中华文明源远流长,在世界文明中独树一帜,汉字居功至伟。随着时代发展,汉字被不断赋予新的文化内涵,其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是
| 汉字载体 | | | | |
| 选项 | A .兽骨 | B .青铜器 | C .纸张 | D .液晶显示屏 |
A . A B . B C . C D . D
B
【详解】 A .兽骨,甲骨文的契刻载体之一,主要是牛的肩胛骨,一小部分是羊、猪、鹿的肩胛骨,还有极少部分的牛肋骨,其主要成分是碳酸钙和其它钙盐,故 A 不符合题意;
B .青铜器是红铜与其他化学元素锡、铅等的合金,属于合金材料,故 B 项符合题意;
C .纸张的主要成分是纤维素,故 C 不符合题意;
D .液晶显示器是一种采用液晶为材料的显示器,液晶是一类介于固态和液态间的有机化合物,故 D 不符合题意;
综上所述,答案为 B 项。
北京冬奥会成功举办、神舟十三号顺利往返、 “ 天宫课堂 ” 如期开讲及 “ 华龙一号 ” 核电海外投产等,均展示了我国科技发展的巨大成就。下列相关叙述正确的是
A .冬奥会 “ 飞扬 ” 火炬所用的燃料 为氧化性气体
B .飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子
C .乙酸钠过饱和溶液析出晶体并放热的过程仅涉及化学变化
D .核电站反应堆所用铀棒中含有的 与
互为同位素
D
【详解】 A . H 2 作为燃料在反应中被氧化,体现出还原性,故 A 项说法错误;
B .玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,故 B 项说法错误;
C .乙酸钠饱和溶液中析出晶体的过程中无新物质生成,因此属于物理变化,故 C 项说法错误;
D . 与
是质子数均为 92 ,中子数不同的核素,因此二者互为同位素,故 D 项说法正确;
综上所述,叙述正确的是 D 项。
广东一直是我国对外交流的重要窗口,馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是
| 文物 | | | | |
| 选项 | A .南宋鎏金饰品 | B .蒜头纹银盒 | C .广彩瓷咖啡杯 | D .铜镀金钟座 |
A . A B . B C . C D . D
C
【详解】 A .鎏金饰品是用金汞合金制成的金泥涂饰器物的表面,经过烘烤,汞蒸发而金固结于器物上的一种传统工艺,其中不含硅酸盐,故 A 项不符合题意;
B .蒜头纹银盒中主要成分为金属银,其中不含硅酸盐,故 B 项不符合题意;
C .广彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸盐产品烧制而成,其主要成分为硅酸盐,故 C 项符合题意;
D .铜镀金钟座是铜和金等制得而成,其中不含硅酸盐,故 D 项不符合题意;
综上所述,答案为 C 。
实验室进行粗盐提纯时,需除去 和
,所用试剂包括
以及
A . B .
C . D .
A
【分析】除杂过程中不能引入新杂质,同时为保证除杂完全,所加除杂试剂一般过量,然后选择合适的试剂将所加过量的物质除去。
【详解】粗盐中主要成分为 NaCl 。除去 Ca 2+ 选用 将其转化为沉淀,为了不引入新杂质,所加物质的阳离子为 Na + ,即选用 Na 2 CO 3 除去 Ca 2+ ,同理可知,除去 Mg 2+ 需选用 NaOH ,除去
需选用 BaCl 2 ,因所加除杂试剂均过量,因此向粗盐样品中加入除杂试剂的顺序中, BaCl 2 先于 Na 2 CO 3 加入,利用 Na 2 CO 3 除去 Ca 2+ 和多余的 BaCl 2 ,因 Na 2 CO 3 、 NaOH 均过量,成为新杂质,需要过滤后向滤液中加入 HCl ,至溶液中不再有气泡产生,以此除去 Na 2 CO 3 、 NaOH ,然后将溶液蒸干得到较为纯净的食盐产品,综上所述,答案为 A 。
若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图 (a~d 均为浸有相应试液的棉花 ) 所示的探究实验,下列分析正确的是
A . 与浓硫酸反应,只体现
的酸性
B . a 处变红,说明 是酸性氧化物
C . b 或 c 处褪色,均说明 具有漂白性
D .试管底部出现白色固体,说明反应中无 生成
B
【详解】 A .铜和浓硫酸反应过程中,生成 CuSO 4 体现出浓硫酸的酸性,生成 SO 2 体现出浓硫酸的强氧化性,故 A 错误;
B . a 处的紫色石蕊溶液变红,其原因是 SO 2 溶于水生成了酸,可说明 SO 2 是酸性氧化物,故 B 正确;
C . b 处品红溶液褪色,其原因是 SO 2 具有漂白性,而 c 处酸性高锰酸钾溶液褪色,其原因是 SO 2 和 KMnO 4 发生氧化还原反应, SO 2 体现出还原性,故 C 错误;
D .实验过程中试管底部出现白色固体,根据元素守恒可知,其成分为无水 CuSO 4 ,而非蓝色的 CuSO 4 ·5H 2 O ,其原因是浓硫酸体现出吸水性,将反应生成的 H 2 O 吸收,故 D 错误;
综上所述,正确的是 B 项。
