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文档简介
1、2018-2019学年广东省华南师大附中、实验中学、广雅中学、深圳高级中学四校联考高三(上)期末化学试卷一、选择题(共7小题,每小题3分,满分21分)1(3分)古往今来,生活处处有化学。下列有关说法正确的是()a“凡酸坏之酒,皆可蒸烧”这里用到的实验操作是蒸发b“自古书契多编以竹简,其用缣帛者谓之为纸”,这里纸的主要成分为纤维素c我国成功实施煤改气工程后,可有效提高空气质量d生物柴油与从石油中分馏得来的柴油都属于烃类物质2(3分)设na为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是()a标准状况下,2molna2o2与44.8lso2完全反应,转移的电子数目为4nab3.0g含甲醛(hcho)的冰醋
2、酸中含有的原子总数为0.4nac将1molnh4no3溶于稀氨水中使溶液呈中性,溶液中nh4+数目为nad0.1molhcl与ch3chch2完全反应时,生成的ch3ch2ch2cl分子数目为0.1na3(3分)有关下列四组实验描述不正确的是()a加热甲装置中的烧杯可以分离sio2和nh4clb利用装置乙可证明非金属性强弱:clcsic打开丙中的止水夹,一段时间后,可观察到烧杯内溶液上升到试管中d向丁中铁电极区滴入2滴铁氰化钾溶液,一段时间后,烧杯中不会有蓝色沉淀生成4(3分)下列说法正确的是()a聚乙烯塑料和天然橡胶均不能使溴水褪色b2丁烯分子中所有原子有可能在同一平面c丙烯和环己烷的二氯代
3、物的数目相同(不考虑立体异构)d将溴乙烷和氢氧化钠的乙醇溶液共热产生的气体通入溴水中,溶液褪色,说明有乙烯生成5(3分)a、b、c、d、e是原子序数依次增大的五种短周期主族元素,其中a的原子序数是b和d原子序数之和的,c元素的单质与热水缓慢反应,且该单质可做铝热反应的引燃剂,甲和丙是d元素的两种常见氧化物,乙是b元素的单质,0.005mol/l丁溶液的ph2,它们之间的转化关系如图所示(部分反应物省略),下列叙述正确的是()ac、d的简单离子均能促进水的电离bc、e两元素形成化合物中既含有离子键又含共价键ca、d分别与b 元素形成的化合物都是大气污染物de的氧化物水化物的酸性大于d的氧化物水化
4、物的酸性6(3分)乙醛酸(hooccho)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸,原理如图所示,该装置中阴、阳两极为惰性电极,两极室均可产生乙醛酸,其中乙二醛与m电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法正确的是()am极与直流电源的负极相连b每得到lmol乙醛酸将有2molh+从右室迁移到左室cn电极上的电极反应式:hooccooh2e+2h+hooccho+h2od每消耗0.1mol乙二醛在m电极放出2.24l气体(标准状况)7(3分)常温下,向20ml 0.2mol/l h2x溶液中滴加0.2mol/l naoh溶液,在不同ph环境下不同形态的粒子组成分数如图所示,下列说
5、法不正确的是()a水的电离程度:b点大于点ab将等物质的量的nahx、na2x溶于水中,所得溶液ph恰好为11c常温下hy的k1.1×1010,将少量h2x溶液加入到足量nay溶液中,发生的反应为:h2x+yhy+hxd常温下,反应x2+h2ohx+oh的平衡常数对数值1gk3二、解答题(共5小题,满分0分)8叠氮化钠(nan3)是一种应用广泛的化工产品,可用于合成抗生素头孢菌素药物的中间体,汽车安全气囊等。实验室制备nan3(1)实验原理:把氨气通入熔融金属钠反应制得氨基钠(nanh2),该反应的化学方程式为 。将生成的nanh2与n2o在210220下反应可生成nan3、naoh
