A、B、C、D、E、F六种物质的转化关系如图所示(反应条件和部分产物未标出)。
(1)若A为短周期金属单质,D为短周期非金属单质,且所含元素的原子序数A是D的2倍,所含元素的原子最外层电子数D是A的2倍,F的浓溶液与A、D反应都有红棕色气体生成,则A的原子结构示意图为________,反应①的化学方程式为__________________,反应④的化学方程式为________________。
(2)若A是常见的变价金属的单质,D、F是气态单质,且反应①在水溶液中进行。反应②也在水溶液中进行,反应②的离子方程式是_____________________________________.
(3)若A、D、F都是短周期非金属元素单质,且A、D所含元素同主族,A、F所含元素同周期,则反应①的化学方程式为___________________________________。
工业上用粉碎的煤矸石(主要含Al2O3、SiO2及铁的氧化物)制备净水剂BAC[Al2(OH)nCl6-n]的流程如下:
(1)粉碎煤矸石的目的是__________________________________________________;
滤渣Ⅰ的主要成分是________(填化学式)。
(2)步骤①在煮沸的过程中,溶液逐渐由无色变为绿色,此时溶液中的有色离子为_____
________(填化学式);随后溶液又变为棕黄色,相关反应的离子方程式为_________;步骤①的煮沸装置上方需安装一长导管,长导管的作用是__________________________。
(3)步骤②中加入适量的Ca(OH)2并控制pH,其目的:一是生成BAC;二是________
_______________________;已知BAC的分散质粒子大小在1~100 nm之间,由此区别滤液Ⅰ与BAC两种液体的物理方法是________________________;若Ca(OH)2溶液过量,则步骤③得到的BAC产率偏低,写出该反应的离子方程式:_______________________
(4)若0.1 mol AlCl3在某温度下溶于蒸馏水,当有5%水解生成Al(OH)3溶液时,吸收热量a kJ。写出该过程的热化学方程式:____________________________________。
硫元素有多种化合价,可形成多种化合物。
(1)常温下用1mol•L-1 100 mL NaOH溶液恰好完全吸收0.1mol SO2气体,此反应的离子方程式为 ;该溶液pH<7的原因是 (结合方程式回答)。以石墨作电极,电解该物质的饱和溶液时,只有一个电极产生气体,写出阳极的电极反应式 。
(2)请按照浓度由大到小的顺序排列0.1mol/LNa2SO3溶液中的离子 。Na2SO3溶液放置于空气中一段时间后,溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)某同学在常温下设计如下实验流程探究Na2S2O3的化学性质。
实验①可说明 (填字母)
A.该Na2S2O3溶液中水电离的c(OH—)=10—8mol/L |
B.H2S2O3是一种弱酸 |
C.Na2S2O3是一种弱电解质 |
D.Na2S2O3水解方程式为S2O32—+2H2OH2S2O3+2OH— |
写出实验②发生反应的离子方程式 。
(4)实验室制得的Na2S2O3粗晶体中往往含有少量杂质。为了测定粗产品中Na2S2O3·5H2O的含量,一般采用在酸性条件下用KMnO4标准液滴定的方法(假定粗产品中杂质与酸性KMnO4溶液不反应)。
称取1.28 g的粗样品溶于水,用0.40mol/L KMnO4溶液(加入适量硫酸酸化)滴定,当溶液中S2O32—全部被氧化时,消耗KMnO4溶液体积20.00 mL。
(5S2O32—+8MnO4—+14H+ =8Mn2++10SO42—+7H2O)。试回答:
①此滴定实验是否需要指示剂 (填“是”或“否”),KMnO4溶液置于 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
②若滴定时振荡不充分,刚看到溶液局部变色就停止滴定,则会使样品中Na2S2O3·5H2O的质量分数的测量结果会 (填“偏高”“偏低”或“不变”)。
③产品中Na2S2O3·5H2O的质量分数为 。(Na2S2O3·5H2O式量:248)(保留小数点后两位数)
二氧化氯(ClO2)是目前国际上公认的第四代高效、无毒的消毒剂,是一种黄绿色的气体,易溶于水。
Ⅰ.(1)ClO2可由KClO3在H2SO4存在的条件下与Na2SO3反应制得。则该反应的氧化产物与还原产物的物质的量之比是________。
Ⅱ.实验室也可用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料制备ClO2,其流程如下:
(2)写出电解时发生反应的化学方程式:________________________________。
(3)除去ClO2中的NH3可选用的试剂是________。(填序号)
A.饱和食盐水 | B.碱石灰 |
C.浓硫酸 | D.水 |
(4)测定ClO2(如图)的过程如下:在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用100 mL水溶解后,再加3 mL硫酸溶液;在玻璃液封管中加入水;将生成的ClO2气体通过导管在锥形瓶中被吸收;将玻璃封管中的水封液倒入锥形瓶中,加入几滴淀粉溶液,用c mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-),共用去V mL硫代硫酸钠溶液。
①装置中玻璃液封管的作用是______________________________________。
②请写出上述二氧化氯气体与碘化钾溶液反应的离子方程式__________________________。