劳动开创未来。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是
| 选项 | 劳动项目 | 化学知识 |
| A | 面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包 | |
| B | 环保工程师用熟石灰处理酸性废水 | 熟石灰具有碱性 |
| C | 工人将模具干燥后再注入熔融钢水 | 铁与 |
| D | 技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板 | 铝能形成致密氧化膜 |
A . A B . B C . C D . D
A
【详解】 A .小苏打是碳酸氢钠,不是碳酸钠,主要用来做膨松剂,故 A 符合题意;
B .熟石灰是氢氧化钙,具有碱性,可以用于处理酸性废水,故 B 不符合题意;
C .熔融的铁与水蒸气在高温下反应会生成四氧化三铁和氢气,因此必须将模具干燥,故 C 不符合题意;
D .钢板上镀铝,保护钢板,金属铝表面形成致密氧化膜而保护金属铝不被腐蚀,,故 D 不符合题意。
综上所述,答案为 A 。
甲~戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是
| 甲 | | 乙 |
| 丙 | 丁 | 戊 |
A .原子半径:丁>戊>乙
B .非金属性:戊>丁>丙
C .甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D .丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
C
【分析】甲~戊是短周期元素,戊中的最高价氧化物对应水化物为强酸,则可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,则戊为 Cl ,甲为 N 、乙为 F 、丙为 P 、丁为 S ,若是硫酸,则戊为 S ,甲为 C 、乙为 O 、丙为 Si 、丁为 P 。
【详解】 A .根据层多径大,同电子层结构核多径小原则,则原子半径:丁>戊>乙,故 A 正确;
B .根据同周期从左到右非金属性逐渐增强,则非金属性:戊>丁>丙,故 B 正确;
C .甲的氢化物可能为氨气,可能为甲烷、乙烷等,若是氨气,则遇氯化氢一定有白烟产生;若是甲烷、乙烷等,则遇氯化氢不反应,没有白烟生成,故 C 错误;
D .丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸、也可能是磷酸,都一定能与强碱反应,故 D 正确。
综上所述,答案为 C 。
实验室用 和浓盐酸反应生成
后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置 (“→” 表示气流方向 ) 不能达到实验目的的是
A . A B . B C . C D . D
D
【详解】 A .浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有 HCl ,可用饱和食盐水除去 HCl , Cl 2 可用浓硫酸干燥, A 装置能达到实验目的,故 A 不符合题意;
B .氯气的密度大于空气,用向上排空气法收集, B 装置能收集氯气,故 B 不符合题意;
C .湿润的红布条褪色,干燥的红色布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,故 C 不符合题意;
D .氯气在水中的溶解度较小,应用 NaOH 溶液吸收尾气, D 装置不能达到实验目的,故 D 符合题意;
答案选 D 。
我国科学家进行了如图所示的碳循环研究。下列说法正确的是
A .淀粉是多糖,在一定条件下能水解成葡萄糖
B .葡萄糖与果糖互为同分异构体,都属于烃类
C . 中含有
个电子
D . 被还原生成
A
【详解】 A .淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的多糖,在一定条件下水解可得到葡萄糖,故 A 正确;
B .葡萄糖与果糖的分子式均为 C 6 H 12 O 6 ,结构不同,二者互为同分异构体,但含有 O 元素,不是烃类,属于烃的衍生物,故 B 错误;
C .一个 CO 分子含有 14 个电子,则 1molCO 中含有 14×6.02×10 23 =8.428×10 24 个电子,故 C 错误;
D .未指明气体处于标况下,不能用标况下的气体摩尔体积计算其物质的量,故 D 错误;
答案选 A 。
以熔融盐为电解液,以含 和
等的铝合金废料为阳极进行电解,实现
的再生。该过程中
A .阴极发生的反应为 B .阴极上
被氧化
C .在电解槽底部产生含 的阳极泥 D .阳极和阴极的质量变化相等
C
【分析】根据电解原理可知,电解池中阳极发生失电子的氧化反应,阴极发生得电子的还原反应,该题中以熔融盐为电解液,含 和
等的铝合金废料为阳极进行电解,通过控制一定的条件,从而可使阳极区 Mg 和 Al 发生失电子的氧化反应,分别生成 Mg 2+ 和 Al 3+ , Cu 和 Si 不参与反应,阴极区 Al 3+ 得电子生成 Al 单质,从而实现 Al 的再生,据此分析解答。
