B.向0.1mol·L-1的氨水中滴加0.1mol·L-1盐酸,恰好完全中和时溶液的pH=a,则由水电离产生的c(OH-)=10-amol·L-1
C.向AgCl悬浊液中加少量水,溶液中Ag+浓度和AgCl的Ksp均不变
D.已知Ka(CH3COOH)>Ka(HClO),则pH相同的
①CH3COONa、②NaClO、③NaOH三种溶液中c(Na+):
①>②>③
答案 A
解析 根据A-+H2B(过量)===HA+HB-,可知酸性:
H2B>HA,酸性越强,其阴离子结合H+的能力越弱,因此结合H+的能力:
A->HB-,不能比较A-与B2-结合H+的能力强弱,A错误;向氨水中滴加盐酸至恰好完全中和时,溶液中的溶质为NH4Cl,溶液显酸性,NH
水解促进水的电离,则由水电离产生的c(OH-)=c(H+)=10-amol·L-1,B正确;向AgCl悬浊液中加少量水,溶液仍为AgCl饱和溶液,温度不变,Ksp不变,Ag+浓度也不变,C正确;NaOH是强碱,根据电离平衡常数大小可得酸性:
CH3COOH>HClO,根据“越弱越水解”,要达到相同pH,三种溶液的浓度关系为①>②>③,故溶液中的c(Na+):
①>②>③,D正确。
二、非选择题:
本题包括4小题,共58分。
8.(14分)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。
(1)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。
已知:
CO(g)+NO2(g)===NO(g)+CO2(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0)
2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-bkJ·mol-1(b>0)
若用CO还原NO2至N2,当消耗标准状况下3.36LCO时,放出的热量为________kJ(用含有a和b的代数式表示)。
(2)在373K时,向体积为2L的恒容真空容器中通入0.40molNO2,发生反应:
2NO2(g)
N2O4(g) ΔH=-57.0kJ·mol-1。
测得NO2的体积分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如下表:
t/min
0
20
40
60
80
φ(NO2)
1.0
0.75
0.52
0.40
0.40
①0~20min内,v(N2O4)=________mol·L-1·min-1。
②上述反应中,v(NO2)=K1·c2(NO2),v(N2O4)=K2·c(N2O4),其中K1、K2为速率常数,则373K时,K1、K2的数学关系式为____________________。
改变温度至T1时k1=k2,则T1________373K(填“>”、“<”或“=”)。
(3)连二次硝酸(H2N2O2)是一种二元弱酸。
25℃时,向100mL0.1mol·L-1H2N2O2溶液中加入VmL0.1mol·L-1NaOH溶液。
(已知25℃时,连二次硝酸的Ka1=10-7,Ka2=10-12)
①若V=100,则所得溶液中c(H2N2O2)________c(N2O
)(填“>”“<”或“=”),通过计算解释原因________________________________________________________________。
②若V=200,则所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________________________________________________________________。
答案:
(1)
(2)①2.0×10-3 ②K1=60K2 >
(3)①> 恰好完全反应生成NaHN2O2,Kb(HN2O
)=
=
=10-7>Ka2=10-12,水解程度大于电离程度
②c(Na+)>c(N2O
)>c(OH-)>c(HN2O
)>c(H+)
解析:
(1)①CO(g)+NO2(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH=-akJ/mol ②2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-bkJ/mol,将①×2+②得:
4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g) ΔH=-2a-b,当消耗标况下3.36LCO,n(CO)=
=0.15mol,放出热量为
(0.15×2a+0.15b)=
kJ。
(2)设0~20min时,生成N2O4的物质的量为xmol,则有
2NO2(g)
N2O4(g)
起始物质的量(mol) 0.4 0
转化物质的量(mol) 2x x
20min时物质的量(mol) 0.4-2x x
由于20min时,NO2的体积分数为0.75,则有
=0.75,得x=0.08,则0~20min内,v(N2O4)=
=2×10-3mol/(L·min)
②反应在60min时达到平衡,设N2O4平衡时的物质的量为xmin,则有
2NO2(g)
N2O4(g)
起始物质的量(mol) 0.4 0
转化物质的量(mol) 2x x
平衡时物质的量(mol) 0.4-2x x
根据平衡时NO2的体积分数为0.4有,
=0.4,得x=0.15,平衡时c(NO2)=
=0.05mol/L,平衡时c(N2O4)=
=0.075mol/L,平衡时
=
,即
=
,得K1=60K2,若改变温度,平衡常数为K平=
,由于
