选考[化学---选修3:物质结构与性质] (15分)
太阳能电池板材料除单晶硅外,还有铜、铟、镓、硒等化学物质。
(1)铟与镓同是IIIA族元素,写出铟基态原子的电子排布式: 。
(2)硒为第四周期VIA族元素,与其相邻的元素有砷(33号)、溴(35号),则三种元素的电负性由小到大的顺序为 。(用元素符号表示)
(3)SeO3分子的立体构型为 。
(4)硅烷(SinH2n+2)的沸点与相对分子质量的关系如图所示,呈现这种变化的原因是 。
(5)硼元素具有缺电子性,其化合物往往具有加合性,如硼酸(H3BO3)在水溶液中能与水反应生成[B(OH)4]-,其中B原子的杂化类型为 。
(6)金属铜投入氨水中或投入H2O2溶液中均无明显现象,但投入氨水—过氧化氢混合液中,则铜片溶解,溶液呈深蓝色,写出该反应的离子方程式: 。
(7)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构,在晶胞中金原子位于顶点,铜原子位于面心,则该合金中金原子(Au)与铜原子(Cu)个数比为 ;若该晶体的晶胞参数为a pm,则该合金密度为 g/cm3。(列出计算式,不要求计算结果,阿伏伽德罗数的值为NA)
选考[化学---选修2:化学与技术](15分)银、铜均属于重金属,从银铜合金废料中回收银并制备含铜化合物产品的工艺如图所示:
(1)熔炼时被氧化的元素是 ,酸浸时反应的离子方程式为 。为提高酸浸时铜元素的浸出率及浸出速率,酸浸前应对渣料进行处理,其处理方法是 。
(2)操作a是 ,固体B转化为CuAlO2的过程中,存在如下反应,请填写空白处:
CuO+ Al2O3 + ↑。
(3)若残渣A中含有n mol Ag,将该残渣全部与足量的稀HNO3置于某容器中进行反应,写出反应的化学方程式 。为彻底消除污染,可将反应中产生的气体与V L(标准状况)空气混合通入水中,
则V至少为 L(设空气中氧气的体积分数为0.2)。
(4)已知2Cu+ Cu+Cu2+,试分析CuAlO2分别与足量盐酸、稀硝酸混合后,产生现象的异同点 。
(5)假设粗银中的杂质只有少量的铜,利用电化学方法对其进行精炼,则粗银应与电源的 极相连,当两个电极上质量变化值相差30.4g时,则两个电极上银质量的变化值相差 g。
(14分)锰锌铁氧体可制备隐形飞机上吸收雷达波的涂料。以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体(MnxZn1-xFe2O4)的主要流程如下,请回答下列问题:
(1)酸浸时,二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为 。
(2)活性铁粉除汞时,铁粉的作用是 (填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”)。
(3)除汞是以氮气为载气吹入滤液中,带出汞蒸汽经KMnO4溶液进行吸收而实现的。下图是KMnO4溶液处于不同pH时对应Hg的单位时间去除率变化图,图中物质为Hg与 MnO4-在该pH范围内反应的主要产物。
①pH<6时反应的离子方程式为 。
②请根据该图给出pH对汞去除率影响的变化规律: 。
③试猜想在强酸性环境下汞的单位时间去除率高的原因: 。(不考虑KMnO4在酸性条件下氧化性增强的因素)
(4)当x=0.2时,所得到的锰锌铁氧体对雷达波的吸收能力特别强,试用氧化物的形式表示该锰锌铁氧体的组成 。
(5)经测定滤液成分后,需加入一定量的MnSO4和铁粉,其目的是 。
(15分)实验室常用苯甲醛在浓氢氧化钠溶液中制备苯甲醇和苯甲酸,反应如下:
已知:
①苯甲酸在水中的溶解度为:0.18g(4℃)、0.34g(25℃)、0.95g(60℃)、6.8g(95℃)。
②乙醚沸点34.6℃,密度0.7138,易燃烧,当空气中含量为1.83~48.0%时易发生爆炸。
③石蜡油沸点高于250℃
④苯甲醇沸点为205.3℃
实验步骤如下:
①向图l所示装置中加入8g氢氧化钠和30mL水,搅拌溶解。稍冷,加入10 mL苯甲醛。开启搅拌器,调整转速,使搅拌平稳进行。加热回流约40 min。
②停止加热,从球形冷凝管上口缓缓加入冷水20 mL,摇动均匀,冷却至室温。然后用乙醚萃取三次,每次10 mL。水层保留待用。合并三次萃取液,依次用5 mL饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤,10 mL 10%碳酸钠溶液洗涤,10 mL水洗涤,然后分液,将水层弃去,所得醚层进行实验步骤③。
③将分出的醚层,倒入干燥的锥形瓶中,加无水硫酸镁,注意锥形瓶上要加塞。将锥形瓶中溶液转入图2所示的蒸馏装置,先缓缓加热,蒸出乙醚;蒸出乙醚后必须改变加热方式、冷凝方式,继续升高温度并收集205℃~206℃的馏分得产品A。
④将实验步骤②中保留待用的水层慢慢地加入到盛有30 mL浓盐酸和30 mL水的混合物中,同时用玻璃棒搅拌,析出白色固体。冷却,抽滤,得到粗产品,然后提纯得产品B。
根据以上步骤回答下列问题:
(1)步骤②萃取时用到的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒外,还需 (仪器名称)。
(2)步骤②中饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤是为了除去 ,而用碳酸钠溶液洗涤是为了除去醚层中极少量的苯甲酸。醚层中少量的苯甲酸是从水层转移过来的,请用离子方程式说明其产生的原因 。
(3)步骤③中无水硫酸镁的作用是 ,锥形瓶上要加塞的原因是 ,产品A为 。
(4)步骤③中蒸馏除去乙醚的过程中采用的加热方式为 ;蒸馏得产品A的加热方式是 。
(5)步骤④中提纯产品B时所用到的实验方法为 。
(14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)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨的燃烧实验涉及下列两个相关的反应:
①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) △H1
②4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H2
则反应 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H= 。(请用含有△H1、△H2的式子表示)
(2)合成氨实验中,在体积为3 L的恒容密闭容器中,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下表所示:
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)= 。
③下列图像分别代表焓变(△H)、混合气体平均相对分子质量()、N2体积分数φ(N2)和气体密度(ρ)与反应时间的关系,其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是 。
(3)某N2H4(肼或联氨)燃料电池(产生稳定、无污染的物质)原理如图1所示。
①M区发生的电极反应式为 。
②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和氯化钾溶液(电极均为惰性电极),设饱和氯化钾溶液体积为500mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),若该燃料电池的能量利用率为80%,则需消耗N2H4的质量为 g(假设溶液电解前后体积不变)。
根据下列实验或实验操作和现象,所得结论正确的是
| 实验或实验操作 | 现象 | 实验结论 |
A | 用大理石和盐酸反应制取CO2 气体,立即通入一定浓度的Na2SiO3 溶液中 | 出现白色沉淀 | H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强 |
B | 向某溶液先滴加硝酸酸化,再滴加BaCl2溶液 | 有白色沉淀生成 | 原溶液中含有SO42-、SO32-、HSO3-中的一种或几种 |
C | 试管b比试管a中溶液的红色深 | 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动 | |
D | 左边棉球变为橙色,右边棉球变为蓝色 | 氧化性:Cl2>Br2>I2 |