【详解】 A .阴极应该发生得电子的还原反应,实际上 Mg 在阳极失电子生成 Mg 2+ , A 错误;
B . Al 在阳极上被氧化生成 Al 3+ , B 错误;
C .阳极材料中 Cu 和 Si 不参与氧化反应,在电解槽底部可形成阳极泥, C 正确;
D .因为阳极除了铝参与电子转移,镁也参与了电子转移,且还会形成阳极泥,而阴极只有铝离子得电子生成铝单质,根据电子转移数守恒及元素守恒可知,阳极与阴极的质量变化不相等, D 错误;
故选 C 。
为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的 溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是
A .加入 溶液产生沉淀 B .加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C .加入 溶液无红色出现 D .加入
溶液无蓝色沉淀生成
D
【分析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀,则将其放入到酸化的 3%NaCl 溶液中,会构成原电池,由于锌比铁活泼,作原电池的负极,而铁片作正极,溶液中破损的位置会变大,铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气,溶液中会有亚铁离子生成,据此分析解答。
【详解】 A .氯化钠溶液中始终存在氯离子,所以加入硝酸银溶液后,不管铁片是否被腐蚀,均会出现白色沉淀,故 A 不符合题意;
B .淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质,但不论铁片是否被腐蚀,均无氧化性物质与碘化钾发生反应,故 B 不符合题意;
C . KSCN 溶液可检测铁离子的存在,上述现象中不会出现铁离子,所以无论铁片是否被腐蚀,加入 KSCN 溶液后,均无红色出现,故 C 不符合题意;
D . K 3 [Fe(CN) 6 ] 是用于检测 Fe 2+ 的试剂,若铁片没有被腐蚀,则溶液中不会生成亚铁离子,则加入 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液就不会出现蓝色沉淀,故 D 符合题意。
综上所述,答案为 D 。
陈述 Ⅰ 和 Ⅱ 均正确但不具有因果关系的是
| 选项 | 陈述 Ⅰ | 陈述 Ⅱ |
| A | 用焦炭和石英砂制取粗硅 | |
| B | 利用海水制取溴和镁单质 | |
| C | 石油裂解气能使溴的 | 石油裂解可得到乙烯等不饱和烃 |
| D | | |
A . A B . B C . C D . D
A
【详解】 A .焦炭具有还原性,工业上常利用焦炭与石英砂( SiO 2 )在高温条件下制备粗硅,这与 SiO 2 是否做光导纤维无因果关系,故 A 符合题意;
B .海水中存在溴离子,可向其中通入氯气等氧化剂将其氧化为溴单质,再经过萃取蒸馏物理操作分离提纯溴单质,另外,通过富集海水中的镁离子,经过沉淀、溶解等操作得到无水氯化镁,随后电解熔融氯化镁可制备得到镁单质,陈述 I 和陈述 II 均正确,且具有因果关系, B 不符合题意;
C .石油在催化剂加热条件下进行裂解可得到乙烯等不饱和烃,从而使溴的 CCl 4 溶液褪色,陈述 I 和陈述 II 均正确,且具有因果关系, C 不符合题意;
D . FeCl 3 溶液中铁离子可发生水解,生成具有吸附性的氢氧化铁胶体,从而可用作净水剂,陈述 I 和陈述 II 均正确,且具有因果关系, D 不符合题意;
综上所述,答案为 A 。
恒容密闭容器中, 在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量 (n) 如图所示。下列说法正确的是
A .该反应的
B . a 为 随温度的变化曲线
C .向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
D .向平衡体系中加入 , H 2 的平衡转化率增大
C
【详解】 A .从图示可以看出,平衡时升高温度,氢气的物质的量减少,则平衡正向移动,说明该反应的正反应是吸热反应,即 Δ H > 0 ,故 A 错误;
B .从图示可以看出,在恒容密闭容器中,随着温度升高氢气的平衡时的物质的量减少,则平衡随着温度升高正向移动,水蒸气的物质的量增加,而 a 曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化,故 B 错误;
C .容器体积固定,向容器中充入惰性气体,没有改变各物质的浓度,平衡不移动,故 C 正确;
D . BaSO 4 是固体,向平衡体系中加入 BaSO 4 ,不能改变其浓度,因此平衡不移动,氢气的转化率不变,故 D 错误;
故选 C 。
下列关于 的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是
A .碱转化为酸式盐:
B .碱转化为两种盐:
C .过氧化物转化为碱:
D .盐转化为另一种盐:
B
