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(15分)[选修3—物质结构与性质]钒(23V)是我国的丰产元素,广泛用于催化及...

15分)[选修3—物质结构与性质]钒23V)是我国的丰产元素,广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题:

1)钒在元素周期表中的位置为        ,其价层电子排布图为            

(2) 钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为         

3)V2O5常用作SO2 转化为SO3的催化剂。SO2 分子中S原子价层电子对数是   对,分子的立体构型为    ;SO3气态为单分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为     ;SO3的三聚体环状结构如图2所示,该结构中S原子的杂化轨道类型为   ;该结构中S—O键长有两类,一类键长约140pm,另一类键长约为160pm,较短的键为   (填图2中字母),该分子中含有  σ键。

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4)V2O5 溶解在NaOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4),该盐阴离子的立体构型为    ;也可以得到偏钒酸钠,其阴离子呈如图3所示的无限链状结构,则偏钒酸钠的化学式为  ____ 

 

(15分) (1)第4周期ⅤB族(2分), (2分) (2)4(1分),2(1分) (3)2(1分),V形(1分);sp2杂化(1分); sp3杂化(1分); a(1分),12(1分) (4)正四面体形(1分);NaVO3(2分) 【解析】 试题分析:(1)由题意知,钒的核电荷数为23,则可以推知钒在元素周期表中的位置为第4周期ⅤA族,根据核外电子的轨道能量排布顺序,可以推断其电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,处于d区,钒处于第四周期第ⅤB族,其价层电子排布图为。 (2)由晶胞可知,V位于顶点和体心,阳离子个数为1+8×1/8=2,O有4个位于面心,2个位于体心,则阴离子个数为4×1/2+2=4,所以晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为4,2. (3)SO2分子中S原子形成2个键,孤电子对数为(6-2×2)÷2=1,SO2 分子中S原子价层电子对数是3,为V形结构,SO3气态为单分子,该分子中S原子形成3个键,没有孤对电子,则为sp2杂化,SO3的三聚体中S原子形成4个键,为sp3杂化;SO3的三聚体中每个S存在S=O键和S-O键,S=O键长较短,即a较短,该分子中含有键数目为3×4=12 (4)VO43-中,V形成4个键,孤电子对数为(5+3-4×2)÷2=0,为正四面体结构,由链状结构可知每个V与3个O形成阴离子,且V的化合价为+5价,则形成的化合物化学式为NaVO3 。 考点:考查物质的结构与性质,主要考查杂化类型和价层电子数的判断等知识。  
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15分) [选修2—化学与技术]氨气是工农业生产中重要的产品,合成氨并综合利用的某些过程如下图所示

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1)原料气中的氢气来源于水和碳氢化合物。请写出甲烷和水在催化剂和高温条件下反应的方程式:           

2)在工业生产中,设备A的名称为        ,A中发生的化学反应方程式是        

3)上述生产中向母液通入氨气同时加入          ,可促进副产品氯化铵的析出。长期使用氯化铵会造成土壤酸化,尿素适用于各种土壤,在土壤中尿素发生水解,其水解的化学方程式是           

4)纯碱在生产生活中有广泛的应用,请写出任意两种用途:          

5)图中所示工业制法获得的纯碱中常含有NaCl杂质,用下述方法可以测定样品中NaCl的质量分数。

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检验沉淀是否洗涤干净的方法是_____________。

样品中NaCl的质量分数的数学表达式为________________。

 

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9分) 粉煤灰中含有SiO2、Al2O3、Fe2O3等,某实验室对其进行处理的流程如图所示:

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回答下列问题:

1)第①步得到的“熟料”中可溶性的成分主要是NH4FeSO4)2、NH4AlSO4)2等,写出生成NH4FeSO4)2的化学方程式       。在物质分类体系中,NH4FeSO4)2、NH4AlSO4)2不属于      填字母)。

a.硫酸盐       b.复盐       c.强电解质      d.共价化合物

2)滤渣B的主要成分为     

3)已知Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38,Ksp [Al(OH)3]=1×10-32。为实现步骤③的实验目的,应使溶液中c(Fe3+)、c(Al3+)均小于或等于1×10-5 mol•L﹣1可认为完全沉淀,则溶液A至少应调节到pH=___。

4)实验室进行第④步操作时,所需的主要仪器是酒精灯、三脚架、              ,得到的晶体主要成份是      (填化学式)。

 

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12分) 过氧化钙CaO2)是一种白色、无毒、难溶于水的固体,能杀菌消毒,广泛用于果蔬保鲜、空气净化、污水处理等方面。工业生产过程如下:

NH4Cl溶液中加入CaOH)2

②不断搅拌的同时加入30% H2O2,反应生成CaO2·8H2O沉淀;

经过陈化、过滤,水洗得到CaO2·8H2O,再脱水干燥得到CaO2

完成下列填空

1)第②步反应的化学方程式为   

2)可循环使用的物质是   

工业上常采用CaOH)2过量而不是H2O2过量的方式来生产,这是因为  

3)检验CaO2·8H2O是否洗净的方法是       

4)CaO2·8H2O加热脱水的过程中,需不断通入不含二氧化碳的氧气,目的是______、______。

5)已知CaO2350℃迅速分解生成CaO和O2。下图是实验室测定产品中CaO2含量的装置(夹持装置省略)。若所取产品质量是m g,测得气体体积为V mL(已换算成标准状况),则产品中CaO2的质量分数为    (用字母表示)。过氧化钙的含量也可用重量法测定,需要测定的物理量有     

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8) 乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:

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1)已知:

化学键

C-H

C-C

C=C

H-H

键能/kJ·molˉ1

412

348

612

436

计算上述反应的△H=________ kJ·mol-1

2)维持体系总压强p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数Kp=___________(用α等符号表示)。

3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:

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①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实   ___________。

②控制反应温度为600℃的理由是____________。

 

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8) 已知25℃时,

H2SO3  Ka1=1.5×10-2  Ka2=1.0×10-7

H2CO3  Ka1=4.4×10-7  Ka2=4.7×10-11

HNO2  Ka=5.1×10-4

HClO  Ka=3.0×10-8

饱和NaClO溶液的浓度约为3 mol/L

1)室温下,0.1 mol/L NaClO溶液的pH     0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH选填大于小于等于”)。浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,SO32–、CO32–、HSO3、HCO3浓度从大到小的顺序为     

2)下列离子反应错误的是:_____________。

A.2HCO3+SO2= SO32-+2CO2+ H2O

B.ClO+CO2+ H2O= HClO+ HCO3

C.ClO+SO2+ H2O= HClO+ HSO3

D.2ClO+SO2+ H2O= 2HClO+ SO32-

3)某消毒液的有效成分为NaClO,还含有一定量的NaOH,下列用来解释事实的方程式中不合理的是:_________

A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:Cl2 +2OH=Cl+ ClO+ H2O

B.该消毒液的pH约为12:ClO+ H2O满分5 manfen5.comHClO+ OH

C.该消毒液与洁厕灵主要成分为HCl)混用产生Cl2:2H+ Cl+ ClO= Cl2 ↑+ H2O

D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用 H++ ClO= HClO

4)25℃,0.1 mol下列气体分别与1 L0.l mol·L-1NaOH溶液反应形成的溶液pH由大到小的顺序为:__________(用A、B、C、D表示)。

A.NO2            B.SO2            C.SO3          D.CO2

 

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