- 硫和氮的氧化物
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(12分)原子序数由小到大排列的X、Y、Z三种短周期元素,已知三种元素的原子序数之和等于16,单质X2 、Y2 、Z2之间有如下转化关系(反应条件已略)。已知:甲、乙分子中均含有10个电子;丙分子中含有15个电子。请回答:
(1)Y2的电子式是___ ______;该分子中有 个σ键, 个π键。
(2)甲属于(填“极性”或“非极性”) 分子;晶体中甲分子的配位数为 。
(3)乙分子的VSEPR模型名称为 ,分子的立体构型名称为 。
(4)写出乙与Z2反应生成丙的化学方程式 。
(5)工业上用氧化铝、碳和乙在1400℃条件下反应,制取由元素Y和Al组成的化合物丁,同时还有CO和X2生成。已知反应中消耗1mol乙,可生成1.5molCO和1.5molX2。写出反应的化学方程式: ,氧化剂为 。
正确答案
(12分)
(1)N2的电子式(1分);1(1分);2(1分)
(2)极性(1分);4(1分)
(3)四面体(1分);三角锥形(1分)
(4)4NH3+6O24NO+6H2O(2分)
(5)Al2O3+2C+2NH32AlN+3CO+3H2(2分) NH3(1分)
略
(7分) 喷泉是一种常见的自然现象,产生原因是存在压强差。
试根据下图,回答下列问题:
(1)在图A的烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是( )。
A.HCl和H2O B.SO2和饱和NaHSO3溶液
C.Cl2和饱和NaCl溶液 D.CO2和NaOH溶液
(2)在图B的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,可能产生喷泉的是( )
A.Cu与稀盐酸 B.NaHCO3与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸 D.NaHCO3与浓盐酸
(3)如果提供如图C的装置,引发喷泉的方法和原理是
。
正确答案
(1)BC(2分) (2)D (2分)
(3)挤压胶头滴管(1分),水进入烧瓶,氨气溶解,烧瓶内压强减小,打开止水夹(1分),大气压把烧杯内的水压入烧瓶,发生喷泉(1分)
必须明确,喷泉产生的根本原因是存在压强差。
(1)SO2在饱和NaHSO3溶液、Cl2在饱和NaCl溶液中根本不能溶解,不会产生压强差;而HCl极易溶于H2O,CO2可被NaOH溶液吸收,可形成压强差而产生喷泉。
(2)本题目产生喷泉的思路为通过在下面的锥形瓶中加入化学物品,在水溶液中产生气体,使其压强增大,故选择D。
(3)见答案。
下表是实验室制备气体的有关内容:
(1)上表气体中:从制备过程看,必须选择合适的氧化剂才能实现的是________(填气体的化学式,下同);从反应原理看,明显不同于其他两种气体的是________。
(2)根据表中所列实验原理,从下列装置中选择合适的气体发生装置,将其编号填入上表中的空格中。
(3)若用上述制备O2的装置制备NH3,则选择的试剂为________________。
(4)制备Cl2需用8 mol·L-1的盐酸100 mL,现用12 mol·L-1的盐酸来配制。
①为提高配制的精确度,量取浓盐酸的仪器可选用下列中的________(填序号):
②配制过程中,除上图所列仪器外,还需要的仪器有________、________、________。
正确答案
(1)Cl2 NH3
(2)
(3)浓氨水和固体氢氧化钠(或生石灰等)
(4)①C ②100 mL容量瓶 胶头滴管 玻璃棒
由HCl制备Cl2需要加氧化剂才能实现,制氧气、氯气均为氧化还原反应,制氨气为复分解反应。A、B、C、D四套装置分别可以用来进行的反应为:固体(液体)+液体需要加热,固体+固体需要加热,块状固体+液体不需要加热,固体(液体)+液体不需要加热。要提高量取液体的精确度应该用滴定管,取盐酸应该用酸式滴定管。
下列A ~ I九种物质之间的转化关系如图所示;其中部分生成物或反应条件已略去。已知A为固态单质,常温下C、E、F都是无色气体。
请填空:
(1)C的固体属于_____晶体,F的化学式(分子式)是________。
(2)A与B反应的化学方程式是: 。
(3)G与H反应的离子方程式是 ,
E转变为H和I的离子方程式是 。
正确答案
(1)分子 O2
(2)C + 2H2SO4 (浓) 2SO2 + CO2↑+ 2H2O
(3)CO+ 2H+ CO2↑+ H2O
SO2 + Cl2 + 2H2O 4H + + SO+ 2Cl –
根据题目提供的转化关系,可知淡黄色固体为Na2O2,黄绿色溶液为氯水。向I溶液中加入BaCl2溶液时,有白色沉淀生成知,I溶液中含有SO,而E为气体推知为SO2 : SO2 + Cl2 + 2H2O 2HCl + H2SO4,所以H为盐酸(HCl),C为CO2、D为H2O,F为O2,A为C,B为浓H2SO4。
(6分)CO、NO与SO2等物质是大气污染物。
(1)SO2不仅本身污染大气,而且它在大气中经尘粒催化能与水、氧气作用形成危害更大的酸雨,反应的化学方程式是:① ② 。
