2022-2023学年辽宁省沈阳市同泽中学高二12月月考化学试题含解析
展开学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.常温下,①pH=3的硫酸溶液,②0.0001ml/L的醋酸,③溶液中的c(H+)=1×10-4ml/L,④=10-12,则此四种溶液的酸性由强到弱的顺序为
A.①③④②B.④①③②C.④③①②D.①③④②
【答案】B
【详解】氢离子浓度越大,酸性越强,常温下,①pH=3的硫酸溶液中c(H+)=10-3ml/L,醋酸为弱酸不完全电离,所以②0.0001ml/L的醋酸溶液中c(H+)<10-4ml/L,③溶液中的c(H+)=1×10-4ml/L,④溶液中=10-12,则c(H+)=10-2ml/L;
综上所述酸性由强到弱为④①③②,故答案为B。
2.下列说法正确的是( )
A.最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素一定位于ⅡA族
B.d区元素的原子一定都有d轨道电子
C.最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素一定是金属元素
D.基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素一定是金属元素
【答案】B
【详解】A. 最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素不一定位于ⅡA族,可能位于副族或0族,如副族的Zn或0族的He,故A错误;
B. d区元素的基态原子都含有d轨道电子,所以d区元素的基态原子一定都有d轨道电子,故B正确;
C. 最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素不一定位于IA族,可能位于副族,如副族的Cu等,故C错误;
D. 基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素,n能级上最多排列2个电子,则n=2,所以该原子价电子排布式为2s22p2,为C元素,非金属元素,故D错误;
故选B。
3.新型镁−锂双离子二次电池的工作原理如图。下列关于该电池的说法正确的是
A.放电时,Li+通过离子交换膜向左移动
B.充电时,x与电源正极相连
C.放电时,正极的电极反应式为: Li1-x FePO4 +xLi+−xe-= LiFePO4
D.充电时,导线上每通过0.4 ml e-,左室中溶液的质量减少2 g
【答案】D
【分析】新型镁−锂双离子二次电池,放电时,Mg失去电子变为镁离子即左边为负极,右边Fe化合价降低得到电子即为正极。
【详解】A.放电时,左边为负极,右边为正极,根据“同性相吸”原理,Li+通过离子交换膜向正极即向右移动,故A错误;
B.放电时Mg为负极,充电时,x与电源负极相连,故B错误;
C.放电时,正极的电极反应式为: Li1-x FePO4 +xLi++xe-= LiFePO4,故C错误;
D.充电时,Mg为阴极,阴极是Mg2++2e-=Mg,溶液中Li+向阴极即左室移动,导线上每通过0.4 ml e-,则有0.2ml Mg2+消耗,有0.4ml Li+移向左室,左室中溶液的质量减少0.2ml×24g∙ml−1-0.4ml×7g∙ml−1=2 g,故D正确。
综上所述,答案为D。
4.化学学习离不开实验。下列实验操作能达到实验目的的是
A.AB.BC.CD.D
【答案】C
【详解】A.不知道NaA和NaB溶液的浓度大小,无法比较HA和HB酸性强弱,故A错误;
B.该实验中AgNO3溶液过量,无法证明Ksp (AgCl) > Ksp (AgI),故B错误;
C.碳酸钠溶液呈碱性,加入酚酞变红,加入BaCl2至过量,溶液中碳酸根离子浓度大幅度减小,若观察到颜色变浅甚至褪色,说明碱性由碳酸根离子水解引起,溶液存在对应的水解平衡,故C正确;
D.醋酸铅溶液能与硫化氢反应生成黑色硫化铅沉淀,反应进行的原因是硫化铅Ksp极小,降低了溶液中的Pb2+、S2-浓度,促进平衡右移,与物质的酸性无关,D错误;
答案选C。
5.某种化合物的结构如图所示。其中X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期主族元素,Q核外最外层电子数与Y核外电子总数相同,X的原子半径是元素周期表中最小的。下列叙述正确的是
A.电负性:
B.简单离子半径:
C.Y的氢化物的沸点能大于Q的氢化物的沸点
D.该化合物中Z和Y原子的杂化方式都相同
【答案】C