【详解】 A .向氢氧化钠溶液中通入足量的二氧化碳,碱可以转化成酸式盐,离子方程式为: CO 2 +OH - = ,故 A 错误;
B .氯气通入 NaOH 溶液中可以生成氯化钠和次氯酸钠两种盐,其离子方程式为: Cl 2 +2OH - =Cl - +ClO - +H 2 O ,故 B 正确;
C .钠的过氧化物为 Na 2 O 2 ,可以和水反应生成氢氧化钠,但在离子方程式里 Na 2 O 2 不能拆成离子,故 C 错误;
D .硅酸钠溶于水,在离子方程式里要写成离子,故 D 错误;
故选 B 。
在相同条件下研究催化剂 I 、 Ⅱ 对反应 的影响,各物质浓度 c 随反应时间 t 的部分变化曲线如图,则
A .无催化剂时,反应不能进行
B .与催化剂 Ⅰ 相比, Ⅱ 使反应活化能更低
C . a 曲线表示使用催化剂 Ⅱ 时 X 的浓度随 t 的变化
D .使用催化剂 Ⅰ 时, 内,
D
【详解】 A .由图可知,无催化剂时,随反应进行,生成物浓度也在增加,说明反应也在进行,故 A 错误;
B .由图可知,催化剂 I 比催化剂 Ⅱ 催化效果好,说明催化剂 I 使反应活化能更低,反应更快,故 B 错误;
C .由图可知,使用催化剂 Ⅱ 时,在 0~2min 内 Y 的浓度变化了 2.0mol/L ,而 a 曲线表示的 X 的浓度变化了 2.0mol/L ,二者变化量之比不等于化学计量数之比,所以 a 曲线不表示使用催化剂 Ⅱ 时 X 浓度随时间 t 的变化,故 C 错误;
D .使用催化剂 I 时,在 0~2min 内, Y 的浓度变化了 4.0mol/L ,则 (Y) =
=
=2.0
,
(X) =
(Y) =
2.0
=1.0
,故 D 正确;
答案选 D 。
科学家基于 易溶于
的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备 ( 如图 ) 。充电时电极 a 的反应为:
。下列说法正确的是
A .充电时电极 b 是阴极
B .放电时 溶液的
减小
C .放电时 溶液的浓度增大
D .每生成 ,电极 a 质量理论上增加
C
【详解】 A .由充电时电极 a 的反应可知,充电时电极 a 发生还原反应,所以电极 a 是阴极,则电极 b 是阳极,故 A 错误;
B .放电时电极反应和充电时相反,则由放电时电极 a 的反应为 可知, NaCl 溶液的 pH 不变,故 B 错误;
C .放电时负极反应为 ,正极反应为
,反应后 Na + 和 Cl - 浓度都增大,则放电时 NaCl 溶液的浓度增大,故 C 正确;
D .充电时阳极反应为 ,阴极反应为
,由得失电子守恒可知,每生成 1molCl 2 ,电极 a 质量理论上增加 23g/mol
2mol=46g ,故 D 错误;
答案选 C 。
食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸 ( 用 表示 ) 。
的应用与其电离平衡密切相关。 25℃ 时,
的
。
(1) 配制 的
溶液,需
溶液的体积为 mL 。
(2) 下列关于 容量瓶的操作,正确的是 。
(3) 某小组研究 25℃ 下 电离平衡的影响因素。
提出假设。稀释 溶液或改变
浓度,
电离平衡会发生移动。设计方案并完成实验用浓度均为
的
和
溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液;测定
,记录数据。
| 序号 | | | | | |
| Ⅰ | 40.00 | / | / | 0 | 2.86 |
| Ⅱ | 4.00 | / | 36.00 | 0 | 3.36 |
| … | | | | | |
| Ⅶ | 4.00 | a | b | 3 : 4 | 4.53 |
| Ⅷ | 4.00 | 4.00 | 32.00 | 1 : 1 | 4.65 |
① 根据表中信息,补充数据: ,
。
② 由实验 Ⅰ 和 Ⅱ 可知,稀释 溶液,电离平衡 ( 填 ” 正 ” 或 ” 逆 ”)
向移动;结合表中数据,给出判断理由: 。
③ 由实验 Ⅱ~VIII 可知,增大 浓度,
电离平衡逆向移动。
实验结论假设成立。
(4) 小组分析上表数据发现:随着 的增加,
的值逐渐接近
的
。
查阅资料获悉:一定条件下,按 配制的溶液中,
的值等于
的
。
对比数据发现,实验 VIII 中 与资料数据
存在一定差异;推测可能由物质浓度准确程度不够引起,故先准确测定
溶液的浓度再验证。
① 移取 溶液,加入 2 滴酚酞溶液,用
溶液滴定至终点,消耗体积为
,则该
溶液的浓度为
。在 答题卡虚线框 中,画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点 。
② 用上述 溶液和
溶液,配制等物质的量的
与
混合溶液,测定 pH ,结果与资料数据相符。
(5) 小组进一步提出:如果只有浓度均约为 的
和
溶液,如何准确测定
的
?小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中 Ⅱ 的内容。
| Ⅰ | 移取 |
| Ⅱ | ,测得溶液的 pH 为 4.76 |
实验总结 得到的结果与资料数据相符,方案可行。
