硫酸和氢气加入电解池中,为何不产氢气

一:问能不能通过电解硫酸钠同时制取硫酸,氢氧化钠,氢气与氧气?能,只需直接电解,即可在阳极值得氧气与氢氧化钠,阴极制得硫酸和氢气.与答案相似,并说可以与电解NaCl类比.我认为:电解NaCl时中间有阳离子交换膜,可以阻碍钠离子以外的离子通过,而此题即使有阳离子交换膜也不能通过氢离子通过,所以无法制取.老师又说,阴阳离子的移动需要一个过程,并不是所有的阴阳离子都可以马上反应.但我想,即使如此,也终会反应,难以提取.望大家说说自己的看法,集思广益,
完全不可能,对比一下还原电位就可以了.在溶液的条件下,氢离子和氢氧根离子比钠离子和硫酸根离子容易还原和氧化.产物只有氢气和氧气,绝对不存在硫酸和氢氧化钠.这实质就是在电解水而已.况且,即使有可能生成硫酸和氢氧化钠,也会被反应掉,所以是不可能生成这两种东西的.你的老师说阴阳离子的移动需要一个过程,这句话的确是正确的,但问题是钠离子和硫酸根离子有没有可能被还原是一个问题,因为氢离子比钠离子容易还原,而氢氧根离子比硫酸根容易氧化,所以,归根到底,后两种离子连发生氧化还原反应的机会都没有,更不用说生成那两种产物了.除非,水被消耗完,否则是不可能的.
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贵州省铜仁市2016年高考化学模拟试卷(解析版)
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贵州省铜仁市2016年高考化学模拟试卷(解析版)
一、选择题:本题共7小题,每小題6分,在毎小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.化学与生产、生活、社会密切相关.下列说法正确的是( )
A.长期放置的漂白粉是因与空气中的氧气发生反应而变质
B.粗硅提纯是利用H2作还原剂,将硅从其氯化物中还原出来
C.利用半透膜除去海水中的NaCl、MgCl2等离子化合物可获得淡水
D.工业上用铝热反应来冶炼Fe、Cr、Mn、V等稀有金属
2.下列实验操作或结论正确的是( )
A.将NH3通入AgN03溶液中,再加几滴葡萄糖溶液,加热后有银镜产生,证明葡萄糖有氧化性
B.配制Fe(N03)2溶液时,向Fe(N03)2溶液中加几滴稀硫酸,以防止Fe(N03)2发生水解
C.向NaI溶液中加入少量CCl4振荡,未见蓝色,说明NaI没有变质
D.剪取一小块铝箔,投入到NaOH溶液中,观察到在被剪断处先产生气体,说明铝在空气中易被氧化
3.下列对于分子式为C4H8O2的有机物X的判断正确的是(
A.X不一定属于烃的衍生物
B.能与NaHCO3反应的X有3种
C.X的某些同分异构体之间可能发生取代反应
D.能与NaOH溶液反应的X都含有相同的官能团
4.E和F是主族元素,下列叙述一定能说明金属性E大于F的是( )
A.最外层电子数:E>F
B.等物质的量的E和F分别与足量稀盐酸反应,产生氢气的物质的量:E>F
C.Ea+和Fb+有相同的电子层结构(a<b)
D.25℃时,Ksp[E(OH)a]>Ksp[F(OH)b]
5.NA代表阿伏加德罗常数的值.下列叙述正确的是( )
A.18gH20中含有的中子数为10NA
B.6.4g铜完全溶解于一定浓度的硝酸时,转移的电子数为0.2NA
C.1L0.1mol/L的Na2CO3溶液中,离子总数为0.3NA
D.在密闭容器中,2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)△H=+14.9kJ&mol﹣1,若投入NA个HI分子,反应平衡时,吸热7.45kJ
6.电化学是研究化学能与电能相互转化的装置,过程和效率的科学.下列说法不正确的是( )
A.铅蓄电池放电时,正极的质量会变小
B.对于某耗氧燃料电池.无论负极通入何种燃料,若转移电子总数相等,则正极消耗等质量的氧气
C.可以通过适当的电解装置实现反应2Ag+2H+=2Ag++H2↑
D.电解精炼铜,阳极为粗铜,电镀铜,阳极为纯铜
7.弱电解质在水中的电离达到平衡状态时,己电离的溶质的分子数占原有溶质分子总数(包括己电离的和未电离的)的百分率,称为电离度.某温度下,0.lmol&L﹣1的某一元弱酸溶液电离度为a%,则该溶液的pH为(
A.1 B.l﹣a C.2﹣lga D.3﹣lga
二、非选择题
8.(15分)(2016&贵州校级模拟)铬铁矿的主要成分为FeO&Cr2O3,还含有Al2O3、SiO2等杂质.工业上以铬铁矿为原料制备强氧化剂重铬酸钠(Na2Cr2O7&2H2O)的主要工艺流程如图1所示
查阅资料得知:
①NaBi03不溶于水,有强氧化性;在碱性条件下,能将Cr3+转化为CrO42﹣;
②Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似,
回答下列问题:
(1)Fe0&Cr2O3和硫酸反应的离子方程式为_________.
(2)溶液A中加入过量H2O2的目的为_________.
(3)酸化滤液D时,不能选用盐酸的原因是_________.
(4)固体E的主要成分是Na2SO4,根据如图2分析操作a为蒸发浓缩、_________.
(5)电镀厂产产的镀铜废水中往往含有一定量的Cr2O72﹣,处理该废水常用如下流程:
①在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高.其原因_________(用离子方程式表示);
②下列溶液中可以代替上述流程中Na2S203溶液的是_________
(填选项序号);
A.Na2SO3溶液 B.浓H2SO4
C.酸性KMnO4溶液 D.FeSO4溶液
③每消耗0.1mol Na2S203转移0.8mol
e﹣、则S2O32﹣的氧化产物为_________(填离子符号)
3时.若最终溶液F的pH=6.则溶液F中的c(Cr3+)为_________
(25℃时,Ksp[Cr(OH)3]=6.3&10﹣31)
9.(14分)(2016&贵州校级模拟)肼为无色油状液体,主要用作火箭和喷气发动机的燃料之一,通常由水合肼(N2H4&H2O)脱水制得.常压下,水合肼可以和水形成共沸物,具有极强的还原性,易被氧化成N2.某探究小组通过查阅文献,利用尿素制取水合肼.反应原理如下:CO(NH2)2+2NaOH+NaClO=Na2CO3+N2H4&H2O+NaCl
实验一:制备NaClO溶液(基本装置如图1所示)
(1)写出装置a中所发生的离子反应方程式:_________;
(2)某同学认为用上述方法制备的Cl2含有HCl杂质,直接通入NaOH会引入新杂质.这种说法是否正确_________
(填“正确”或“不正确”),理由为_________ (结合方程式说明).
