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【化学——选修3:物质结构与性质】(15分)Cu3N具有良好的电学和光学性能,在...

化学——选修3:物质结构与性质(15分)Cu3N具有良好的电学和光学性能,在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工业等领域中,发挥着广泛的、不可替代的巨大作用。

(1)与N3-含有相同电子数的三原子分子的空间构型是               

(2)Cu具有良好的导电、导热和延展性,请解释Cu具有导电性的原因            

(3)在Cu的催化作用下,乙醇可被空气氧化为乙醛,乙醛分子中碳原子的杂化方式是__________,乙醛分子中H—C—O的键角__________乙醇分子中的H—C—O的键角(填“大于”、“等于”或“小于”)。

(4)Cu+的核外电子排布式为                     ,其在酸性溶液中不稳定,可发生歧化反应生成Cu2+和Cu,但CuO在高温下会分解成Cu2O,试从结构角度解释高温下CuO为何会生成Cu2O            

(5)[Cu(H2O)4]2+为平面正方形结构,其中的两个H2O被Cl取代有两种不同的结构,试画出[Cu(H2O)2(Cl)2]具有极性的分子的结构式              

(6)Cu3N的晶胞结构如图,N3-的配位数为__________,Cu+半径为a pm,N3-半径为b pm,Cu3N的密度__________g/cm3。(阿伏加德罗为常数用NA表示)

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(1)V形 (1分) (2)Cu为金属晶体,晶体中存在可自由移动的电子,通电后定向移动。(2分) (3)sp2 sp3(2分) 大于(1分) (4)1s22s22p63s23p63d10(1分) Cu+价电子为3d10为全充满结构更稳定(2分) (5)(2分) (6)6(2分) (2分) 【解析】 试题分析:(1)1个N3-的所含电子数为10,与它具有相同电子数且同样含有3个原子的分子为H2O,属于V型结构;(2)由于Cu为金属晶体,晶体中存在可自由移动的电子,通电后定向移动。(3)乙醛分子中的碳原子形成了一个甲基和一个羰基,甲基是三角锥结构,故碳原子为sp3杂化,形成羰基的碳原子与氧原子形成的是平面结构,键角为120°,故该碳原子为sp2杂化;乙醇的碳原子形成的是甲基,是sp3杂化,故键角小于120°,故乙醛分子中H—C—O的键角大于乙醇分子中的H—C—O的键角(4)Cu+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d10;由于Cu+价电子为3d10为全充满结构更稳定,所以CuO在高温下会分解成生成稳定的Cu2O;(5)[Cu(H 2 O) 4 ] 2+ 为平面正方形结构,所以其结构是(6)根据晶胞图可知,处于顶点的N 3- 对应的三条棱上有3个Cu+,故N3- :Cu+ = =1:6,其配位数是6。晶胞的体积是V=(2a+2b)3 ×10-30 cm3 ,质量同206/N A,故密度为。 考点:考查物质的结构和晶体结构等相关知识点  
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化学——选修2:化学与技术(15分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列问题:

(1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入            (填设备名称),其主要目的是                          

(2)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V2O5)能加快二氧化硫氧化速率,此过程中产生了一连串的中间体(如图),其中a、c二步反应的化学方程式可表示为:            

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(3)550℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图所示,则:将2.0mol SO2和1.0mol O2置于5L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10M Pa,A与B表示不同压强下的SO2转化率,通常情况下工业生产中采用常压的原因是:      

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(4)为循环利用催化剂,科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣,查阅资料知:VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如图如下:

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则反应①②③④中属于氧化还原反应的是            (填数字序号),反应①的离子方程式为                                        ,该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图试建议控制氯化铵系数和度:                       

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(14)下图是实验室用乙醇与浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷的装置,反应需要加热,图中省去了加热装置。有关数据见表:

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表.乙醇、溴乙烷、溴有关参数

 