【分析】X的原子半径是元素周期表中最小的,则X为H元素,由该化合物的结构图可知,Y为第ⅣA族元素,Q为ⅥA族元素,W为第IA族元素,又X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期元素,Q核外最外层电子数与Y核外电子总数相同,则Y为C元素,Q为O元素,W为Na元素,Z为N元素,据此分析解答。
【详解】A. 同周期元素从左至右电负性逐渐增大,故电负性:O>N>C,故A错误;
B. N3-、O2-、Na+的核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子半径:N3->O2->Na+,故B错误;
C. C的氢化物为烃,常温下,含C原子数较多的烃可以呈固态,O的氢化物为水、过氧化氢,常温下为液态,故C正确;
D. 该化合物中N原子形成3根σ键和1对孤电子对,故其杂化方式为sp3,饱和C原子采取sp3杂化,形成双键的C原子采取sp2杂化,故D错误;
故选C。
6.下列描述正确的是
①为V形的极性分子②的空间结构为平面三角形③中有6个完全相同的成键电子对④和的中心原子均为杂化⑤分子中既含键又含键
A.①②③B.②③④C.③④⑤D.①④⑤
【答案】C
【详解】①CS2中C原子的价层电子对数为2+(4-2×2)=2,为直线形的非极性分子,故①错误;
②的C原子的价层电子对数为3+(7+1-3×2)=4,有一对孤电子对,空间构型为三角锥形,故②错误;
③中S原子用最外层的6个电子与6个F原子形成6个共价键,6对成键电子对完全相同,故③正确;
④和的中心原子的价层电子对分别为4+(4-4×1)=4,3+(6+2-3×2)=4,中心原子均为杂化,故④正确;
⑤分子的结构式为 ,单建为键,双键含一个键和一个键,故分子中既含键又含键,故⑤正确;
故答案选C。
7.用一种新型H2O2液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、d均为石墨电极)。下列说法正确的是
A.甲池a极反应式为:
B.一段时间后,乙池中c电极区的pH增大
C.甲池中H+从b极区通过质子交换膜转移至a极区
D.乙池中若生成15 ml m气体,则甲池a、b两极共消耗8 ml N2
【答案】D
【分析】根据装置图分析可知:甲池为电解池,乙池为原电池。甲池中a电极为阳极,b电极为阴极。在a电极上N2失去电子变为,a电极反应式为:N2+6H2O-10e-=2+12H+;b电极上N2得到电子被还原为,b电极反应式为:N2+6e-+8H+=2。乙池中c电极为负极,d电极为正极。然后根据原电池电解池原理分析解答。
【详解】A.根据装置图可知a电极上N2失去电子发生氧化反应产生,则a电极为阳极,a电极的电极反应式为:N2+6H2O-10e-=2+12H+,A错误;
B.根据上述分析可知:c电极为负极,H2O2失去电子发生氧化反应,c电极反应式为:H2O2-2e-+2OH-=2H2O+O2↑,反应消耗OH-,产生H2O,导致c电极附近c(OH-)减小,因此反应一点时间后乙池中c电极区的pH减小,B错误;
C.根据元素化合价的变化,a为阳极,b为阴极,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原则,电解时H+会向负电荷较多的电极区移动,则在甲池中,电解过程中H+从a极通过质子交换膜转移至b电极,C错误;
D.根据元素化合价升降守恒,可知关系式:3n阳极(N2)=5n阴极(N2),反应过程中电子转移30 ml时,a电极消耗3 ml N2,b电极上消耗5 ml气体N2,甲池共消耗8 ml N2,在乙池中反应产生m是O2,每反应产生1 ml O2转移2 ml电子,则反应转移30 ml电子时,产生m气体的物质的量是15 ml,故乙池中若生成15 ml m气体,则甲池a、b两极共消耗8 ml N2,D正确;
故合理选项是D。
8.室温下,用等浓度的氢氧化钠溶液分别滴定相同体积的NH4NO3、NaH2PO4及CH3COOH溶液,滴定曲线如图所示,下列说法正确的是
A.NH3·H2O NH+OH-的lg Kb=-9.25
B.CH3COOH+HPOCH3COO-+H2PO的lg K=2.11
C.0.1 ml/L NaH2PO4溶液中:c(HPO)<c(H3PO4)
D.在滴定过程中,当溶液pH相同时,消耗NaOH的物质的量:CH3COOH<NaH2PO4<NH4NO3
【答案】B
【详解】A.依据滴定曲线图,当时,,且,即,则室温下,,所以,A错误;
B.依据滴定曲线图,当时,,且,即;当时,,且,即;那么,的平衡常数,即,所以,B正确;
C.依据滴定曲线图可知,溶液的,表明溶液中电离程度大于水解程度,所以溶液中,C错误;
D.依据滴定曲线图可知,相同时,即消耗一样多的NaOH时,pH的大小顺序为,所以,想要溶液pH相同时,消耗NaOH的物质的量的顺序与之相反,即,D错误;
