【化学——选修3物质结构与性质】磷元素在生产和生活中有广泛的应用。
(1)P原子价电子排布图为__________________________。
(2)四(三苯基膦)钯分子结构如下图:
P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上,钯原子的杂化轨道类型为___________;判断该物质在水中溶解度并加以解释_______________________。该物质可用于右上图所示物质A的合成:物质A中碳原子杂化轨道类型为__________________;一个A分子中手性碳原子数目为__________________。
(3)在图示中表示出四(三苯基膦)钯分子中配位键:
(4)PCl5是一种白色晶体,在恒容密闭容器中加热可在148 ℃液化,形成一种能导电的熔体,测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正六面体形阴离子,熔体中P-Cl的键长只有198 nm和206 nm两种,这两种离子的化学式为 ;正四面体形阳离子中键角小于PCl3的键角原因为__________________;该晶体的晶胞如右图所示,立方体的晶胞边长为a pm,NA为阿伏伽德罗常数的值,则该晶体的密度为_________g/cm3。
(5)PBr5气态分子的结构与PCl5相似,它的熔体也能导电,经测定知其中只存在一种P-Br键长,试用电离方程式解释PBr5熔体能导电的原因 。
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【化学——选修2化学与技术】硫化锌(ZnS)是一种重要的化工原料,难溶于水,可由炼锌的废渣锌灰制取,其工艺流程如下图所示。
(1)为提高锌灰的浸取率,可采用的方法是 (填序号)。
①研磨 ②多次浸取 ③升高温度 ④加压 ⑤搅拌
(2)步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是 (写化学式)。
(3)步骤Ⅲ中可得Cd单质,为避免引入新的杂质,试剂b应为____________。
(4)步骤Ⅳ还可以回收Na2SO4来制取Na2S。
①检验ZnS固体是否洗涤干净的方法是 ,
②Na2S可由等物质的量的Na2SO4和CH4在高温、催化剂条件下制取。化学反应方程式为_______________________________;
③已知Na2SO4·10H2O及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如图。从滤液中得到Na2SO4·10H2O的操作方法是 。
(5)若步骤Ⅱ加入的ZnCO3为b mol,步骤Ⅲ所得Cd为d mol,最后得到VL、物质的量浓度为c mol/L的Na2SO4溶液。则理论上所用锌灰中含有锌元素的质量为____________。
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某兴趣小组设计SO2实验方案做以下化学实验。
Ⅰ.实验方案一
(1)将SO2通入水中形成“SO2 ─ 饱和H2SO3溶液”体系,此体系中存在多个含硫元素的平衡,分别用平衡方程式表示为___________________________________________。
(2)已知:葡萄酒中有少量SO2可以做抗氧化剂[我国国家标准(GB2760-2014)规定葡萄酒中SO2的残留量≤0.25g/L]。利用SO2的漂白性检测干白葡萄酒(液体为无色)中的SO2或H2SO3。设计如下实验:
实验结论:干白葡萄酒不能使品红溶液褪色,原因为:_________________________。
Ⅱ.实验方案二
如图是在实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置,部分固定装置未画出。
(1)装置B中试剂X是________,装置D中盛放NaOH溶液的作用是_______________。
(2)关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,注入硫酸至浸没三颈烧瓶中固体,检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的方法是_______________________。
(3)关闭弹簧夹1后,打开弹簧夹2,残余气体进入E、F中,能说明I-还原性弱于SO2的现象为____________________;发生反应的离子方程式是__________________。
Ⅲ.实验方案三
用电化学法模拟工业处理S02。将硫酸工业尾气中的S02通入右图装置(电极均为惰性材料)进行实验,可用于制备硫酸,同时获得电能,:
(1)M极发生的电极反应式为__________________。
(2 ) )若使该装置的电流强度达到2.0A,理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为 L(已知:1个e所带电量为1.6×10-19C)。
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化学反应原理在科研和生产中有广泛应用.
