硫代硫酸钠(Na2S2O3)商品名“海波”,俗名“大苏打”,分析化学上常用于 滴定实验。某化学兴趣小组在实验室制备硫代硫酸钠晶体并探究其化学性质。
I.制备 Na2S2O3
(1)如图,关闭K1打开K2, 反应开始后,装置c中的产物除 了 Na2S2O3外还有一种无色无味 的气体,这种气体是______。
(2)装置c中反应结束后, 先关闭分液漏斗旋塞,在e处连 接盛NaOH溶液的注射器,再关闭K2打开K1 ,其目的是_______________。待c中溶液冷却后,倒入蒸发皿,通过加热蒸发、冷却结晶和干燥等操作获得Na2S2O3 CH2O晶体。
(3)实验结束后,装置d中的溶质可能有__________________。
探究Na2S2O3的部分化学性质
【分析推理】Na2S2O3可以看成是一个S原子取代了 Na2SO4中一个O原子形成的。据此 推测,下列说法正确的是____________。
A.和都是正四面体结构 B.中硫硫键的键长大于硫氧键
C.中的键角均为 D.中所有原子都满足8电子结构
【提出假设】①Na2S2O3与Na2SO4结构相似,化学性质也应该相似,因此室温时Na2S2O3 溶液pH=7。②从S元素的化合价推测Na2S2O3具有较强的还原性。
【验证假设】配制适量Na2S2O3溶液,进行如下实验(请填空):
实验操作 | 实验现象 | 现象解释(用离子方程式表示) | |
① | ___________________ | 溶液pH=8 | ___________ |
② | 向新制氯水中滴入适量Na2S2O3溶液 | 氯水褪色 | _____________ |
【实验结论】__________________
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五种短周期元素A、B、D、E、G的原子序数依次增大,其中A、G同主族, B、D、E同周期。A分别与B、E、G形成原子个数比为1:1的化合物甲、乙、丙,它们在 常温常压下分别为气体、液体、固体,甲燃烧时火焰明亮且产生浓烈的黑烟,丙为离子晶体。
(1)D的基态原子有______个未成对电子,甲的电子式为____________
(2)丙与水剧烈反应生成强碱X和A的单质,其化学方程式为______。
(3)乙的水溶液显弱酸性,它在水中的电离方程式为______。
(4)B、E两种元素按原子个数比1:2形成化合物Y,当X与Y按物质的量之比为2:1 完全反应后,所得溶液浓度为0.1 mol/L,其中各离子浓度从大到小的顺序排列为______。
(5)在25°C、10lkPa时,16.0g液态D2A4在氧气中完全燃烧放出热量312 kJ,生成两 种无污染物质,其中一种为单质,另一种是氧化物。写出该反应的热化学方程式______。
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甲烷的用途很广泛。
(1)已知:
2NO2(g )N2O4(g) △H= -56.9kJ·mol -1
H2 O(g)= H2O(l) △H= -44.0kJ·mol -1
CH4(g)+N2O4 (g)= N2(g)+2H2O(l)+CO2 (g) △H=-898.1kJ·mol -1
则 CH4 (g)催化还原NO2 (g)生成 N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为_____________________。
(2)一定条件下,发生2NO(g)+2CO(g)N2(g) +2CO2(g) △H<0。在不同时间c(NO)与c(CO)如下表所示:
①该温度下,该反应的平衡常数表达式为K =_____________________;
②计算前4秒内氮气的平均反应速率为____________________;
③下列选项中,不能说明上述反应已达平衡的是( )
A.2v正(NO)= v逆(N2 )
B.容器中气体的平均分子量不随时间而变化
C.容器中气体的密度不随时间而变化
D.容器中CO的质量不再发生变化
E. 容器中气体的总压强不随时间而变化
(3)CH4燃料电池原理如图所示
①该燃料电池的正极为_______________(填“a”或“b”)。该电池负极的电极反应式为_____________;
②放电一段时间后,电解质溶液的pH___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
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硝基苯可在金属锡、盐酸作用下生成氯化苯铵盐()、氯化亚锡(SnCl2)和水。
(1)写出Sn2+的最外层电子排布式___________;Cl-中有_________个填充电子的能级。
(2)画出硝基的电子式____________,氯化亚锡分子的空间构型是________________;氯化苯胺盐()中N原子的杂化方式为_______________,该盐的水溶度较苯胺大的原因是____________________________________________________。
(3)Sn的一种同素异形体——灰锡的晶体结构类似金刚石,立方晶胞结构如图所示,则锡的配位数是_______。
(4)假设锡原子(如图中A、B两原子)在体对角线上外切,晶胞参数为a,计算灰锡的空间利用率约为________________。(百分数表示,取两位有效数字)
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用KMnO4氧化溶质质量分数为36.5%的盐酸。反应方程式如下:
2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(1)若此盐酸的密度为1.2g/cm3,其物质的量浓度为_________________________;
