅰ优于反应Ⅱ。
②b 放热 0.15mol/(L·min);
③ bd。
选bd。
解析
①根据反应I和反应Ⅱ的生成物可知,反应I中生成物只有一种,而反应Ⅱ中还有水生成,即反应I符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%,所以反应Ⅰ优于反应Ⅱ。
②根据图像甲可知,曲线b的活化能低于曲线a的活化能,所以曲线b表示使用了催化剂;同样根据图像甲可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以反应是放热反应;根据图像乙可知,反应进行到10min是反应达到平衡状态,此时生成的甲醇浓度是0.75mol/L,则根据反应I可知,消耗氢气的浓度是1.5mol/L,所以氢气表示的反应速率是1.5mol/L÷10min=0.15mol/(L·min);
③ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
则根据压强之比是相应的物质的量之比可知
容器内的平衡压强与起始压强之比为;
a.因正反应放热,升高温度可使平衡向逆反应方向移动,不能增加甲醇产率,故a不正确;
b.增加CO2的量,平衡向正反应方向移动,所以可以增加甲醇产率,故b正确;
c.充入He,使体系总压强增大,对于参加反应的物质来说,浓度不变,平衡不移动,甲醇产率不变,故c错误;
d.按原比例再充入CO2和H2,压强增大,平衡向正反应方向移动,可以增加甲醇产率,故d正确。
考查方向
解题思路
①反应I符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%。
②根据图像甲可知,曲线b的活化能低于曲线a的活化能,所以曲线b表示使用了催化剂;
同样根据图像甲可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以反应是放热反应;
根据图像乙可知,反应进行到10min是反应达到平衡状态,此时生成的甲醇浓度是0.75mol/L,则根据反应I可知,消耗氢气的浓度是1.5mol/L,所以氢气表示的反应速率是1.5mol/L÷10min=0.15mol/(L·min);
③ 根据压强之比是相应的物质的量之比可知;
a.因正反应放热,升高温度可使平衡向逆反应方向移动,不能增加甲醇产率;
b.增加CO2的量,平衡向正反应方向移动,所以可以增加甲醇产率;
c.充入He,使体系总压强增大,对于参加反应的物质来说,浓度不变,平衡不移动,甲醇产率不变;
d.按原比例再充入CO2和H2,压强增大,平衡向正反应方向移动,可以增加甲醇产率。
易错点
本题考查化学反应速率、化学平衡及影响因素,解题的关键是反应I符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%,难度中等。
铜陵有色金属集团公司是电解铜产量全国第一的大型企业。其冶炼工艺中铜、硫回收率达到97%、87%。下图表示其冶炼加工的流程:
冶炼中的主要反应为:
15.碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
① 用离子方程式表示反应器中发生的反应 。
② 用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。
③ 用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH)表示),NiO(OH)作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为:Ni(OH)2+M =NiO(OH)+MH,电池放电时,负极电极反应式为 ; 充电完成时,全部转化为NiO(OH),若继续充电,将在一个电极产生O2,O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极电极反应式为 。
16.在精炼铜的过程中,电解质溶液中c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大而影响进一步电解。
①调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。根据上表中溶度积数据判断,含有等物质的量浓度Fe2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+的溶液,随pH升高最先沉淀下来的离子是_________________。
②一种方案是先加入过量的H2O2,再调节pH到4左右,加入H2O2的目的是_______________。加入H2O2后发生反应的离子方程式为___________________。
正确答案
①SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+
②HI分解为可逆反应,及时分离出产物H2,有利于反应正向进行
③MH+OH--e-=H2O+M O2+4e-+2H2O=4OH-
解析
①碘循环工艺根据进出物质可得在反应器中发生反应:SO2+I2+2H2O ===2HI+H2SO4 ,故答案为:SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+
②根据勒夏特列原理分析化学平衡移动;故答案为:HI分解为可逆反应,及时分离出产物H2,有利于反应正向进行。
③负极反应物MH失去电子,生成的H+在碱性条件下生成H2O,电解反应式为:MH-e-+OH-=H2O+M;阴极上是氧气发生的电子的过程,电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:MH-e-+OH-=H2O+M ;O2+2H2O+4e-=4OH
考查方向