Ⅰ.氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。
(1)海洋中的氮循环起始于氮的固定,其中属于固氮作用的一步是 (填图中数字序号)。
(2)有氧时,在硝化细菌作用下,NH4+可实现过程④的转化,将过程④的离子方程式补充完整:________NH4+ + 5O2 == 2NO2- + ________H+ +__________+__________
Ⅱ.工业合成氨原理是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料,分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图。
(1)曲线a对应的温度是 。
(2)关于工业合成氨的反应,下列叙述正确的是 。
A.及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
B.上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N)
C.M点比N点的反应速率快
D.如果N点时c(NH3)=0.2mol·L-1,N点的化学平衡常数K≈0.93L2/mol2
Ⅲ.尿素[CO(NH2)2]是一种非常重要的高效氮肥,工业上以NH3、CO2为原料生产尿素,该反应实际为两步反应:
第一步:2NH3(g)+CO2(g)===H2NCOONH4(s) ΔH=-272kJ·mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)===CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH=+138kJ·mol-1
(1)写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式:_________________________
(2)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示:
已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第_________步反应决定,总反应进行到_________min时到达平衡。
(3)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制纯净氢气的过程中同时产生氮气。电解时,阳极的电极反应式为______________________。
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[化学——选修3:物质结构与性质](15分)
已知A、B、C、D四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大。A原子,C原子的L能层中,都有两个未成对的电子,C、D同主族。E、F都是第四周期元素,E原子核外有4个未成对电子,F原子除最外能层只有1个电子外,其余各能层均为全充满。根据以上信息填空:
(1)基态D原子中,电子占据的最高能层符号 ,该能层具有的原子轨道数为 ;
(2)E2+离子的价层电子轨道表示式是 ,F原子的电子排布式是 ;
(3)A元素的最高价氧化物对应的水化物中心原子采取的轨道杂化方式为 ,B元素的气态氢化物的分子模型为 ;
(4)化合物AC2、B2C和阴离子DAB-互为等电子体,它们结构相似,DAB-的电子式为 ;
(5)配合物甲的焰色反应呈紫色,其内界由中心离子E3+与配位体AB-构成,配位数为6,甲的水溶液可以用于实验室中E2+离子的定性检验,检验E2+离子的离子方程式为 ;
(6)某种化合物由D,E,F三种元素组成,其晶胞 如图所示,则其化学式为 ,该晶胞上下底面为正方形,侧面与底面垂直,根据图中所示的数据列式计算该晶体的密度:d= g/cm3。
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(16分)环境保护是现代的世界性课题,人类已在多方面取得了突破性进展。
(1)连续自动监测氮氧化物(NOx)的仪器——动态库仑仪已获得实际应用。它的工作原理如下图所示。NiO电极上NO发生的电极反应式为 。
(2)使用稀土催化剂有效消除汽车尾气中的NOx、碳氢化合物也已逐渐成为成熟技术。压缩天然气汽车利用这一技术将NOx、CH4转化成无毒物质,相关反应为:
①CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1<0
②CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2<0
③CH4(g) +2NO2(g) N2(g) +CO2(g) +2H2O(g) △H3
则△H3= (用△H1和△H2表示)。
(3)实验室在恒压下,将CH4(g)和NO2(g)置于密闭容器中发生反应③,测得在不同温度、不同投料比时,NO2的平衡转化率如下表:
投料比[n(NO2) / n(CH4)] | 400 K | 500 K | 600 K |
1 | 60% | 43% | 28% |
2 | 45% | 33% | 20% |
①在NO2与CH4反应时,可提高NO2转化率的措施有 (填编号)。
A.增加催化剂的表面积
B.改用高效催化剂
C.降低温度
D.增大压强
E.分离出H2O(g)
F.减小[n(NO2)/n(CH4)]
②400K时,将投料比为1的NO2和CH4的混合气体共0.40mol,充入容 积为2L的装有催化剂的密闭容器中,反应经过5min达到平衡,试计算反应在该温度时的平衡常数。(写出计算过程,计算结果保留三位有效数字)
③若温度不变,在反应进行到10min时将容器的容积快速压缩为1L,请在答题卷表格中画出0min~15min内,容器中CO2物质的量浓度c随时间变化的曲线图。
(4)SNCR是一种新型的烟气脱氮环保技术。在有氧条件下,其脱氮原理是:
NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H= -1627.2kJ·mol-1
NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应随温度的变化曲线如右图所示。图中曲线表明,随着反应温度的升高,在有氧的条件下NO的转化率有一明显的下降过程,其原因可能是(回答两条): 。
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(14分)钠及其化合物具有广泛的用途。