乙醇

溴乙烷

状态

无色液体

无色液体

深红棕色液体

密度/g•cm-3

0.79

1.44

3.1

沸点/℃

78.5

38.4

59

(1)制备操作中,加入的浓硫酸必需进行稀释,其目的是            (选填序号)。

a.减少副产物烯和醚的生成 

b.减少Br2的生成

c.减少HBr的挥发

d.水是反应的催化剂

(2)已知加热温度较低时NaBr与硫酸反应生成NaHSO4,写出加热时A中发生的主要反应的化学方程式                                                        

(3)仪器B的名称              ,冷却水应从B的     (填“上”或“下”)口流进。

(4)反应生成的溴乙烷应在         中(填“A”或“C”中)。

(5)若用浓的硫酸进行实验时,得到的溴乙烷呈棕黄色,最好选择下列    (选填序号)溶液来洗涤产品。

a.氢氧化钠        b.亚硫酸钠       c.碘化亚铁       d.碳酸氢钠

洗涤产品时所需要的玻璃仪器有                                      

 

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(15分)COH2的混合气体俗称合成气是一种重要的工业原料气工业上利用天然气(主要成分为CH4)与水进行高温重整制备合成气。

(1)已知:CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol和-283.0kJ/mol,且1mol液态水汽化时的能量变化为44.0kJ。用1 m3(标准状况)的甲烷与水蒸气在高温下反应制取合成气所需的热量为                (保留整数)。

(2)在一定温度下,向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g),测得CH4(g)和H2(g)的物质的量浓度随时间变化如下表所示:

物质浓度

时间/min

0

1

2

3

4

CH4

0.2mol·L-1

0.13 mol·L-1

0.1 mol·L-1

0.1 mol·L-1

0.09 mol·L-1

H2

0 mol·L-1

0.2 mol·L-1

0.3 mol·L-1

0.3 mol·L-1

0.33 mol·L-1

①计算该反应第一次达平衡时的平衡常数K                   

②3min时改变的反应条件是                        (只填一种条件的改变即可)。

(3)已知温度、压强、投料比X[n(CH4)/n(H2O)]对该反应的影响如图所示。

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①图1中的两条曲线所示投料比的关系X1        X2(填“=”、“>”或“<”下同)。

②图2中两条曲线所示的压强比的关系:P1        P2

(4)以天然气(设杂质不参与反应)、KOH溶液为原料可设计成燃料电池:

①放电时,负极的电极反应式为                                            

②设装置中盛有100.0mL 3.0mol/L KOH溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为8.96L,放电过程中没有气体逸出,则放电完毕后,所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为               

 

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(14分)辉铜矿主要成分Cu2S,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,软锰矿主要含有MnO2,以及少量SiO2、Fe2O3等杂质.研究人员开发综合利用这两种资源,用同槽酸浸湿法冶炼工艺,制备硫酸锰晶体和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下:

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已知:

①MnO2有较强的氧化性,能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫;

②[Cu(NH34]SO4常温稳定,在热水溶液中会分解生成NH3

③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH):

Fe3+:1.5~3.2          Mn2+:8.3~9.8           Cu2+:4.4~6.4

④MnSO4·H2O溶于1份冷水、0.6份沸水,不溶于乙醇。

(1)实验室配制250mL 4.8mol•L-1的稀硫酸,所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要                                     

(2)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有                          (任写一点)。

(3)酸浸时,得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式:         

(4)调节浸出液pH=4的作用是                                

(5)本工艺中可循环使用的物质是             (写化学式)。

(6)获得的MnSO4•H2O晶体需要进一步洗涤、干燥,洗涤时应用              洗涤。

(7)测定MnSO4•H2O样品的纯度:准确称取样品14.00g,加蒸馏水配成100mL溶液,取出25.00mL用标准的BaCl2溶液测定,完全反应后得到了4.66g沉淀,则此样品的纯度为                       

 

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(1)已知t ℃时AgCl的Ksp=2×10-10  (2)在t ℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是

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A.在t ℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-9

B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点到X点

C.在t ℃时,以0.01 mol/L AgNO3溶液滴定20 mL0.01 mol/L KCl和0.01 mol/L的K2CrO4的混和溶液,Cl先沉淀

D.在t ℃时,AgCl的溶解度大于Ag2CrO4

 

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