本题主要考查了工业电解冶炼金属铜原理、物质的分离和提纯、沉淀的溶解平衡应用、离子方程的书写,题目难度中等,注意掌握电解原理、物质的分离和提纯方法,试题培养了学生的分析、理解能力和实验设计能力。
解题思路
①碘循环工艺根据进出物质可得在反应器中发生反应:SO2+I2+2H2O ===2HI+H2SO4 ,
②根据勒夏特列原理分析化学平衡移动;
③根据负极反应的特点和总电池反应和氧气进入另一个电极后所引发的反应来解决电极反应式的问题。
易错点
氧化还原反应离子方程的书写、电极反应式的书写、勒夏特列原理的应用。
正确答案
①Fe3+
②将Fe2+氧化为Fe3+
2Fe2++2H++H2O2=2Fe2++2H2O
解析
①根据表中氢氧化物的溶度积可知,氢氧化铁的溶度积最小,其溶解度最小,所以随pH升高最先沉淀下来的离子是铁离子;故答案为:Fe3+;
②双氧水能够将溶液中的亚铁离子氧化成铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O,故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;
2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O
考查方向
本题主要考查了工业电解冶炼金属铜原理、物质的分离和提纯、沉淀的溶解平衡应用、离子方程的书写,题目难度中等,注意掌握电解原理、物质的分离和提纯方法,试题培养了学生的分析、理解能力和实验设计能力。
解题思路
根据溶度积与溶解度关系,溶度积越大溶解度越,随pH升高最先沉淀的是对应强氧化物的溶度积最小的离子分析。
易错点
氧化还原反应离子方程的书写、电极反应式的书写、勒夏特列原理的应用。
碳是形成物种最多的元素之一,许多含碳物质对人类极其重要。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,结构如右图所示。
18.则12g石墨烯中含有 个6元环。
19.工业上利用甲烷和氧气直接氧化制取甲醇的反应如下:
20.苯乙烷(C8H10)生产苯乙烯(C8H8)的反应:C8H10(g)
C8H8(g)+H2(g) ΔH>0。T1℃下,将0.40 mol苯乙烷充入2 L密闭容器中反应,不同时间容器内n(C8H10)如下表:
当反应进行到30 min时恰好到达平衡,则n2取值的最小范围是________;
改变温度为T2℃,其他条件不变,测得平衡时容器内气体压强为反应前的1.4倍,则此时苯乙烷的转化率为 。
21.用惰性电极电解葡萄糖和硫酸钠混合溶,可以制得葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH]和己六醇[CH2OH(CHOH)4CH2OH]。葡萄糖酸在 极生成,对应的电极反应式 。
正确答案
0.5NA
解析
:一个碳原子参与三个碳的形成,所以形成一个六元环,需要碳原子的个数为:6×1/3=2,所以12g石墨烯物质的量为1mol,所以形成6元环的物质的量为:1/2mol,即0.5NA个6元环,故答案为:0.5NA;
考查方向
解题思路
】一个碳原子参与三个碳的形成,所以形成一个六元环,需要碳原子的个数为:6×1/3=2,由此分析解答;
易错点
外界条件对化学平衡的影响、盖斯定律、三行式的应用和电极反应式的书写
正确答案
解析
①CH4+0.5O2(g)⇌CH3OH(g)△H=-128.5kJ/mol,正反应是气体体积减少的反应,所以可以通增大压强、选用合适的催化剂,故答案为:增大压强、选用合适的催化剂;②由CH4+0.5O2(g)⇌CH3OH(g)△H=-128.5kJ/mol…Ⅰ,CH4(g)+O2(g)→HCHO(g)+H2O(g)△H=c kJ/mol…Ⅱ,目标反应CH3OH(g)+0.5O2(g)→HCHO(g)+H2O(g),得Ⅱ-Ⅰ得:CH3OH(g)+0.5O2(g)→HCHO(g)+H2O(g)△H=(c+128.5)KJ•L-1,故答案为:CH3OH(g)+0.5O2(g)→HCHO(g)+H2O(g)△H=(c+128.5)KJ•L-1;
考查方向
解题思路
】①可以从加快化学反应速率和平衡移动的角度分析解答;②根据盖斯定律分析求解;
易错点
外界条件对化学平衡的影响、盖斯定律、三行式的应用和电极反应式的书写
正确答案
0.22
解析
①平衡时的量比20min的量小,但变化量小于10min-20min,所以0.22<n<0.26,故答案为:0.22<n<0.26;②C8H10(g)⇌C8H8(g)+H2(g)
开始 0.40mol 0 0
变化 x x x
平衡0.40mol-x x x
所以:0.4+x/0.4=1.4,解之得:x=0.16,所以苯乙烷的转化率为0.16/0.4×100%=40%,故答案为:40%;
考查方向
解题思路
】①平衡时的量比20min的量小,但变化量小于10min-20min,所以0.22<n<0.26;②根据三行式求变化量;
易错点
外界条件对化学平衡的影响、盖斯定律、三行式的应用和电极反应式的书写
正确答案
阳 CH2OH(CHOH)4CHO+H2O-2e-== CH2OH(CHOH)4COOH+2H+(2分)
解析
葡萄糖到葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH]发生氧化反应,所以在阳极产生,电极反应式为:CH2OH(CHOH)4CHO+H2O-2e-═CH2OH(CHOH)4COOH+2H+;故答案为:阳;CH2OH(CHOH)4CHO+H2O-2e-═CH2OH(CHOH)4COOH+2H+.
考查方向
解题思路
】葡萄糖到葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH]发生氧化反应,所以在阳极产生,电极反应式为:CH2OH(CHOH)4CHO+H2O-2e-═CH2OH(CHOH)4COOH+2H+.