(2)用双线桥表示电子的得失_________________________;
(3)此反应中氧化剂是_________,氧化产物____________;
(4)若有xmolKMnO4参加反应,则转移电子的物质的量为____________;
(5)15.8gKMnO4完全反应,产生标准状况下Cl2的体积为_________,同时有_______molHCl被氧化。
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近日,雾霾又上了度娘热搜榜。其主要成分包括灰尘、SO2、NOx、有机碳氢化合物等粒子。烟气脱硝是治理雾霾的方法之一。
(1)氨气是常见的烟气脱硝剂之一,其脱硝原理是与NO(g)反应生成空气中存在的两种无毒物质。
①写出该反应的化学反应方程式:_____________。
②已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H1=-907.28kJ • mol-1;
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H2= -1269.02kJ • mol-1。105℃时,则上述脱硝反应的△H=_______,该反应________(填“能” “否”或“不能确定”)自发进行,
③上述脱硝反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。每生成1mol还原产物,则反应中转移电子数为_________mol。
(2)臭氧也是理想的烟气脱硝剂,其脱硝的反应之一为2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),不同温度下,在两个恒容容器中发生上述反应,相关信息如下表及图所示,回答下列问题:
容器 | 甲 | 乙 |
容积/L | 1 | 1 |
温度/K | T1 | T2 |
起始充入量 | lmolO3 2mol NO2 | lmolO3 2mol NO2 |
0~10min内甲容器中反应的平均速率:v(O3) =_______mol·L-1·min-1 。
②T1________T2 (填“>”“<”或“=”),T1时,该反应的平衡常数为____________。
③下列措施能提高容器乙中NO2转化率的是________(填序号)。
A.向容器中充入He,增大容器的压强
B.升高容器的温度
C.向容器中再充人一定量的NO2
D.向容器中再充入lmol O3和2mo NO2
④T1时,若起始时向容器甲中充入2mo1 NO2、lmolO3、2mollN2O5和2molO2,则脱硝反应达到平衡前,v(正)________v(逆) (填“>”“<”“=”)。
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太阳能电池板材料除单晶硅外,还有铜、铟、镓、硒等化学物质。
(1)硼、铟与镓同是ⅢA族元素,写出镓元素基态原子的价电子排布图:_______________。B3N3H6可用来制造具有耐油、耐高温性能的特殊材料,它的一种等电子体的分子式为_________,B3N3H6分子中N、B原子的杂化方式分别为_________、______。
(2)多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐,其主要包括砷化镓、硫化镉、磷化镓及铜铟硒薄膜电池等。其中元素As、S、P、Ga的电负性由小到大的顺序为:______________________________________________。
(3)铜离子是人体内多种酶的辅因子,人工模拟酶是当前研究的热点。某化合物Y与Cu(Ⅰ)(Ⅰ表示化合价为+1)结合形成图甲所示的离子。该离子中含有化学键的类型有____________________(填序号)。
A.极性键 B.离子键 C.非极性键 D.配位键
(4)向氯化铜溶液中通入足量的二氧化硫,生成白色沉淀M, M的晶胞结构如图乙所示。写出该反应的离子方程式:________________________________________________。
(5)已知由砷与镓元素组成的化合物A为第三代半导体。已知化合物A的晶胞结构与金刚石相似,其晶胞结构如图丙所示,请写出化合物A的化学式_____________。设化合物A的晶胞边长为pm,则每立方厘米该晶体中所含砷元素的质量为____________________g(NA表示阿伏加德罗常数的值)。
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甲醇是重要的化工原料。在催化剂的作用下,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)合成甲醇的主要化学反应如下:
Ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=−58 kJ·mol−1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
请回答下列问题:
(1)化学反应热ΔH=生成物标准生成热总和−反应物标准生成热总和。已知四种物质的标准生成热如下表:
物质 | CO(g) | CO2(g) | H2(g) | CH3OH(g) |
标准生成热(kJ·mol−1) | −110.52 | −393.51 | 0 | −201.25 |
①计算ΔH1=________ kJ·mol−1 。
②ΔH3________ 0 (填“=”“>”或“<”)。