(6) 根据 可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途 。
(1)5.0
(2)C
(3) 3.00 33.00 正 实验 II 相较于实验 I ,醋酸溶液稀释了 10 倍,而实验 II 的 pH 增大值小于 1
(4) 0.1104
(5) 另取 20.00mlHAc ,加入 mL 氢氧化钠
(6)HClO :漂白剂和消毒液 ( 或 H 2 SO 3 :还原剂、防腐剂或 H 3 PO 4 :食品添加剂、制药、生产肥料 )
【详解】( 1 )溶液稀释过程中,溶质的物质的量不变,因此 250mL×0.1mol/L=V×5mol/L ,解得 V=5.0mL ,故答案为: 5.0 。
( 2 ) A .容量瓶使用过程中,不能用手等触碰瓶口,以免污染试剂,故 A 错误;
B .定容时,视线应与溶液凹液面和刻度线 “ 三线相切 ” ,不能仰视或俯视,故 B 错误;
C .向容量瓶中转移液体,需用玻璃棒引流,玻璃棒下端位于刻度线以下,同时玻璃棒不能接触容量瓶口,故 C 正确;
D .定容完成后,盖上瓶塞,将容量瓶来回颠倒,将溶液摇匀,颠倒过程中,左手食指抵住瓶塞,防止瓶塞脱落,右手扶住容量瓶底部,防止容量瓶从左手掉落,故 D 错误;
综上所述,正确的是 C 项。
( 3 ) ① 实验 VII 的溶液中 n(NaAc) : n(HAc)=3 : 4 , V(HAc)=4.00mL ,因此 V(NaAc)=3.00mL ,即 a=3.00 , , 由实验 I 可知,溶液最终的体积为 40.00mL ,因此 V(H 2 O)=40.00mL-4.00mL-3.00mL=33.00mL ,即 b=33.00 ,故答案为: 3.00 ; 33.00 。
② 实验 I 所得溶液的 pH=2.86 ,实验 II 的溶液中 c(HAc) 为实验 I 的 ,稀释过程中,若不考虑电离平衡移动,则实验 II 所得溶液的 pH=2.86+1=3.86 ,但实际溶液的 pH=3.36<3.86 ,说明稀释过程中,溶液中 n(H + ) 增大,即电离平衡正向移动,故答案为:正;实验 II 相较于实验 I ,醋酸溶液稀释了 10 倍,而实验 II 的 pH 增大值小于 1 。
( 4 ) (i) 滴定过程中发生反应: HAc+NaOH=NaAc+H 2 O ,由反应方程式可知,滴定至终点时, n(HAc)=n(NaOH) ,因此 22.08mL×0.1mol/L=20.00mL×c(HAc) ,解得 c(HAc)=0.1104mol/L ,故答案为: 0.1104 。
(ii) 滴定过程中,当 V(NaOH)=0 时, c(H + )= ≈
mol/L=10 -2.88 mol/L ,溶液的 pH=2.88 ,当 V(NaOH ) =11.04 mL 时, n(NaAc)=n(HAc) ,考虑 HAc 的电离和 Ac - 的水解, HAc 的电离程度大于 Ac - 的水解程度,故溶液中 NaAc > HAc ,溶液的 pH > PKa ,即 pH > 4.76 ,当 V(NaOH)=22.08mL 时,达到滴定终点,溶液中溶质为 NaAc 溶液, Ac - 发生水解,溶液呈弱碱性,当 NaOH 溶液过量较多时, c(NaOH) 无限接近 0.1mol/L ,溶液 pH 接近 13 ,因此滴定曲线如图:
。
( 5 )向 20.00mL 的 HAc 溶液中加入 V 1 mL NaOH 溶液达到滴定终点,滴定终点的溶液中溶质为 NaAc ,当 时,溶液中 c(H + ) 的值等于 HAc 的 K a ,因此另取 20.00mlHAc ,加入
mL 氢氧化钠,使溶液中 n(NaAc)=n(HAc) ,故答案为:另取 20.00mlHAc ,加入
mL 氢氧化钠。
( 6 )不同的无机弱酸在生活中应用广泛,如 HClO 具有强氧化性,在生活中可用于漂白和消毒, H 2 SO 3 具有还原性,可用作还原剂,在葡萄酒中添加适量 H 2 SO 3 可用作防腐剂, H 3 PO 4 具有中强酸性,可用作食品添加剂,同时在制药、生产肥料等行业有广泛用途,故答案为: HClO :漂白剂和消毒液 ( 或 H 2 SO 3 :还原剂、防腐剂或 H 3 PO 4 :食品添加剂、制药、生产肥料 ) 。
稀土 ( ) 包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿 ( 含铁、铝等元素 ) 中提取稀土的工艺如下:
已知:月桂酸 熔点为
;月桂酸和
均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持
价不变;
的
,
开始溶解时的 pH 为 8.8 ;有关金属离子沉淀的相关 pH 见下表。
| 离子 | | | | |
| 开始沉淀时的 pH | 8.8 | 1.5 | 3.6 | 6.2~7.4 |
| 沉淀完全时的 pH | / | 3.2 | 4.7 | / |
(1)“ 氧化调 pH” 中,化合价有变化的金属离子是 。
(2)“ 过滤 1” 前,用 溶液调 pH 至 的范围内,该过程中
发生反应的离子方程式为 。
(3)“ 过滤 2” 后,滤饼中检测不到 元素,滤液 2 中
浓度为
。为尽可能多地提取