③滴定终点的现象是_______________________________________________。
④测得通入ClO2的质量m(ClO2)=________。(用含c、V的代数式表示)
(5)用ClO2处理过的饮用水(pH为5.5~6.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子ClO2-。2001年我国卫生部规定,饮用水的ClO2-含量应不超过0.2 mg·L-1。若饮用水中ClO2-的含量超标,可向其中加入适量的某还原剂,该反应的氧化产物是________(填化学式),其发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________。
SO2和NOx都是大气污染物。
(1)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的过程 。
(2)右表是某小组同学测得的不同天气情况下的某县城空气中SO2的平均含量。请你分析雨后或风速较大时SO2平均含量较低的原因:
①雨后:_________________;
②风速较大时:____________________。
(3)洗涤含SO2的烟气。以下物质不能作为洗涤剂的是________(填字母序号)。
a.熟石灰 b.纯碱 c.CaCl2 d.NaHSO3
(4)煤燃烧前需进行脱硫处理,某种脱硫技术的基本原理如下:
①该技术的第一步反应的离子方程式为 。
②处理1 kg含80% FeS2的黄铁矿,第二步消耗O2(标况)的体积为 L(保留一位小数)。
(5)某研究性学习小组为模拟光化学烟雾的形成,用紫外线照射装在密闭容器内的被污染空气样品,所得物质的浓度随时间的变化如图所示。由图可知,光化学烟雾是指等污染物气体和颗粒物所形成的烟雾。
(6)氧化—还原法消除NOx的转化如下:
①反应Ⅰ为NO+O3=NO2+O2,生成11.2 L O2(标况)时,转移电子的物质的量是 mol。
②反应Ⅱ中,反应的化学方程式是 。
(7)利用氨水可以将SO2和NO2吸收,原理如下图所示:
NO2被吸收的离子方程式是 。
亚氯酸钠(NaClO2)常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是用过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O ;
②Ksp(FeS)=6.3×10-18 ; Ksp(CuS)=6.3×10-36 ;Ksp(PbS)=2.4×10-28
(1)吸收塔内发生反应的离子方程式为 。该工艺流程中的NaClO3、ClO2、NaClO2都是强氧化剂,它们都能和浓盐酸反应制取Cl2。若用二氧化氯和浓盐酸制取Cl2,当生成5 mol Cl2时,通过还原反应制得氯气的质量为 g。
(2)从滤液中得到NaClO2·3H2O晶体的所需操作依次是 (填写序号)。
a蒸馏;b灼烧;c过滤;d冷却结晶;e蒸发
(3)印染工业常用亚氯酸钠(NaClO2)漂白织物,漂白织物时真正起作用的是HClO2。
下表是 25℃时HClO2及几种常见弱酸的电离平衡常数:
弱酸 |
HClO2 |
HF |
HCN |
H2S |
Ka/mol•L-1 |
1×10-2 |
6.3×10-4 |
4.9×10-10 |
K1=9.1×10−8 K2=1.1×10−12 |
①常温下,物质的量浓度相等的NaClO2、NaF、NaCN、Na2S四种溶液的pH由大到小的顺序为 (用化学式表示);体积相等,物质的量浓度相同的NaF、NaCN两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为: (填“前者大”“相等”或“后者大”)。
②Na2S是常用的沉淀剂。某工业污水中含有等浓度的Cu2+、Fe2+、Pb2+离子,滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是 ;当最后一种离子沉淀完全时(该离子浓度为10-5mol·L-1)此时体系中的S2-的浓度为 。
(Ⅰ)硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在,其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)已知:重晶石(BaSO4)高温煅烧可发生一系列反应,其中部分反应如下:
①BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g) △H=+ 571.2 kJ・mol—1
②BaS(s)=Ba(s)+S(s) △H=+460 kJ・mol—1
已知:③2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=" -221" kJ・mol—1
则:Ba(s)+S(s)+2O2(g)=BaSO4(s) △H= 。
(Ⅱ)污染与环境保护已经成为现在我国最热门的一个课题,污染分为空气污染,水污染,土壤污染等。
(1)为了减少空气中SO2的排放,常采取的措施就洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 (选填序号)。
a.Ca(OH)2 b.CaCl2 c.Na2CO3 d.NaHSO3
(2)为了减少空气中的CO2,目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用,捕碳剂常用(NH4)2CO3,反应为:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3 (aq) ΔH3为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,其关系如图