实验二:制取水合肼(基本装置如图2所示,夹持、冰水浴等装置均省略)
称取一定质量尿素配成溶液倒入三颈烧瓶,并将三颈烧瓶置于冰水浴中.将装置b中所制得的溶液注入分液漏斗,并缓慢滴入三颈烧瓶中.然后急速升温,在102~103℃反应5min.充分反应后,加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液,收集108~ll4℃馏分.
(3)采用“缓慢滴入”的原因是_________;温度计A和B均是用来控制加热温度的,其中A的温度控制范围为_________.
实验三:测定馏分中水合肼的质量分数(基本步骤如下)
a.称取馏分5.000g,加入适量NaHC03固体,配制成100mL溶液.
b.移取10.00mL上述溶液于锥形瓶中,加入10mL水和2﹣3滴淀粉溶液,摇匀.
c.用0.2000mol&L﹣1碘的标准溶液滴定至溶液出现蓝色且半分钟内不消失.滴定过程中,溶液的pH保持在6.5左右.记录消耗碘的标准溶液的体积.
(4)滴定时,碘的标准溶液盛放在_________中(选填图3中“①”或“②”);
(5)水合肼与碘的标准溶液反应的化学方程式_________;
(6)若滴定消耗碘的标准溶液的体积平均为18.00mL,馏分中水合肼的质量分数为_________(保留四位有效数宇)
10.(14分)(2016&贵州校级模拟)燃煤和汽车产生的氮氧化物、碳氧化物是造成空气污染的重要原因.依据信息回答下列问题.
I.用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染.己知:
①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=﹣574kJ&mol﹣1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣1160kJ&mol﹣1
③CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H3
(1)△H3=_________.
Ⅱ.汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)△H<0
(2)若该反应在恒温、恒压的密闭体系中进行,下列叙述能说明反应达到平衡状态的是_________.
a.容器总体积不再改变 b.n(NO)=n(CO2)
c.v正(CO)=v逆(CO2)
(3)在一定温度下,向2L的恒容密闭容器中充入O.lmol
NO和0.3molCO,如图1为容器内的压强(P)与起始压强(P)的比值()随时间的变化曲线.
①该反应的化学平衡常数K表达式为_________;
&#min内,该反应的平均反应速率v(N2)=_________;
③若13min时,向该容器中再充入0.06molCO,15min时再次达到平衡,此时容器内的比值应在图1中A点的_________
(填“上方”、“重合”或“下方”)
Ⅲ.将燃煤产生的CO2回收利用.也可达到低碳排放的目的.
(4)如图2是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图.催化剂b表面发生的电极反应式为_________.常温下.0.1mol/L
的HCOONa 溶液pH为9,则HCOOH的电离常数Ka=_________.
选做题[化学一选修2:化学与技术]
11.(15分)(2016&贵州校级模拟)化学工业的很多领域都要用到浓硫酸.工业上接触法制硫酸的简单流程如图1.回答有关问题:
(1)下列生产过程中,可用到硫酸的是_________;
A.橡胶的硫化 B.表面活性剂“烷基苯磺酸纳”的合成
C.铅蓄电池的生产 D.普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙)的制备
(2)根据下表信息,结合工业生产实际,判断最适合SO2反应生成SO3的生产条件是_________.
400℃
500℃
600℃
(3)由沸腾炉排出的炉渣中含有Fe203、CuO、CuS04(由CuO与SO3化合而成),其中硫酸铜的质量分数随温度变化如表:
沸腾炉温度/℃
炉渣中CuSO4的质量分数/%
己知CuS04在低于660℃时不会分解,请简要分析上表中CuS04的质最分数随温度升高而降低的原因_________.
(4)用1t黄铁矿(FeS2的质量分数为36%)接触法制硫酸,硫酸的产率为65%,则通过列式计算最后能生产出98%的浓硫酸的质量为_________t.
(5)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解再生循环脱硫,其原理如图2所示.a、b离子交换膜将电解槽分成为三个区域,电极材料均为石墨.图中a表示_________(填“阴”或“阳”)离子交换膜.A?E分别代表生产中的原料或产品,其中A为硫酸溶液,则D为_________.阳极的电极反应式为_________.
[化学一选修3:物质结构与性质]
12.(2016&贵州校级模拟)血红素是血红蛋白分子上的主要稳定结构,为血红蛋白、肌红蛋白的辅基,其分子结构如图.
(1)基态铁原子中有_________种运动状态完全不同的电子,基态铁原子价层电子排布式为_________.
(2)血红素的中心离子配位数为_________,血红素分子结构中碳原子的杂化方式为_________.
(3)血红素的组成元素中,第一电离能最大的是_________.由血紅素的组成元素所组成的离子中与NH3互为等电子体的是_________.
(4)相同条件下,C、O、N三种非金属元素所对应的最简单的氢化物的沸点由高到低的顺序为_________.
(5)下列说法正确的是_________.
A.CH4和NH键角相同
B.H2O、O3分子都是折线形
C.每个CO2、HCN分子中都含有两个σ键和两个π键
D.每个龙脑分子()中有3个手性碳原子.
(6)对于某种铁的同素异形体用晶体X射线衍射法测定得到以下结果:该种铁晶体晶胞为面心立方最密堆积,晶胞边长为a
cm,又知道该种铁晶体的密度为ρg/cm3,这种Fe的相对原子质量为m,阿伏伽徳罗常数为_________(列式表示即可).
[化学一选修5:有机化学基础]
13.(2016&贵州校级模拟)芳香族化合物X在一定条件下发生的系列反应如下:
已知:A、D和X的分子式分别为C3H80、C7H6O2、C10H10O2Cl2;
D、E遇FeCl3溶液均能发生显色反应,它们的核磁共振氢谱均显示为四组峰,且峰面积之比也都为1:2:2:1.
请回答下列问题:
(1)X中含氧官能团的名称是_________;A的名称为_________(用系统命名法命名).
(2)I的结构简式为_________.
(3)E不具有的化学性质_________(选填序号)
a.取代反应 b.消去反应 c.氧化反应 d.1molE最多能与2mol NaHCO3反应
(4)写出下列反应的化学方程式:
①F→H:_________;
②X与足量稀NaOH溶液共热:_________;
(5)同时符合下列条件的E的同分异构体共有_________种,其中一种的结构简式为_________.
①能发生银镜反应 ②与足量NaOH溶液反应可消耗2mol NaOH ③含有苯环.