6、和气体x,该反应的化学方程式为2nanh2+n2onan3+naoh+x,实验室检验x气体使用的试纸是湿润的 。(2)实验装置(图1)、步骤如下,回答下列问题:已知:i)nan3是一种易溶于水的白色晶体,微溶于乙醇,不溶于乙醚;ii)nanh2的熔点为210,沸点为400,在水溶液中易水解。组装仪器检查装置气密性后,装入药品。装置b中盛放的药品是 。实验过程应先点燃 (填“a”或“c”)处的酒精灯,理由是 。让氨气和熔化的钠充分反应后,停止加热a并关闭止水夹k。向装置c中b容器内充入加热介质植物油并加热到210220,然后按图通入n2o;装置c反应完全结束后,冷却,取出a中的混合物进行以下操作
7、,得到nan3固体:a中混合物 操作的目的是 ;操作中选用的洗涤试剂最好的是 。a水 b乙醇 c乙醇水溶液 d乙醚(3)图中仪器a用不锈钢材质的而不用玻璃的,其主要原因是 。产品nan3纯度测定精确称量0.150g nan3样品,设计如图2所示装置,连接好装置后使锥形瓶倾斜,使小试管中的nan3样品与m溶液接触,测量产生的气体体积从而测定其纯度。已知2nan33n2(nan3中的n全部转化为n2,其他产物略),反应中放出大量的热。(4)使用冷水冷凝的目的是 。对量气管读数时,反应前后都需要进行的操作是 。(5)常温下测得量气管读数为60.0ml(n2的密度为1.40g/l)计算nan3样品的纯
8、度为 。(保留三位有效数字)9稀土是一种重要的战略资源。氟碳铈矿主要化学成分为cefco3,它是提取铈等稀土元素的重要矿物原料。氟碳铈矿的冶炼工艺流程如下:已知:i铈的常见化合价为+3、+4焙烧后铈元素转化成ceo2和cef4四价铈不易进入溶液,而三价稀土元素易进入溶液。ii酸浸中发生反应:9ceo2+3cef4+45hcl+3h3bo3ce(bf4)3+11cecl3+6cl2+27h2o请回答下列问题:(1)焙烧氟碳铈矿的目的是 。焙烧后产生的ceo2是汽车尾气净化催化剂的关键成分,它能在还原气氛中供氧,在氧化气氛中耗氧。在尾气消除过程中发生着ceo2ceo2(1x)+xo2的循环。写出c
9、eo2消除co尾气的化学方程式: 。(2)在酸浸i中用盐酸浸出时,有少量铈进入滤液,且产生黄绿色气体。少量铈进入稀土溶液发生反应的离子方程式是 (3)向ce(bf4)3中加入kcl溶液的目的是 。(4)操作的名称为 ,在实验室中进行操作ii时所需要的硅酸盐仪器有 。(5)“操作”后,向溶液中加入naoh 溶液来调节溶液的ph,以获得ce(oh) 3沉淀,常温下加入naoh 调节溶液的ph应大于 即可认为ce3+已完全沉淀。(已知:kspce(oh)31.0×1020 )(6)取上述流程中得到的ce(oh)4产品5.000g,加酸溶解后,向其中加入含0.03300molfeso4的fe
10、so4溶液使ce4+全部被还原成ce3+,再用0.1000moll1的酸性kmno4标准溶液滴定至终点时,消耗20.00ml标准溶液。则该产品中ce(oh)4的质量分数为 (已知氧化性:ce4+kmno4; ce(oh)4的相对分子质量为208)。10燃煤废气中的氮氧化物(nox)、co2、so2等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。已知:25时,kb(nh3h2o)1.8×105;h2so3:ka11.5×102,ka21.0×107(1)处理烟气中的so2常用液吸法。室温条件下,将烟气通入浓氨水中得到(nh4)2so3溶液,0.1mol/l(n
11、h4)2so3溶液的ph (填“”“”或“”)7将烟气通入 (nh4)2so3溶液可以继续吸收so2 ,用离子方程式表示出能吸收二氧化硫的原因 。(2)用活性炭可以还原处理氮氧化物,有关反应为c(s)+2no(g)n2(g)+co2(g)。在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是 (填选项编号)。a单位时间内生成2n mol no(g)的同时消耗n mol co2(g)b混合气体的密度不再发生改变c反应体系的压强不再发生改变d混合气体的平均相对分子质量不再改变(3)有科学家经过研究发现,用co2和h2在210290,催化剂条件下可转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。230,向容器中投入0.