故合理选项为B。
9.某锂离子电池的总反应为:。某小组以该电池为电源电解处理含废水和含、的酸性废水,并分别获得溶液和单质镍。电解处理的工作原理如图所示[为锂离子电池的电解质]。下列说法不正确的是
A.Y与锂离子电池的Li电极相连
B.X极相连的锂离子电池电极反应式为
C.当电路中转移1 ml 时,b室离子数增加2NA个
D.离子膜M为阳离子交换膜,离子膜N为阴离子交换膜
【答案】C
【分析】由锂离子电池总反应可知,锂元素被氧化,因此Li电极为负极;废水经过处理后得到单质镍,因此电解池c池中的电极反应为:Ni2++2e-=Ni,即镍棒上发生了还原反应,因此镍棒为阴极,与锂离子电池的Li电极Y相连;碳棒为阳极,电极反应式为:4OH--4e-=O2↑+2H2O;因为最后还得到了溶液,因此a池中Ba2+经过离子交换膜M进入b池,c池中的Cl-经过离子交换膜N进入b池,最终得到BaCl2溶液。
【详解】A.由分析可知,Y与锂离子电池的Li电极相连,A正确;
B.与X电极相连的为锂离子电池的正极,Fe元素发生还原反应,即,B正确;
C.当电路中转移1 ml e-时,b室会进入1 ml Cl-,0.5 ml Ba2+,因此共增加1.5 ml电子,即b室离子数增加1.5NA个,C错误;
D.因为Ba2+经过离子交换膜M进入b池,c池中的Cl-经过离子交换膜N进入b池,因此离子膜M为阳离子交换膜,离子膜N为阴离子交换膜,D正确。
因此本题选C。
10.下列关于物质结构的说法错误几项是
①的空间结构为四面体形
②基态氮原子有7种能量不同的电子,电子有5种空间运动状态
③表示处于激发态的B的电子排布图
④甲醛()和光气()分子中的键角
⑤含有非极性键的分子一定是非极性分子
⑥氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高
⑦、、均易溶于水的原因之一是与均能形成氢键
⑧的沸点高于
⑨只要分子的空间结构为平面三角形,中心原子均为杂化
⑩分子中的键角
A.三项B.四项C.五项D.六项
【答案】C
【详解】①中S的价层电子对数为4+ =4,VSEPR模型为正四面体,相当是中的1个O原子被S取代,二者是等电子体,则的空间构型是四面体,故①正确;
②N原子核外电子排布式为1s22s22p3,1s、2s能级各有1个轨道,2p能级有3个轨道,电子有5种空间运动状态,1s、2s、2p能级能量不同,同一能级不同轨道中的电子能量相同,故有3种能量不同的电子,故②错误;
③激发态的B原子的2p电子跃迁到3s轨道,2p的三个轨道能量相同,不是激发态,故③错误;
④两分子中碳原子均为sp2杂化,均为平面三角形,电负性Cl>C>H,光气中C-Cl键中共用电子对偏离C原子,而C-H键中共用电子对偏向C原子,甲醛分子中形成C-H键的共用电子对之间的排斥力大于光气分子中形成C-Cl的共用电子对之间的排斥力,故键角∠H-C-H>∠Cl-C-Cl,故④正确;
⑤含非极性键的分子可能是极性分子,如:O3,故⑤错误;
⑥分子晶体中分子间氢键使物质的熔、沸点升高,分子内氢键使物质的熔、沸点降低,故⑥错误;
⑦NH3、C2H5OH分别含有易得电子的氧原子和氮原子,NH3、C2H5OH易溶于水的原因之一是与H2O分子间均能形成氢键,HCl与水不能形成氢键,故⑦错误;
⑧N2H4分子中连接N原子的H原子数多,存在氢键的数目多,而偏二甲肼(CH3)2NNH2只有一端可以形成氢键,另一端的两个甲基基团比较大,影响了分子的排列,沸点比N2H4的低,故⑧正确;
⑨价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对,微粒立体构型是平面三角形,说明中心原子价层电子对个数是3且不含孤电子对,中心原子是以sp2杂化,如BCl3中价层电子对个数=3+=3,立体构型是平面三角形,中心原子是以sp2杂化,故⑨正确;
⑩SnBr2分子中,Sn原子的价电子对数=2+=3,Sn原子的轨道杂化方式为sp2杂化,杂化轨道的空间构型为三角形,键角为120°,由于中心Sn原子有一对孤电子对,故SnBr2分子的空间构型为V形,Br-Sn-Br的键角减小,小于120°,故⑩正确;
错误的有②③⑤⑥⑦共五项,故选:C。
11.由化合物甲和乙低温共熔的电解液可作为高能电池材料,其结构如图,它们的构成元素R、W、X、Y、Z、M原子序数依次增大且总和为42,下列说法中错误的是
A.元素Z、Y均能与R形成含有非极性键的18电子化合物
B.第一电离能:Z>Y>X>W
C.乙的沸点比丙酮高
D.甲中∠ZMZ比乙中∠ZXY小
【答案】B