参考答案与试题解析
一、选择题:本题共7小题,每小題6分,在毎小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.化学与生产、生活、社会密切相关.下列说法正确的是( )
A.长期放置的漂白粉是因与空气中的氧气发生反应而变质
B.粗硅提纯是利用H2作还原剂,将硅从其氯化物中还原出来
C.利用半透膜除去海水中的NaCl、MgCl2等离子化合物可获得淡水
D.工业上用铝热反应来冶炼Fe、Cr、Mn、V等稀有金属
【考点】海水资源及其综合利用;氯、溴、碘及其化合物的综合应用;硅和二氧化硅.
【分析】A.漂白粉与空气中的水、二氧化碳发生反应生成碳酸钙和HClO;
B.氢气具有还原性,还原四氯化硅生成Si;
C.半透膜不能除去离子;
D.Fe不是稀有金属.
【解答】解:A.漂白粉与空气中的水、二氧化碳发生反应生成碳酸钙和HClO,不发生氧化还原反应,故A错误;
B.氢气具有还原性,还原四氯化硅生成Si,粗硅提纯是利用H2作还原剂,故B正确;
C.半透膜不能除去离子,可利用蒸发、离子交换膜法等得到淡水,故C错误;
D.Fe不是稀有金属,工业上用铝热反应来冶炼Fe、Cr、Mn、V等金属,故D错误;
【点评】本题考查物质的性质及应用,为高频考点,把握发生的反应、海水资源应用、铝热反应等为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,题目难度不大.
2.下列实验操作或结论正确的是( )
A.将NH3通入AgN03溶液中,再加几滴葡萄糖溶液,加热后有银镜产生,证明葡萄糖有氧化性
B.配制Fe(N03)2溶液时,向Fe(N03)2溶液中加几滴稀硫酸,以防止Fe(N03)2发生水解
C.向NaI溶液中加入少量CCl4振荡,未见蓝色,说明NaI没有变质
D.剪取一小块铝箔,投入到NaOH溶液中,观察到在被剪断处先产生气体,说明铝在空气中易被氧化
【考点】化学实验方案的评价.
【分析】A.葡萄糖具有还原性,能被银氨溶液氧化;
B.酸性条件下,亚铁离子能被硝酸根离子氧化;
C.四氯化碳能萃取碘,碘的四氯化碳溶液呈紫色;
D.氧化铝和NaOH反应没有气体生成,铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气.
【解答】解:A.葡萄糖具有还原性,能被银氨溶液氧化生成银单质,所以葡萄糖和银氨溶液反应时体现还原性,故A错误;
B.酸性条件下,亚铁离子能被硝酸根离子氧化生成铁离子,且硫酸的加入引进新的杂质,应该加入Fe粉,故B错误;
C.四氯化碳能萃取碘,碘的四氯化碳溶液呈紫色,碘离子如果被氧化生成碘单质,则碘的四氯化碳溶液应该呈紫色而不是蓝色,故C错误;
D.氧化铝和NaOH反应没有气体生成,铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气,剪取一小块铝箔,投入到NaOH溶液中,观察到在被剪断处先产生气体,说明铝在空气中易被氧化,故D正确;
【点评】本题考查化学实验方案评价,为高频考点,涉及物质性质、盐类水解,明确实验原理及物质性质是解本题关键,易错选项是B,注意酸性条件下硝酸根离子的氧化性,题目难度不大.
3.下列对于分子式为C4H8O2的有机物X的判断正确的是(
A.X不一定属于烃的衍生物
B.能与NaHCO3反应的X有3种
C.X的某些同分异构体之间可能发生取代反应
D.能与NaOH溶液反应的X都含有相同的官能团
【考点】有机物的结构和性质.
【分析】该分子式符合饱和一元酸、饱和一元酯的通式,
A.该物质中含有C、H、O元,不属于烃;
B.C4H8O2属于羧酸时,可以根据羧基位置异构可以得到丁酸的同分异构体;
C.其同分异构体可能含有﹣COOH、可能含有﹣OH和﹣CHO;
D.羧酸和酯基都能与NaOH反应.
【解答】解:该分子式符合饱和一元酸、饱和一元酯的通式,
A.该物质中含有C、H、O元,不属于烃,属于烃的含氧衍生物,故A错误;
B.C4H8O2属于羧酸时,是丁酸、2﹣甲基丙酸,共两种同分异构体,故B错误;
C.其同分异构体可能含有﹣COOH、可能含有﹣OH和﹣CHO,所以X的某些同分异构体之间可能发生取代反应,故C正确;
D.羧酸和酯基都能与NaOH反应,羧酸中含有羧基、酯中含有酯基,所以其官能团不相同,故D错误;
【点评】本题考查有机物结构和性质,为高频考点,侧重对酯类组成与结构的熟悉掌握程度,有利于培养学生的逻辑推理能力,明确官能团及其性质关系是解本题关键,题目难度不大.
4.E和F是主族元素,下列叙述一定能说明金属性E大于F的是( )
A.最外层电子数:E>F
B.等物质的量的E和F分别与足量稀盐酸反应,产生氢气的物质的量:E>F
C.Ea+和Fb+有相同的电子层结构(a<b)
D.25℃时,Ksp[E(OH)a]>Ksp[F(OH)b]
【考点】原子结构与元素周期律的关系.
【分析】利用金属单质之间的置换反应、失去电子的难易程度、金属对应阳离子的氧化性、与水或酸反应的难易程度、金属的最高价氧化物对应水化物的碱性等来比较金属性的强弱.
【解答】解:A.由失去电子的难易可判断金属性,不能利用最外层电子数的多少来判断,故A错误;
B.可根据生成氢气的难易程度判断金属性,不能根据生成氢气的多少,故B错误;
C.Ea+和Fb+有相同的电子层结构(a<b),说明E、F位于同一周期,同周期元素从左到右金属性逐渐减弱,能说明金属性E大于F,故C正确;
D.溶解度大小不能说明金属性,故D错误.
【点评】本题考查金属性的比较,明确常见的金属性比较的方法即可解答,注意A、D选项都是学生解答中的易错点,注意铁离子的氧化性较强,利用实例来说明问题.
5.NA代表阿伏加德罗常数的值.下列叙述正确的是( )
A.18gH20中含有的中子数为10NA
B.6.4g铜完全溶解于一定浓度的硝酸时,转移的电子数为0.2NA
C.1L0.1mol/L的Na2CO3溶液中,离子总数为0.3NA
D.在密闭容器中,2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)△H=+14.9kJ&mol﹣1,若投入NA个HI分子,反应平衡时,吸热7.45kJ
【考点】化学能与热能的相互转化;阿伏加德罗常数.