12、5molco2和1.5molh2,当转化率达80%时放出热量19.6kj能量,写出该反应的热化学方程式 。一定条件下,往 2l 恒容密闭容器中充入 1.0molco2 和 3.0molh2,在不同催化剂作用下,相同时间内 co2 的转化率随温度变化如图1所示:催化剂效果最佳的是催化剂 ( 填“i”,“”,“”)。 b 点 v( 正 ) v( 逆 ) ( 填“”,“”,“”)。此反应在 a 点时已达平衡状态,a 点的转化率比 c 点高的原因是 。已知容器内的起始压强为100kpa,则图中 c 点对应温度下反应的平衡常数 kp 。(保留两位有效数字) (kp为以分压表示的平衡常数,分压总压
13、5;物质的量分数)。(4)一定条件下,co2和h2也可以发生反应co2(g)+h2(g) co(g)+h2o(g)h0,一定温度下,在3l容积可变的密闭容器中,已知c(co)与反应时间t变化曲线如图2所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线变为曲线或曲线当曲线变为曲线时,改变的条件是 。当曲线变为曲线时,改变的条件是 。11许多元素及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答下列有关问题:(1)现代化学中,常利用 上的特征谱线来鉴定元素。(2)某同学画出基态碳原子的核外电子排布图:,该电子排布图违背了 ;ch3+、ch3、ch3都是重要的有机反应中间体。ch3+、ch3的空间构型分
14、别为 、 。(3)基态溴原子的价层电子轨道排布图为 ,第四周期中,与溴原子未成对电子数相同的金属元素有 种。(4)磷化硼是一种耐磨涂料,它可用作金属的表面保护层。磷化硼晶体晶胞如图甲所示:其中实心球为磷原子,在一个晶胞中磷原子空间堆积方式为 ,已知晶胞边长a pm,阿伏加德罗常数为na则磷化硼晶体的密度为 g/cm3。磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影(图乙中表示p 原子的投影),用画出b 原子的投影位置 。(5)fe3o4晶体中,o2 围成正四面体空隙(1、3、6、7号氧围成)和正八面体空隙(3、6、7、8、9、12号氧围成),fe3o4中有一半的fe3+填充在正四面体空隙中,fe2+和另一半
15、fe3+填充在正八面体空隙中,晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为 ,有 %的正八面体空隙没有填充阳离子。(6)一定温度下,nio晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为o2作密置单层排列,ni2+填充其中(如图),己知o2的半径为a pm,每平方米面积上分散的该晶体的质量为 g(用a、na表示)12醋氯芬酸(j)是一种新型、强效解热、镇痛、抗关节炎药物,其合成路线如下图所示(部分反应条件省略):已知:请回答:(1)化合物d的名称为 ;(2)化合物f的分子式为 ;(3)写出c+ef的方程式 ;(4)fg的反应类型为 ;(5)下列关于物质性质说法不正确的是 a化合物d可以发生氧化、取
16、代、缩聚反应b化合物b具有碱性c化合物c中所有原子均可分布在同一平面d醋氯芬酸(j)在ni的催化作用下与h2加成,最多可消耗8molh2(6)已知c的同分异构体有多种,写出同时满足下列条件的同分异构体 ;(要求写出其中三种)红外光谱表征分子中含有两个苯环结构 核磁共振氢谱显示只有5种不同环境的氢原子(7)以苯和乙烯为原料,利用题目所给信息,写出合成 的路线(用流程图表示,无机试剂任选) 2018-2019学年广东省华南师大附中、实验中学、广雅中学、深圳高级中学四校联考高三(上)期末化学试卷参考答案与试题解析一、选择题(共7小题,每小题3分,满分21分)1(3分)古往今来,生活处处有化学。下列有
17、关说法正确的是()a“凡酸坏之酒,皆可蒸烧”这里用到的实验操作是蒸发b“自古书契多编以竹简,其用缣帛者谓之为纸”,这里纸的主要成分为纤维素c我国成功实施煤改气工程后,可有效提高空气质量d生物柴油与从石油中分馏得来的柴油都属于烃类物质【解答】解:a酸坏之酒中含有乙酸,乙酸和乙醇的沸点不同,用蒸烧的方法分离,为蒸馏操作,故a错误;b“自古书契多编以竹简,其用缣帛者谓之为纸”,这里纸的主要成分为纤维素,缣帛主要成分是蛋白质,故b错误;c“煤改气”改造工程减少了二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物,故有利于减少雾霆天气,可有效降低空气中的pm10含量,故c正确;d从石油炼制得到的柴油主要是由石油分馏后的c
