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侯氏制碱法工艺流程中的主反应为,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是
正确答案
解析
侯氏制碱法主反应的化学方程式为,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H元素、C元素、N元素、O元素、元素、元素。A.一般原子的电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,则原子半径:,故A错误;B.同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势,ⅡA族、ⅤA族原子的第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:,故B错误;C.分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,二者在常温下均为气体,在常温下为固体,则沸点:,故C正确;D.同周期元素,从左往右电负性逐渐增大,同族元素,从上到下电负性逐渐减小,电负性:,故D错误;
故选C。
从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是
正确答案
解析
A.原子光谱是不连续的线状谱线,说明原子的能级是不连续的,即原子能级是量子化的,故A正确;B.中心C原子为杂化,键角为,中心C原子为杂化,键角大约为,中心C原子为杂化,键角为,三种物质中心C原子都没有孤电子对,三者键角大小与孤电子对无关,故B错误;C.离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小,离子半径比越大,配位数越大,周围最多能排布8个,周围最多能排布6个,说明比半径大,故C正确;D.断开第一个键时,碳原子周围的共用电子对多,原子核对共用电子对的吸引力较弱,需要能量较小,断开键越多,碳原子周围共用电子对越少,原子核对共用电子对的吸引力越大,需要的能量变大,所以各步中的键所处化学环境不同,每步所需能量不同,故D正确;
故选B。
是火箭固体燃料重要的氧载体,与某些易燃物作用可全部生成气态产物,如:。下列有关化学用语或表述正确的是
正确答案
解析
【详解】A.是共价化合物,其电子式为的形成过程可表示为,故A错误;B.中的中心N原子孤电子对数为价层电子对数为4,的中心原子孤电子对数为,价层电子对数为4,则二者的模型和空间结构均为正四面体形,故B正确;C.、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为,共有2种杂化方式,故C错误;D.易液化,其气化时吸收热量,可作制冷剂,干冰易升华,升华时吸收热量,也可作制冷剂,分子间作用力为氢键和范德华力,分子间仅存在范德华力,故D错误;
故选B。
图示装置不能完成相应气体的发生和收集实验的是(加热、除杂和尾气处理装置任选)
正确答案
解析
如图所示的气体发生装置可以为固液加热型反应,也可以是固液不加热型;右侧气体收集装置,长进短出为向上排空气法,短进长出为向下排空气法,装满水后短进长出为排水法;
A.饱和溶液和浓硫酸反应可以制,使用固液不加热制气装置,密度比空气大,用向上排空气法收集,可以完成相应气体的发生和收集实验,A不符合题意;B.和浓盐酸加热反应可以制,使用固液加热制气装置,密度比空气大,用向上排空气法收集,可以完成相应气体的发生和收集实验,B不符合题意;C.固体与熟石灰加热可以制需要使用固固加热制气装置,图中装置不合理,不能完成相应气体的发生和收集实验,C符合题意;D.石灰石(主要成分为)和稀盐酸反应可以制,使用固液不加热制气装置,密度比空气大,用向上排空气法收集,可以完成相应气体的发生和收集实验,D不符合题意;
本题选C。
在水溶液中,可与多种金属离子形成配离子。X、Y、Z三种金属离子分别与形成配离子达平衡时,与的关系如图。
下列说法正确的是
正确答案
解析
A.的X、Y转化为配离子时,溶液中,则,根据图像可知,纵坐标约为-2时,溶液中,则溶液中的平衡浓度:,A错误;B.Q点时,即,加入少量可溶性Y盐后,会消耗形成Y配离子,使得溶液中减小(沿横坐标轴向右移动),与曲线在Q点相交后,随着继续增大,X对应曲线位于Z对应曲线上方,即,则,B正确;C.设金属离子形成配离子的离子方程式为金属离子配离子,则平衡常数,即,故X、Y、Z三种金属离子形成配离子时结合的越多,对应曲线斜率越大,由题图知,曲线斜率:,则由Y、Z制备等物质的量的配离子时,消耗的物质的量:,C错误;D.由P点状态移动到形成Y配离子的反应的平衡状态时,不变,增大,即增大、c(Y配离子)减小,则P点状态Y配离子的解离速率>生成速率,D错误;