【分析】A.水分子中含有8个中子,18个水的物质的量为1mol,含有8mol中子;
B.根据n=计算出铜的物质的量,再根据电子守恒计算出转移的电子数;
C.碳酸根离子部分水解,导致溶液中离子数目增多;
D.该反应为可逆反应,反应物不可能完全转化成生成物.
【解答】解:A.18g水的物质的量为:
=1mol,1mol水分子中含有8mol中子,含有的中子数为8NA,故A错误;
B.6.4g铜的物质的量为:
=0.1mol,0.1mol题完全反应转移了0.2mol电子,转移的电子数为0.2NA,故B正确;
C.1L0.1mol/L的Na2CO3溶液中含有0.1mol碳酸钠溶液,由于碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子,导致溶液中离子数目增多,故C错误;
D.NA个HI分子的物质的量为1mol,由于该反应为可逆反应,则达到平衡时负极的HI的物质的量小于1mol,所以吸收的热量小于7.45kJ,故D错误;
【点评】本题考查了阿伏伽德罗常数的计算与判断、可逆反应特点,题目难度中等,明确物质的量与摩尔质量、阿伏伽德罗常数、物质的量浓度等之间的关系为解答关键,注意掌握可逆反应特点,试题培养了学生的灵活应用能力.
6.电化学是研究化学能与电能相互转化的装置,过程和效率的科学.下列说法不正确的是( )
A.铅蓄电池放电时,正极的质量会变小
B.对于某耗氧燃料电池.无论负极通入何种燃料,若转移电子总数相等,则正极消耗等质量的氧气
C.可以通过适当的电解装置实现反应2Ag+2H+=2Ag++H2↑
D.电解精炼铜,阳极为粗铜,电镀铜,阳极为纯铜
【考点】原电池和电解池的工作原理.
【分析】A.铅蓄电池在放电过程中,正极上氧化铅生成硫酸铅;
B.正极上氧气得电子生成水或氢氧根离子;
C.实现反应2Ag+2H+=2Ag++H2↑,银为阳极,电解质溶液可为稀硫酸;
D.电解精炼铜,粗铜含有锌、银、金等金属,被粗铜被氧化,纯铜为阴极.
【解答】解:A.铅蓄电池在放电过程中,正极发生PbO2+SO42﹣+2e﹣+4H+═PbSO4+2H2O,质量增大,故A错误;
B.正极上氧气得电子生成水或氢氧根离子,O元素化合价由0价都降低到﹣2价,若转移电子总数相等,则正极消耗等质量的氧气,故B正确;
C.实现反应2Ag+2H+=2Ag++H2↑,银为阳极,电解质溶液可为稀硫酸,可实现该反应,故C正确;
D.电解精炼铜,粗铜含有锌、银、金等金属,被粗铜被氧化,纯铜为阴极,故D正确.
【点评】本题考查了原电池原理和电解池原理的应用,为高频考点,侧重于学生的分析能力的考查,明确电极的判断方法及发生的电极反应即可解答,题目难度不大.
7.弱电解质在水中的电离达到平衡状态时,己电离的溶质的分子数占原有溶质分子总数(包括己电离的和未电离的)的百分率,称为电离度.某温度下,0.lmol&L﹣1的某一元弱酸溶液电离度为a%,则该溶液的pH为(
A.1 B.l﹣a C.2﹣lga D.3﹣lga
【考点】pH的简单计算.
【分析】0.lmol&L﹣1的某一元弱酸溶液电离度为a%,则该溶液中发生电离的一元弱酸的浓度为:0.1mol/L&a%=a&10﹣3mol/L,由于水的电离程度较小,则该一元弱酸溶液中氢离子浓度约为a&10﹣3mol/L,然后根据溶液pH的表达式进行计算.
【解答】解:某温度下,0.lmol&L﹣1的某一元弱酸溶液电离度为a%,则该溶液中发生电离的一元弱酸的浓度为:0.1mol/L&a%=a&10﹣3mol/L,
由于水的电离程度较小,则该一元弱酸溶液中氢离子浓度约为a&10﹣3mol/L,
所以该溶液的pH=﹣lga&10﹣3=3﹣lga,
【点评】本题考查了溶液pH的简单计算,题目难度不大,明确电离度的含义为解答关键,注意索座老翁溶液pH的概念及表达式,试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力.
二、非选择题
8.(15分)(2016&贵州校级模拟)铬铁矿的主要成分为FeO&Cr2O3,还含有Al2O3、SiO2等杂质.工业上以铬铁矿为原料制备强氧化剂重铬酸钠(Na2Cr2O7&2H2O)的主要工艺流程如图1所示
查阅资料得知:
①NaBi03不溶于水,有强氧化性;在碱性条件下,能将Cr3+转化为CrO42﹣;
②Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似,
回答下列问题:
(1)Fe0&Cr2O3和硫酸反应的离子方程式为
Fe0&Cr2O3+8H+=Fe2++2Cr3++4H2O
(2)溶液A中加入过量H2O2的目的为
将Fe2+全部氧化为Fe3+,以便除去
(3)酸化滤液D时,不能选用盐酸的原因是
盐酸中的Cl﹣会被氧化,产生Cl2,导致原料损失
(4)固体E的主要成分是Na2SO4,根据如图2分析操作a为蒸发浓缩、
趁热过滤 .
(5)电镀厂产产的镀铜废水中往往含有一定量的Cr2O72﹣,处理该废水常用如下流程:
①在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高.其原因
Cr(OH)3+OH﹣=CrO2﹣+2H2O
(用离子方程式表示);
②下列溶液中可以代替上述流程中Na2S203溶液的是
A (填选项序号);
A.Na2SO3溶液 B.浓H2SO4
C.酸性KMnO4溶液 D.FeSO4溶液
③每消耗0.1mol Na2S203转移0.8mol
e﹣、则S2O32﹣的氧化产物为
(填离子符号)
3时.若最终溶液F的pH=6.则溶液F中的c(Cr3+)为
(25℃时,Ksp[Cr(OH)3]=6.3&10﹣31)
【考点】制备实验方案的设计.