=
=
·K平=
,当K1=K2时,与373K时比较,平衡常数K平减小,由于该反应的正反应放热,所以T1>373K。
(3)①若V=100,恰好完全反应生成NaHN2O2,Kh(HN2O
)=
=
=10-7>Ka2-10-12,水解程度大于电离程度。
②若V=200,生成Na2N2O2,由于N2O
水解以及HN2O
水解,因此c(OH-)>c(HN2O
),所以离子浓度大小为c(Na+)>c(N2O
)>c(OH-)>c(HN2O
)>c(H+)。
9(14分)某实验小组模拟受热时H2与Ca3N2反应制取CaH2。
回答下列问题。
已知:
Ca3N2、CaH2都可以与水反应。
(1)启普发生器中发生的化学反应方程式是____________________。
利用该装置制取气体的优点是____________________。
(2)实验中,先通入氢气,然后________,再加热。
(3)装置连接顺序为a、________、h(某些装置可以重复使用)。
其中干燥管的作用是干燥氢气、_________________________。
(4)H2与Ca3N2制取CaH2随着温度不同,生成的气体也不同。
若取集气瓶中的水溶液,滴加酚酞显红色,则制取CaH2的反应方程式为____________________________________。
(5)反应后,设计实验证明试管中的固体有CaH2:
_________________________________
_____________________________________________。
答案:
(1)Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑ 可随时控制反应的发生和停止
(2)检验氢气纯度
(3)c-b-g-f-d-e-g-f 防止Ca3N2和CaH2水解
(4)6H2+Ca3N2
3CaH2+2NH3
(5)灼烧固体,若有水珠生成,则含有固体CaH2
解析:
(1)启普发生器制备氢气,其中发生的化学反应方程式是Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑。
利用该装置制取气体的优点是可随时控制反应的发生和停止。
(2)由于氢气是可燃性气体,需要验纯,则实验中,先通入氢气,然后检验氢气纯度,再加热。
(3)根据以上分析可知装置连接顺序为a-c-b-g-f-d-e-g-f-h,其中干燥管的作用是干燥氢气,同时也防止Ca3N2和CaH2水解。
(4)若取集气瓶中的水溶液,滴加酚酞显红色,说明生成物是氨气,则制取CaH2的反应方程式为6H2+Ca3N2
3CaH2+2NH3。
(5)CaH2中含有氢元素,固体灼烧时会产生水,所以反应后证明试管中固体有CaH2的实验方法是灼烧固体,若有水珠生成,则含有固体CaH2。
10.(15分)电石广泛应用于生产PVC、维尼纶等,电石与水反应所得残渣——电石渣,主要含Ca(OH)2、CaCO3及少量其他杂质。
某工业电石渣的几种回收利用流程如下:
几种物质在水中的溶解度曲线如图所示。
回答下列问题:
(1)常温氯化
①反应的化学方程式是________________________________________________。
②为提高Cl2转化为Ca(ClO)2的转化率,可行的措施有________(填序号)。
A.加热升高温度
B.适当减缓通入Cl2的速率
C.充分搅拌浆料
D.加水使Ca(OH)2完全溶解
③电石渣中的有害杂质CN-与ClO-反应转化为两种无害的气体,每转化1molCN-至少需要消耗氧化剂ClO-________mol。
(2)75℃氯化
①生成氯酸钙中氯的化合价为________,氯化完成后过滤,滤渣的主要成分为__________________(填化学式)。
②氯酸钙能与KCl反应转化为氯酸钾的原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)有机反应
首先生成氯代乙醇,其结构简式为________________________,氯代乙醇再与Ca(OH)2反应生产环氧乙烷。
总反应的化学方程式是_______________________________________。
答案:
(1)①2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O ②BC ③2.5
(2)①+5 CaCO3、Ca(OH)2 ②75℃,氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多
(3)ClCH2CH2OH CH2===CH2+Cl2+Ca(OH)2―→H2COCH2+CaCl2+H2O
解析:
(1)①常温氯化,Cl2与Ca(OH)2发生反应得到漂白液。
②加热升高温度,Ca(OH)2的溶解度降低,同时促进ClO-水解及HClO分解,则Cl2的转化率也降低,A项不符合题意;适当减缓通入Cl2的速率,等效于增大Ca(OH)2的浓度,Cl2的转化率增大,B项符合题意;充分搅拌浆料,能使反应完全,Cl2的转化率增大,C项符合题意;加水使Ca(OH)2完全溶解,不能改变Cl2的转化率,D项不符合题意。
③根据题意,CN-与ClO-反应转化为CO2和N2,CN-中C、N分别为+2价、-3价,1molCN-失去5mol电子,而ClO-转化为Cl-,1molClO-得到2mol电子,根据得失电子守恒,则每转化1molCN-至少需要消耗氧化剂ClO-2.5mol。
(2)①Ca(ClO3)2中Cl的化合价为+5。
氯化完成后过滤,得到的滤渣的主要成分为CaCO3、Ca(OH)2。
