(本题共11分)氮族元素按原子序数增大,依次为:氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)。请回答:
28.常温常压下,向100mL 1.6mol/L稀氨水中逐滴滴入10mL 4.0mol/L稀硫酸,得到的溶液能使酚酞显红色。请比较所得溶液中NH4+、 NH3﹒H2O、SO42— 三种微粒的物质的量浓度大小关系: 。
29.含有砒霜(As2O3)的试样和锌、盐酸混合反应,生成的砷化氢在热玻璃管中完全分解成氢气和1.50 mg单质砷。则在整个过程中,转移的电子总数为 。
30.铋酸钠(NaBiO3)溶液呈无色。向硫酸锰溶液中依次滴加下列溶液,对应的现象如表所示:
加入溶液 |
①适量铋酸钠溶液 |
②过量的双氧水 |
③适量KI淀粉溶液 |
实验现象 |
溶液呈紫红色 |
紫红色消失,产生气泡 |
溶液变成蓝色 |
请比较实验中所有的氧化剂和氧化产物的氧化性强弱关系(反应过程中的涉及的气体均不参与比较): 。
31.五氟化锑(SbF5)是无色黏稠液体,是很强的具有特殊酸性的酸,而且是超强酸氟锑酸HSbF6(目前酸性最强的酸,比纯硫酸强2×1019倍)的组分之一。SbF5可用于制备一般化学方法很难制备的氧化性极强的F2,其过程如下(均未配平):
①KMnO4 + KF + H2O2 + HF → K2MnF6 +O2 + H2O
②SbCl5 + HF → SbF5 + HCl
③K2MnF6 + SbF5 → KSbF6 + MnF3 + F2↑
反应①中氧化剂和被氧化的元素的物质的量之比为 ____;反应③中SbF5表现的性质为 ______性。
32.能在一定程度上抵消、减轻外加强酸或强碱对溶液酸度的影响,从而保持溶液的pH值相对稳定。这种溶液称为缓冲溶液。例如:人体血液中HCO3—和H2CO3等微粒形成的平衡体系,使得血液pH能稳定在7.4±0.05。某同学取19ml 0.2mol/L的NaH2PO4溶液,81ml 0.2mol/L的Na2HPO4溶液混合,配制0.2mol/L PH=7.4的磷酸缓冲溶液。已知该缓冲溶液利用的平衡体系是:H2PO4—H++HPO42—,请根据该平衡体系分析其缓冲原理: 。
(1)某温度下,纯水中的c(H+)=3×10-7 mol/L,滴入稀H2SO4使c(H+)=5×10-6 mol/L,则c(OH-)=__ ,由水电离出的c(H+)为_____ 。
(2)现有常温下的五份溶液:
①0.01 mol·L-1 CH3COOH溶液;
②0.01 mol·L-1 HCl溶液;
③pH=12的氨水;
④pH=12的NaOH溶液;
⑤0.01 mol·L-1 HCl溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合所得溶液。
(a)其中水的电离程度相同的是 ______;(填序号)
(b)若将②、③混合后所得溶液pH=7,则消耗溶液的体积:②、③混合(填“>”、“<”或“=”);
(c)将前四份溶液同等稀释10倍后,溶液的pH: ③________④ (填“>”、“<”或“=”);
(3)现有十种物质:①蔗糖 ②熔融NaCl ③盐酸 ④铜丝 ⑤NaOH固体
⑥液氯 ⑦CuSO4固体 ⑧酒精 ⑨氯水 ⑩H2SO4
a.上述物质中可导电的是 (填序号,以下同);
b.上述物质中属于非电解质的是 。
(15分)Ⅰ.施莱辛(Schlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制取氢气:BH4- + 2H2O ="=" BO2- + 4H2↑(反应实质为水电离出来的H+被还原)。研究表明,该反应生成H2的速率受外界条件影响,下表为pH和温度对NaBH4半衰期的影响(半衰期是指反应过程中,某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间)。
体系 pH |
不同温度下的半衰期(min) |
|||
0℃ |
25℃ |
50℃ |
75℃ |
|
8 |
4.32×100 |
6.19×10-1 |
8.64×10-2 |
1.22×10-2 |
10 |
4.32×102 |
6.19×101 |
8.64×100 |
1.22×100 |
12 |
4.32×104 |
6.19×103 |
8.64×102 |
1.22×102 |
14 |
4.32×106 |
6.19×105 |
8.64×104 |
1.22×104 |
(1)已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,用离子方程式表示出溶液显碱性的原因 ,溶液中各离子浓度大小关系为 。
(2)从上表可知,温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响? 。
(3)反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响? 。
Ⅱ.肼(N2H4)又称联氨,常温下是一种无色油状液体,沸点为113.5℃。肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图)。