,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保 “ 过滤 2” 前的溶液中
低于
( 保留两位有效数字 ) 。
(4)①“ 加热搅拌 ” 有利于加快 溶出、提高产率,其原因是 。
②“ 操作 X” 的过程为:先 ,再固液分离。
(5) 该工艺中,可再生循环利用的物质有 ( 写化学式 ) 。
(6) 稀土元素钇 (Y) 可用于制备高活性的合金类催化剂 。
① 还原 和
熔融盐制备
时,生成 1mol
转移
电子。
② 用作氢氧燃料电池电极材料时,能在碱性溶液中高效催化
的还原,发生的电极反应为 。
(1)Fe 2+
(2) 4.7 pH<6.2
(3)4.0 10 -4
(4) 加热搅拌可加快反应速率 冷却结晶
(5)MgSO 4
(6) 15 O 2 +4e - +2H 2 O=4OH -
【分析】由流程可知,该类矿 ( 含铁、铝等元素 ) 加入酸化 MgSO 4 溶液浸取,得到浸取液中含有 、
、
、
、
、
等离子,经氧化调 pH 使
、
形成沉淀,经过滤除去,滤液 1 中含有
、
、
等离子,加入月桂酸钠,使
形成
沉淀,滤液 2 主要含有 MgSO 4 溶液,可循环利用,滤饼加盐酸,经加热搅拌溶解后,再冷却结晶,析出月桂酸,再固液分离得到 RECl 3 溶液。
【详解】( 1 )由分析可知, “ 氧化调 pH” 目的是除去含铁、铝等元素的离子,需要将 Fe 2+ 氧化为 Fe 3+ ,以便后续除杂,所以化合价有变化的金属离子是 Fe 2+ ,故答案为: Fe 2+ ;
( 2 )由表中数据可知, 沉淀完全的 pH 为 4.7 ,而
开始沉淀的 pH 为 6.2~7.4 ,所以为保证
、
沉淀完全,且
不沉淀,要用
溶液调 pH 至 4.7
pH<6.2 的范围内,该过程中
发生反应的离子方程式为
,故答案为: 4.7
pH<6.2 ;
;
( 3 )滤液 2 中 浓度为
,即 0.1125mol/L ,根据
,若要加入月桂酸钠后只生成
,而不产生
,则
=
=4.0
10 -4
,故答案为: 4.0
10 -4 ;
( 4 ) ①“ 加热搅拌 ” 有利于加快 溶出、提高产率,其原因是加热搅拌可加快反应速率,故答案为:加热搅拌可加快反应速率;
② “ 操作 X” 的结果是分离出月桂酸,由信息可知,月桂酸 熔点为
,故 “ 操作 X” 的过程为:先冷却结晶,再固液分离,故答案为:冷却结晶;
( 5 )由分析可知,该工艺中,可再生循环利用的物质有 MgSO 4 ,故答案为: MgSO 4 ;
( 6 ) ① 中 Y 为 +3 价,
中 Pt 为 +4 价,而
中金属均为 0 价,所以还原
和
熔融盐制备
时,生成 1mol
转移 15
电子,故答案为: 15 ;
② 碱性溶液中,氢氧燃料电池正极发生还原反应,发生的电极反应为 O 2 +4e - +2H 2 O=4OH ,故答案为: O 2 +4e - +2H 2 O=4OH - 。
铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
(1) 催化剂 可由
加热分解制备,反应同时生成无污染气体。
① 完成化学方程式:
。
② 催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图,
过程的焓变为 ( 列式表示 ) 。
③ 可用于
的催化氧化。设计从
出发经过 3 步反应制备
的路线 ( 用 “→” 表示含氮物质间的转化 ) ;其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为 。
(2) 溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡:
(ⅰ)
(ⅱ)
① 下列有关 溶液的说法正确的有 。
A .加入少量硫酸,溶液的 pH 不变
B .加入少量水稀释,溶液中离子总数增加
C .加入少量 溶液,反应 (ⅰ) 的平衡逆向移动
D .加入少量 固体,平衡时
与
的比值保持不变
②25℃ 时, 溶液中
随 pH 的变化关系如图。当
时,设
、
与
的平衡浓度分别为 x 、 y 、
,则 x 、 y 、 z 之间的关系式为
;计算溶液中
的平衡浓度 ( 写出计算过程,结果保留两位有效数字 ) 。
③ 在稀溶液中,一种物质对光的吸收程度 (A) 与其所吸收光的波长 ( ) 有关;在一定波长范围内,最大 A 对应的波长 (
) 取决于物质的结构特征;浓度越高, A 越大。混合溶液在某一波长的 A 是各组分吸收程度之和。为研究对反应 (ⅰ) 和 (ⅱ) 平衡的影响,配制浓度相同、
不同的
稀溶液,测得其 A 随
的变化曲线如图,波长
、
和
中,与
的
最接近的是 ;溶液
从 a 变到 b 的过程中,
的值 ( 填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ”) 。
(1) N 2 ↑ 4H 2 O ( E 1 - E 2 )+Δ H +( E 3 - E 4 ) 2NO+O 2 =2NO 2
(2) BD 当溶液 pH=9 时,
,因此可忽略溶液中
即 =0.20
反应 (ii) 的平衡常数 K 2 = =