【分析】元素R、W、X、Y、Z、M原子序数依次增大,由乙结构可知,R连一个共价键为H,X连接一个共价键为C,Y连接三个共价键为N,Z连接两个共价键为O,由甲结构可知,W为+1价阳离子且序数小于C,则W为Li,M连接七个共价键且R、W、X、Y、Z、M原子序数依总和为42,则M为Cl,据此解答。
【详解】A.元素Z、Y与R形成的H2O2、N2H4,均是含有非极性键的18电子化合物,故A正确;
B.第一电离能:N>O>C>Li,即Y > Z >X>W,故B错误;
C.乙结构中存在氨基,可形成分子间氢键,所以沸点比丙酮高,故C正确;
D.甲中ClO为正四面体结构,∠ZMZ为109°28′,乙中的C原子为sp2杂化,∠ZXY为120°,故D正确;
故答案选B。
12.锂电池具有广泛应用。用废铝渣(含金属铝、锂盐等)获得电池级的一种工艺流程如图(部分物质已略去):
下列说法不正确的是
A.用焰色试验检验①加热后得到滤液中的,是因为电子从激发态跃迁至基态或较低能级时以光的形式释放能量
B.②中生成的离子方程式:
C.由③推测溶解度:
D.依据对角线规则,微溶于水可以推测在水中溶解度不大
【答案】C
【分析】由题给流程图可知,废铝渣在200℃条件下溶于加入的浓硫酸解得到含有铝离子、锂离子的滤液和滤渣;向滤液中加入饱和碳酸钠溶液,将铝离子转化为氢氧化铝沉淀、将锂离子转化为碳酸锂沉淀,过滤得到氢氧化铝、碳酸锂和硫酸钠溶液;向沉淀中加入氢氧化钙溶液,将碳酸锂转化为可溶的氢氧化锂,过滤得到氢氧化铝固体和氢氧化锂溶液;向氢氧化锂溶液中通入二氧化碳,将氢氧化锂转化为碳酸锂沉淀。
【详解】A.用焰色试验能检验锂离子是因为电子从激发态跃迁至基态或较低能级时以光的形式释放能量,故A正确;
B.②中生成氢氧化铝的反应为溶液中的碳酸根离子与铝离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体,反应的离子方程式为,故B正确;
C.③中碳酸锂沉淀与氢氧化钙溶液反应生成氢氧化锂和碳酸钙说明碳酸钙的溶解度小于碳酸锂,故C错误;
D.依据对角线规则可知,镁元素的性质与锂元素类似,则碳酸镁微溶于水说明碳酸锂在水中溶解度不大,也微溶于水,故D正确;
故选C。
13.下列类比或推理合理的是
A.AB.BC.CD.D
【答案】A
【详解】A.、、的相对分子质量逐渐增大,沸点逐渐升高,可推知分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高,由于相对分子质量:,所以沸点:,故A正确;
B.非金属元素最高价含氧酸的酸性与非金属性有关,元素的非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,所以酸性:,酸性:,故B错误;
C.由金属性:,可推出氧化性;由离子方程式可得,氧化性:,故C错误;
D.和的阴、阳离子个数比不相同,不能通过大小来比较二者在水中的溶解度,故D错误;
选A。
14.室温下,通过下列实验探究0.01000 m/L 溶液的性质:
实验1:实验测得0.01000 ml/L 溶液pH为8.6
实验2:向溶液中滴加等体积0.01000 ml/L HCl溶液,pH由8.6降为4.8
实验3:向溶液中加入等体积0.0200 m/L 溶液,出现白色沉淀
实验4:向稀硫酸酸化的溶液中滴加溶液至溶液褪色
下列说法不正确的是
A.0.0100 溶液中满足:
B.实验2滴加盐酸过程中存在某一点满足:
C.实验3所得上层清液中[已知室温时]
D.实验4发生反应的离子方程式为:
【答案】C
【详解】A. 溶液中,存在水解平衡和,所以溶液中离子浓度大小顺序为,故A正确;
B.实验2中由电荷守恒得,滴加盐酸过程中存在某一点满足c(H+)= c(OH-),则,故B正确;
C.已知室温时, (×V+×V)÷2V=0.005,实验3所得上层清液中,故C错误;
D.实验4发生反应的离子方程式为:,故D正确;
故答案选C。
15.某温度下,改变0.1ml/LK2Cr2O7溶液的pH时,各种含铬元素微粒及OH-浓度变化如图所示(已知H2CrO4是二元酸),下列有关说法中正确的是
A.该温度下的Kw=10-13
B.溶液中存在平衡+H2O⇌2+2H+,该温度下此反应的K=10-13.2
C.向0.1ml/LK2Cr2O7溶液中加入一定量NaOH固体,溶液橙色加深
D.E点溶液中存在:c(K+)<2c()+3c()
【答案】D
【详解】A.G点时,,此时,则Kw=,A项错误;
B.F点时,,则K=,B项错误;
C.根据平衡+H2O⇌2+2H+,加入NaOH固体,平衡正向移动,溶液橙色变浅,C项错误;
D.E点时,,根据电荷守恒有:,即,此时溶液显酸性,即,则c(K+)<2c()+3c(),D项正确;
答案选D。
二、结构与性质