温度较低时主要反应①:N2H4 + O2 N2 + 2H2O
温度较高时主要反应②:N2H4 + 2O2 2NO + 2H2O
不考虑其他反应,完成下列填空:
(4)若反应①在250℃时的平衡常数为K1,350℃时的平常数 为K2,则K1 K2(填“>”、“<”或“=”)。
(5)反应于1100℃时达到平衡后,下列措施能使容器中增大的有 (填字母序号)。
A.恒容条件下,充入He气 B.增大容器体积
C.恒容条件下,充入N2H4 D.使用催化剂
(6)若将n mol肼和2n molO2充入某容积为n L的刚性容器中,在800℃和一定压强、合适催化剂的作用下,反应①和②同时达到平衡,实验测得N2的产率x,NO的产率为y,则该条件下反应②的平衡常数K= (用x、y的代数式表示,不必化简)。
(12分)汽车尾气中CO、NOx 以及燃煤废弃中的SO2都是大气污染物,对它们的治理具有重要意义。吸收SO2和NO,获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):
(1)装置Ⅰ中,NaOH溶液吸收SO2也可生成Na2SO3和NaHSO3的混合溶液
①写出NaOH溶液吸收SO2生成等物质的量的Na2SO3和NaHSO3混合溶液时总反应的离子方程式 。
②已知混合液pH随:n()变化关系如下表:
91:9 |
1:1 |
9:91 |
|
8.2 |
7.2 |
6.2 |
当混合液中时,c(Na+) c(HSO3-)+ 2c(SO32-)(填“>”“=”或“<”)
(2)装置Ⅱ中,酸性条件下,NO被Ce4+ 氧化的产物主要是NO3- 、NO2- ,写出只生成NO2-的离子方程式 ;
(3)装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+,其原理如下图所示。
①生成的Ce4+从电解槽的 (填字母序号)口流出;
②生成S2O42 - 的电极反应式为 ;
(4)已知进入装置Ⅳ的溶液中,NO2- 的浓度为a g·L- 1 ,要使1m3该溶液中的NO2- 完全转化为NO3-,至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2 L。(用含a代数式表示)
【原创】据中国地震台网测定,3月30日在贵州省黔东南苗族侗族自治州发生5.5级地震,据了解,这已经是贵州这个月以来发生的第三次地震。饮用水安全在灾后重建中占有极为重要的地位,为防止灾后疫病使用了大量的各种消毒液,如NaClO溶液,为防止灾后疫病使用了大量的各种消毒液,如NaClO溶液,某学习小组对消毒液次氯酸钠(NaClO)的制备与性质进行研究。
(1)下面是某同学从超市购买的某品牌消毒液包装说明查询到的部分内容:主要有效成分为次氯酸钠,有效氯含量8 000~ 10 000 mg/L。可用于各类家居用品、餐具、棉织衣物等的消毒,对彩色织物可能有褪色作用。本品须密封,置阴凉暗处保存。据此分析:
①室温时,他测得该消毒液(NaClO)的pH_______7(填“>”、“=”或“<”),其原因为(用离子方程式表示)_________________________。
②该消毒液还具有的化学性质有____(填序号)
A.强氧化性 | B.强还原性 | C.不稳定性 | D.漂白性 |
③从该消毒液的保存要求分析,导致其失效的主要原因是(用化学方程式表示)_________________。
④日常生活中也常用明矾作净水剂,用离子方程式表示其净水原理___________________。
(2)该学习小组同学用石墨和饱和食盐水设计了如图所示的装置,进行消毒液( NaClO 溶液)制备,通电时,电解饱和食盐水的化学方程式为_________________;为使生成的Cl2完全被吸收,则电源的a极应为___极(填“正”或“负”),溶液中生成NaClO的离子方程式为____________________。
【改编】工业上由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备无水AlCl3的流程如下:
已知:AlCl3,FeCl3,分别在183℃、315℃升华
(1)在焙烧炉中发生反应:
①Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g) △H=-492.7kJ/mol
②3CO(g)+ Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g) △H=+25.2kJ/mol
反应2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g) △H=___________kJ/mol。
(2)①Al2O3,Cl2和C在氯化炉中高温下发生反应,反应方程式为_____________,当反应掉2molAl2O3时需要焦炭________g,转移______mol电子;该制备流程中可以循环使用的物质有________________;炉气中含有大量CO和少量Cl2,可用Na2SO3溶液除去Cl2,其离子方程式为_______。在温度约为700℃向升华器中加入铝粉,发生反应的化学方程式为 。充分反应后温度降至_____以下(填“183℃、315℃之一),开始分离收集AlCl3。