则:
①△H3 0(填“>”、“=”或“<”)。
②在T4~T5这个温度区间,容器内CO2气体浓度变化趋势的原因是: 。
(3)催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
①催化反硝化法中,用H2将NO3-还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强。则反应离子方程式为: 。
②电化学降解NO3-的原理如图,阴极反应式为: 。
Ⅰ.铝是地壳中含量最高的金属元素,其单质及其合金在生产生活中的应用十分广泛。
(1)金属铝的生产是以Al2O3为原料,与冰晶石(Na3AlF6)在熔融状态下进行电解,则化学方程式为 。
其电极均由石墨材料做成,则电解时不断消耗的电极是 (填“阴极”或“阳极”)。
(2)对铝制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。以处理过的铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极反应式为 。
(3)铝电池性能优越,Al-Ag2O电池可用作水下动力电源,化学反应为:2Al+3Ag2O+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4]+6Ag, 则负极的电极反应式为
,正极附近溶液的pH (填“变大”、“不变”或“变小”)。
Ⅱ.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)如图是在一定温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图,请写出合成氨的热化学反应方程式: (ΔH的数值用含字母a、b的代数式表示)。
(2)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。在一定温度下,将一定量的N2和H2通入体积为1 L的密闭容器中,反应达到平衡后,改变下列条件,能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是 。
A.增大压强 | B.增大反应物的浓度 |
C.使用催化剂 | D.降低温度 |
Ⅲ.铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题:黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。其中一个反应为:3FeS2+8O26SO2+Fe3O4,有3 mol FeS2参加反应,转移 mol电子。
(2)氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”,写出SO2通入氯化铁溶液中反应的离子方程式: 。
合理应用和处理氮的化合物,在生产生活中有重要意义。
(1)尿素[CO(NH2)2]是一种高效化肥,也是一种化工原料。
①以尿素为原料在一定条件下发生反应:CO(NH2)2 (s) + H2O(l) ==2 NH3(g)+CO2(g) △H =" +133.6" kJ/mol。该反应的化学平衡常数的表达式K= 。关于该反应的下列说法正确的是 (填序号)。
a.从反应开始到平衡时容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.在平衡体系中增加水的用量可使该反应的平衡常数增大
c.降低温度使尿素的转化率增大
②尿素在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气。
结合①中信息,尿素还原NO(g)的热化学方程式是 。
②密闭容器中以等物质的量的NH3和CO2为原料,在120℃、催化剂作用下反应生成尿素:CO2(g) +2NH3(g)==CO (NH2)2 (s) +H2O(g),混合气体中NH3的物质的量百分含量[(NH3)]随时间变化关系如图所示。则a点的正反应速率V(正)(CO2) b点的逆反应速率V(逆)(CO2)(填“>”、“=”或“<”);氨气的平衡转化率是 。
(2)NO2会污染环境,可用Na2CO3溶液吸收NO2并生成CO2。已知9.2 g NO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1 mol,此反应的离子方程式是 ;恰好反应后,使溶液中的CO2完全逸出,所得溶液呈弱碱性,则溶液中离子浓度大小关系是c(Na+)>______。
(10分)电子级钴的氧化物用于半导体工业和电子陶瓷等领域,是一种纯度很高的氧化物。其工业制取流程如下:
(1)滤渣A的成分除过量的Co3(PO4)2和Fe(OH)3外还有 (填化学式)。
(2)加入Co3(PO4)2的目的是__________________。
(3)Co与稀硝酸反应生成Co2+的离子方程式为 。
(4)滤渣B经过反复洗涤、干燥后,进行灼烧,其热重分析图如下:
写出B点物质的化学式:__________,C点物质的化学式:________________。
已知:硼镁矿主要成分为Mg2B2O5·H2O,硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为:
回答下列有关问题:
(1)硼砂中B的化合价为 ,将硼砂溶于热水后,常用稀H2SO4调pH=2~3制取H3BO3,该反应的离子方程式为 。
(2)MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热,其目的是 。若用惰性电极电解MgCl2溶液,其阴极反应式为 。