16.Ⅰ.X、Y、Q、Z、W、M、N是原子序数依次增大的前四周期元素,X的核外电子总数与其电子层数相同;Z和M同主族,W的原子序数为Y原子价电子数的3倍;基态N原子d轨道中成对电子与单电子的数目比为4∶3。由上述元素中的四种组成的两种化合物常用于合成阻燃材料,其结构简式如图所示
(1)基态W原子的电子排布式为_______,其中电子占据最高能级的电子云轮廓图为_______形,第三周期中第一电离能均大于同周期相邻元素的是_______(填元素符号)
(2)W、M形成的一种化合物以的形式存在,中心原子的价层电子对数为_______,下列对中心原子杂化方式推断合理的是_______(填标号)。
a. b. c. d.
Ⅱ.芦笋中的天冬酰胺(结构如图)和微量元素硒、铬、锰等,具有提高身体免疫力的功效。
(3)天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有_______种。有_______个手性碳原子。
(4)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(,7.6℃)之间,其原因是_______。
(5)已知是次磷酸的正盐,的结构式为_______
(6)与N-甲基咪唑()反应可以得到,其结构如图所示:
N-甲基咪唑分子中氮原子的杂化轨道类型为_______。
(7)的结构如图:
①中_______(填“是”或“不是”)在一条直线上。
②中的比中的更_______(填“难”或“易”)断裂。
(8)哈勃-韦斯(Haber-Weiss)原理表明,某些金属离子可以催化双氧水分解的原因是:其次外层未排满的d轨道可以存取电子,降低活化能,使分解反应容易发生。根据以上原理,下列金属离子不能催化双氧水分解的是_______
A. B. C. D. E.
(9)金属镍粉在气流中轻微加热,生成无色挥发性液体,呈正四面体构型,易溶于下列物质中的_______(填序号)。
A.水B.C.溶液D.溶液
【答案】(1) 1s22s22p63s23p3 哑铃 Mg、P
(2) 6 d
(3) 2 1
(4)甲硫醇不能形成分子间氢键,水和甲醇可以形成分子间氢键,且水形成的分子间氢键比甲醇的多
(5)
(6)sp3、sp2
(7) 不是 易
(8)AB
(9)B
【分析】X、Y、Q、Z、W、M、N是原子序数依次增大的前四周期元素,X的核外电子总数与其电子层数相同,则X为H元素,Z和M同主族,阻燃材料结构在Z、M均形成1条共价键,推知Z为F、M为Cl,而Y形成3条键、W形成5条键,且W的原子序数为Y原子价电子数的3倍,可推知Y为N元素、W为P元素,故Q为O元素,基态N的d轨道中成对电子与单电子的数目比为4:3,N的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,故N为C。
【详解】(1)基态P原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3,其中电子占据最高能级为3p能级,3p能级电子云轮廓图为哑铃形,Mg3s轨道全满,3p轨道全空,较稳定,第一电离能大于Na和Al,P3p轨道半充满,较稳定,第一电离能大于Si和S,故第三周期中第一电离能均大于同周期相邻元素的是Mg和P。
(2)[PCl6]-中心原子为P,其价层电子对数为6+=6,[PCl4]+中P的价层电子对数为4,无孤电子对为sp3杂化,[PCl6]-中心原子P价层电子对数为6,为sp3d2杂化,故答案选bd。
(3)C的成键形式有碳氧双键和4个碳碳单键,前者为sp2杂化,后者为sp3杂化,共有2种杂化方式。根据物质的结构可知,有1个手性碳原子。
(4)甲硫醇不能形成分子间氢键,水和甲醇可以形成分子间氢键,且水形成的分子间氢键比甲醇的多。
(5)KH2PO2是次磷酸的正盐,说明其中的2个H不是羟基氢原子,而是直接与P原子形成共价键,则H3PO2的结构式为。
(6)N-甲基咪唑分子中部分氮原子形成三条单键,杂化类型为sp3杂化,形成配位键的N原子和形成氢键的N原子为sp2杂化。
(7)中S-O-O的中心O的价层电子对数为4,含有2个孤电子对,采用sp3杂化,空间构型为V形,故S-O-O不在一条直线上。
②中O-O与S相连,S的电负性大于H,对O-O中电子的吸引力大于H,则中O-O比H2O2中更易断裂。
(8)Al3+的电子排布式为1s22s22p6,Mg2+的电子排布式为1s22s22p6,Cu2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,Mn2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,故Al3+和Mg2+没有未排满的d轨道,不能催化双氧水分解,故答案选AB。