【分析】铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3,含有Al2O3、SiO2等杂质),加入过量稀硫酸,固体A为SiO2,溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+,在B中加入过氧化氢,可生成Fe3+,调节溶液pH可除去Fe3+,生成氢氧化铁,加入NaBiO3和NaOH,发生氧化还原反应,得到氢氧化铝沉淀,溶液D含有Na2CrO4,酸化可得Na2Cr2O7,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶可得Na2Cr2O7&2H2O,
(1)Fe0&Cr2O3和硫酸反应,生成易溶于水易电离的硫酸亚铁和硫酸铬,据此书写离子反应方程式;
(2)双氧水具有氧化性,酸性条件下能将Fe2+全部氧化为Fe3+,由流程图可知,加入H2O2是将Fe2+氧化为Fe3+;
(3)盐酸中的氯是﹣1价具有还原性,会CrO42﹣被氧化成氯气;
(4)由图2可知Na2Cr2O7的溶解度随温度的升高而增大,而硫酸钠的温度随温度的升高而降低,所以采用蒸发结晶、趁热过滤的方法分离硫酸钠;
(5)①Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似,如果氢氧化钠过量Cr(OH)3会溶解;
②可以代替上述流程中Na2S2O3溶液,需要具有还原性,能还原重铬酸根离子;
③氧化还原反应中还原剂失去的电子,每失去1个电子化合价升高1价,据此计算S2O32﹣的氧化产物;
④根据Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)&(OH﹣)3,来计算铬离子的浓度.
【解答】解:(1)Fe0&Cr2O3和硫酸反应,生成易溶于水易电离的硫酸亚铁和硫酸铬,反应的离子方程式为:Fe0&Cr2O3+8H+=Fe2++2Cr3++4H2O,
故答案为:Fe0&Cr2O3+8H+=Fe2++2Cr3++4H2O;
(2)双氧水具有氧化性,酸性条件下能将Fe2+全部氧化为Fe3+,反应的离子方程式为:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,便于调节溶液PH沉淀铁离子分离,以便除去,
故答案为:将Fe2+全部氧化为Fe3+,以便除去;
(3)盐酸中的氯是﹣1价具有还原性,会CrO42﹣被氧化成氯气,导致原料损失,
故答案为:盐酸中的Cl﹣会被氧化,产生Cl2,导致原料损失;
(4)由图2可知Na2Cr2O7的溶解度随温度的升高而增大,而硫酸钠的温度随温度的升高而降低,所以采用蒸发结晶、趁热过滤的方法分离硫酸钠,
故答案为:趁热过滤;
(5)①Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似,如果氢氧化钠过量Cr(OH)3会溶解,反应为:Cr(OH)3+OH﹣=CrO2﹣+2H2O,
故答案为:Cr(OH)3+OH﹣=CrO2﹣+2H2O;
②A.Na2SO3溶液中亚硫酸根离子具有还原性,可以还原Cr2O72﹣,故A符合;
B.浓H2SO4具有强氧化性,不能表现还原性,不能还原Cr2O72﹣,故B不符合;
C.酸性KMnO4溶液是强氧化剂不能还原Cr2O72﹣,故C不符合;
D.FeSO4溶液中亚铁离子具有还原性,可以还原Cr2O72﹣离子,但又引入新的杂质离子铁离子,故D不符合;
故答案为:A;
③Cr2O72﹣与Na2S203反应,Cr2O72﹣为氧化剂,Na2S203为还原剂,每消耗0.1mol
Na2S203转移0.8mol
e﹣、即1molNa2S203转移8mole﹣,平均1个硫失去4个电子,Na2S203中硫为+2价,升高4价,则S2O32﹣的氧化产物为SO42﹣,
故答案为:SO42﹣;
④pH=6时,C(OH﹣)==10﹣8mol/L,所以c(Cr3+)&(10﹣8)3=6.3&10﹣31,解之得c(Cr3+)=6.3&10﹣7,
故答案为:6.3&10﹣7.
【点评】本题考查重铬酸钠的制备实验及混合物的分离和提纯,为高频考点,把握流程图中每一步发生的反应及操作方法是解本题关键,注意结合题给信息解答,侧重分析与实验能力的考查,题目难度中等.
9.(14分)(2016&贵州校级模拟)肼为无色油状液体,主要用作火箭和喷气发动机的燃料之一,通常由水合肼(N2H4&H2O)脱水制得.常压下,水合肼可以和水形成共沸物,具有极强的还原性,易被氧化成N2.某探究小组通过查阅文献,利用尿素制取水合肼.反应原理如下:CO(NH2)2+2NaOH+NaClO=Na2CO3+N2H4&H2O+NaCl
实验一:制备NaClO溶液(基本装置如图1所示)
(1)写出装置a中所发生的离子反应方程式:
MnO2+4H++2Cl﹣Mn2+Cl2↑+2H2O
(2)某同学认为用上述方法制备的Cl2含有HCl杂质,直接通入NaOH会引入新杂质.这种说法是否正确
不正确 (填“正确”或“不正确”),理由为
因为Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O,反应生成NaCl,不会引入杂质
(结合方程式说明).
实验二:制取水合肼(基本装置如图2所示,夹持、冰水浴等装置均省略)
称取一定质量尿素配成溶液倒入三颈烧瓶,并将三颈烧瓶置于冰水浴中.将装置b中所制得的溶液注入分液漏斗,并缓慢滴入三颈烧瓶中.然后急速升温,在102~103℃反应5min.充分反应后,加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液,收集108~ll4℃馏分.
(3)采用“缓慢滴入”的原因是 防止NaClO过量将水合肼氧化
;温度计A和B均是用来控制加热温度的,其中A的温度控制范围为 108~ll4℃ .
实验三:测定馏分中水合肼的质量分数(基本步骤如下)
a.称取馏分5.000g,加入适量NaHC03固体,配制成100mL溶液.
b.移取10.00mL上述溶液于锥形瓶中,加入10mL水和2﹣3滴淀粉溶液,摇匀.
c.用0.2000mol&L﹣1碘的标准溶液滴定至溶液出现蓝色且半分钟内不消失.滴定过程中,溶液的pH保持在6.5左右.记录消耗碘的标准溶液的体积.
(4)滴定时,碘的标准溶液盛放在 ② 中(选填图3中“①”或“②”);
(5)水合肼与碘的标准溶液反应的化学方程式
N2H4&H2O+2I2=N2+4HI+H2O
(6)若滴定消耗碘的标准溶液的体积平均为18.00mL,馏分中水合肼的质量分数为 18.00%
(保留四位有效数宇)
【考点】制备实验方案的设计.
【分析】(1)二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气与水;
(2)利用氯气与氢氧化钠反应制备NaClO,反应也生成氯化钠,不会引入杂质;
(3)NaClO过量会将水合肼氧化;生成水合肼
(N2H4&H2O)
进行蒸馏分离,收集108~ll4℃馏分;
(4)碘水具有强氧化性,能腐蚀碱式滴定管的橡胶;
(5)N2H4&H2O具有极强的还原性,易被氧化成N2,碘水具有强氧化性,被还原生成HI;
(6)由N2H4&H2O+2I2=N2+4HI+H2O可知水合肼的物质的量,进而计算其质量分数.