(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应原理为 Mg+H2O2+2H+===Mg2++2H2O, 则正极反应式为 。常温下,若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时,溶液中Mg2+浓度为______。当溶液pH=6时, (填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出(已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12)。
(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3,BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020 g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.30 mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。该粗硼样品的纯度为____(提示:I2+2S2O===2I-+S4O)(结果保留一位小数)。
根据信息作答:
(1)在精制饱和食盐水中加入碳酸氢铵可制备小苏打(NaHCO3),并提取氯化铵作为肥料或进一步提纯为工业氯化铵。
①写出上述制备小苏打的化学方程式:__________________________________。
②滤出小苏打后,母液提取氯化铵有两种方法:Ⅰ.通入氨,冷却、加食盐,过滤;Ⅱ.不通氨,冷却、加食盐,过滤。其中方法Ⅰ析出的氯化铵的纯度更高,其原因是___________。而方法Ⅱ的优点是其滤液可以_______________。
(2)铅及其化合物可用于蓄电池,耐酸设备及X射线防护材料等。PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为_____________________:PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式_________________,电解液中加入Cu(NO3)2的原因是___________________。
(1)已知常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol
写出甲醇燃烧的热化学方程式________________________。
(2)甲醇是一种重要的化工原料,又是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景。工业上用如下方法好处甲醇:
①方法一:该反应的△S__ ___0(填“>”或“<”)。图中曲线a到曲线b的措施是____ _____,恒温恒容时,下列说法能说明反应到达平衡状态的是___ _____。
A.体系的平均摩尔质量不再改变 | B.V(CO)=V(CH3OH) |
C.H2的转化率达到了最大限度 | D.△H不再改变 |
②方法二:将CO2和H2按物质的量之比1:3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应,如图两条曲线分别表示压强为0.1MPa和5.0MPa下CO2转化率随温度的变化关系,其中a点的平衡常数表达式为:___________;a,b两点化学反应速率别用Va、Vb表示,则Va__ ___Vb(填“大于”、“小于”或“等于”)。已知原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比,则方法二的原子利用率与方法一的原子利用率之比为__ _。
(3)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。写出除去甲醇的离子方程式____ _____。
氮化铝(AlN)广泛应用于集成电路,其制备原理是将氧化铝与碳粉混合均匀,在持续流动的氮气流中加热至1750℃,发生如下反应:
(1)断开N2分子内的共价键要 热量(填“吸收”或“放出”)
(2)分析反应②对①、③平衡移动的影响 。
(3)Al2O3、C、N2合成AlN的平衡常数表达式K= 。
(4)用蒸馏法测定产品中AlN的含量,装置如下(加热及夹持装置略):
①AlN与NaOH溶液反应产生NH3的化学方程式是 。
②锥形瓶内吸收NH3的离子方程式是 。
③检验NH3是否完全蒸出的方法是:另取少量蒸馏出的溶液, (将检验过程补充完整)。
④NH3完全吸收后,向锥形瓶中加入指示剂,用浓度为c((N aOH)mol/L的NaOH标准溶液滴定过量的H2SO4,终点时用去标准溶液的体积为。下面有关计算正确的是 。
A.样品中AlN的质量:
B.AlN的质量分数:
C.锥形瓶吸收NH3的物质的量:
(14分)下图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质,其中A、C、G是中学化学常见单质,其中A、C是金属,G是气体,B是常见液体,它们存在如下转化关系,反应中部分反应物及次要产物均已略去。
(1)①→⑦中属于氧化还原反应的有______个,④的离子方程式是___________________
(2)实验室中常用反应⑦处理多余G,理论上处理标准状况下6.72L气体G,至少需要5mol/LNaOH溶液体积________,实验室中制取G的离子方程式______________________
(3)向M的溶液中加过量的氨水,写出对应离子方程式_________________________,露置,产物的颜色迅速变化,对应化学方程式是______________________________________
(4)图中有信息能表明A、C的活动性不同,用文字说明_______________________