=3.3×10 -7
联立两个方程可得 =6.0×10 -4 mol/L λ 3 增大
【详解】( 1 ) ① 分解过程中,生成 Cr 2 O 3 和无污染气体,根据元素守恒可知,其余生成物为 N 2 、 H 2 O ,根据原子守恒可知反应方程式为
,故答案为: N 2 ↑ ; 4H 2 O 。
② 设反应过程中第一步的产物为 M ,第二步的产物为 N ,则 X→M Δ H 1 =( E 1 - E 2 ) , M→N Δ H 2 =Δ H , N→Y Δ H 3 =( E 3 - E 4 ) 1 ,根据盖斯定律可知, X(g)→Y(g) 的焓变为 Δ H 1 +Δ H 2 +Δ H 3 =( E 1 - E 2 )+Δ H +( E 3 - E 4 ) ,故答案为: ( E 1 - E 2 )+Δ H +( E 3 - E 4 ) 。
③NH 3 在 Cr 2 O 3 作催化剂条件下,能与 O 2 反应生成 NO , NO 与 O 2 反应生成红棕色气体 NO 2 , NO 2 与 H 2 O 反应生成 HNO 3 和 NO ,若同时通入 O 2 ,可将氮元素全部氧化为 HNO 3 ,因此从 NH 3 出发经过 3 步反应制备 HNO 3 的路线为 ;其中 NO 反应生成 NO 2 过程中,气体颜色发生变化,其反应方程式为 2NO+O 2 =2NO 2 ,故答案为:
; 2NO+O 2 =2NO 2 。
( 2 ) ①K 2 Cr 2 O 7 溶液中存在平衡: (i) 、 (ii)
。
A .向溶液中加入少量硫酸,溶液中 c (H + ) 增大, (ii) 平衡逆向移动,根据勒夏特列原理可知,平衡移动只是减弱改变量,平衡后,溶液中 c (H + ) 依然增大,因此溶液的 pH 将减小,故 A 错误;
B .加水稀释过程中,根据 “ 越稀越水解 ” 、 “ 越稀越电离 ” 可知, (i) 和 (ii) 的平衡都正向移动,两个平衡正向都是离子数增大的反应,因此稀释后,溶液中离子总数将增大,故 B 正确;
C .加入少量 NaOH 溶液, (ii) 正向移动,溶液中 将减小, (i) 将正向移动,故 C 错误;
D .平衡 (i) 的平衡常数 K 1 = ,平衡常数只与温度和反应本身有关,因此加入少量 K 2 Cr 2 O 7 溶液,
不变,故 D 正确;
综上所述,答案为: BD 。
②0.10mol/L K 2 Cr 2 O 7 溶液中, Cr 原子的总浓度为 0.20mol/L ,当溶液 pH=9.00 时,溶液中 Cr 原子总浓度为 =0.20mol/L ,
、
与
的平衡浓度分别为 x 、 y 、 z mol/L ,因此
=0.10 ;由图 8 可知,当溶液 pH=9 时,
,因此可忽略溶液中
,即
=0.20 ,反应 (ii) 的平衡常数 K 2 =
=
=3.3×10 -7 ,联立两个方程可得
=6.0×10 -4 mol/L 。
③ 根据反应 (i) 、 (ii) 是离子浓度增大的平衡可知,溶液 pH 越大,溶液中 越大,混合溶液在某一波长的 A 越大,溶液的 pH 越大,溶液中
越大,因此与
的 λ max 最接近的是 λ 3 ;反应 (i) 的平衡常数 K 1 =
,反应 (ii) 的平衡常数 K 2 =
,
=
=
,因此
=
,由上述分析逆推可知, b>a ,即溶液 pH 从 a 变到 b 的过程中,溶液中 c (H + ) 减小,所以
的值将增大,故答案为: λ 3 ;增大。
硒 ( ) 是人体必需微量元素之一,含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光 (
) 效应以来,
在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含
的新型
分子
的合成路线如下:
(1) 与 S 同族,基态硒原子价电子排布式为 。
(2) 的沸点低于
,其原因是 。
(3) 关于 I~III 三种反应物,下列说法正确的有 。
A . I 中仅有 键
B . I 中的 键为非极性共价键
C . II 易溶于水
D . II 中原子的杂化轨道类型只有 与
E . I~III 含有的元素中, O 电负性最大
(4)IV 中具有孤对电子的原子有 。
(5) 硒的两种含氧酸的酸性强弱为
( 填 “>” 或 “<”) 。研究发现,给小鼠喂食适量硒酸钠 (
) 可减轻重金属铊引起的中毒。
的立体构型为 。
(6) 我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能,该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物 X 是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一,其晶胞结构如图 1 ,沿 x 、 y 、 z 轴方向的投影均为图 2 。
①X 的化学式为 。
② 设 X 的最简式的式量为 ,晶体密度为
,则 X 中相邻 K 之间的最短距离为
( 列出计算式,
为阿伏加德罗常数的值 ) 。
(1)4s 2 4p 4
(2) 两者都是分子晶体,由于水存在分子间氢键,沸点高
(3)BDE
