茶叶中铁元素的检验可经过以下四个步骤完成,各步骤中选用的实验用品不能都用到的是
A.将茶叶灼烧灰化,选用①、②和⑨
B.用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释,选用④、⑥和⑦
C.过滤得到滤液,选用④、⑤和⑦
D.检验中滤液中的Fe3+,选用③、⑧和⑩
(12分)碳元素在自然界中分布很广,在地壳中其丰富程度位列第14位,远低于氧、硅、铝、铁等元素。但是,碳却是存在形式最复杂的元素,如煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等。请回答下列问题:
(1)基态碳原子的电子排布式为 。
(2)在CO2分子中,碳原子采用 杂化轨道与氧原子成键。
(3)COCl2俗称光气,分子中C原子采取sp2杂化成键,应用价层电子对互斥理论,预测COCl2分子的空间构型为 。
(4)二茂铁(5H5)2Fe是Fe2+与环戊二烯基形成的一类配合物,实验室测定铁的含量:可用配位剂邻二氮菲(),它能与Fe2+形成红色配合物(如图1),该配离子中Fe2+与氮原子形成配位键共有 个。
(5)普鲁士蓝可用作染料,它的结构如图2所示。
普鲁士蓝中,n(K+)∶n(Fe3+)∶n(Fe2+)∶n(CN-)= 。
(6)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体相似,但CaC2晶体中哑铃C22-的存在,使晶胞沿一个方向拉长(如图3)。CaC2中C22-与O22+互为等电子体,O22+的电子式可表示为 。
已知CaC2晶体密度为ag·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数,则CaC2晶胞体积为 cm3。
(15分)硫酸工业产生的废气A(主要成分:SO2、O2、N2、CO2等)排放到空气中会污染环境。某化学兴趣小组对废气A的组成进行探究,请回答下列问题。
(1)同学甲设计实验检验废气A中含有CO2,应选择的试剂有 。
A.NaOH溶液 B.酸性KMnO4溶液 C.澄清石灰水 D.盐酸
(2)同学乙欲测定废气A中SO2的含量,取a L废气A并设计了如下装置进行实验。
①为了保证实验成功,装置A应具有的现象是 ,搅拌的目的是 。
②同学丙认为A装置前后的质量差就是a L废气中含有的SO2的质量,然后进行含量计算。经小组讨论后,同学丁提出疑问,按照同学丙的实验,若废气中SO2完全被吸收,则最后测定的结果应该偏大,同学丁推断的理由是 。
(3)兴趣小组的同学查阅资料发现可利用硫酸工业废气A制备皓矾(ZnSO4•7H2O)。实验模拟制备皓矾工业流程如下:
①“氧化”中加入硫酸铁发生反应的离子方程式是 。
②加入Zn粉的目的是 。
③固体A主要成分是 。
④操作b得到纯净皓矾晶体,必要的操作是 、 、过滤、洗涤、干燥。
(9分)高铁酸钠是一种高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产,反应原理为:在碱性条件下,利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4,过滤得到粗产品,再用NaOH溶液溶解,重结晶,用有机溶剂脱碱,低温烘干得到固体样品。反应方程式为:
3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH=2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O
(1)上述制备过程中,用NaOH溶液溶解粗产品而不用水的原因是 。
(2)高铁酸钠电池是一种新型可充电电池,电解质为NaOH溶液,放电时负极材料为Zn,正极产生红褐色沉淀,写出该电池反应方程式 。
(3)生产高铁酸钠的原料之一Fe(NO3)3用黑色粉末Fe(含有Fe3O4)与稀硝酸反应制备。准确称取该黑色粉末13.12g,加入200mL 4 mol·L-1 HNO3搅拌,固体完全溶解,共收集到标准状况下2688mL的气体,经分析其中只含有NO,并测得此时溶液中c(H+)=0.4mol·L-1(设反应前后溶液体积不变)。通过以上数据,计算该黑色粉末中Fe的质量分数。(写出计算过程,结果保留两位小数)
(16分)(1)P2O5是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是______
a.NH3 b.HI c.SO2 d.CO2
(2)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式:__________
(3)工业生产甲醇的常用方法是:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H = —90.8kJ/mol。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = -571.6kJ/mol;
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = -566.0kJ/mol
计算2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H = 。
(4)某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时,负极是 极(填“a”或 “b”);
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池负极反应的离子方程式为 。
(5)电解法促进橄榄石(主要成分是Mg2SiO4)固定CO2的部分工艺流程如下:
已知:Mg2SiO4(s)+4HCl(aq)2MgCl2(aq)+SiO2 (s)+ 2H2O(l) △H =-49.04 kJ·mol-1
①某橄榄石的组成是Mg9FeSi5O20,用氧化物的形式可表示为 。
②在上图虚框内补充一步工业生产流程 。
③ 经分析,所得碱式碳酸镁产品中含有少量NaCl和Fe2O3。为提纯,可采取的措施依次为:对溶解后所得溶液进行除铁处理、对产品进行洗涤处理。判断产品洗净的操作是 。
(18分)1000mL某待测液中除含有0.2 mol·L-1的Na+外,还可能含有下列离子中的一种或多种:
阳离子 | K+、NH4+、Fe3+、Ba2+ |
阴离子 | Cl-、Br-、CO32-、HCO3-、SO32-、SO42- |
现进行如下实验操作(所加试剂均过量):
(1)写出生成白色沉淀B的离子方程式:_______________。
(2)待测液中肯定不存在的阳离子是_____________。
(3)若无色气体D是单一气体:
①将阴离子的物质的量浓度填入下表中(一定不存在的填“0”,不能确定的填“?”):
阴离子 | Cl- | Br- | CO32- | HCO3- | SO32- | SO42- |
浓度/ mol·L-1 |
|
|
|
|
|
|
②判断原溶液中K+是否存在,若存在,求其物质的量浓度的最小值,若不存在,请说明理由:__________。
(4)若无色气体D是混合气体:
①待测液中一定含有的阴离子是__________。
②沉淀A中能还原稀硝酸的成分是________________(写化学式)。