【解答】解:(1)二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气与水,反应离子方程式为:MnO2+4H++2Cl﹣Mn2+Cl2↑+2H2O,
故答案为:MnO2+4H++2Cl﹣Mn2+Cl2↑+2H2O;
(2)利用氯气与氢氧化钠反应制备NaClO,发生反应:Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O,反应生成NaCl,不会引入杂质,故该同学的说法不正确,
故答案为:不正确,因为Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O,反应生成NaCl,不会引入杂质;
(3)采用“缓慢滴入”,防止NaClO过量将水合肼氧化;生成水合肼
(N2H4&H2O)
进行蒸馏分离,收集108~ll4℃馏分,温度计A的温度控制范围为 108~ll4℃,
故答案为:防止NaClO过量将水合肼氧化;108~ll4℃;
(4)碘单质具有氧化性,能腐蚀碱式滴定管的橡胶,则碘水应装在酸式滴定管中,
故答案为:②;
(5)N2H4&H2O具有极强的还原性,易被氧化成N2,碘水具有强氧化性,被还原生成HI,反应方程式为:N2H4&H2O+2I2=N2+4HI+H2O,
故答案为:N2H4&H2O+2I2=N2+4HI+H2O;
(6)由N2H4&H2O+2I2=N2+4HI+H2O,可知100ml溶液中含有水合肼的物质的量=0.200mol/L&0.018L&&=0.018mol,
水合肼(N2H4&H2O)的质量分数=&100%=18.00%,
故答案为:18.00%.
【点评】本题考查物质制备实验,涉及物质含量测定、对操作的分析评价、滴定应用等,注意根据题目信息确定溶液添加顺序,较好的考查学生对实验原理的理解、知识迁移应用,难度中等.
10.(14分)(2016&贵州校级模拟)燃煤和汽车产生的氮氧化物、碳氧化物是造成空气污染的重要原因.依据信息回答下列问题.
I.用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染.己知:
①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=﹣574kJ&mol﹣1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣1160kJ&mol﹣1
③CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H3
(1)△H3=
CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867kJ&mol﹣1
Ⅱ.汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)△H<0
(2)若该反应在恒温、恒压的密闭体系中进行,下列叙述能说明反应达到平衡状态的是 ac .
a.容器总体积不再改变 b.n(NO)=n(CO2)
c.v正(CO)=v逆(CO2)
(3)在一定温度下,向2L的恒容密闭容器中充入O.lmol
NO和0.3molCO,如图1为容器内的压强(P)与起始压强(P)的比值()随时间的变化曲线.
①该反应的化学平衡常数K表达式为
&#min内,该反应的平均反应速率v(N2)=
0.003mol/(L&min) ;
③若13min时,向该容器中再充入0.06molCO,15min时再次达到平衡,此时容器内的比值应在图1中A点的 下方
(填“上方”、“重合”或“下方”)
Ⅲ.将燃煤产生的CO2回收利用.也可达到低碳排放的目的.
(4)如图2是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图.催化剂b表面发生的电极反应式为
CO2+2H++2e﹣=HCOOH
.常温下.0.1mol/L 的HCOONa 溶液pH为9,则HCOOH的电离常数Ka=
【考点】热化学方程式;原电池和电解池的工作原理;化学平衡的计算.
【分析】(1)已知①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣574kJ&mol﹣1,
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣1
160kJ&mol﹣1,
利用盖斯定律③=,
可得CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),△H=﹣kJ&mol﹣1=867kJ&mol﹣1,以此解答该题;
(2)当化学反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再发生变化,进行分析解答该题;
(3)①根据反应方程式可以写出平衡常数表达式;②根据反应前后压强的变化可以求算出N2物质的量的变化,运用化学反应速率求算公式据算出结果;③根据13min钟时压强为起始时的0.9可以推算此时容器内的气体总的物质的量,再通入0.06molCO可推出压强为起始时的1.05倍,根据平衡移动原理可以得出结论;
(4)由图可知,左室投入水,生成氧气与氢离子,催化剂a表面发生氧化反应,为负极,右室通入二氧化碳,酸性条件下生成HCOOH;计算水解平衡常数Kh,再根据Ka=计算.
【解答】解:(1)已知①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣574kJ&mol﹣1,
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣1
160kJ&mol﹣1,
利用盖斯定律将得③=,
可得CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),△H=﹣kJ&mol﹣1=﹣867kJ&mol﹣1
故答案为:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867kJ&mol﹣1;
(2)已知反应为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)△H<0,恒压条件下反应正向、逆向体积都发生变化,如果体积不变说明反应达到平衡状态,故a正确;达到平衡时各组分的物质的量不变,故答案b错误;根据平衡时正逆反应速率相等可以推断c正确,
故答案为ac;
(3)①根据反应方程式2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2可以写出平衡常数为,故答案为;
②2NO+2CO⇌2CO2+N2
起始:0.1 0.3
△:x x x 0.5x
平衡:0.1﹣x 0.3﹣x x 0.5x
==0.925,x=0.06mol, ===0.003mol/(L&min);
NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)
起始:0.1 0.3
△:a a a 0.5a
平衡:0.1﹣a 0.3﹣a a 0.5a
=0.9 a=0.08mol
此时容器内气体总物质的量为0.36mol,再加入0.06mol,气体总物质的量0.42,此时压强为起始压强的=1.05,依据平衡移动原理可知加入CO平衡向正向移动,气体体积减小,压强减小,所以压强与起始压强的比值<1.05,
故答案为:下方;
(4)由图可知,左室投入水,生成氧气与氢离子,催化剂a表面发生氧化反应,为负极,右室通入二氧化碳,酸性条件下生成HCOOH,电极反应式为CO2+2H++2e﹣=HCOOH,
故答案为:CO2+2H++2e﹣=HCOOH;
常温下,0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10,溶液中存在HCOO﹣水解HCOO﹣+H2O⇌HCOOH+OH﹣,故Kh===10﹣7,则HCOOH的电离常数Ka====10﹣7,
故答案为:10﹣7.
【点评】本题考查化学平衡图象、化学反应速率、影响化学平衡的因素、热化学方程式书写、原电池、电离平衡常数与水解平衡常数等,题目综合性较大,难度中等,是对知识的综合利用、注意基础知识的理解掌握.
选做题[化学一选修2:化学与技术]
11.(15分)(2016&贵州校级模拟)化学工业的很多领域都要用到浓硫酸.工业上接触法制硫酸的简单流程如图1.回答有关问题:
(1)下列生产过程中,可用到硫酸的是 BCD ;
A.橡胶的硫化 B.表面活性剂“烷基苯磺酸纳”的合成
C.铅蓄电池的生产 D.普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙)的制备
(2)根据下表信息,结合工业生产实际,判断最适合SO2反应生成SO3的生产条件是
400℃,0.1MPa .