18、15c18的多种烃的混合物属于烃类物质,而从植物油提取的生物柴油的组成主要为甘油与高级脂肪酸形成的酯不属于烃类物质,故d错误;故选:c。2(3分)设na为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是()a标准状况下,2molna2o2与44.8lso2完全反应,转移的电子数目为4nab3.0g含甲醛(hcho)的冰醋酸中含有的原子总数为0.4nac将1molnh4no3溶于稀氨水中使溶液呈中性,溶液中nh4+数目为nad0.1molhcl与ch3chch2完全反应时,生成的ch3ch2ch2cl分子数目为0.1na【解答】解:ana2o2与so2发生反应:na2o2+so2na2so4,反应转移2m
19、ol电子,标准状况下,2molna2o2与44.8lso2即2mol二氧化硫能完全反应,故转移电子数为4na,故a正确;b甲醛(hcho)和冰醋酸的最简式相同,均为ch2o,则3.0g含甲醛(hcho)的冰醋酸中含有的原子总数为0.4na,故b正确;c将1molnh4no3溶于稀氨水中使溶液呈中性,由电荷守恒式c(nh4+)+c(h+)c(no3)+c(oh)可知c(nh4+)c(no3),则溶液中nh4+的数目和no3数目相等,均为na,故c正确;d0.1molhcl与ch3chch2完全反应时,除生成的ch3ch2ch2cl,还有副产物ch3chclch3,则ch3ch2ch2cl分子数目
20、小于0.1na,故d错误;故选:d。3(3分)有关下列四组实验描述不正确的是()a加热甲装置中的烧杯可以分离sio2和nh4clb利用装置乙可证明非金属性强弱:clcsic打开丙中的止水夹,一段时间后,可观察到烧杯内溶液上升到试管中d向丁中铁电极区滴入2滴铁氰化钾溶液,一段时间后,烧杯中不会有蓝色沉淀生成【解答】解:asio2受热不分解,而nh4cl受热分解,利用加热甲装置中的烧杯可以分离sio2和nh4cl,故a正确;b氯元素的最高价氧化物对应水化物为hclo4,另外盐酸有挥发性,生成的co2中混有hcl,无法判断碳酸的酸性比硅酸强,由装置乙无法证明非金属性强弱:clcsi,故b错误;c该装
21、置构成原电池,该装置中铁发生吸氧腐蚀,一段时间内试管内压强减小,烧杯内溶液上升到试管中,故c正确;dznfe原电池中zn为负极,fe为正极,烧杯内无fe2+,则滴入2滴铁氰化钾溶液,烧杯中不会有蓝色沉淀生成,故d正确;故选:b。4(3分)下列说法正确的是()a聚乙烯塑料和天然橡胶均不能使溴水褪色b2丁烯分子中所有原子有可能在同一平面c丙烯和环己烷的二氯代物的数目相同(不考虑立体异构)d将溴乙烷和氢氧化钠的乙醇溶液共热产生的气体通入溴水中,溶液褪色,说明有乙烯生成【解答】解:a聚乙烯塑料结构中没有碳碳双键,而天然橡胶是,分子结构中含有碳碳双键,能使溴水褪色,故a错误;b2丁烯分子的结构简式为ch
22、3chchch3,分子结构中甲基上的碳原子为sp3杂化,为立体结构,则分子内所有原子不可能在同一平面内,故b错误;c丙烯的二氯代物共有5种,而环己烷的二氯代物共有4种,故c错误;d溴乙烷与naoh的乙醇溶液共热产生,发生消去反应生成乙烯,只有乙烯使溴水褪色,则溶液褪色说明有乙烯生成,故d正确。故选:d。5(3分)a、b、c、d、e是原子序数依次增大的五种短周期主族元素,其中a的原子序数是b和d原子序数之和的,c元素的单质与热水缓慢反应,且该单质可做铝热反应的引燃剂,甲和丙是d元素的两种常见氧化物,乙是b元素的单质,0.005mol/l丁溶液的ph2,它们之间的转化关系如图所示(部分反应物省略)
23、,下列叙述正确的是()ac、d的简单离子均能促进水的电离bc、e两元素形成化合物中既含有离子键又含共价键ca、d分别与b 元素形成的化合物都是大气污染物de的氧化物水化物的酸性大于d的氧化物水化物的酸性【解答】解:由上述分析可知,a为c,b为o,c为mg,d为s,e为cl,a镁离子、硫离子均水解促进水的电离,故a正确;bmg、cl两元素形成化合物mgcl2为离子化合物,只含有离子键,故b错误;ca与b形成的二氧化碳不是污染物,故c错误;d非金属性cls,则e的最高价氧化物水化物的酸性大于d的最高价氧化物水化物的酸性,但硫酸酸性大于hclo酸性,故d错误。故选:a。6(3分)乙醛酸(hoocch
24、o)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸,原理如图所示,该装置中阴、阳两极为惰性电极,两极室均可产生乙醛酸,其中乙二醛与m电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法正确的是()am极与直流电源的负极相连b每得到lmol乙醛酸将有2molh+从右室迁移到左室cn电极上的电极反应式:hooccooh2e+2h+hooccho+h2od每消耗0.1mol乙二醛在m电极放出2.24l气体(标准状况)【解答】解:a、根据质子的移动方向,确定m电极是阳极,m极与直流电源的正极相连,故a错误;b、2mol h+通过质子交换膜,则电池中转移2mol电子,根据电极方程式hooccooh+2e+
