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[化学──选修3:物质结构与性质](15分) 稀土元素是指元素周期表中原子序数为...

[化学──选修3:物质结构与性质](15分)

稀土元素是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15种镧系元素,以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17 种元素。稀土有“工业维生素”的美称,如今已成为极其重要的战略资源。

(1)钪(Sc)为21号元素,其基态原子M能层电子数为       。镝(Dy)的基态原电子排布式为[Xe]4f106s2,一个基态镝原子所含的未成对电子数为      

(2)稀土元素最常见的化合价为+3价,但也有少数还有+4价。请根据下表中的电离能数据判断表中最有可能有+4价的元素是      

几种稀土元素的电离能(单位:kJ·mol-1

元素

I1

I2

I3

I1+I2+I3

I4

Sc(钪)

633

1235

2389

4257

7019

Y(钇)

616

1181

1980

3777

5963

La(镧)

538

1067

1850

3455

4819

Ce(铈)

527

1047

1949

3523

3547

(3)离子化合物 Na3[Sc(OH)6]中,存在的作用力除离子键外还有      

(4)Sm(钐)的单质与1,2-二碘乙烷可发生如下反应:Sm+ICH2CH2I→SmI2+CH2=CH2。ICH2CH2I中碳原子杂化轨道类型为       ,1mol CH2=CH2中含有的σ键数目为      。常温下1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体,其主要原因是      

(5)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似,晶胞中Pr(镨)原子位于面心和顶点。则PrO2(二氧化镨)的晶胞中有       个氧原子。

(6)Ce(铈)单质为面心立方晶体,其胞参数为a=516pm。晶胞中Ce(铈)原子的配位数为      ,列式表示Ce(铈)单质的密度:     g·cm-3(不必计算出结果)

 

(1)9(2分); 4(1分) (2)Ce(铈)(2分); (3)共价键和配位键(2分。一个1分,少一个扣1分,多写则0分) (4)sp3(1分);5NA(1分);二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高。(1分) (5)8(2分) (6)12(1分); (2分,注:答案中140或M均给分) 【解析】 试题分析:(1)钪(Sc)为21号元素,根据核外电子排布规律可知核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,所以其基态原子M能层电子数为9个。镝(Dy)的基态原电子排布式为[Xe]4f106s2,由于f能级最多排14个电子,所以根据排布规律可知一个基态镝原子所含的未成对电子数为4个。 (2)根据表中数据可知Ce元素的第三电离能与第四电离能差距最小,所以Ce元素最可能有+4价。(3)离子化合物 Na3[Sc(OH)6]中,存在的作用力除离子键外还有O与H之间的共价键,以及Sc与氢氧根之间的配位键。 (4)ICH2CH2I中碳原子是饱和碳元素,其杂化轨道类型为sp3;单键都是σ键,双键中还含有1个σ键,所以1mol CH2=CH2中含有的σ键数目为5NA。由于二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高,所以常温下1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体。 (5)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似,氟化钙的晶胞中含有8个F原子,则PrO2(二氧化镨)的晶胞中有8个氧原子。 (6)Ce(铈)单质为面心立方晶体,在Ce晶体的一个晶胞中与它距离相等且最近的Ce原子在通过这个顶点的三个面心上,面心占1/2,通过一个顶点可形成8个晶胞,因此该晶胞中Ce原子的配位数为8×3×1/2=12;一个晶胞中Ce原子数为8×1/8+6×1/2=4,因此Ce的密度ρ=m÷V=。 考点:考查物质结构与性质模块的分析与应用  
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【化学——选修2化学与技术】(15分)

(一)(6分)下列叙述正确的是(   

A.合成氨的“造气”阶段会产生废气

B.电镀的酸性废液用碱中和后就可以排放

C.电解制铝的过程中,作为阳极材料的无烟煤不会消耗

D.使用煤炭转化的管道煤气比直接燃煤可减少环境污染

(二)工业生产Na2S常用方法是无水芒硝(Na2SO4)一碳还原法,其流程示意图如下:

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(1)若煅烧阶段所得气体为等物质的量的CO和CO2。写出煅烧时发生的总反应方程式:      

(2)用碱液浸出产品比用热水更好,理由是      

(3)废水中汞常用硫化钠除去,汞的除去率与溶液pH和硫化钠实际用量与理论用量比值x的关系如图所示。

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为使除汞达到最佳效果,应控制条件是      

(4)取Na2S(含少量NaOH),加入到CuSO4溶液中,充分搅拌,若反应后溶液pH=4,此时溶液中c(S2-)=       mol·L-1

[已知:CuS的Ksp=8.8×10-36;Cu(OH)2的Ksp=2.2×10-20(保留2位有效数字)]。

(5)纳米Cu2O常用电解法制备,制备过程用铜棒和石墨棒做电极,Cu(NO3)2做电解液。电解生成Cu2O应在       ;该电极pH将       (填“升高”“不变”或“降低”),用电极方程式解释pH发生变化的原因      

 

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(15分)氮的氢化物NH3、N2H4等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。