易错点
外界条件对化学平衡的影响、盖斯定律、三行式的应用和电极反应式的书写
正丁醛是一种化工原料。某实验小组利用如下装置合成正丁醛。
发生的反应如下:
CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO
反应物和产物的相关数据列表如下:
实验步骤如下:将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中,加30mL水溶解,再缓慢加入5mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中。在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石,加热。当有蒸汽出现时,开始滴加B中溶液。滴加过程中保持反应温度为90—95。C,在E中收集90。C以下的馏分。将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75—77。C馏分,产量2.0g。
回答下列问题:
14.实验中,能否将 Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中?____________(填“能”或“不能”)
说明理由________________________ 。
15.加入沸石的作用是____________。
16.分液漏斗使用前必须进行的操作是____________(填正确答案标号)。
a.润湿
b.干燥
c.检漏
d.标定
17.将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时,水在____________层(填“上”或“下”
18.反应温度应保持在90—95。C,其原因是______________________________。
19.本实验中,正丁醛的产率为____________ %。
正确答案
不能 将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中容易飞溅
解析
不能将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,因为浓硫酸的密度大,容易发生迸溅。
考查方向
解题思路
不能将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,因为浓硫酸的密度大,容易发生迸溅。
易错点
本题解题的关键是注意正丁醇的转化率就是正丁醛的产率。
正确答案
防止暴沸
解析
加入沸石的作用是防止暴沸,若加热后发现未加沸石,应该冷却后补加。
考查方向
解题思路
加入沸石的作用是防止暴沸。
易错点
本题解题的关键是注意正丁醇的转化率就是正丁醛的产率。
正确答案
C
解析
分液漏斗使用前必须进行的一项操作是检漏,故选c;
考查方向
解题思路
分液漏斗使用前必须进行的一项操作是检漏;
易错点
本题解题的关键是注意正丁醇的转化率就是正丁醛的产率。
正确答案
下
解析
正丁醛密度为0.8017 g·cm-3,小于水的密度,水在下层;
考查方向
解题思路
正丁醛密度为0.8017 g·cm-3,小于水的密度;
易错点
本题解题的关键是注意正丁醇的转化率就是正丁醛的产率。
正确答案
既可保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化
解析
根据题目所给反应物和产物的沸点数据可知,反应温度保持在90—95℃,既可保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化;
考查方向
解题思路
根据题目所给反应物和产物的沸点数据可知,反应温度保持在90—95℃,既可保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化;
易错点
本题解题的关键是注意正丁醇的转化率就是正丁醛的产率。
正确答案
51或51.4
解析
设正丁醛的产率为x %,根据关系式
C4H10O ——C4H8O
74 72
4x 2
解得:x=51或51.4
考查方向
解题思路
根据关系式C4H10O ——C4H8O进行计算。
易错点
本题解题的关键是注意正丁醇的转化率就是正丁醛的产率。
工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H
26.已知CO(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为-285.8kJ•mol-1,-283.0kJ•mol-1,
且CH3OH(g)+3/2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) △H=-761kJ/mol;
则CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)的△H= 。
28.下列措施中既有利于增大该反应的反应速率又能增大CO转化率的是 。
30.其他条件相同时,某同学研究该甲醇合成反应在不同催化剂Ⅰ或Ⅱ作用下反应相同时间时,CO的转化率随反应温度的变化情况。请在右图中补充t℃后的变化情况。
正确答案
—90.8 kJ/mol
BD
解析
CO燃烧的热化学方程式:CO(g)+1/2O2(g)═CO2(g)△H=-283kJ•mol-1 ①
H2燃烧的热化学方程式:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-285.8×2 kJ•mol-1 ②
CH3OH燃烧的热化学方程式:CH3OH(l)+3/2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-761kJ•mol-1 ③
根据盖斯定律将①+②+(-③)可得:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(l
△H=-90.8KJ•mol-1,故答案为:-90.8 kJ/mol;
考查方向
解题思路
先根据燃烧热分别写出CO、H2、CH3OH热化学方程式
CO燃烧的热化学方程式:CO(g)+1/2O2(g)═CO2(g)△H=-283kJ•mol-1 ①
H2燃烧的热化学方程式:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-285.8×2 kJ•mol-1 ②
CH3OH燃烧的热化学方程式:CH3OH(l)+3/2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-761kJ•mol-1 ③根据盖斯定律将①+②-③计算
易错点
化学平衡计算、外界条件对化学平衡的影响
正确答案
解析
该可逆反应是反应前后气体体积减小的放热反应,
A.随时将CH3OH与反应混合物分离,平衡向正反应方向移动,但反应速率不变,故错误;
B.降低反应温度平衡向正反应方向移动,但反应速率减小,故错误;
C.恒容装置中充入H2,即增大体系压强,平衡向正反应方向移动且反应速率增大,故正确;
D.使用高效催化剂,反应速率增大,但平衡不移动,故错误;
故选C;
考查方向
解题思路
催化剂可以加快反应速率,但是不会引起化学平衡的移动,升高温度,可以引起化学平衡移动,据此回答.