本题选B。
金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图,晶胞的边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
正确答案
解析
A.根据题给晶胞结构,由均摊法可知,每个晶胞中含有个,含有个,故该铋氟化物的化学式为,故A正确;B.将晶胞均分为8个小立方体,由晶胞中MNPQ点的截面图可知,晶胞体内的8个位于8个小立方体的体心,以M为原点建立坐标系,令N的原子分数坐标为,与Q、M均在同一条棱上的F-的原子分数坐标为,则T的原子分数坐标为, S的原子分数坐标为,所以粒子S、T之间的距离为,故B正确;C.由A项分析可知,每个晶胞中有4个、12个,晶胞体积为,则晶体密度为,故C正确;D.以晶胞体心处铋离子为分析对象,距离其最近且等距的氟离子位于晶胞体内,为将晶胞均分为8个小立方体后,每个小立方体的体心的,即有8个,故D错误;
故答案为:D。
我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池,以为电解质,电解液中加入1,3-丙二胺()以捕获,使放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍,同时改善了的溶剂化环境,提高了电池充放电循环性能。
回答下列问题。
下列说法错误的是
正确答案
解析
放电时转化为,碳元素化合价由+4价降低为+3价,发生还原反应,所以放电时,多孔碳纳米管电极为正极、电极为负极,则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、电极为阴极:
定位:二次电池,放电时阳离子向正极移动,充电时阳离子向阴极移动。
A.根据以上分析,放电时正极反应式为、负极反应式为,将放电时正、负电极反应式相加,可得放电时电池总反应:,A正确;B.充电时,多孔碳纳米管电极上发生失电子的氧化反应,则多孔碳纳米管在充电时是阳极,与电源正极连接,B正确;C.充电时,电极为阴极,电子从电源负极经外电路流向电极,同时向阴极迁移,C错误;D.根据放电时的电极反应式可知,每转移电子,有参与反应,因此每转移电子,理论上可转化,D正确;
故选C。
对上述电池放电时的捕获和转化过程开展了进一步研究,电极上转化的三种可能反应路径及相对能量变化如图(*表示吸附态)。
下列说法错误的是
正确答案
解析
A.根据题给反应路径图可知,(1,3-丙二胺)捕获的产物为,因此捕获的反应为
,A正确;B.由反应进程-相对能量图可知,路径2的最大能垒最小,因此与路径1和路径3相比,路径2是优先路径,且路径2的最大能垒为的步骤,据反应路径2的图示可知,该步骤有
参与反应,
因此速控步骤反应式为
,B正确;C.根据反应路径图可知,路径1、3的中间产物不同,即经历了不同的反应步骤,但产物均为,而路径2、3的起始物均为,产物分别为和,C正确;D.根据反应路径与相对能量的图像可知,三个路径的速控步骤中都参与了反应,且由B项分析可知,路径2的速控步骤伴有再生,但路径3的速控步骤为得电子转化为和,没有的生成,D错误;
故选D。
市售的溴(纯度)中含有少量的和,某化学兴趣小组利用氧化还原反应原理,设计实验制备高纯度的溴。回答下列问题:
(1)装置如图(夹持装置等略),将市售的溴滴入盛有浓溶液的B中,水浴加热至不再有红棕色液体馏出。仪器C的名称为_______;溶液的作用为_______;D中发生的主要反应的化学方程式为_______。
(2)将D中溶液转移至_______(填仪器名称)中,边加热边向其中滴加酸化的溶液至出现红棕色气体,继续加热将溶液蒸干得固体R。该过程中生成的离子方程式为_______。
(3)利用图示相同装置,将R和固体混合均匀放入B中,D中加入冷的蒸馏水。由A向B中滴加适量浓,水浴加热蒸馏。然后将D中的液体分液、干燥、蒸馏,得到高纯度的溴。D中蒸馏水的作用为_______和_______。
(4)为保证溴的纯度,步骤(3)中固体的用量按理论所需量的计算,若固体R质量为m克(以计),则需称取_______(用含m的代数式表示)。
(5)本实验所用钾盐试剂均经重结晶的方法纯化。其中趁热过滤的具体操作为漏斗下端管口紧靠烧杯内壁,转移溶液时用_______,滤液沿烧杯壁流下。
正确答案
(1)①. 直形冷凝管 ②. 除去市售的溴中少量的 ③.
(2)①. 蒸发皿 ②.
