[化学——选修三:物质结构与性质](15分)
2011年3月11日日本发生了9.0级强地震。福岛第一核电站1号机组12日下午发生氢气爆炸。随后在爆炸核电站周围检测到的放射性物质有碘-131和铯—137,碘-131一旦被人体吸入,可能会引发甲状腺疾病。日本政府计划向核电站附近居民发放防止碘-131辐射的药物碘片。
(1)Cs(铯)的最外层电子排布式为6s1,与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元素A、B、C的电离能如下表:
那么三种元素C的元素符号为____________,形成其单质晶体的化学键类型__________。
(2)F、Cl、Br与I同主族,BeF2与H2O都是由三个原子构成的共价化合物分子,二者分子中的中心原子Be和O的杂化方式分别是________、________。与碘同主族的氯具有较高的活泼性,能够形成大量的含氯化合物,如金属氯化物,非金属氯化物等。BCl3是一种非金属氯化物,该物质分子中B—Cl键的键角为________。基态溴原子的简化电子排布式为 _____ 。
(3)卤素互化物如IBr、ICl等与卤素单质结构相似、性质相近。Cl2、IBr、ICl沸点由高到低的顺序为_______ __。
(4)测定气态氟化氢分子量总大于20,你认为可能的原因为 。
(5)碘—131是碘单质,其晶胞结构如下图甲所示,该晶胞中含有________个I2分子;KI的晶胞结构如下图乙所示,每个K+紧邻________个I-。
[化学一选修2:化学与技术](15分)
氯化亚铜(CuCl)是白色粉末,微溶于水,不溶于乙醇,在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu2+、Fe3+)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下:
金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。
【已知:金属离子浓度为1 mol·L-1时,Fe(OH)3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0,Cu(OH)2开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】请回答下列问题:
(1)酸浸时发生反应的离子方程式是________;析出CuCl晶体时的最佳pH在________左右。
(2)铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为____________________________。
(3)析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤,在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是____________________________________________。
(4)产品滤出时所得滤液的主要分成是________,若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体,还需要知道的是__________________。
(5)若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜,试写出该反应的化学方程式:______________________。为提高CuCl的产率,常在该反应体系中加入稀碱溶液,调节pH至3.5。这样做的目的是__________________________________________。
(10分) CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应来制造更高价值的化学品是目前的研究目标。
(1)250 ℃时,以镍合金为催化剂,向体积为4 L的密闭容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。
平衡体系中各组分体积分数(某一成分物质的量占总气体物质的量的百分数)如下表:
物质 | CH4 | CO2 | CO | H2 |
体积分数 | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
①此温度下该反应的平衡常数K=________。
②已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=+2.8 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g) ===2CO(g)+2H2(g) ΔH=________。
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250~300 ℃时,乙酸的生成速率减小的原因是__________________________________________________。
②将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为_______________________________。
(3)以CO2为原料可以合成多种物质。
如合成聚碳酸酯。已知CO2的分子结构为O===C===O,它的“C===O”双键与乙烯的“C===C”双键一样,在一定条件下可发生加聚反应,聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料,它是由CO2加聚而成。写出聚碳酸酯的结构简式:______________________________________。
(14分)过氧化钙可以用于改善地表水质,处理含重金属粒子废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下:
已知CaO2·8H2O呈白色,微溶于水,加热至350 ℃左右开始分解放出氧气。
(1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是________;
(2)检验“水洗”是否合格的方法是________;
(3)沉淀时常用冰水控制温度在0 ℃左右,其可能原因是(写出两种):
①____________;②____________。
(4)测定产品中CaO2的含量的实验步骤:
第一步:准确称取a g产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体,再滴入少量2 mol·L-1的H2SO4溶液,充分反应。
第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步:逐滴加入浓度为c mol·L-1的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液V mL。
【已知:】
①CaO2的质量分数为____________(用字母表示);
②某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能________(填“不受影响”、“偏低”或“偏高”),原因是_________。
(13分) Ⅰ(8分):已知Ca(OH)2与Cl2反应的氧化产物与温度有关,在一定量的石灰乳中通入足量的氯气,二者恰好完全反应。生成Cl-、ClO-、ClO3-三种含氯元素的离子,其中ClO-、ClO3-两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的曲线如图所示。
(1)t1时,开始有ClO3-生成的原因是_________________。
(2)t2时,Ca(OH)2与Cl2发生反应的总的化学方程式为 ___________________________。
(3)该石灰乳中含有Ca(OH)2的物质的量是_________mol。
(4)若反应物的量不变,在某温度下恰好完全反应时,氧化产物比值为,则n(Cl-)=____mol(用含a的代数式来表示)。
Ⅱ(5分)下图中,是电解NO制备 NH4NO3,其工作原理如图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3。
(1)阳极发生的电极反应式为 。
(2)需补充物质A,A是_____________,说明理由:________________。
已知酸性高锰酸钾溶液可以将FeSO4氧化,方程
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4→K2SO4+2MnSO4+5Fe2(SO4)3+8H2O,
现将一定量的硫酸酸化的高锰酸钾溶液与硫酸亚铁溶液混合,充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液,混合溶液中铁离子的物质的量随加入的KI的物质的量的变化关系如图所示。
则下列有关说法错误的是
A.图中AB段主要是高锰酸钾和碘化钾溶液反应
B.图中BC段发生的反应为2Fe3++2I-= 2Fe2++ I2。
C.根据OC段的数据可知开始加入的高锰酸钾的物质的量为0.25 mol
D.根据OC段的数据可知开始加入的硫酸亚铁的物质的量为1 mol