(4)O 、 Se
(5) > 正四面体形
(6) K 2 SeBr 6
【详解】( 1 )基态硫原子价电子排布式为 3s 2 3p 4 , 与 S 同族, Se 为第四周期元素,因此基态硒原子价电子排布式为 4s 2 4p 4 ;故答案为: 4s 2 4p 4 。
( 2 ) 的沸点低于
,其原因是两者都是分子晶体,由于水存在分子间氢键,沸点高;故答案为:两者都是分子晶体,由于水存在分子间氢键,沸点高。
( 3 ) A . I 中有 键,还有大 π 键,故 A 错误; B . Se−Se 是同种元素,因此 I 中的
键为非极性共价键,故 B 正确; C .烃都是难溶于水,因此 II 难溶于水,故 C 错误; D . II 中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型为 sp 2 ,碳碳三键上的碳原子杂化类型为 sp ,故 D 正确; E .根据同周期从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小,因此 I~III 含有的元素中, O 电负性最大,故 E 正确;综上所述,答案为: BDE 。
( 4 )根据题中信息 IV 中 O 、 Se 都有孤对电子,碳、氢、硫都没有孤对电子;故答案为: O 、 Se 。
( 5 )根据非羟基氧越多,酸性越强,因此硒的两种含氧酸的酸性强弱为 >
。
中 Se 价层电子对数为
,其立体构型为正四面体形;故答案为:>;正四面体形。
( 6 ) ① 根据晶胞结构得到 K 有 8 个,
有 ,则 X 的化学式为 K 2 SeBr 6 ;故答案为: K 2 SeBr 6 。
② 设 X 的最简式的式量为 ,晶体密度为
,设晶胞参数为 anm ,得到
,解得
, X 中相邻 K 之间的最短距离为晶胞参数的一半即
;故答案为:
。
基于生物质资源开发常见的化工原料,是绿色化学的重要研究方向。以化合物 I 为原料,可合成丙烯酸 V 、丙醇 VII 等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
(1) 化合物 I 的分子式为 _______ ,其环上的取代基是 _______( 写名称 ) 。
(2) 已知化合物 II 也能以 II′ 的形式存在。根据 II′ 的结构特征,分析预测其可能的化学性质,参考 ① 的示例,完成下表。
| 序号 | 结构特征 | 可反应的试剂 | 反应形成的新结构 | 反应类型 |
| ① | | | | 加成反应 |
| ② | _______ | _______ | _______ | 氧化反应 |
| ③ | _______ | _______ | _______ | _______ |
(3) 化合物 IV 能溶于水,其原因是 _______ 。
(4) 化合物 IV 到化合物 V 的反应是原子利用率 的反应,且
与
化合物 a 反应得到
,则化合物 a 为 _______ 。
(5) 化合物 VI 有多种同分异构体,其中含
结构的有 _______ 种,核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为 _______ 。
(6) 选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考上述信息,制备高分子化合物 VIII 的单体。
写出 VIII 的单体的合成路线 _______( 不用注明反应条件 ) 。
(1) C 5 H 4 O 2 醛基
(2) -CHO O 2 -COOH -COOH CH 3 OH - COOCH 3 酯化反应 ( 取代反应 )
(3)Ⅳ 中羧基能与水分子形成分子间氢键
(4) 乙烯
(5) 2
(6)
【详解】( 1 )根据化合物 Ⅰ 的结构简式可知,其分子式为 C 5 H 4 O 2 ;其环上的取代基为醛基,故答案为: C 5 H 4 O 2 ;醛基;
( 2 ) ② 化合物 Ⅱ' 中含有的 -CHO 可以被氧化为 -COOH ,故答案为: -CHO ; O 2 ; -COOH ;
③ 化合物 Ⅱ' 中含有 -COOH ,可与含有羟基的物质 ( 如甲醇 ) 发生酯化反应生成酯,故答案为: -COOH ; CH 3 OH ; - COOCH 3 ;酯化反应 ( 取代反应 ) ;
( 3 )化合物 Ⅳ 中含有羧基,能与水分子形成分子间氢键,使其能溶于水,故答案为: Ⅳ 中羧基能与水分子形成分子间氢键;
( 4 )化合物 Ⅳ 到化合物 Ⅴ 的反应是原子利用率 100% 的反应,且 1 molⅣ 与 1 mola 反应得到 2molV ,则 a 的分子式为 C 2 H 4 ,为乙烯,故答案为:乙烯;
( 5 )化合物 Ⅵ 的分子式为 C 3 H 6 O ,其同分异构体中含有
,则符合条件的同分异构体有
和
,共 2 种,其中核磁共振氢谱中只有一组峰的结构简式为
,故答案为:
;
( 6 )根据化合物 Ⅷ 的结构简式可知,其单体为
,其原料中的含氧有机物只有一种含二个羧基的化合物,原料可以是
,
发生题干 Ⅳ→V 的反应得到
,
还原为
,再加成得到
,
和
发生酯化反应得到目标产物,则合成路线为
,故答案为:
。