400℃
500℃
600℃
(3)由沸腾炉排出的炉渣中含有Fe203、CuO、CuS04(由CuO与SO3化合而成),其中硫酸铜的质量分数随温度变化如表:
沸腾炉温度/℃
炉渣中CuSO4的质量分数/%
己知CuS04在低于660℃时不会分解,请简要分析上表中CuS04的质最分数随温度升高而降低的原因
SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度升高,平衡左移,SO3物质的量减少,所以CuSO4的量减少(或温度升高,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少)
(4)用1t黄铁矿(FeS2的质量分数为36%)接触法制硫酸,硫酸的产率为65%,则通过列式计算最后能生产出98%的浓硫酸的质量为
(5)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解再生循环脱硫,其原理如图2所示.a、b离子交换膜将电解槽分成为三个区域,电极材料均为石墨.图中a表示
阴 (填“阴”或“阳”)离子交换膜.A?E分别代表生产中的原料或产品,其中A为硫酸溶液,则D为
NaOH溶液 .阳极的电极反应式为
SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣
【考点】工业制取硫酸.
【分析】(1)橡胶的硫化不需要硫酸,表面活性剂“烷基苯磺酸纳”的合成需要硫酸作为反应物,铅蓄电池的生产中用硫酸作电解液,普钙的制备中用硫酸为反应物;
(2)根据SO2的转化率及生产成本来选择;
(3)由表中数据分析出温度和CuSO4的质量分数之间的关系,而CuSO4的质量取决于SO3
的质量,再由反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),△H=﹣98.3kJ&mol﹣1分析SO3
的质量和温度之间的关系;
(4)根据FeS2制取硫酸过程中涉及的化学反应方程式,利用关系法解题;
(5))从C为硫酸可知,b为阳离子交换膜,故a阴阳离子交换膜,在阴极区应为水放电生成氢气和氢氧根,故D为氢氧化钠;阳极应为亚硫酸根放电生成硫酸根.
【解答】解:(1)表面活性剂“烷基苯磺酸纳”的合成需要硫酸作为反应物,铅蓄电池的生产中用硫酸作电解液,普钙的制备中用硫酸为反应物,故选BCD;
(2)因为SO2与O2的反应是放热反应,所以选择的温度为400℃,而1个标准大气压时SO2的转化率已经很大,再增大压强,SO2的转化率提高不大,但会增加生产成本,所以选择0.1MPa,故答案为:400℃,0.1MPa;
(3)硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3
在沸腾炉中化合而成),根据题意由表中数据可知,硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度升高而降低,是因为反应CuO+SO3CuSO4中SO3的质量减少导致的,根据2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)),△H=﹣98.3kJ&mol﹣1反应制备SO3,该反应为可逆反应,正方向为放热,随着温度升高,平衡逆向移动,导致SO3的量减少,由CuO与SO3
在沸腾炉中化合而成CuSO4的量也减少;
故答案为:SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度升高,平衡左移,SO3物质的量减少,所以CuSO4的量减少(或温度升高,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少);
(4)FeS2制取硫酸过程中,设生成的98%的硫酸为x吨,利用关系法列式,硫元素守恒,
FeS2~2H2SO4
1&36%&65% 98%x
所以: =,得x=0.39,故答案为:0.39;
(5)从C为硫酸可知,硫酸根来源于亚硫酸根放电.故a为阴离子交换膜,b为阳离子交换膜,在阴极区应为水放电生成氢气和氢氧根离子,故D为氢氧化钠;阳极应为亚硫酸根放电生成硫酸根,反应的离子方程式为SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣,故答案为:阴;NaOH溶液;SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣.
【点评】本题考查了工业制硫酸的生成过程和反应特征,二氧化硫的催化氧化反应的条件选择,尾气吸收的方法判断,二氧化硫接触室催化氧化反应的平衡移动,题目难度中等.
[化学一选修3:物质结构与性质]
12.(2016&贵州校级模拟)血红素是血红蛋白分子上的主要稳定结构,为血红蛋白、肌红蛋白的辅基,其分子结构如图.
(1)基态铁原子中有 26 种运动状态完全不同的电子,基态铁原子价层电子排布式为
(2)血红素的中心离子配位数为 4 ,血红素分子结构中碳原子的杂化方式为
sp2和sp3 .
(3)血红素的组成元素中,第一电离能最大的是 N
.由血紅素的组成元素所组成的离子中与NH3互为等电子体的是
(4)相同条件下,C、O、N三种非金属元素所对应的最简单的氢化物的沸点由高到低的顺序为
H2O>NH3>CH4
(5)下列说法正确的是 ABC .
A.CH4和NH键角相同
B.H2O、O3分子都是折线形
C.每个CO2、HCN分子中都含有两个σ键和两个π键
D.每个龙脑分子()中有3个手性碳原子.
(6)对于某种铁的同素异形体用晶体X射线衍射法测定得到以下结果:该种铁晶体晶胞为面心立方最密堆积,晶胞边长为a
cm,又知道该种铁晶体的密度为ρg/cm3,这种Fe的相对原子质量为m,阿伏伽徳罗常数为
(列式表示即可).
【考点】原子核外电子排布;元素电离能、电负性的含义及应用;晶胞的计算.
【分析】(1)核外有多少电子,就有多少种运动状态不同的电子,基态铁原子核外有26个电子,根据核外电子排布规律书写基态原子的电子排布式,根据基态铁原子核外电子排布书写价层电子排布式;
(2)血红素的中心离子为Fe2+,配位数指与铁离子共价的原子,根据杂化理论分析碳原子的杂化方式;
(3)同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,注意同一周期的第ⅡA元素的第一电离能大于第ⅢA族,第ⅤA族的大于第ⅥA族;原子数总数相同、电子总数相同的微粒,互称为等电子体;
(4)分子之间存在氢键沸点升高,同类型,相对分子质量越大,沸点越高;
(5)A.根据CH4和NH4+的微粒空间结构判断键角;
B.根据杂化理论分析H2O、O3分子空间结构;
C.单键为σ键和双键为σ键和π键,三键含1个σ键和2个π键;
D.有机分子中碳原子连四个不同的原子或原子团时,称为不对称碳原子(或手性碳原子);
(6)铁的晶胞为面心立方最密堆积,则晶胞中含有铁的数目为8&+6&=4,边长为a
cm,则晶胞的体积为(acm)3,以此可计算1cm3铁晶体中含有晶胞的数目,结合ρ=计算阿伏伽德罗常数.