②根据题图知,75℃时氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多,故氯酸钙与KCl能发生反应:
Ca(ClO3)2+2KCl
CaCl2+2KClO3↓。
(3)氯代乙醇为氯原子取代乙醇分子中乙基上的氢原子,根据“氯代乙醇再与Ca(OH)2反应生产环氧乙烷”,则氯原子应取代甲基上的氢原子,故氯代乙醇的结构简式为ClCH2CH2OH,总反应的化学方程式为CH2===CH2+Cl2+Ca(OH)2―→H2COCH2+CaCl2+H2O。
11.【物质结构与性质】(15分)明代宋应星所著《天工开物》中已经记载了我国古代用炉甘石(主要成分ZnCO3)和煤冶锌工艺,锌的主要用途是制造锌合金和作为其他金属的保护层。
回答下列问题:
(1)Zn原子基态核外电子排布式为______________。
(2)硫酸锌溶于氨水形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。
①与SO
互为等电子体的阴离子化学式为________________(写出一种)。
②氨的热稳定性强于膦(PH3),原因是________________________________________________________________________。
(3)黄铜是由铜和锌所组成的合金,元素铜与锌的第一电离能分别为ICu=746kJ·mol-1,IZn=906kJ·mol-1,ICu(4)《本草纲目》中记载炉甘石(主要成分ZnCO3)可止血,消肿毒,生肌,明目……。
Zn、C、O电负性由大至小的顺序是____________。
ZnCO3中阴离子的立体构型是____________。
(5)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛,立方ZnS晶胞结构如图所示,每个Zn原子周围最近的Zn原子数目为__________。
晶胞边长为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,则ZnS晶体的密度为________g·cm-3(列出计算式即可)。
答案:
(1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
(2)①PO
(或ClO
) ②氮元素的非金属性强于磷元素
(3)锌失去的是全充满的4s2电子,铜失去的是4s1电子
(4)O>C>Zn 平面三角形
(5)12 97×4/(a×10-10)3NA
解析:
(1)Zn是30号元素,其原子基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。
(2)①与SO
互为等电子体的阴离子有PO
(或ClO
);②氨的热稳定性强于膦(PH3),原因是氮元素的非金属性强于磷元素。
(3)元素铜与锌的第一电离能分别为ICu=746kJ·mol-1,IZn=906kJ·mol-1,ICu(4)通常非金属性越强的元素其电负性越大,Zn、C、O电负性由大至小的顺序是O>C>Zn。
ZnCO3中阴离子CO
的中心原子C的杂化方式是sp2,C与3个O形成σ键,所以CO
的立体构型是平面三角形。
(5)由立方ZnS晶胞结构示意图可知,该晶胞中有4个Zn原子和4个S原子,每个Zn原子周围最近的Zn原子是位于晶胞的顶点和面心上的Zn原子,每个顶点与邻近的3个面心最近,所以每个Zn原子周围最近的Zn原子数目为
=12。
晶胞边长为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,则NA个晶胞的质量和体积分别是4×97g和NA(a×10-10)3cm3,所以ZnS晶体的密度为97×4/(a×10-10)3NAg·cm-3。
12.【有机化学基础】(15分)盐酸氨溴索(H)对于治疗老年重症肺炎有良好的疗效,其合成路线如下(部分反应条件及产物已略):
(1)B的名称为________;反应①~⑥中为取代反应的是________(填序号)。
(2)B的芳香族同分异构体J满足下列条件:
①可水解 ②可发生银镜反应 ③1molJ最多消耗2molNaOH
J有________种;B的另一种芳香族同分异构体可与NaHCO3溶液反应,并有气体生成,其核磁共振氢谱有4组吸收峰,则它的结构简式为________。
(3)可用碱性新制氢氧化铜悬浊液检验C中的特征官能团,写出该检验的离子反应方程式:
________________________________________________________________________。
(4)关于E的说法正确的是________。
A.E难溶于水
B.E可使酸性KMnO4溶液褪色
C.1molE最多与1molH2加成
D.E不能与金属钠反应
(5)邻氨基苯甲酸甲酯(L)具有塔花的甜香味,也是合成糖精的中间体,以甲苯和甲醇为原料,无机试剂自选,参照H的合成路线图,设计L的合成路线。
答案:
(1)邻硝基甲苯(或2-硝基甲苯) ①⑤
(2)6
(4)AB
解析:
(1)
是甲苯甲基邻位上的氢原子被硝基取代的产物;取代反应是有机物分子中的某些原子或原子团被其它原子或原子团代替的反应;
(2)B的芳香族同分异构体:
可水解、可发生银镜反应、1mol最多消耗2molNaOH,说明含有HCOO—、—NH2或
、—OH;B的另一种芳香族同分异构体可与NaHCO3溶液反应,并有气体生成,说明含有羧基,其核磁共振氢谱有4组吸收峰,说明结构对称;(3)醛基能被新制氢氧化铜氧化为羧基;
(4)根据
含有的官能团分析其性质;(5)甲苯发生消化反应生成
,
再氧化为
,
发生酯化反应生成
还原为邻氨基苯甲酸甲酯。