(9),呈正四面体构型,为非极性分子,易溶于非极性分子,下列物质中CCl4为非极性分子,则其易溶于CCl4,故答案选B。
三、实验题
17.亚硫酰氯()和硫酰氯()都是重要的化工原料,均易水解
I.亚硫酰氯()又名氯化亚钒,熔点为-105℃,沸点为77℃,遇水剧烈反应,产生大量白雾,并生成刺激性气味的气体。
(1)用硫磺、液氯和为原料,在一定条件下合成,原子利用率可达100%,则三者的物质的量之比为_______。
(2)水解后无残留物,是较好的脱水剂。某同学设计实验将和混合物加热来制取无水。
①在该实验中作脱水剂的作用是_______(写出两点)。
②实验室常用NaOH溶液吸收,该反应的离子方程式是_______。
II.硫酰氯()的熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,在空气中遇水蒸气发生剧烈反应,并产生大量白雾,100℃以上分解生成和,实验室合成的原理: ,实验装置如图所示(部分夹持装置略去),请回答下列问题:
(3)A、B干燥管中盛有的物质可以分别是下列_______(填标号)。
A.碱石灰、浓硫酸B.氯化钙、碱石灰C.碱石灰、五氧化二磷D.碱石灰、碱石灰
(4)去除丙装置可能会发生的副反应是_______(用化学方程式表示)。
(5)为了测定产品纯度(杂质不参与反应),称取m g 产品于锥形瓶中,加入足量蒸馏水,充分反应。滴加几滴指示剂,用c 溶液滴定反应后的溶液中的含量,终点时消耗溶液的平均体积为V mL。已知:
①根据上表中各种物质的,该实验应选择的指示剂为_______(从下列选项中选择,填标号),滴定终点的现象是_______。
A. B. C. D.KBr
②该产品的纯度为_______%。
【答案】(1)2:3:1
(2) 易和分解生成的水发生反应生成HCl和SO2,HCl可以抑制氯化亚铁水解; 形成还原性气氛,可避免氯化亚铁氧化;
(3)C
(4)(其他方程式合理给分)
(5) B 滴入最后半滴溶液时,出现砖红色沉淀,半分钟内不变色
【分析】I.与水剧烈反应,产生大量白雾,并生成刺激性气味的气体,发生反应+H2O=SO2+HCl;
II.装置甲盛放浓盐酸和KMnO4粉末,用于制备氯气;装置乙用于除去氯气中的氯化氢气体,可盛放饱和的氯化钠溶液;装置丙盛放浓硫酸,用于干燥氯气;装置丁用于氯气和通入的二氧化硫反应生成,活性炭做催化剂。
【详解】(1)硫磺、液氯和为原料,在一定条件下合成,原子利用率可达100%,可推知发生化合反应,则方程式是,所以三者的物质的量之比为2:3:1,故答案是2:3:1;
(2)①水解后无残留物, 与水反应生成SO2和HCl,则实验将和混合物加热来制取无水,分析得知铁元素化合价没有改变,加热过程易水解和被空气氧化,此时的水解产物SO2可提供还原性气体氛围,防止二价铁被氧化,并且另一分解产物HCl能够提供酸性环境氛围,防止加热水解,故在该实验中作脱水剂的作用是易和分解生成的水发生反应生成HCl和SO2,HCl可以抑制氯化亚铁水解; 形成还原性气氛,可避免氯化亚铁氧化;
②实验室常用NaOH溶液吸收,该反应的离子方程式是;
(3)装置A连通空气,可盛放碱性物质除去多余氯气和二氧化硫,防止溢出空气,也可防止空气中的气体进入装置;装置B用于干燥二氧化硫,可用酸性固体干燥剂,故答案选C;
(4)装置丙用于干燥氯气,若去除,水蒸气会与氯气、二氧化硫反应,则答案是;
(5)①的水溶液中含有Cl-、,所以选择的指示剂应该在沉淀完全后,开始沉淀前才沉淀,并且要有颜色,根据表中各种物质的可知优先开始沉淀,并且在AgCl沉淀完全后才沉淀,故该实验应选择的指示剂为;滴定终点的现象是滴入最后半滴溶液时,出现砖红色沉淀,半分钟内不变色;故答案是B;滴入最后半滴溶液时,出现砖红色沉淀,半分钟内不变色;
②AgNO3与HCl反应生成AgCl沉淀,则消耗cV×10-3mlAgNO3,则含Cl-的物质的量是cV×10-3ml,根据元素守恒,的物质的量是,由n=得,的质量是×135 g,则m g 产品的纯度为%,故答案是;
四、工业流程题
18.磷酸二氢钾()是一种大型非线性光学晶体,在未来能源领域——“人造太阳”计划中有重要作用,以氯磷灰石(主要成分为,还含有少量、等杂质)为原料制备的一种工艺流程如图所示:
(1)已知“酸浸”时发生反应的化学方程式为,该反应体现了浓硫酸的_______性和_______性。
(2)如果将原料改为氟磷灰石,则“酸浸”时不能使用玻璃容器,原因是_______。
(3)常温下磷酸的电离平衡常数、、,的电离常数、,则常温下水溶液显_______(填“酸性”或“碱性”或“中性”);将磷酸滴入碳酸钠溶液中反应的离子方程式错误的是_______。
A.