【解答】解:(1)Fe元素为26号元素,原子核外有26个电子,所以核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2,核外有26个电子,有26种完全不同的电子,基态Fe原子核外处在能量最高的能级为3d,3d上存在4个未成对电子,所以基态铁原子价层电子为3d64s2,
故答案为:26;3d64s2;
(2)血红素的中心离子为Fe2+,与铁离子共价的原子有4个,所以配位数为4,血红素分子结构中碳原子有甲基、亚甲基、碳碳双键、碳氧双键、碳氮单键,所以其杂化为sp2和sp3,
故答案为:4;sp2和sp3;
(3)血红素中含有C、H、O、N、Fe五种元素,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,As和Fe属于同一周期,第一电离能As>Fe,同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小,N和As属于同一主族,所以第一电离能N>As、,C、N、O属于同一周期,但第五主族元素的第一电离能大于第六主族元素的,所以C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序是C、O、N;氢元素的第一电离能最小,所以血红素的组成元素中,第一电离能最大的是N,NH3为4原子10电子微粒,由血红素的组成元素所组成的离子与氨气等电子体的为:H3O+,
故答案为:N;H3O+;
(4)C、O、N三种非金属元素所对应的最简单的氢化物分别为:CH4、H2O、NH3,都形成分子晶体,H2O、NH3分子之间存在氢键,CH4分子间不能形成氢键,H2O相对分子质量最大,故沸点:H2O>NH3>CH4,
故答案为:H2O>NH3>CH4;
(5)A.CH4和NH4+都为正四面体结构,键角都为109.18&相同,故A正确;
B.H2O中O原子的价层电子对个数=2+(6﹣2&1)=4且含有2个孤电子对,所以O原子采用sp3杂化,其空间构型为V形(折线形)结构;O3中价层电子对个数都是3且都含有一对孤电子对,所以分子空间构型都是V形(折线形),都是折线形,故B正确;
C.CO2结构式为O=C=O,每个CO2含有两个σ键和两个π键,HCN结构式为H﹣C≡N,每个HCN分子含有两个σ键和两个π键,故C正确;
D.龙脑分子(中只有与羟基相连的碳原子为手性碳原子,故D错误;
故答案为:ABC;
(6)钙的晶胞为面心立方最密堆积,则晶胞中含有Ca的数目为8&+6&=4,边长为558pm,边长为a
cm,则晶胞的体积为(acm)3,
则1cm3铁晶体中含有晶胞的数目为,ρ===ρg&cm﹣3,
NA=,故答案为:.
【点评】本题主要考查了基态原子的核外电子排布、键角、氢化物的沸点、配位键等知识,题目难度中等,侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力,注意把握血红素分子结构获取解题信息.
[化学一选修5:有机化学基础]
13.(2016&贵州校级模拟)芳香族化合物X在一定条件下发生的系列反应如下:
已知:A、D和X的分子式分别为C3H80、C7H6O2、C10H10O2Cl2;
D、E遇FeCl3溶液均能发生显色反应,它们的核磁共振氢谱均显示为四组峰,且峰面积之比也都为1:2:2:1.
请回答下列问题:
(1)X中含氧官能团的名称是 酯基 ;A的名称为 1﹣丙醇
(用系统命名法命名).
(2)I的结构简式为
(3)E不具有的化学性质 bd (选填序号)
a.取代反应 b.消去反应 c.氧化反应 d.1molE最多能与2mol NaHCO3反应
(4)写出下列反应的化学方程式:
①F→H:
②X与足量稀NaOH溶液共热:
+4NaOHCH3CH2COONa++2H2O+2NaCl
(5)同时符合下列条件的E的同分异构体共有 6 种,其中一种的结构简式为
①能发生银镜反应 ②与足量NaOH溶液反应可消耗2mol NaOH ③含有苯环.
【考点】有机物的推断.
【分析】A的分子式为C3H8O,可以连续氧化生成C,则A为CH3CH2CH2OH,B为CH3CH2CHO,C为CH3CH2COOH.
D的分子式为C7H6O2,能与新制氢氧化铜反应生成E,则D中含有醛基,D、E遇FeCl3溶液均能发生显色反应,说明含有苯环与酚羟基,它们的核磁共振氢谱均显示为四组峰,且峰面积之比也都为1:2:2:1,可推知D为,E为,E与足量氢气发生加成反应生成F为,F发生消去反应生成H为,F发生加聚反应生成高分子I为.F发生缩聚反应生成高分子G为.由X的分子式为C10H10O2Cl2,碱性条件下水解后酸化得到C与D,结合给予的信息可知X为.
【解答】解:A的分子式为C3H8O,可以连续氧化生成C,则A为CH3CH2CH2OH,B为CH3CH2CHO,C为CH3CH2COOH.
D的分子式为C7H6O2,能与新制氢氧化铜反应生成E,则D中含有醛基,D、E遇FeCl3溶液均能发生显色反应,说明含有苯环与酚羟基,它们的核磁共振氢谱均显示为四组峰,且峰面积之比也都为1:2:2:1,可推知D为,E为,E与足量氢气发生加成反应生成F为,F发生消去反应生成H为,F发生加聚反应生成高分子I为.F发生缩聚反应生成高分子G为.由X的分子式为C10H10O2Cl2,碱性条件下水解后酸化得到C与D,结合给予的信息可知X为.
(1)X为,含氧官能团是酯基,AA为CH3CH2CH2OH,名称为
故答案为:酯基;1﹣丙醇;
(2)I的结构简式为:,故答案为:;
(3)E为.
a.含有酚羟基、羧基,可以发生取代反应,故a正确;
b.不能发生消去反应,故b错误;
c.酚羟基易被氧化,可以燃烧,可以发生氧化反应,故c正确;
d.酚羟基不与碳酸氢钠反应,羧基与碳酸氢钠反应,1molE最多能与1mol
NaHCO3反应,故d错误,
故选:bd;
(4)①F→H的反应方程式为: +H2O,
②X()与足量稀NaOH溶液共热反应方程式为: +4NaOHCH3CH2COONa++2H2O+2NaCl,
故答案为: +H2O;
+4NaOHCH3CH2COONa++2H2O+2NaCl'
(5)同时符合下列条件的E()的同分异构体:
①能发生银镜反应,说明含有醛基,②与足量NaOH溶液反应可消耗2mol
NaOH,③含有苯环,含有2个酚羟基,2个﹣OH处于邻位,﹣CHO有2种位置,2个﹣OH处于间位,﹣CHO有3种位置,2个﹣OH处于对位,﹣CHO有1种位置,共有6种,其中一种为:等,
故答案为:6;.
【点评】本题考查有机物的推断,根据有机物分子式、反应条件条件推断,需要学生熟练掌握官能团的性质与转化,是对有机化学基础的综合考查.
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