(2)CO、NO是汽车尾气的主要成分之一。冶理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。它的特点是使CO与NO反应,生成可参与大气生态环境循环的无毒气体,写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式: 。
正确答案
(1)①2SO2+O2===2SO3;②SO3+H2O=H2SO4;
(2) 2CO+2NO2CO2+N2
(1)SO2具有还原性,可以被氧气氧化生成三氧化硫,三氧化硫溶于水生成硫酸,反应式为2SO2+O2===2SO3、SO3+H2O=H2SO4。
(2)参与大气生态环境循环的无毒气体有关是CO2,这说明NO被还原生成的是氮气,反应式为2CO+2NO2CO2+N2。
以下是对重要非金属及其化合物的讨论,根据要求回答问题:
(1)实验室盛装NaOH溶液是试剂瓶不能用玻璃塞,应该用橡胶塞,以防止发生反应:
(离子方程式)。
(2)氨是一种重要的化工产品,密度比空气 (填“大”或“小”)。工业上制备氨气的化学方程式为 。
(3)工业上制取漂白粉的反应化学方程式为 。
(4)浓H2SO4常用作气体干燥剂,是因为它具有____________;将适量的蔗糖放入烧杯中,滴入几滴水,搅拌均匀。然后加入适量浓硫酸,迅速搅拌,放出大量的热,同时观察到蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,并放出有刺激性气味的气体。请回答:
产生刺激性气味气体的化学方程式为 。
(5)铜和稀硝酸反应的离子方程式是 。若参加反应的Cu质量为6.4g,生成NO气体____________L(标准状况下),则转移电子物质的量为 mol,被还原的与未被还原的HNO3物质的量之比为 。
正确答案
(1)SiO2+2OH-=SiO32-+H2O (2)小,N2+3H22NH3 (3)2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (4)吸水性,C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O (5)3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 1.49L(或1.5L) 0.2mol 1:3
试题分析:(1)玻璃塞中的玻璃成分含有SiO2,当SiO2与NaOH溶液接触时,容易发生反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,由于离子方程式书写时只能将强电解质(指溶于水中的强电解质)写出离子形式,其它(包括难溶强电解质)一律写成分子形式。则反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。(2)氨气的分子式为NH3,相对分子质量为17,而空气的相对分子质量为29,17<29,因此密度比空气小。工业上用氮气与氢气来制备氨气的,制备氨气的化学方程式为N2+3H22 NH3。(3)漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2,在工业上由氯气和石灰乳反应制得,反应方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 。(4)浓H2SO4有吸水性、脱水性、强氧化性三大特性。浓H2SO4常用作气体干燥剂,气体干燥剂主要是干燥水分,是因为浓硫酸具有的吸水性。同时浓硫酸具有脱水性,故在蔗糖中加入浓硫酸发生C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O反应,生成的刺激性气味的气体为2SO2。(5)稀硝酸有强氧化性,能把不活泼的金属如Cu氧化。铜和稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)=2Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O拆分化学方程式,去掉不反应的离子,可得离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O。参加反应的Cu质量为6.4g,为0.1mol,则由方程式的关系n(Cu):n(NO)=3:2,则n(NO)=2×n(Cu)÷3=0.0667mol,生成的NO体积为V=0.0667×22.4=1.49L。由方程式知1molCu反应转移2mol电子,因此0.1molCu转移的电子数为0.2mol。由方程式可知:每有3molCu参加反应消耗硝酸8mol,其中2mol的硝酸作氧化剂被还原,6mol的硝酸起酸的作用。所以被还原的与未被还原的HNO3物质的量之比为2:6=1:3。
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)CO2+H2
①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=_____(填计算结果)。
②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,当反应重新建立平衡时,水蒸气的转化率α(H2O)=________。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中