25、2h+hooccho+h2o,可知生成1mol乙醛酸,由于两极均有乙醛酸生成所以生成的乙醛酸为2mol,故b错误;c、n电极上hooccooh得电子生成hooccho,则电极反应式为hooccooh+2e+2h+hooccho+h2o,故c错误;d、由n极电极反应式可知,每消耗0.1mol乙二酸转移电子0.2mol,m电极上发生氧化反应为2cl2ecl2,则所得氯气的物质的量为0.1mol,体积为2.24l(标准状况),故d正确;故选:d。7(3分)常温下,向20ml 0.2mol/l h2x溶液中滴加0.2mol/l naoh溶液,在不同ph环境下不同形态的粒子组成分数如图所示,下列说法不正
26、确的是()a水的电离程度:b点大于点ab将等物质的量的nahx、na2x溶于水中,所得溶液ph恰好为11c常温下hy的k1.1×1010,将少量h2x溶液加入到足量nay溶液中,发生的反应为:h2x+yhy+hxd常温下,反应x2+h2ohx+oh的平衡常数对数值1gk3【解答】解:aa点溶液ph7,h2x的电离与hx的水解程度相同,水的电离基本不受影响,而b点溶液ph11,a2和hx的水解程度明显大于hx的电离,明显促进水的电离程度,即b点水的电离程度大于a点,故a正确;b将等物质的量的nahx、na2x溶于水中,hx电离程度大于a2的水解程度,所以溶液中c(a2)c(hx),则溶
27、液ph大于11,故b错误;ch2x的一级电离平衡常数k1,ph7时c(hx)c(h2x),则k1c(h+)107,h2x的二级电离平衡常数k2,ph11时c(hx)c(x2),则k2c(h+)1011,hy的kb1×1010,则酸性:h2xhfhx,结合强酸制弱酸的原理,将少量h2x溶液加入到足量nay溶液中,发生的反应为h2x+yhy+hx,故c正确;dh2x的二级电离平衡常数k2,ph11时c(hx)c(x2),则k2c(h+)1011;25时,反应x2+h2ohx+oh的平衡常数103,平衡常数对数值1gk3,故d正确;故选:b。二、解答题(共5小题,满分0分)8叠氮化钠(na
28、n3)是一种应用广泛的化工产品,可用于合成抗生素头孢菌素药物的中间体,汽车安全气囊等。实验室制备nan3(1)实验原理:把氨气通入熔融金属钠反应制得氨基钠(nanh2),该反应的化学方程式为2nh3+2na2nanh2+h2。将生成的nanh2与n2o在210220下反应可生成nan3、naoh和气体x,该反应的化学方程式为2nanh2+n2onan3+naoh+x,实验室检验x气体使用的试纸是湿润的红色石蕊试纸。(2)实验装置(图1)、步骤如下,回答下列问题:已知:i)nan3是一种易溶于水的白色晶体,微溶于乙醇,不溶于乙醚;ii)nanh2的熔点为210,沸点为400,在水溶液中易水解。组
29、装仪器检查装置气密性后,装入药品。装置b中盛放的药品是碱石灰。实验过程应先点燃a(填“a”或“c”)处的酒精灯,理由是先产生nh3,排除装置内空气,防止产品不纯。让氨气和熔化的钠充分反应后,停止加热a并关闭止水夹k。向装置c中b容器内充入加热介质植物油并加热到210220,然后按图通入n2o;装置c反应完全结束后,冷却,取出a中的混合物进行以下操作,得到nan3固体:a中混合物 操作的目的是降低nan3的溶解量或溶解度或促使nan3析出;操作中选用的洗涤试剂最好的是d。a水 b乙醇 c乙醇水溶液 d乙醚(3)图中仪器a用不锈钢材质的而不用玻璃的,其主要原因是反应过程生成的naoh能腐蚀玻璃。产
30、品nan3纯度测定精确称量0.150g nan3样品,设计如图2所示装置,连接好装置后使锥形瓶倾斜,使小试管中的nan3样品与m溶液接触,测量产生的气体体积从而测定其纯度。已知2nan33n2(nan3中的n全部转化为n2,其他产物略),反应中放出大量的热。(4)使用冷水冷凝的目的是冷却生成的气体。对量气管读数时,反应前后都需要进行的操作是调节量气管使两侧的液面保持水平。(5)常温下测得量气管读数为60.0ml(n2的密度为1.40g/l)计算nan3样品的纯度为86.7%。(保留三位有效数字)【解答】解:(1)氨气通入熔融金属钠反应制得氨基钠(nanh2)和氢气,则发生反应的化学方程式为2n