(3)①. 液封 ②. 降低温度
(4)
(5)玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在三层滤纸处
解析
市售的溴(纯度99%)中含有少量的和,实验利用氧化还原反应原理制备高纯度的溴,市售的溴滴入盛有浓溶液中,可与发生氧化还原反应而除去,与一起蒸馏入草酸钾溶液中,并被草酸钾还原为、,并向溶液中滴加高锰酸钾溶液氧化,加热蒸干得KBr固体,将KBr固体和固体混合均匀加入冷的蒸馏水,同时滴加适量浓,水浴加热蒸馏,得到的液体分液、干燥、蒸馏,可得高纯度的溴。
(1)仪器C为直形冷凝管,用于冷凝蒸气;市售的溴中含有少量的,可与发生氧化还原反应而除去;水浴加热时,、蒸发进入装置D中,分别与生氧化还原反应,,由于为进入D的主要物质,故主要反应的化学方程式为;
(2)将D中溶液转移至蒸发皿中,边加热边向其中滴加酸化的溶液至出现红棕色气体(),即说明已将全部氧化,发生反应的离子方程式为;几乎未被氧化,继续加热将溶液蒸干所得固体R的主要成分为;
(3)密度,D中冷的蒸馏水起到液封的作用,同时冷的蒸馏水温度较低,均可减少溴的挥发;
(4)m克KBr固体的物质的量为,根据转移电子相等可得关系式,则理论上需要的物质的量为,实际所需称取的质量为;
(5)趁热过滤的具体操作:漏斗下端管口紧靠烧杯内壁,转移溶液时用玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在三层滤纸处,滤液沿烧杯壁流下。
是制造钒铁合金、金属钒的原料,也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取的工艺,具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。
已知:i石煤是一种含的矿物,杂质为大量和少量等;苛化泥的主要成分为等。
ⅱ高温下,苛化泥的主要成分可与反应生成偏铝酸盐;室温下,偏钒酸钙和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题:
(1)钒原子的价层电子排布式为_______;焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为_______,产生的气体①为_______(填化学式)。
(2)水浸工序得到滤渣①和滤液,滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙,滤液中杂质的主要成分为_______(填化学式)。
(3)在弱碱性环境下,偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为_______;加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为_______;浸取后低浓度的滤液①进入_______(填工序名称),可实现钒元素的充分利用。
(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为_______(填化学式)。
(5)下列不利于沉钒过程的两种操作为_______(填序号)。
a.延长沉钒时间 b.将溶液调至碱性 c.搅拌 d.降低溶液的浓度
正确答案
(1)①. ②. +5 ③.
(2)
(3) ①. ②. 提高溶液中浓度,促使偏钒酸钙转化为碳酸钙,释放 ③. 离子交换
(4)
(5)bd
解析
石煤和苛化泥通入空气进行焙烧,反应生成和等,水浸可分离焙烧后的可溶性物质(如)和不溶性物质[等],过滤后滤液进行离子交换、洗脱,用于富集和提纯,加入氯化铵溶液沉钒,生成,经一系列处理后得到;滤渣①在,的条件下加入溶液进行盐浸,滤渣①中含有钒元素,通过盐浸,使滤渣①中的钒元素进入滤液①中,再将滤液①回流到离子交换工序,进行的富集。
(1)钒是23号元素,其价层电子排布式为;焙烧过程中,氧气被还原,被氧化生成,偏钒酸盐中钒的化合价为+5价;在以上开始分解,生成的气体①为。
(2)由已知信息可知,高温下,苛化泥的主要成分与反应生成偏铝酸钠和偏铝酸钙,偏铝酸钠溶于水,偏铝酸钙难溶于水,所以滤液中杂质的主要成分是。
(3)在弱碱性环境下,与和反应生成、和,离子方程式为:; 加压导入盐浸工序可提高浸出率,因为C可提高溶液中浓度,促使偏钒酸钙转化为碳酸钙,释放;滤液①中含有、等,且浓度较低,若要利用其中的钒元素,需要通过离子交换进行分离、富集,故滤液①应进入离子交换工序。
(4)由离子交换工序中树脂的组成可知,洗脱液中应含有,考虑到水浸所得溶液中含有,为避免引人其他杂质离子,且廉价易得,故洗脱液的主要成分应为。
(5)a.延长沉钒时间,能使反应更加完全,有利于沉钒,a不符合题意;
b.呈弱酸性,如果将溶液调至碱性,与反应,不利于生成,b符合题意;c.搅拌能使反应物更好的接触,提高反应速率,使反应更加充分,有利于沉钒,c不符合题意;d.降低溶液的浓度,不利于生成,d符合题意;
故选bd。
氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
(1)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:。
①若正反应的活化能为,则逆反应的活化能(用含正的代数式表示)。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入和其,测定温度下体系达平衡时的(为体系初始压强,,P为体系平衡压强),结果如图。