(1)已知25℃时,几种难溶电解质的溶度积如下表所示:

氢氧化物

Cu(OH)2

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Mg(OH)2

Ksp

2.2×10-20

4.0×10-38

8.0×10-16

1.8×10-11

向Cu2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+浓度都为0.01mol·L-1的溶液中缓慢滴加稀氨水,产生沉淀的先后顺序为       (用化学式表示)。

(2)实验室制备氨气的化学方程式为      

工业上,制备肼(N2H4)的方法之一是用次氯酸钠溶液在碱性条件下与氨气反应。以石墨为电极,将该反应设计成原电池,该电池的负极反应为      

(3)在3 L密闭容器中,起始投入4 mol N2和9 mol H2在一定条件下合成氨,平衡时仅改变温度测得的数据如表所示:

温度(K)

平衡时NH3的物质的量(mol)

T1

2.4

T2

2.0

已知:破坏1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH3(g)中的化学键消耗的能量。

①则T1       T2(填“>”、“<”或“=”)。

②在T2 K下,经过10min达到化学平衡状态,则0~10min内H2的平均速率v(H2)=     ,平衡时N2的转化率α(N2)=       。若再增加氢气浓度,该反应的平衡常数将      (填“增大”、“减小”或“不变”)。

③下列图像分别代表焓变(△H)、混合气体平均相对分子质量(满分5 manfen5.com)、N2体积分数φ(N2和气体密度(ρ)与反应时间关系,其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是    

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(14分)亚磷酸(H3PO3)是二元酸,H3PO3溶液存在电离平衡:H3PO3满分5 manfen5.comH+ + H2PO3。亚磷酸与足量NaOH溶液反应,生和Na2HPO3

(1)①写出亚磷酸与少量NaOH溶液反应的离子方程式      

②根据亚磷酸(H3PO3)的性质可推测Na2HPO3稀溶液的pH       7(填“>”、“<”或“=”)。

③某温度下,0.1000 mol·L-1的H3PO3溶液中c (H+)=2.5×10-2 mol·L-1,除OH之外其他离子的浓度由大到小的顺序是       ,该温度下H3PO3电离平衡的平衡常数K=       。(H3PO3第二步电离忽略不计,结果保留两位有效数字)

(2)亚磷酸具有强还原性,可使碘水褪色,该反应的化学方程式      

(3)电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸,装置示意图如下:

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说明:阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过。

①阴极的电极反应式为      

②产品室中生成亚磷酸的离子方程式为     

 

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(14分)3-丁酮酸乙酯在有机合成中用途极广,广泛用于药物合成,还用作食品的着香剂。其相对分子质量为130,常温下为无色液体,沸点181℃受热温度超过95摄氏度时就会分解;易溶于水,与乙醇、乙酸乙酯等有机试剂以任意比混溶;实验室可用以乙酸乙酯和金属钠为原料制备。乙酸乙酯相对分子质量为88,常温下为无色易挥发液体,微溶于水,沸点77℃

【反应原理】

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【实验装置】

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【实验步骤】

1.加热反应:向反应装置中加入32 mL(28.5g,0.32mol)乙酸乙酯、少量无水乙醇、1.6 g(0.07mol)切细的金属钠,微热回流1.5~3小时,直至金属钠消失。

2.产物后处理:冷却至室温,卸下冷凝管,将烧瓶浸在冷水浴中,在摇动下缓慢的加入32 mL 30%醋酸水溶液,使反应液分层。用分液漏斗分离出酯层。酯层用5%碳酸钠溶液洗涤,有机层放入干燥的锥形瓶中,加入无水碳酸钾至液体澄清。

3.蒸出未反应的乙酸乙酯:将反应液在常压下蒸馏至100℃。然后改用减压蒸馏,得到产品2.0g

回答下列问题:

(1)从反应原理看,无水乙醇的作用是      

(2)反应装置中加干燥管是为了       。两个装置中冷凝管的作用       (填“相同”或“不相同”),冷却水进水口分别为              (填图中的字母)。

(3)产物后处理中,滴加稀醋酸的目的是       ,稀醋酸不能加多了,原因是       。用分液漏斗分离出酯层的操作叫       。碳酸钠溶液洗涤的目的是       。加碳酸钾的目的是      

(4)采用减压蒸馏的原因是      

(5)本实验所得到的3-丁酮酸乙酯产率是       (填正确答案标号)。

A.10%           B.22%          C.19%            D.40%

 

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茶叶中铁元素的检验可经过以下四个步骤完成:将茶叶灼烧灰化→用浓硝酸溶解茶叶灰→过滤得到的滤液→检验滤液中的Fe3+。下图是可能用到的实验用品。

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有关该实验的说法中正确的是

A.第一步需选用仪器①①的名称叫钳埚

B.第二步用浓硝酸溶解茶叶并加蒸馏水稀释,选用

C.要完成第三步,需选用,除夹持仪器外还缺滤纸

D.第四步,滤液中含有Fe3+加入⑧中的溶液后滤液会显红色

 

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