31、h3+2na 2nanh2+h2,故答案为:2nh3+2na 2nanh2+h2;根据质量守恒定律,反应前后原子的种类和数目不变,可确定气体x为氨气,氨水呈碱性,检验时用湿润的红色石蕊试纸,现象是变蓝色,故答案为:红色石蕊试纸;(2)a中产生的氨气混有水蒸气,干燥氨气选择碱石灰,则在c中盛放的药品是碱石灰,故答案为:碱石灰;实验过程中先点燃a产生氨气将装置内空气驱赶除去,防止产品不纯,故答案为:a;先产生nh3,排除装置内空气,防止产品不纯;c中混合物加水后,根据叠氮化钠 (nan3)固体易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚,nan3溶解在水中,nanh2与水反应生成naoh和氨气,可知操作加乙醇
32、可降低nan3的溶解度促使nan3析出;乙醚洗涤叠氮化钠可减少叠氮化钠的损失,故操作iv中选用的洗涤试剂最好的是d,故答案为:降低nan3的溶解量或溶解度或促使nan3析出;d;(3)反应过程生成的naoh能腐蚀玻璃,则仪器a应用不锈钢材质的而不用玻璃的,故答案为:反应过程生成的naoh能腐蚀玻璃;ii(4)反应可能产生水蒸气,使用冷水冷凝的目的是除去生成的气体中的水蒸气;量气管读数前,需要调节量气管使两侧的液面保持水平,确保气体压强与外界大气压强相等,故答案为:冷却生成的气体;调节量气管使两侧的液面保持水平;(5)生成氮气的质量为0.084g,设nan3样品的纯度x2nan3 2na+3n2
33、130 84x0.150g 0.084g,解得:x86.7%。故答案为:86.7%。9稀土是一种重要的战略资源。氟碳铈矿主要化学成分为cefco3,它是提取铈等稀土元素的重要矿物原料。氟碳铈矿的冶炼工艺流程如下:已知:i铈的常见化合价为+3、+4焙烧后铈元素转化成ceo2和cef4四价铈不易进入溶液,而三价稀土元素易进入溶液。ii酸浸中发生反应:9ceo2+3cef4+45hcl+3h3bo3ce(bf4)3+11cecl3+6cl2+27h2o请回答下列问题:(1)焙烧氟碳铈矿的目的是将铈氧化为四价便于与其他稀土元素分离。焙烧后产生的ceo2是汽车尾气净化催化剂的关键成分,它能在还原气氛中供
34、氧,在氧化气氛中耗氧。在尾气消除过程中发生着ceo2ceo2(1x)+xo2的循环。写出ceo2消除co尾气的化学方程式:2xco+ceo2ceo2(1x)+2xco2。(2)在酸浸i中用盐酸浸出时,有少量铈进入滤液,且产生黄绿色气体。少量铈进入稀土溶液发生反应的离子方程式是8h+2cl+2ceo22ce3+cl2+4h2o(3)向ce(bf4)3中加入kcl溶液的目的是避免ce3+以ce(bf4)3形式沉淀而损失(或将ce3+全部转化为cecl3,提高产率。(4)操作的名称为过滤,在实验室中进行操作ii时所需要的硅酸盐仪器有分液漏斗、烧杯。(5)“操作”后,向溶液中加入naoh 溶液来调节溶
35、液的ph,以获得ce(oh) 3沉淀,常温下加入naoh 调节溶液的ph应大于9 即可认为ce3+已完全沉淀。(已知:kspce(oh)31.0×1020 )(6)取上述流程中得到的ce(oh)4产品5.000g,加酸溶解后,向其中加入含0.03300molfeso4的feso4溶液使ce4+全部被还原成ce3+,再用0.1000moll1的酸性kmno4标准溶液滴定至终点时,消耗20.00ml标准溶液。则该产品中ce(oh)4的质量分数为95.68%(已知氧化性:ce4+kmno4; ce(oh)4的相对分子质量为208)。【解答】解:(1)通过焙烧氟碳铈矿,可将铈氧化为四价,便于
36、与其他稀土元素分离,故答案为:将铈氧化为四价便于与其他稀土元素分离;尾气消除过程中发生着ceo2ceo2(1x)+xo2(0x0.25)的循环,可知ceo2具有氧化性,可氧化co生成co2,则ceo2消除co尾气的化学方程式为2xco+ceo2ceo2(1x)+2xco2,故答案为:2xco+ceo2ceo2(1x)+2xco2;(2)在酸浸i中用盐酸溶解ceo2,有少量铈进入滤液,可知有ce3+生成,且产生黄绿色气体,此气体为cl2,则此时发生反应的离子方程式是8h+2cl+2ceo22ce3+cl2+4h2o,故答案为:8h+2cl+2ceo22ce3+cl2+4h2o;(3)向ce(bf
37、4)3中加入kcl溶液生成cecl3和kbf,这样做的目的是避免三价铈以ce(bf4)3沉淀的形式损失或除去bf4或提高cecl3的产率,故答案为:避免ce3+以ce(bf4)3形式沉淀而损失(或将ce3+全部转化为cecl3,提高产率;(4)操作i为固液分离,应选择过滤操作;操作ii为萃取,则所需要的硅酸盐仪器有分液漏斗、烧杯,故答案为:过滤;分液漏斗、烧杯;(5)溶液中的c(ce3+)等于1×105moll1,可认为ce3+沉淀完全,根据kspce(oh)3c(ce3+)c3(oh)1×1020可知,c(oh)moll11×105moll1,此时溶液的ph为9