上图中温度由高到低的顺序为_______,判断依据为_______。M点的转化率为_______,温度下用分压表示的平衡常数。
③下图曲线中能准确表示温度下随进料比变化的是_______(填序号)。
(2)1,4-二(氯甲基)苯(D)是有机合成中的重要中间体,可由对二甲苯(X)的氯化反应合成。对二甲苯浅度氯化时反应过程为
以上各反应的速率方程均可表示为,其中分别为各反应中对应反应物的浓度,k为速率常数(分别对应反应①~⑤)。某温度下,反应器中加入一定量的X,保持体系中氯气浓度恒定(反应体系体积变化忽略不计),测定不同时刻相关物质的浓度。已知该温度下,。
①时,,且内,反应进行到时,。
②时,,若产物T的含量可忽略不计,则此时后,随T的含量增加,_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
正确答案
(1) ①. ②. ③. 该反应正反应放热,且气体分子数减小,反应正向进行时,容器内压强减小,从到平衡时增大,说明反应正向进行程度逐渐增大,对应温度逐渐降低 ④. ⑤. 0.03 ⑥. D
(2) ①. 5.54 ②. 0.033 ③. 增大
解析
(1)①根据反应热与活化能和关系为正反应活化能-逆反应活化能可知,该反应的。
②该反应的正反应为气体体积减小的反应,因此反应正向进行程度越大,平衡时容器内压强越小,即越大。从到,增大,说明反应正向进行程度逐渐增大,已知正反应为放热反应,则温度由到逐渐降低,即。由题图甲中M点可知,进料比为,平衡时,已知恒温恒容情况下,容器内气体物质的量之比等于压强之比,可据此列出“三段式”。
可计算得,。
③由题图甲中M点可知,进料比为2时,,结合“三段式”,以及时化学平衡常数可知,进料比为0.5时,也为,曲线D上存在(0.5,60)。本题也可以快解:根据“等效平衡”原理,该反应中和的化学计量数之比为,则和的进料比互为倒数(如2与0.5)时,相等。
(2)①根据化学反应速率的计算公式时,时,。
②已知,又由题给反应速率方程推知,则,即后。后,D和G转化为T的速率比为,G消耗得更快,则增大。
甲磺司特(M)是一种在临床上治疗支气管哮喘、特应性皮炎和过敏性鼻炎等疾病的药物。M的一种合成路线如下(部分试剂和条件省略)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为_______。
(2)的反应类型为_______。
(3)D的结构简式为_______。
(4)由F生成G的化学方程式为_______。
(5)G和H相比,H的熔、沸点更高,原因为_______。
(6)K与E反应生成L,新构筑官能团的名称为_______。
(7)同时满足下列条件的I的同分异构体共有_______种。
(a)核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为;
(b)红外光谱中存在和硝基苯基()吸收峰。
其中,可以通过水解反应得到化合物H的同分异构体的结构简式为_______。
正确答案
(1)丙烯酸 (2)加成反应
(3) (4)
(5)H分子中存在羟基,能形成分子间氢键
(6)酰胺基 (7) ①. 6 ②.
解析
由流程图可知,A与甲醇发生酯化反应生成B,则A的结构简式为;B与发生加成反应生成C;C在碱性条件下发生酯的水解反应,酸化后生成D,则D的结构简式为;D与发生取代反应生成E;由F的分子式可知,F的结构简式为;F发生硝化反应生成G,G的结构简式为;G在一定条件下发生水解反应生成H,H的结构简式为;H与发生取代反应生成I;I与乙醇钠发生反应生成J;J发生硝基的还原生成K,K的结构简式为;K与E发生取代反应生成L;L与反应生成M。
(1)由的反应条件和B的结构简式可知该步骤为酯化反应,因此A为,其名称为丙烯酸。
(2)B与发生加成反应,和分别加到双键碳原子上生成C
(3)结合C和E的结构简式以及C→D和D→E的反应条件,可知C→D为C先在碱性条件下发生水解反应后酸化,D为,D与亚硫酰氯发生取代反应生成E。
(4)F→G的反应中,结合I的结构可知,苯环上碳氯键的对位引入硝基,浓硫酸作催化剂和吸水剂,吸收反应产物中的水,硝化反应的条件为加热,反应的化学方程式是:。
(5)由分析可知,G的结构简式为,H的结构简式为,H分子中存在羟基,能形成分子间氢键,G分子不能形成分子间氢键,分子间氢键会使物质的熔、沸点显著升高。
(6)根据分析可知,K与E反应生成L为取代反应,反应中新构筑的官能团为酰胺基。
(7)I的分子式为,其不饱和度为6,其中苯环占4个不饱和度,和硝基各占删除1个不饱和度,因此满足条件的同分异构体中除了苯环、和硝基之外没有其他不饱和结构。由题给信息,结构中存在“”,根据核磁共振氢谱中峰面积之比为可知,结构中不存在羟基、存在甲基,结构高度对称,硝基苯基和共占用3个O原子,还剩余1个O原子,因此剩余的O原子只能插入两个相邻的C原子之间。不考虑该O原子,碳骨架的异构有2种,且每种都有3个位置可以插入该O原子,如图:,(序号表示插入O原子的位置),因此符合题意的同分异构体共有6种。其中,能够水解生成H()的结构为。
【点睛】第(7)问在确定同分异构体数量时也可以采用排列法,首先确定分子整体没有支链,且甲基和硝基苯基位于分子链的两端,之后可以确定中间的基团有亚甲基、和氧原子,三者共有种排列方式,则符合条件的同分异构体共有6种。