易错点
化学平衡计算、外界条件对化学平衡的影响
正确答案
只要画出大致趋势即可。如图或者Ⅰt℃之后随温度升高呈下降趋势,Ⅱ按上升的趋势继续往上画,在某一点与Ⅰ相交后变成一条线下降;最高点不能超过100%
解析
催化剂可以加快反应速率,但是不会引起化学平衡的移动,升高温度,化学平衡逆向移动,可以降低CO的转化率,t℃后的变化情况如下:故答案为:
考查方向
解题思路
催化剂可以加快反应速率,但是不会引起化学平衡的移动,升高温度,可以引起化学平衡移动,据此回答.
易错点
化学平衡计算、外界条件对化学平衡的影响
8.研究氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
请回答下列问题:
的 平 衡 常 数K= (用 K 1 、 K 2 表示)。
(2)若反应 Ⅰ 在绝热密闭容器中进行,实验测得NO2( g )的转化率随时间变化的示意图如图所示, t3 ~t 4 时刻, NO2(g)的转化率 (NO2%)降低的原因是 。
(3)若反应 Ⅱ 在恒温、恒容条件下进行,下列能判断该反应一定达到平衡状态的是 。A. 容器内压强不再变化 B.n ( ClNO ) = n ( NO )C. 混合气体密度不变 D. υ 正 ( NO ) = υ 逆 ( ClNO )
(4)在一定温度和压强下,反应 Ⅱ 达到平衡,当 NO和 Cl 2 的比例不同时,对 Cl 2的转化率及平衡混合物中 ClNO 的体积分数都有影响。设 NO 和 Cl2 起始物质的量之比为 x ,平衡时 Cl2 的转化率为 a ,平衡混合物中 ClNO 的体积分数为y ,判断 a 、 x 、 y 三者的相互关系,用 a 和 x 的代数式表示 y ,y= 。
(5)实 验 室 可 用 NaOH 溶 液 吸 收 NO2 ,反 应 为2NO2 +2NaOH == NaNO3+NaNO2+H2O。含 0.2molNaOH 的水溶液与 0.2molNO2 恰好完全反应得1L溶液 A ,溶液B为 0.1mol· L-1 的CH 3 COONa 溶液,则两溶液中 c (NO3 - )、c ( NO2- )、c ( CH3COO- )由大到小的顺序 (已知 HNO 2 的电离常数 K 3 =7.1×10-4 mol · L -1 , CH3 COOH 的电离常数K4 =1.7×10-5 mol· L-1 )。常温下,向溶液 B 中加水稀释过程中,下列比值变大的是 。
正确答案
(1)K12/K2
(2)因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应的进行,体系的温度会升高,故再次达平衡时的转化率会降低。
(3)AD
(4)y=2a/(x+1-a)
(5)c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-); a、b、c
解析
(1)设已知的两个反应为①②,则4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)可由2×①—②,则K= K12/ K2
(2)若反应 Ⅰ 在绝热密闭容器中进行, 因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应的进行,体系的温度会升高,故再次达平衡时的转化率会降低。实验测得NO2( g )的转化率随时间变化t3 ~t 4 时刻NO2( g )的转化率降低。
(3)若反应 Ⅱ 在恒温、恒容条件下进行, 容器内压强不再变化,υ 正 ( NO ) = υ 逆 ( ClNO )能判断该反应一定达到平衡状态。如果反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,随反应进行,气体体积减小,为保持恒压所以容器体积减小,压强增大,平衡正向进行,平衡时NO的转化率α2 增大;平衡常数随温度变化,不随浓度、压强变化,若要使K2减小,平衡逆向进行,反应是放热反应,依据平衡移动原理应升高温度,平衡逆向进行;n ( ClNO ) = n ( NO )无法证明同一物质的消耗速率等于生成速率。混合气体密度不变,p=m/v,由于质量是守恒的,恒容条件下进行反应;所以p不变,无法证明。
(4)在一定温度和压强下,反应 Ⅱ 达到平衡,当 NO和 Cl 2 的比例不同时,对 Cl 2的转化率及平衡混合物中 ClNO 的体积分数都有影响。设 NO 和 Cl2 起始物质的量之比为 x ,平衡时 Cl2 的转化率为 a ,平衡混合物中 ClNO 的体积分数为y ,判断 a 、 x 、 y 三者的相互关系,用 a 和 x 的代数式表示 y ,y= y=2a/(x+1-a)。