38、,即加入naoh 调节溶液的ph 应大 于9即可认为ce3+已完全沉淀,故答案为:9;(6)用0.1000moll1的酸性kmno4标准溶液滴定至终点时,消耗20.00ml标准溶液,主要是氧化溶液中剩余的fe2+,根据电子守恒剩余fe2+的物质的量为0.1000moll1×0.02l×0.01mol,则还原ce4+消耗的fe2+的物质的量为0.03300mol0.01mol0.02300mol,根据ce4+fe2+fe3+ce3+,则ce4+的物质的量为0.02300mol,该产品中ce(oh)4的质量分数为95.68%,故答案为:95.68%。10燃煤废气中的氮氧化物(n
39、ox)、co2、so2等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。已知:25时,kb(nh3h2o)1.8×105;h2so3:ka11.5×102,ka21.0×107(1)处理烟气中的so2常用液吸法。室温条件下,将烟气通入浓氨水中得到(nh4)2so3溶液,0.1mol/l(nh4)2so3溶液的ph(填“”“”或“”)7将烟气通入 (nh4)2so3溶液可以继续吸收so2 ,用离子方程式表示出能吸收二氧化硫的原因so32+so2+h2o2hso3。(2)用活性炭可以还原处理氮氧化物,有关反应为c(s)+2no(g)n2(g)+co2(g)。在恒容
40、条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是bd(填选项编号)。a单位时间内生成2n mol no(g)的同时消耗n mol co2(g)b混合气体的密度不再发生改变c反应体系的压强不再发生改变d混合气体的平均相对分子质量不再改变(3)有科学家经过研究发现,用co2和h2在210290,催化剂条件下可转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。230,向容器中投入0.5molco2和1.5molh2,当转化率达80%时放出热量19.6kj能量,写出该反应的热化学方程式co2(g)+3h2(g)ch3oh(g)+h2o(g)h49kj/mol。一定条件下,往 2l 恒容密闭容器中充入 1.0molco2 和
41、3.0molh2,在不同催化剂作用下,相同时间内 co2 的转化率随温度变化如图1所示:催化剂效果最佳的是催化剂i ( 填“i”,“”,“”)。 b 点 v( 正 )v( 逆 ) ( 填“”,“”,“”)。此反应在 a 点时已达平衡状态,a 点的转化率比 c 点高的原因是该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动。已知容器内的起始压强为100kpa,则图中 c 点对应温度下反应的平衡常数 kp8.3×104kpa2。(保留两位有效数字) (kp为以分压表示的平衡常数,分压总压×物质的量分数)。(4)一定条件下,co2和h2也可以发生反应co2(g)+h2(g) co(g)+h
42、2o(g)h0,一定温度下,在3l容积可变的密闭容器中,已知c(co)与反应时间t变化曲线如图2所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线变为曲线或曲线当曲线变为曲线时,改变的条件是加入催化剂。当曲线变为曲线时,改变的条件是将容器快速压缩至2l。【解答】解:(1)已知nh3h2o的电能平衡常数大于h2so3的ka2,则在(nh4)2so3溶液中nh4+的水解能力小于so32的水解程度,可知溶液显碱性,即ph7; (nh4)2so3溶液吸收so2 生成nh4hso3,发生反应的离子方程式为so32+so2+h2o2hso3,故答案为:;so32+so2+h2o2hso3;(2)在恒容条件下,能判断
43、该反应一定达到化学平衡状态的依据是正逆反应速率相同,个组分含量不变,c(s)+2no(g)n2(g)+co2(g);a单位时间内生成2nmol no(g)的同时消耗nmol co2(g),说明反应逆向进行,不能说明反应达到平衡状态,故a错误;b碳是固体。当平衡发生移动,气体质量会发生变化,容器体积不变,所以混合气体的密度不再发生改变可以说明反应达到平衡状态,故b正确;c反应前后气体总物质的量不变,反应体系的压强始终不发生改变,不能判定平衡,故c错误;dc为固体,混合气体的平均相对分子质量保持不变,可知气体的质量不变,为平衡状态,故d正确,故答案为:bd;(3)已知0.5molco2和1.5mo