(1)工业上制备金属钠的常用方法是____________。试写出制备金属钠的化学方程式 。金属钠可用于 (写出Na在熔点低方面的一种用途)。
(2)用Na2CO3熔融盐作电解质,CO、O2、CO2为原料可组成新型电池。该电池的结构如图所示:
①正极的电极反应式为___________,电池工作时物质A可循环使用,A物质的化学式为_____________。
②请写出检验Na2CO3中钠元素的方法 。
(3)常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的下列五种钠盐溶液的pH如下表:
溶质 | CH3COONa | Na2CO3 | NaClO | NaCN |
pH | 8.8 | 11.6 | 10.3 | 11.1 |
上述盐溶液的阴离子中,结合H+能力最强的是 ,根据表中数据,浓度均为0.01 mol·L-1的下列四种酸的溶液分别稀释100倍,pH变化最大的是_______(填序号)。
a.HCN b.HClO c.CH3COOH d.H2CO3
(4)实验室中常用NaOH来进行尾气处理、洗气和提纯。
①常温下,当300 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液吸收4.48 L(折算成标准状况)SO2时,所得溶液pH>7,则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为________________________。
②已知几种离子开始沉淀时的pH如下表:
离子 | Fe2+ | Cu2+ | Mg2+ |
pH | 7.6 | 5.2 | 10.4 |
当向含相同浓度Cu2+、Mg2+、Fe2+的溶液中滴加某浓度的NaOH溶液时,________(填离子符号)先沉淀,Ksp[Fe(OH)2]______Ksp[Mg(OH)2](填“>”、“=”或“<”)。
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(14分)如下表所示为元素周期表的一部分,参照元素①~⑦在表中的位置,请回答下列问题:
族 周期 | IA | 0 | ||||||
1 | ① | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅦA | |
2 | ② | ③ | ||||||
3 | ④ | ⑤ | ⑥ | ⑦ | ||||
(1)③、④、⑦的原子半径由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
(2)⑥和⑦的最高价含氧酸的酸性强弱为 (用酸的化学式表示)。
(3)①、②两种元素按原子个数之比为1:1组成的常见液态化合物,在酸性溶液中能将Fe2+氧化,写出该反应的离子方程式 ;
(4)由表中元素形成的物质可发生如图中的反应,其中B、C、G是单质,B为黄绿色气体,D溶液显碱性。
①写出D溶液与G反应的化学方程式 。
②写出检验A溶液中溶质的阴离子的方法 。
③常温下,若电解1L0.1 mol·L-1的A溶液,一段时间后测得溶液pH为12(忽略溶液体积变化),则该电解过程中转移电子的物质的量为 。
④写出过量的E与F溶液中溶质反应的离子方程式 。
(5)由②、④、⑥元素组成的化合物W(在酸性溶液中发黄,W还原性较强),在溶液中易被⑦的单质氧化,该反应的离子方程式为 。
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氧化锌吸收法常用作脱去冶金工业排放烟气中SO2,其主要步骤如下:配制ZnO悬浊液(含少量MgO、CaO),在吸收塔中封闭循环脱硫,发生的主要反应为ZnO(s)+SO2(g)=ZnSO3(s),
试回答下列问题:
(1)氧化锌吸收SO2的需控制合适的吸收温度的原因是_____________________;
(2)生成的ZnSO3可热分解处理,其目的是:①生成的高浓度SO2可以用来制备硫酸;②___________;
(3)已知:纯ZnO的悬浮液pH约为6.8.用氧化锌吸收法脱去烟气中SO2的过程中,测得pH随时间t的变化如图1所示。已知被吸收的SO2为c(SO2)吸,溶液中SO32-、HSO3-、H2SO3所占物质的量之比与pH的关系如图2所示。
①充分吸收烟气后的混合体系硫元素的主要存在形式是__________________;
②结合图1与图2分析,cd段发生的主要反应是__________________;
③分析图1,ab段的pH迅速下降至6.8左右的原因是______________________;吸收30分钟后吸收效率下降的原因是_____________________;
(4)如用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如下图所示。(电极材料为石墨)
b极的电极反应式为_______________________________________。
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镀镍废水中含有氰根(CN-),其质量浓度往往高于国家排放标准规定的范围,需要进行破氰处理。用化学法处理电镀废水中的氰化物,一般采用碱性氰化法和双氧水氧化法。
I、碱性氯化法是在废水中加入NaOH使Ni2+生成Ni(OH)2沉淀,同时加NaClO将CN-氧化为无毒物质,但此法中ClO-在碱性条件下会和Ni2+反应生Ni(OH)3沉淀和Cl-而大量消耗,反应的离子反应方程式为_______________________________________;
Ⅱ、双氧水氧化法的简易工艺流程如下:
(1)混合反应池中,在碱性条件下H2O2氧化CN-却不会和Ni2+反应,此反应的离子方程式为______________;H2O2还会以质量比为25:2的比例氧化废水中的有机添加剂,降低废水的COD值。
(2)沉淀分离池中,加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)还原除去过量的H2O2,否则会影响沉淀的絮凝沉降,请分析原因________________________________;
(3)向废水中加入30%H2O2(密度为1.11g/mL)的用量为1mL/L,处理前后CN-和有机添加剂的质量浓度如下表所示,若不考虑H2O2的自身分解和溶液体积的变化。请计算需在沉淀分离池中至少加入焦亚硫 酸钠(Na2S2O5)的量为_________g/L(计算结果保留到小数点后两位)。写出计算过程。
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