②AlCl3溶于水后得到溶液显_______性(填“酸性、碱性”之一)为什么?_______________________,为得到AlCl3·3H2O会使用浓硫酸进行蒸馏,也能得到一定量的无水AlCl3,此原理是利用浓硫酸下列性质中的 (填字母序号)。
①氧化性 ②吸水性 ③难挥发性 ④脱水性
a.只有① b.只有② c.只有②③ d.只有②③④
(3)根据二氧化碳既不能燃烧,也不能支持燃烧的性质,人们研制了泡沫灭火器,灭火器内有两个容器,分别盛放两种液体,它们是Al2(SO4)3和NaHCO3溶液,两种溶液互不接触,不发生任何化学反应。(平时千万不能碰倒泡沫灭火器)当需要泡沫灭火器时,把灭火器倒立,两种溶液混合在一起,就会产生大量的二氧化碳气体,请写出相关化学方程式:_____________________;若灭火器中盛装了153.9g的硫酸铝与足量的碳酸氢钠,试问理论上可以放出CO2____________L(标准状况下)
(14分)一种含铝、锂、钴的新型电子材料,生产中产生的废料数量可观,废料中的铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3·CoO的形式存在,吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中。
(1)过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al,反应的离子方程式为 。
(2)过程II中加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出钴。则浸出钴的离子反应方程式为(产物中只有一种酸根) 。请从反应原理分析不用盐酸酸化的主要原因____________________________________。
(3)碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同,请分别用离子方程式表示在过程III、IV中起的作用:__________________________________;____________________________。
(4)某天然碱的化学式可表示为2Na2CO3·NaHCO3·2H2O,取少量该物质溶于水得稀溶液P。下列有关溶液P中微粒的物质的量浓度关系正确的是______(填序号)。
A.c(CO32-) > c(HCO3-)> c(OH-)> c(H+) |
B.c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3) |
C.3c(Na+)>5c(CO32-)+5c(HCO3-) |
D.将P溶液与少量NaOH溶液混合:c(Na+)+ c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+ c(OH-) |
(5)CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色,利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的CoCl2·6H2O晶体受热分解时,剩余固体质量随温度变化的曲线,A物质的化学式是_______________。
二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s) △H1=-159.47kJ·mol-1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+72.49kJ·mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3=-86.98kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)下列示意图中,能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线是 。
[a表示2NH3(g)+CO2(g),b表示H2NCOONH4(s),c表示CO(NH2)2(s)+H2O(g)]
反应Ⅲ在 (填“较高温度”或“较低温度”)下能自发进行。
(2)反应中影响CO2转化率的因素很多,下图甲为一定条件下,不同水碳比n(H2O)/n(CO2)和温度影响CO2转化率变化的趋势曲线。
①其他条件相同时,为提高CO2的转化率,生产中可以采取的措施是 (填“提高”或“降低”)水碳比。
②当温度高于190℃后,CO2转化率出现如图甲所示的变化趋势,其原因是 。
(3)根据反应Ⅰ,在恒定温度下,将氨气和二氧化碳按2:1的物质的量之比充入体积为10L的密闭容器中(容器体积不变,固体体积忽略不计),经20min达到平衡,反应物浓度的变化曲线如图乙所示,若保持温度和体积不变,25min时再向容器中充入2mol氨气和1mol二氧化碳,在40min时重新达到平衡,请在图乙中画出25~45min内氨气的浓度变化曲线。
(4)尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3。