44、lh2转化率达80%时放热233.419.6kj,则该反应的热化学方程式:co2(g)+3h2(g)ch3oh(g)+h2o(g)h×249kjmol1,则热化学方程式为co2(g)+3h2(g)ch3oh(g)+h2o(g)h49kj/mol,故答案为:co2(g)+3h2(g)ch3oh(g)+h2o(g)h49kj/mol;由图象知:反应在较低温度t3时co2就达到80%的转化率,催化剂效果最佳的反应是反应,t3的b点时,反应未达到限度,故v(正)v(逆);该反应为放热反应,t4反应已经达到平衡,升高温度到t5平衡向逆反应移动,从而使co2的转化率降低。t4的a点转化率比t5的
45、c点高,c点时:co2(g)+3h2(g)ch3oh(g)+h2o(g)起始(mol):1 3 0 0转化(mol):0.6 1.8 0.6 0.6平衡(mol):0.4 1.2 0.6 0.6在恒容恒温条件下,气体的压强与气体的物质的量成正比,则平衡时总压强p总100kpa×70kpa,该反应的平衡常数kp8.3×104 kpa2,故答案为:i;该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动;8.3×104 kpa2;(4)图象分析曲线变化为曲线是缩短反应达到平衡的时间,最后达到相同平衡状态,体积是可变得是恒压容器,说明改变的是加入了催化剂;当曲线变为曲线时一氧化碳物
46、质的量增大,反应是气体体积不变的反应,可变容器中气体体积和浓度成反比,气体物质的量不变,曲线,体积为3l,一氧化碳浓度为3mol/l,改变条件不好为曲线,一氧化碳浓度为4.5mol/l,则体积压缩体积为:3:v4.5:3,v2l,所以将容器的体积快速压缩至2l满足条件,故答案为:加入催化剂;将容器快速压缩至2l。11许多元素及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答下列有关问题:(1)现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。(2)某同学画出基态碳原子的核外电子排布图:,该电子排布图违背了洪特规则;ch3+、ch3、ch3都是重要的有机反应中间体。ch3+、ch3的空间构
47、型分别为平面三角形、三角锥形。(3)基态溴原子的价层电子轨道排布图为,第四周期中,与溴原子未成对电子数相同的金属元素有4种。(4)磷化硼是一种耐磨涂料,它可用作金属的表面保护层。磷化硼晶体晶胞如图甲所示:其中实心球为磷原子,在一个晶胞中磷原子空间堆积方式为面心立方最密堆积,已知晶胞边长a pm,阿伏加德罗常数为na则磷化硼晶体的密度为g/cm3。磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影(图乙中表示p 原子的投影),用画出b 原子的投影位置或。(5)fe3o4晶体中,o2 围成正四面体空隙(1、3、6、7号氧围成)和正八面体空隙(3、6、7、8、9、12号氧围成),fe3o4中有一半的fe3+填充在正四
48、面体空隙中,fe2+和另一半fe3+填充在正八面体空隙中,晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为2:1,有50%的正八面体空隙没有填充阳离子。(6)一定温度下,nio晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为o2作密置单层排列,ni2+填充其中(如图),己知o2的半径为a pm,每平方米面积上分散的该晶体的质量为g(用a、na表示)【解答】解:(1)光谱分析为利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,所以在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,故答案为:原子光谱;(2)2p轨道上的2个电子没有分占不同轨道,且自旋方向相同,故该电子排布图违背了宏特规则;ch3+中心碳原子是sp2杂
49、化,为平面三角形结构,而ch3中心碳原子是sp3杂化,为三角锥形,故答案为:洪特规则;平面三角形;三角锥形;(3)溴的原子的质子数为35,其价电子排布式为4s24p5,则基态溴原子的价层电子轨道排布图为,未成对电子数为1对,则第四周期中,与溴原子未成对电子数相同的金属元素有k、sc、cu和ga共4种,故答案为:;4;(4)实心球为磷原子,处于晶胞顶点与面心,p做面心立方最密堆积;1个晶胞中,含有p原子数目为8×+6×4个,含有b原子数目为4个,晶胞质量4×g,晶体密度4×g÷(a×1010 cm)3g/cm3,故答案为:面心立方最密堆积;根
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