(5)实 验 室 可 用 NaOH 溶 液 吸 收 NO2 ,反 应 为2NO2 +2NaOH == NaNO3+NaNO2+H2O。含 0.2molNaOH 的水溶液与 0.2molNO2 恰好完全反应得1L溶液 A ,溶液B为 0.1mol· L-1 的CH 3 COONa 溶液,则两溶液中 c (NO3 - )、c ( NO2- )、c ( CH3COO- )由大到小的顺序c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-);0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A,反应为2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O,得到溶液A中NaNO3物质的量浓度为0.mol/L,NaNO2物质的量为0.1mol/L,溶液B为0.1mol?L-1的CH3COONa溶液,已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol?L-1,CH3COOH的电离常数Ka=1.7×10-5mol?L-1,说明CH3COOH酸性小于HNO2的酸性,对应阴离子水解程度大,醋酸根离子和亚硝酸根离子水解,两溶液中c(NO3-)、c(NO2-)和c(CH3COO-)由大到小的顺序为:c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-);
根据越弱越水解的规律,CH3COO‾水解程度大于NO2-的水解程度,所以离子浓度 由大到小的顺序为:c(NO3‾) > c(NO2-) > c(CH3COO‾);因为CH3COO‾水解程度大于NO2-的水解程度,所以溶液A的pH小于溶液B,向溶液A中加适量NaOH,溶液A的pH增大,向溶液B中加适量水,溶液B的pH减小,故b、c正确。
考查方向
解题思路
(1)设已知的两个反应为①②,则4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)
(2)反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应的进行,体系的温度会升高。
(3)若反应 Ⅱ 在恒温、恒容条件下进行, 容器内压强不再变化。
(4) CH3COOH酸性小于HNO2的酸性,对应阴离子水解程度大,醋酸根离子和亚硝酸根离子水解,两溶液中c(NO3-)、c(NO2-)和c(CH3COO-)由大到小的顺序为:c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-)
(5) 根据越弱越水解的规律,CH3COO‾水解程度大于NO2-的水解程度
易错点
化学反应速率和平衡图形分析。
知识点
软锰矿主要成分为MnO2,还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。工业上利用软锰矿制取碳酸锰(MnCO3)流程如下:
其中,还原焙烧主反应为:2MnO2+C=2MnO+CO2↑。根据要求回答问题:
14.步骤D中Fe2+被氧化,该反应的离子方程式为 。
15.步骤H的离子方程式为 。
16.加入Na2S可以除去Pb2+、Al3+等离子。已知Ksp(PbS)=1×10-28 Ksp(MnS)= 1×10-9.6 ,当溶液中c(Pb2+)=1×10-5mol·L-1时,溶液中c(Mn2+)允许的最大值为 。
17.pH=0的溶液中,不同价态锰的微粒的能量(△G)如右图。若某种含锰微粒(如Mn3+)的能量处于相邻价态两种微粒(Mn2+和MnO2)能量连线左上方,则该微粒不稳定并发生歧化反应,转化为相邻价态的微粒。
MnO42—能否稳定存在于pH=0的溶液中?
答:______________(“能”或“不能”);
将Mn3+歧化反应设计为原电池,可测定反应平衡常数。
电池负极反应为 ,平衡常数表达式为 ;
实验室可利用以下反应检验Mn2+存在:
2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O → 16H+ + 10SO42- + 2MnO4-
确认Mn2+存在的现象是 ;检验时必须控制Mn2+浓度和用量不能过大,否则实验失败。理由是 。
正确答案
2Fe2++MnO2+4H+==2Fe2++Mn2++2H2O
解析
步骤D中酸性溶液中Fe2+被MnO2氧化为铁离子,二氧化锰被还原生成锰离子,反应的离子方程式为:2Fe2++MnO2+4H+═2Fe2++Mn2++2H2O,故答案为:2Fe2++MnO2+4H+═2Fe2++Mn2++2H2O;
考查方向
解题思路
软锰矿主要成分为MnO2,还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质,还原焙烧主反应为:2MnO2+C═2MnO+CO2↑.加入硫酸酸浸过滤后的溶液中加入二氧化锰氧化亚铁离子,加入10%的氢氧化镍溶液调节溶液PH4.5使铁离子全部沉淀,过滤后的滤液中加入Na2S沉淀重金属离子可以除去Pb2+、Al3+等离子,滤液中加入碳铵发生复分解反应生成碳酸锰,分离烘干得到成品,步骤D中酸性溶液中Fe2+被MnO2氧化为铁离子,二氧化锰被还原生成锰离子;
易错点
物质分离提纯和实验基本操作,离子性质、难溶物质溶度积常数的计算、氧化还原反应实质理解,注意图象的理解应用
正确答案
Mn2++2HCO3—= MnCO3↓+CO2↑+H2O
解析