①下列物质中与尿素有类似性质的是 。
A.H2NCOONH4 | B.HOCH2CH2OH |
C.HOCH2CH2NH2 | D.H2NOCCH2CH2CONH2 |
②已知电解质在水中的电离平衡常数(25℃)如下表:
弱电解质 |
H2CO3 |
NH3·H2O |
电离平衡常数 |
=4.30×10-7 =5.60×10-117 |
=5.60×10-117 |
则常温下0.1mol·L-1的(NH4)2CO3溶液呈碱性的原因 。
废旧显示屏玻璃中含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质。某课题小组以此玻璃粉末为原料,制得Ce(OH)4和硫酸铁铵矾[Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O],流程设计如下:
已知:Ⅰ.酸性条件下,铈在水溶液中有Ce3+、Ce4+两种主要存在形式,Ce4+有较强氧化性;
Ⅱ.CeO2不溶于稀硫酸,也不溶于NaOH溶液。
回答以下问题:
(1)反应①的离子方程式是 。
(2)反应②中H2O2的作用是 。
(3)反应③的离子方程式是 。
(4)已知有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来,该过程可表示为:
2Ce3+ (水层)+ 6HT(有机层)2CeT3 (有机层)+ 6H+(水层)
从平衡角度解释:向CeT3 (有机层)加入H2SO4 获得较纯的含Ce3+的水溶液的原因是 。
(5)硫酸铁铵矾[Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O]广泛用于水的净化处理,其净水原理用离子方程式解释是 。
(6)相同物质的量浓度的以下三种溶液中,NH4+的浓度由大到小的顺序是 。
a.Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O
b.(NH4) 2SO4
c.(NH4) 2CO3
天然气含有硫化氢气体,回收并综合利用硫化氢有重要的经济价值和环境保护意义。如硫化氢可经过一系列反应制得硫酸:
(1)物质发生不完全燃烧时的反应热难以通过实验测得。已知硫化氢气体的燃烧热是586 kJ/mol,固体硫单质的燃烧热是297kJ·mol-1。写出硫化氢气体不完全燃烧生成固体硫单质的热化学方程式 。
(2)工业生产中硫化氢尾气可用NaOH溶液吸收。
①吸收尾气后得到的Na2S溶液显 性(填“酸”、“碱”、“中”);
②下列与H2S、NaHS和Na2S相关的离子方程式正确的是(填字母序号)_________。
A.H2S+OH—=HS—+H2O | B.HS—+H2O=H2S+OH— |
C.HS—+H2OS2—+H3O+ | D.S2—+H2OH2S+2OH— |
(3)在一定温度下,某容器中发生2H2S(g)2H2(g)+S2(g)的反应,测得相应时间时部分物质的浓度(mol·L-1)如下表,根据表中数据回答问题:
时间 物质 |
0 min |
20 min |
60 min |
90 min |
120 min |
H2S |
|
|
0.006 |
0.005 |
|
H2 |
0 |
0.002 |
0.004 |
|
|
S2 |
0 |
|
0.002 |
|
0.0025 |
①判断90 min时反应速率v(正)______v(逆)(填“>”、“=”或“<”);
②求该温度下反应的化学平衡常数(不必写出计算过程)K=______ ___。
(4)以硫化氢为原料,使用质子固体电解质(能传导H+)构成燃料电池,硫化氢放电后生成硫蒸气(化学式S2),该燃料电池的负极反应式为_________ ____。
(5)硫酸是强酸,在图中画出硫酸溶液和氢氧化钠溶液反应过程的能量变化示意图。
Ⅰ.CO可用于合成甲醇。在压强为0.1MPa条件下,在体积为bL的密闭容器中充入a mol CO和2a mol H2,在催化剂作用下合成甲醇:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图:
(1)该反应属于 反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)100℃时,该反应的平衡常数:K= (用a、b 的代数式表示)。
(3)在温度和容积不变的情况下,再向平衡体系中充入a mol CO,2a mol H2,达到平衡时CO转化率 (填“增大”“不变”或“减小”)
Ⅱ.T ℃时,纯水中c(OH-)为10-6 mol·L-1,则该温度时
(1)将pH=3 的H2SO4溶液与pH=10的NaOH溶液按体积比9:2 混合,所得混合溶液的pH为 。
(2)若1体积pH1=a的某强酸溶液与10体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是 。
Ⅲ. 在25mL的氢氧化钠溶液中逐滴加入0.2 mol/ L醋酸溶液,滴定曲线如图所示。
(1)该氢氧化钠溶液浓度为________________。
(2)在B点,a_________12.5 mL(填“<”“>”或“=”)。若由体积相等的氢氧化钠溶液和醋酸溶液混合且恰好呈中性,则混合前c(NaOH) c(CH3COOH)