T1____573K(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ·mol-1
不同温度下NO产率如图所示。温度高于900℃时,
NO产率下降的原因 。
(4)吸收塔中发生反应的化学方程式为:
。
(5)上述工业流程中,采用了循环操作工艺的是 (填序号)
(6)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,如果不经处理直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:_____________________________。
正确答案
(1)① 1(2分); ② 50%(2分); (2)< (1分)
(3)温度高于900℃时,平衡向左移动。(1分)
(4)2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO(2分。1个方程式1分)
(5)⑤(1分)
(6)CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) △H=-867kJ/mol(2分)
略
某化学兴趣小组为了探究某些气体的性质,设计了如图所示的实验装置。实验时将A、D中产生的气体同时通入C中。(K为止水夹,部分夹持仪器已略去)
回答下列问题:
(1)简述实验前检查A部分装置气密性的方法_______________________________________。
(2)仪器E的名称是______,锥形瓶内小试管F的作用是______。
(3)若b是生石灰,a是______时,在C中有白烟产生,写出生成白烟的化学方程式________________________。
(4)若a是质量分数为75%的硫酸,b是亚硫酸钠粉末,在C中盛适量的BaCl2溶液时,写出C中发生反应的离子方程式:____________。
(5)从环保的角度出发,上述实验装置中需要改进的是____________________________________________。
正确答案
(1)关闭止水夹K,打开分液漏斗活塞,经分液漏斗向蒸馏烧瓶中加水,稍后若水不能加入,说明A的气密性良好(或向B中加适量水,将A的导管出口浸入水中,关闭分液漏斗活塞,用酒精灯或手给蒸馏烧瓶微热,若B中导管出口有气泡逸出,熄灭酒精灯或松开手后,导管内有高出液面的水柱,一段时间不下降,说明气密性良好)
(2)蒸馏烧瓶 减少液体用量并形成液封,防止气体逸出
(3)浓氨水 3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2(分步写化学方程式也可)
(4)Cl2+SO2+Ba2++2H2O=2Cl-+BaSO4↓+4H+ (分步写离子方程式也可)
(5)在C管口外接尾气处理装置,防止污染空气
该实验是考查气体制取和探究气体性质的实验。A中生成的是Cl2,D中锥形瓶中加一小试管可以减少液体的用量,同时对长颈漏斗形成液封。若D中用生石灰和浓氨水作用会生成NH3,NH3与Cl2在C中发生反应生成NH4Cl,产生白烟;若D中用浓硫酸和Na2SO3固体粉末反应,生成SO2,在C中Cl2、SO2、BaCl2溶液发生反应,有BaSO4生成。该装置缺少尾气处理装置,会对空气产生污染。
(1)S(Na2CO3)与a的关系式,S=_____________(S代表溶解度)。
(2)a的取值范围。
正确答案
(1) S=g (2) a>1.8
(1)最后所得晶体质量为(a+1.06)g,其中含Na2CO3质量是:106(a+1.06)/286 g,含水质量为:180(a+1.06)/286 g;则:
S=×100 g=
g
(2)由于S>0,所以:2650a-4770>0,a>1.8。
已知氧化性BrO-3>>Cl2>
>I2。现将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液中至过量。
(1)可观察到的现象是:
①_____________________________________________________________________________,
②_____________________________________________________________________________。
(2)写出有关的离子方程式:
①____________________________,②____________________________。
正确答案
(1)①溶液先呈现蓝色 ②随饱和氯水继续滴入蓝色消失,溶液又呈无色
(2)①Cl2+2I-====2Cl-+I2
②5Cl2+I2+6H2O====12H++2+10Cl-
根据粒子的氧化性强弱顺序:Cl2>>I2,可推知下列未知反应可以进行:
5Cl2+I2+6H2O====2HIO3+10HCl(Cl2过量时)。
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