步骤H是硫酸锰和碳酸氢铵反应,碳酸氢根离子过量,所以锰离子结合碳酸根离子生成碳酸锰沉淀,氢离子浓度增大和过量的碳酸氢根离子反应生成二氧化碳气体,反应的离子方程式为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O,故答案为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
考查方向
解题思路
软锰矿主要成分为MnO2,还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质,还原焙烧主反应为:2MnO2+C═2MnO+CO2↑.加入硫酸酸浸过滤后的溶液中加入二氧化锰氧化亚铁离子,加入10%的氢氧化镍溶液调节溶液PH4.5使铁离子全部沉淀,过滤后的滤液中加入Na2S沉淀重金属离子可以除去Pb2+、Al3+等离子,滤液中加入碳铵发生复分解反应生成碳酸锰,分离烘干得到成品,步骤H是硫酸锰和碳酸氢铵反应,碳酸氢根离子过量,所以锰离子结合碳酸根离子生成碳酸锰沉淀,氢离子浓度增大和过量的碳酸氢根离子反应生成二氧化碳气体;
易错点
物质分离提纯和实验基本操作,离子性质、难溶物质溶度积常数的计算、氧化还原反应实质理解,注意图象的理解应用
正确答案
1×1013.4 mol·L-1
解析
已知Ksp(PbS)=1×10-28,当溶液中c(Pb2+)=1×10-5mol•L-1时,c(S2-)=1×10−28/1×10−5
=10-23mol/L,Ksp(MnS)=1×10-9.6,溶液中c(Mn2+)允许的最大值=1×10−9.6/10−23=1×1013.4 mol•L-1,
故答案为:1×1013.4 mol•L-1;
考查方向
解题思路
软锰矿主要成分为MnO2,还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质,还原焙烧主反应为:2MnO2+C═2MnO+CO2↑.加入硫酸酸浸过滤后的溶液中加入二氧化锰氧化亚铁离子,加入10%的氢氧化镍溶液调节溶液PH4.5使铁离子全部沉淀,过滤后的滤液中加入Na2S沉淀重金属离子可以除去Pb2+、Al3+等离子,滤液中加入碳铵发生复分解反应生成碳酸锰,分离烘干得到成品,当溶液中c(Pb2+)=1×10-5mol•L-1时沉淀完全,计算硫离子浓度,结合硫化锰溶度积计算锰离子的最大浓度;
易错点
物质分离提纯和实验基本操作,离子性质、难溶物质溶度积常数的计算、氧化还原反应实质理解,注意图象的理解应用
正确答案
①不能 ② Mn3++2H2O-e- =MnO2+4H+ K=c(Mn2+)·c4(H+)/c2(Mn3+)③溶液呈紫红色 过量的Mn2+能与反应生成的MnO4-反应,影响实验现象的观察
解析
若某种含锰微粒(如Mn3+)的能量处于相邻价态两种微粒(Mn2+和MnO2)能量连线左上方,则该微粒不稳定并发生歧化反应,转化为相邻价态的微粒,则依据图象分析判断,MnO42-在MnO4-和MnO2之间;将Mn3+歧化反应得到Mn2+和MnO2,2Mn3++2H2O=MnO2+Mn2++4H+,平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积;MnO4-溶液中呈紫红色,检验时必须控制Mn2+浓度和用量不能过大过量的Mn2+能与反应生成的MnO4-反应,影响实验现象的观察;
考查方向
解题思路
软锰矿主要成分为MnO2,还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质,还原焙烧主反应为:2MnO2+C═2MnO+CO2↑.加入硫酸酸浸过滤后的溶液中加入二氧化锰氧化亚铁离子,加入10%的氢氧化镍溶液调节溶液PH4.5使铁离子全部沉淀,过滤后的滤液中加入Na2S沉淀重金属离子可以除去Pb2+、Al3+等离子,滤液中加入碳铵发生复分解反应生成碳酸锰,分离烘干得到成品,①若某种含锰微粒(如Mn3+)的能量处于相邻价态两种微粒(Mn2+和MnO2)能量连线左上方,则该微粒不稳定并发生歧化反应,转化为相邻价态的微粒,则依据图象分析判断,MnO42-在MnO4-和MnO2之间;②将Mn3+歧化反应得到Mn2+和MnO2,2Mn3++2H2O=MnO2+Mn2++4H+,平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积;③MnO4-溶液中呈紫红色,检验时必须控制Mn2+浓度和用量不能过大过量的Mn2+能与反应生成的MnO4-反应,影响实验现象的观察;
易错点
物质分离提纯和实验基本操作,离子性质、难溶物质溶度积常数的计算、氧化还原反应实质理解,注意图象的理解应用
某实验研究小组欲检验草酸晶体分解的产物并测定其纯度(杂质不发生反应)。查阅资
料:草酸晶体( H2C204·2H20) l00℃开始失水,101. 5C熔化,150℃左右分解产生H2O、CO和
C02。下面是可供选择的实验仪器(图中某些加热装置已略去),实验所需药品不限。
8. 最适宜加热分解革酸晶体的装置是C。若选装置A可能会造成的后果是 ;
若选装置B可能会造成的后果是 。
9.三种气体检验的先后次序是____(填编号)。
A. CO2 、H2O、CO
B.CO、H2O、CO2
C.H2O、CO2、CO
D.H2O、CO、CO2