B.
C.
D.
E.
(4)可以通过如图所示装置电解制备:
则阴极的电极反应式为_______。假如通电前a、b两室溶液的质量相等,若有NA个通过交换膜,则两室溶液的质量差为_______g。
【答案】(1) 强酸 难挥发
(2)反应会生成HF,HF会与玻璃中的SiO2发生反应,所以不能使用玻璃容器
(3) 碱性 DE
(4) 2H++2e-=H2↑ 112.5
【分析】氯磷灰石(主要成分为,还含有少量、等杂质)经粉碎,加入浓硫酸酸浸,并加热,生成HCl气体,过滤后得到微溶物硫酸钙,滤液中含有磷酸、硫酸铁、硫酸铝等,再加入碳酸钙调节pH,反应生成氢氧化铝、氢氧化铁沉淀,过滤后,在得到的滤液中加入硫酸钾,反应生成硫酸钙,同时生成,过滤后,滤液再经一系列操作得到晶体,据此解答。
【详解】(1)该反应中生成磷酸体现了浓硫酸的强酸性,生成HCl体现了浓硫酸的难挥发性;故答案为:强酸;难挥发。
(2)根据酸浸时发生的反应可知,若将原料改为氟磷灰石反应会生成HF,而HF会与玻璃中的SiO2发生反应,所以不能使用玻璃容器;故答案为:反应会生成HF,HF会与玻璃中的SiO2发生反应,所以不能使用玻璃容器。
(3)水溶液中存在的电离和水解,其电离常数,其水解常数,即水解程度更大,所以溶液显碱性;由磷酸和碳酸的电离平衡常数可知,酸性:H3PO4>H2CO3>H2PO>HCO>HPO,根据强酸制弱酸原理可知,可以发生反应ABC,不可以发生反应DE;故答案为:碱性;DE。
(4)该装置需要制备,所以电解过程中钾离子要向左侧移动,则左侧为阴极,右侧为阳极,阳极的电解质溶液为KCl溶液,所以氯离子在阳极失去电子生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑,左侧为阴极,氢离子得到电子生成氢气,电极反应式为:2H++2e-=H2↑,通电前两室质量相等,若有NA个K+通过交换膜,即右室有1mlK+进入左室,根据电极反应式可知,同时右室生成0.5ml氯气,左室生成0.5ml氢气,则右侧溶液的质量减少39g/ml×1ml+71g/ml×0.5ml=74.5g,左侧溶液的质量增加39g/ml×1ml-2g/ml×0.5ml=38g,所以两室溶液的质量差为74.5g+38g=112.5g;故答案为:2H++2e-=H2↑;112.5。
五、原理综合题
19.硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)是有害气体,可用多种方法进行脱除。
(1)H2S和SO2的VSEPR模型分别为_______、_______。
(2)实验室制取乙炔时,用硫酸铜溶液除去乙炔气体中混有的H2S气体,发生反应:,计算25℃时,该反应的平衡常数为_______。(已知25℃时,H2S的,)
(3)通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应:、。
①电极a上发生反应的电极反应式为_______。
②理论上1 ml H2S参加反应可产生H2的物质的量为_______。
(4)硫酸工业的尾气中含SO2等污染性气体,通常用碱液如氨水进行吸收处理,实现绿色环保和废物利用。研究发现,Na2SO3溶液也可以用来处理废气中的SO2,发生反应Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3。
查阅资料可知,常温下,部分弱酸的电离平衡常数如表:
①相同物质的量浓度的三种酸溶液HClO、H2CO3和H2SO3由水电离的c(H+)最大的是_______(填化学式)
②将浓度均为0.1 m/L的NaHSO3和Na2SO3等体积混合,溶液pH=7.2。分析该溶液中离子浓度从大到小依次是_______。
③根据表内数据,计算0.06 ml/L Na2SO3溶液的pH=_______(忽略的第二步水解)。
④测得吸收SO2后的NaHSO3和Na2SO3某混合溶液pH=6,进行电解制硫酸并再生Na2SO3原理示意图如图所示。