(3)在D点,溶液中离子浓度大小关系为_____________________。
黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制取硫酸的重要原料,其煅烧产物为SO2和Fe3O4。
(1)将0.5molSO2(g)和0.48molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中,反应: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.48mol/L。则该条件下SO2的平衡转化率为 。
(2)若锻烧12gFeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出19.66kJ热量,产生的SO3与水全部化合生成H2SO4,放出26.06kJ热量,写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式: 。
(3)将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于稀H2SO4后,加入铁粉,可制备FeSO4。酸溶过程中需保持溶液足够酸性,其目的是 。
(4)从吸收塔排出的尾气中SO2先用足量氨水吸收,再用浓硫酸处理,得到较高浓度的SO2和铵盐,写出有关反应的化学方程式: 、 。
SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用,也可用于海水提溴过程中吸收潮湿空气中的Br2,则SO2吸收Br2的离子方程式是 。
(1)有人研究证明:使用氯气作自来水消毒剂,氯气会与水中有机物反应,生成如CHCl3等物质,这些物质可能是潜在的致癌致畸物质。目前人们已研发多种饮用水的新型消毒剂。下列物质不能作自来水消毒剂的是 (填序号)。
A.明矾 | B.二氧化氯 |
C.臭氧 | D.高铁酸钠(Na2FeO4) |
(2)高铁(VI)酸盐是新一代水处理剂。其制备方法有:次氯酸盐氧化法(湿法)和高温过氧化物氧化法(干法)等。湿法是在碱性溶液中用次氯酸盐氧化铁(III)盐,写出该法的离子方程式: 。
(3)用高铁(VI)酸盐设计的高铁(VI)电池是一种新型可充电电池,电解质溶液为KOH溶液,放电时的总反应:3Zn+2K2FeO4+8H2O→3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
①写出正极发生的电极反应式: 。
②用高铁(VI)电池作电源,以Fe作阳极,以Cu作阴极,对足量KOH溶液进行电解,当有0.1molK2FeO4反应时,在电解池中生成H2 L(标准状况),同时生成Fe(OH)3= mol。
③下表列出了某厂排放的含锌废水中的含量及国家环保标准值的有关数据:
|
含锌废水水质 |
经处理后的水国家环保标准值 |
Zn2+浓度/(mg·L-1) |
≤800 |
≤3.9 |
pH |
1~5 |
6~9 |
经处理后的废水pH=8,此时废水中Zn2+的浓度为 mg/L(常温下,Ksp[Zn(OH)2]=1.2×1017), (填“符合”或“不符合”)国家环保标准。
工业制备氯化铜时,将浓盐酸用蒸气加热到80℃左右,慢慢加入粗CuO粉末(含杂质Fe2O3、FeO),充分搅拌使之溶解,得一强酸性的混合溶液,现欲从该混合溶液中制备纯净的CuCl2溶液[参考数据:pH≥9.6时,Fe2+完全水解成Fe(OH)2;pH≥6.4时,Cu2+完全水解成Cu(OH)2;pH≥3.7时,Fe3+完全水解成Fe(OH)3]。请回答以下问题:
(1)第一步除Fe2+,能否直接调整pH=9.6将Fe2+沉淀除去?______,理由是_____________________。
有人用强氧化剂NaClO将Fe2+氧化为Fe3+:
①加入NaClO后,溶液的pH变化是___________(填序号);
A.一定增大 B.一定减小
C.可能增大 D.可能减小
②你认为用NaClO作氧化剂是否妥当?__________,理由是____________________________。
③现有下列几种常用的氧化剂,可用于除去该混合溶液中Fe2+的有_________(填序号)。
A.浓HNO3 B.KMnO4 C.Cl2 D.O2
(2)除去溶液中的Fe3+的方法是调整溶液的pH=3.7,现有下列试剂均可以使强酸性溶液的pH调整到3.7,可选用的有__________(填序号)。
A.NaOH B.氨水 C.Cu2(OH)2CO3 D.Na2CO3
某二元弱酸(简写为H2A)溶液,按下式发生一级或二级电离:
H2AH++HA-,HA-H++A2-
已知相同浓度时的电离度α(H2A)>α(HA-),设有下列四种溶液:
A、0.01mol/L的H2A溶液
B、0.01mol/L的NaHA溶液
C、0.02mol/L的HCl与0.04mol/L的NaHA溶液等体积混合
D、0.02mol/L的NaOH与0.02mol/L的NaHA溶液等体积混合
据此,填写下列空白(填代号):
(1)c(H+)最大的是 ,最小的是 ;
(2)c(H2A)最大的是 ,最小的是 ;
(3)c(A2-)最大的是 ,最小的是 。