10.实验利用装置“G(碱石灰)-F-D(CuO固体)-F”检验CO,则F中盛装的试剂是
__ _,证明含有CO的现象是 ____。
11.把分解装置与装有NaOH溶液的E装置直接组合,测量完全分解后所得气体的体积,
测定ag草酸晶体的纯度。经实验得到气体的体积为V mL(已换算成标准状况),则草酸
纯度的表达式为____ 。
12.请设计实验方案测量草酸二级电离平衡常数Ka2的值: ____,并根据方案中测得的物理量,写出计算Ka2的表达式 。
正确答案
固体药品熔化后会流到试管口
冷凝水会倒流到试管底,造成试管破裂
解析
最适宜加热分解革酸晶体的装置是C.若选装置A可能会造成的后果是固体药品熔化后会流到试管口,若选装置B可能会造成的后果是冷凝水会倒流到试管底,造成试管破裂。
故答案为:固体药品熔化后会流到试管口;冷凝水会倒流到试管底,造成试管破裂
考查方向
解题思路
草酸晶体的熔点低,受热容易熔化,用C装置加热分解革酸晶体,熔融的固体不易流下,适用于加热草酸,若选择装置A加热会使固体熔融物溶化后流到试管口处,若选择装置B分解生成的水会倒流试管底部炸裂试管。
易错点
电离平衡常数掌握不熟
正确答案
C
解析
150℃左右分解产生H2O、CO和C02,三种气体的检验顺序应遵循现象明显且不相互干扰,应先检验水,再检验二氧化碳,最后检验一氧化碳。
故答案为:C
考查方向
解题思路
150℃左右分解产生H2O、CO和C02,三种气体的检验顺序应遵循现象明显且不相互干扰,应先检验水,再检验二氧化碳,最后检验一氧化碳。
易错点
电离平衡常数掌握不熟
正确答案
澄清的石灰水
前一个F中没有浑浊,后一个F中有沉淀;D中固体反应后从黑色变成红色。
解析
实验利用装置“G(碱石灰)﹣F﹣D(CuO固体)﹣F”检验CO,通过装置G吸收水和二氧化碳,通过装置F检验二氧化碳是否除净,通过装置D检验是否有一氧化碳含有氧化铜为铜,最后通过装置F检验是否生成二氧化碳气体。
故答案为:澄清的石灰水;前一个F中没有浑浊,后一个F中有沉淀,D中固体反应后从黑色变成红色
考查方向
解题思路
实验利用装置“G(碱石灰)﹣F﹣D(CuO固体)﹣F”检验CO,通过装置G吸收水和二氧化碳,通过装置F检验二氧化碳是否除净,通过装置D检验是否有一氧化碳含有氧化铜为铜,最后通过装置F检验是否生成二氧化碳气体。
易错点
电离平衡常数掌握不熟
正确答案
解析
反应的化学方程式为:H2C2042H203H2O+CO+C02,实验得到气体的体积为VmL(已换算成标准状况),为一氧化碳,物质的量和草酸晶体物质的量相同,n(H2C2042H20)=n(CO)=mol/L,
草酸纯度的表达式=,
故答案为:
考查方向
解题思路
草酸晶体(H2C2042H20)l00℃开始失水,101.5C熔化,150℃左右分解产生H2O、CO和C02.反应的化学方程式为:H2C2042H203H2O+CO+C02,实验得到气体的体积为VmL(已换算成标准状况),为一氧化碳,物质的量和草酸晶体物质的量相同,据此计算。
易错点
电离平衡常数掌握不熟
正确答案
常温时,用pH计测量0.100 mol/L 草酸钠溶液的pH,则c(OH-)=Kw/c(H+)
依据 C2O42-+H2OHC2O4-+OH,计算
或或
或
解析
常温时,用pH计测量0.100mol/L草酸钠溶液的pH,则c(OH-)=Kw/c(H+)
依据 C2O42-+H2OHC2O4-+OH,计算
或或
或
考查方向
解题思路
常温时,用pH计测量0.100mol/L草酸钠溶液的pH,依据水解平衡C2O42﹣+H2O?HC2O4﹣+OH﹣,计算平衡常数。
易错点
电离平衡常数掌握不熟
6.下列实验操作、现象与结论对应关系正确的是( )
正确答案
解析
A项酸性条件下NO3—被Fe2+还原为NO,B项含有酚酞的Na2CO3溶液,因碳酸根离子水解显碱性溶液变红,加入少量BaC12固体,水解平衡逆向移动,则溶液颜色变浅,证明Na2CO3溶液中存在水解平衡,故B正确;C项由于起始时,HX、HY等体积等PH值,HX放出的氢气多且反应速率快,说明HX浓度比HY大, 即HX酸性比HY弱,该选项错误。D.等物质的量浓度的Na2SO3与Na2CO3溶液的pH,后者较大,可比较亚硫酸与碳酸的酸性,因亚硫酸不是最高价含氧酸,则不能比较非金属性的强弱,故D错误
考查方向
解题思路
对操作与实现合理分析,每一结论与现象是否吻合。
易错点
等体积,等PH的两酸,是越弱反应速度越快。
知识点
【化学选修——化学与生活】
铝是一种重要的金属,在生产、生活中具有许多重要的用途,如下框图是从铝土矿中制备铝的工艺流程:
已知:①铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质;②溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应,能生成硅铝酸盐沉淀,化学方程式为: 2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O=Na2Al2Si2O8↓+2H2O+4NaOH
回答下列问题:
21.溶解铝土矿时,发生反应的离子方程式为 、 ________。
22.滤渣A的主要成分是 ;硅铝酸盐沉淀写成氧化物的形式是 。