(2)当合成气的组成比n(H2) /n(CO+CO2)=2.60时,体系中CO的平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示:
①α(CO)随温度升高而________(填“增大”或“减小”)。
②图中p1、p2、p3的大小关系为________,判断的理由是___________________________________________________________________________。
(3)在一定条件下由甲醇可以制备甲醚。一定温度下,在三个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),实验数据见下表:
编号 | 温度/℃ | 起始物质的量/mol | 平衡物质的量/mol | |||
CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | ||
a | 387 | 0.2 | 0 | 0 | 0.08 | 0.08 |
b | 387 | 0.4 | 0 | 0 | ||
c | 207 | 0.2 | 0 | 0 | 0.09 | 0.09 |
下列说法正确的是________。
A.该反应的正反应是放热反应
B.平衡时容器a中CH3OH的体积分数比容器b中的小
C.若a是容积为1 L的绝热容器,则平衡时a中CH3OH的转化率增大
D.若起始时向容器a中充入0.15molCH3OH(g)、0.15molCH3OCH3(g)和0.1molH2O(g),则反应向正反应方向进行
(4)直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)属于质子交换膜燃料电池,其工作原理如图所示:
①c处通入的气体是________。
②负极的电极反应式是__________________________________________。
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某化学兴趣小组利用工业废弃固体(主要成分为Cu2S和FeS2)制备硫酸铜溶液和硫酸亚铁晶体,设计方案如图所示:
已知:T℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10−20,Ksp[Fe(OH)2]=6.0×10−16,
Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10−38。
(1)为了提高废弃固体的灼烧速率,可以采取的措施有____________、___________(写出两条)。
(2)FeS2在空气中灼烧时氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(3)溶液C在氮气的环境下,通过____________、____________、过滤、洗涤、干燥制取硫酸亚铁晶体。
(4)常温下,固体D、O2和稀硫酸混合后几乎不反应,但加入少量溶液C立即发生反应,则溶液C对该反应起________作用,其中发生反应的离子方程式为_______________________________、__________________________________。
(5)除杂时先加入双氧水,然后加入试剂Z调节溶液的pH值使铁离子完全沉淀:
①加入的试剂Z可以是________。
A. NaOH B.CuO C.Cu(OH)2 D.NH3·H2O
②若除杂时溶液中Cu2+浓度为2.0mol·L−1,则加入试剂Z调节溶液的pH至_______________________。
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化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键。请回答下列有关实验装置的相关问题:
Ⅰ.下图A为“人教版”教材制备乙酸乙酯的实验装置,甲同学认为下图B装置进行酯化反应效果比A 要好,他的理由是______________________________;乙同学经查阅资料认为下图C装置进行酯化反应效果更好,他的理由是 ________________________________。
Ⅱ.某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况。甲同学设计了图1装置,认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应。(已知:C+4HNO3 (浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O)
(1)甲同学的实验应该在___________中进行,才符合化学实验安全性的要求。
(2)乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得,所以他认为甲同学观点是错误的,他的理由是___________________________ (用化学方程式表示),为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”,从而改进了实验装置如图2所示。
(3)常温下存在:2NO2 N2O4请用平衡移动原理解释B装置的作用_______________________________________________________(用文字表述)。
(4)C装置中出现的现象是_________________,经检测C的溶液中还含有少量氮元素,只以NO3-形式存在,写出生成该离子的离子方程式 ___________________________。
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