电解时阳极区会产生少量刺激性气体,结合电极方程式分析产生气体的原因是_______。
【答案】(1) 四面体形 平面三角形
(2)
(3) SO2-2e-+2H2O=4H++ 2 ml
(4) HClO c(Na+)>c()>c()>c(OH-)>c(H+) 10 阳极电极反应式为:+H2O-2e-=+3H+,溶液酸性增强,发生反应 +H+=SO2↑+H2O,生成刺激性气味的气体SO2。
【详解】(1)H2S分子中的中心S原子价层电子对数是2+=4,所以S原子采用sp3杂化,有2对孤电子对,其VSEPR模型为四面体形;
SO2分子中的中心S原子价层电子对数是2+=3,所以S原子采用sp2杂化;含有1对孤电子对,因此其VSEPR模型为平面三角形;
(2)H2S的Ka1=,Ka2=,Ka1·Ka2=×=;Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),反应的化学平衡常数K==;
(3)①根据图示可知:在a电极上SO2失去电子被氧化变为H2SO4,电极反应式为:SO2-2e-+2H2O=4H++;
②理论上1 ml H2S参加反应:H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2,生成2 ml SO2,在电极上发生氧化反应,转移电子总数4e-,阴极上电极反应:I2+2H++2e-=2HI,2HI=H2↑+I2,电极上生成4 ml HI,所以理论上生成2 ml H2;
(4)①酸电离平衡常数越小,酸电离产生的H+浓度就越小,其对水电离平衡的抑制作用就越弱,水电离程度就越大。分析电离平衡常数,相同物质的量浓度的三种酸溶液HClO、H2CO3和H2SO3,酸性强弱为:H2SO3>H2CO3>HClO,HClO对水电离平衡抑制程度小,由水电离的c(H+)最大的是HClO;
②在溶液中只存在水解平衡,使溶液显碱性;在溶液中既存在电离平衡,也存在水解平衡,电离程度大于其水解程度,因此NaHSO3溶液显酸性。将浓度均为0.1 ml/L的NaHSO3和Na2SO3等体积混合,溶液pH=7.2,说明溶液显碱性,水解程度大于电离程度,水解产生,且盐水解程度十分微弱,盐电离产生的离子浓度远大于其水解产生的离子浓度,故溶液中离子浓度大小c(Na+)>c()>c()>c(OH-)>c(H+);
③水解分步进行,以第一步水解为主,忽略第二步水解,则其水解反应的离子方程式为:+H2O+OH-,c()=c(OH-),水解平衡常数Kh=,c(OH-)=,溶液中氢离子浓度c(H+)=,则此时溶液的pH=10;
④阳极失去电子发生氧化反应,元素化合价升高,因此失电子变为,阳极电极反应式为:+H2O-2e-=+3H+,反应后溶液酸性增强,发生反应: +H+=SO2↑+H2O,生成刺激性气味的SO2气体。
选项
操作
目的
A
室温下,用pH计分别测量NaA和NaB溶液的pH
比较HA和HB酸性强弱
B
向2mL0.1ml·L-1的AgNO3溶液中滴加2滴浓度均为0.1ml·L-1NaCl和NaI的混合溶液,振荡,沉淀呈黄色
证明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
C
向含有酚酞的Na2CO3溶液中滴入BaCl2溶液至过量,观察溶液颜色的变化
证明Na2CO3溶液中存在碳酸根的水解平衡
D
在醋酸铅稀溶液中通入硫化氢气体,观察现象
判断H2S与CH3COOH酸性强弱
已知
方法
结论
A
沸点:
类比
沸点:
B
酸性:
类比
酸性:
C
金属性:
推理
氧化性:
D
:
推理
溶解度:
物质
AgCl
AgBr
颜色
白色
白色
砖红色
黑色
浅黄色
弱酸
HClO
H2CO3
H2SO3
电离平衡常数(25℃)
,
,
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