23.在工艺流程第三步中,选用二氧化碳作酸化剂而不使用盐酸的原因是 。
24.若该工厂用mkg铝土矿共制得nkg Al(假设每步反应进行完全),则铝土矿中Al2O3的质量分数为 。
25.若将铝溶解,下列试剂中最好选用 (填编号)。
A.浓硫酸
B.稀硫酸
C.稀HNO3
D.浓HNO3
26.电解冶炼铝时用Na3AlF6作助熔剂,Na3AlF6是配合物,其中内界是 ,配位数为 。
正确答案
2OH-+Al2O3=2AlO2-+H2O
SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
解析
铝土矿中氧化铝为两性氧化物,与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水,离子方程式:2OH﹣+Al2O3═2AlO2﹣+H2O;
二氧化硅为酸性氧化物,与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水,离子方程式:SiO2+2OH﹣═SiO32﹣+H2O
考查方向
解题思路
铝土矿中氧化铝、二氧化硅能够与氢氧化钠反应
易错点
本题为工艺流程题,设计物质的分离与提纯、离子方程式书写、有关方程式计算,题目综合性较强,熟悉铝及其化合物性质是解题关键,题目难度较大。
正确答案
Fe2O3、Na2Al2Si2O8
Na2O·Al2O3.·2SiO2
解析
依据铝土矿主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,铝土矿中氧化铝、二氧化硅能够与氢氧化钠反应分别生成偏铝酸钠和硅酸钠,氧化铁不与氢氧化钠反应,依据2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O=Na2Al2Si2O8↓+4NaOH,可知还生成Na2Al2Si2O8,则滤渣A的主要成分为Fe2O3、Na2Al2Si2O8;硅酸盐改写为氧化物的形式一般方法归纳为:碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物,所以Na2Al2Si2O8改写为氧化物为Na2O•Al2O3•2SiO2
考查方向
解题思路
依据铝土矿主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,结合氧化铝、二氧化硅性质判断滤渣成分;硅酸盐改写为氧化物的形式一般方法归纳为:碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物
易错点
本题为工艺流程题,设计物质的分离与提纯、离子方程式书写、有关方程式计算,题目综合性较强,熟悉铝及其化合物性质是解题关键,题目难度较大。
正确答案
Al(OH)3溶于强酸而不溶于弱酸,提高Al2O3的提取率(或合理答案)
解析
反应后溶液含有大量偏铝酸钠溶液,通入过量二氧化碳可以将NaAlO2完全转化为Al(OH)3,若选用盐酸,则生成的氢氧化铝会溶于过量的盐酸,所以第三步中选用二氧化碳作酸化剂。
考查方向
解题思路
依据氢氧化铝能够溶于强酸,不溶液弱酸的性质解答。
易错点
本题为工艺流程题,设计物质的分离与提纯、离子方程式书写、有关方程式计算,题目综合性较强,熟悉铝及其化合物性质是解题关键,题目难度较大。
正确答案
5100n/27m% 或1700n/9m%
解析
设铝土矿中氧化铝为xkg,
2Al~~~~Al2O3
27×2 102
nkg xkg
则x==
kg,
铝土矿中Al2O3的质量分数为×100%=
%
考查方向
解题思路
根据铝元素守恒由Al的质量计算出氧化铝的质量,再求出质量分数。
易错点
本题为工艺流程题,设计物质的分离与提纯、离子方程式书写、有关方程式计算,题目综合性较强,熟悉铝及其化合物性质是解题关键,题目难度较大。
正确答案
B
解析
浓硫酸、浓硝酸具有强的氧化性,能够使铝钝化,不能用来溶解铝,铝与稀硝酸反应生成硝酸铝和一氧化氮和水,一氧化氮有毒,铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,可以用来溶解铝,故选B
考查方向
解题思路
浓硫酸、浓硝酸具有强的氧化性,能够使铝钝化,铝与稀硝酸反应生成硝酸铝和一氧化氮和水,与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气。
易错点
本题为工艺流程题,设计物质的分离与提纯、离子方程式书写、有关方程式计算,题目综合性较强,熟悉铝及其化合物性质是解题关键,题目难度较大。
正确答案
[AlF6]3-
6
解析
中心离子和配体组成內界,其余部分为外界,则Na3AlF6中Na+为外界,[AlF6]3-为內界;配原子的数目即是配位数,所以配位数为6
考查方向
解题思路
中心离子和配体组成內界,其余部分为外界;配原子的数目即是配位数。
易错点
本题为工艺流程题,设计物质的分离与提纯、离子方程式书写、有关方程式计算,题目综合性较强,熟悉铝及其化合物性质是解题关键,题目难度较大。
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