金属钛被称为“21世纪金属”非选择题增分练

第三周非选择题增分练26、金属钛被称为“21世纪金属”.(1)工业上用钛矿石(主要成分为FeTiO3,主要含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)经过以下流程制得TiO2:其中,步骤Ⅱ发生的主要反应为2H2SO4＋FeTiO3=TiOSO4＋FeSO4＋2H2O.①步骤Ⅰ发生反应的离子方程式是______________________________________、______________.为提高钛矿石的碱浸出速率,步骤Ⅰ可采取的办法除提高碱的浓度外,还可以采取的办法有____________、____________(写出两种方法).②步骤Ⅱ中加入Fe的目的是___________________________________________；分离出FeSO4晶体的操作是____________________________________________.③步骤Ⅲ形成的TiO2·nH2O为胶体,步骤Ⅲ发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________.(2)利用TiO2可通过下述两种方法制备金属钛.方法一:将TiO2作阴极,石墨作阳极,熔融CaO为电解液,炭块作电解池槽,电解TiO2制得钛,阳极上一定生成的气体是________,可能生成的气体是________.方法二:通过以下反应制备金属钛.①TiO2(s)＋2Cl2(g)eq\o(,\s\up7(高温))TiCl4(g)＋O2(g)ΔH＝＋151kJ·mol－1②TiCl4＋2Mgeq\o(,\s\up7(高温))2MgCl2＋Ti实际生产中,需在反应①过程中加入碳,可以顺利制得TiCl4.碳的作用除燃烧放热外,还具有的作用是_________________________________________________________________________.解析:(1)①步骤Ⅰ中Al2O3、SiO2均能与浓NaOH溶液反应,其离子方程式分别为Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O、SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O.为提高钛矿石的碱浸出速率,可采取适当增加碱的浓度、升高反应温度、粉碎钛矿石或搅拌等措施.②步骤Ⅱ所得溶液中的Fe2＋易被氧化成Fe3＋,加入适量铁粉,可将溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋.从溶液中分离出FeSO4晶体时,可采取的操作为过滤.③TiOSO4在溶液中加热水解生成TiO2·nH2O胶体的化学方程式为TiOSO4＋(n＋1)H2Oeq\o(=,\s\up7(△))TiO2·nH2O(胶体)＋H2SO4.(2)熔融CaO中的O2－向阳极移动,阳极上O2－失电子被氧化为O2；由于炭块作电解池槽,则阳极还可能生成CO、CO2或二者的混合气体.反应①的过程中加入适量碳,碳燃烧放出热量提供反应所需的高温,此外碳还可以和生成物O2反应,促使反应①的平衡正向移动.答案:(1)①Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2OSiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O升高温度(或加热)粉碎钛矿石或搅拌(其他合理答案均可)②还原Fe3＋过滤③TiOSO4＋(n＋1)H2Oeq\o(=,\s\up7(△))TiO2·nH2O(胶体)＋H2SO4(2)O2(或氧气)CO2(或CO或CO2、CO)消耗O2,促进反应①的平衡向正反应方向移动27、Ⅰ.某兴趣学习小组设计如图装置制取SO2,并研究其性质.请回答下列问题:(1)B、C、D装置分别用于检验SO2的性质,写出C装置中反应的离子方程式:________________________________________________________________________.(2)实验中观察到D装置中有浑浊出现,有同学提出此现象不能证明SO2具有氧化性,请简述理由:_______________________________________________________________________________.(3)E装置的作用为_____________________________________________________.Ⅱ.某学习小组为进一步探究不同浓度的硫酸氧化性不同,设计并完成如下实验:称取一定量的还原铁粉放入一定体积的浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y.经检验,气体Y中含有SO2、H2.(4)溶液X中含有的金属阳离子是________(填化学式),简述如何检验该离子________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(5)为了测定气体Y中SO2的含量,将2.24L(标准状况)气体Y通入200.00mL0.2000mol·L－1酸性高锰酸钾溶液中,充分反应后,取出20.00mL溶液转入锥形瓶中进行滴定,消耗0.1000mol·L－1的KHC2O4标准液10.00mL(高锰酸钾被还原均生成Mn2＋).①已知室温下,0.1000mol·L－1KHC2O4溶液中,c(C2Oeq\o\al(2－,4))＞c(H2C2O4).滴定操作过程中标准液应用________(填仪器名称)盛装；滴定终点的现象为____________.②计算气体Y中SO2的物质的量分数为________.解析:(1)C装置中SO2与饱和氯水反应的离子方程式为SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－.(2)因C装置中挥发出的Cl2也能使D装置中出现浑浊现象,故D装置中出现浑浊,不能证明SO2与H2S反应生成单质S,即不能证明SO2具有氧化性.(3)SO2为有毒气体,使用E装置,既能进行尾气处理,又能起到防倒吸作用.(4)根据反应生成的气体Y中含有SO2和H2,可知最后是Fe与稀硫酸反应生成H2,因此该溶液中不可能含有Fe3＋,故溶液X中含有的金属阳离子为Fe2＋.要检验溶液中的Fe2＋,可取少量溶液X,向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若产生蓝色沉淀,则证明原溶液中含有Fe2＋(或取少量溶液X,向其中加入KSCN溶液,无明显现象,再滴入新制氯水,若出现红色,则可证明原溶液中含有Fe2＋).(5)①根据0.1000mol·L－1KHC2O4溶液中c(C2Oeq\o\al(2－,4))＞c(H2C2O4),可知HC2Oeq\o\al(－,4)的电离程度大于其水解程度,即KHC2O4溶液呈酸性,在滴定过程中该标准液应用酸式滴定管盛装；达到滴定终点时,滴入最后一滴KHC2O4标准液,锥形瓶内溶液由紫色变为无色,且半分钟内溶液颜色不发生变化.②根据化合价变化可找出关系式:2KMnO4～5KHC2O4,c剩余(KMnO4)×20.00×10－3L＝0.1000mol·L－1×10.00×10－3L×eq\f(2,5),解得c剩余(KMnO4)＝0.0200mol·L－1,再根据关系式:5SO2～2KMnO4,得n(SO2)＝(0.2000－0.0200)mol·L－1×200.00×10－3L×eq\f(5,2)＝0.09mol,即气体Y中SO2的物质的量分数为eq\f(0.09mol,0.1mol)×100%＝90%.答案:(1)SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－(2)C装置挥发出的氯气也可以使D装置中出现浑浊(3)尾气处理,防倒吸(4)Fe2＋取少量溶液X,向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若产生蓝色沉淀,则证明原溶液中含有Fe2＋(其他合理答案均可)(5)①酸式滴定管滴入最后一滴KHC2O4标准液,锥形瓶内溶液由紫色变为无色,且半分钟内颜色不恢复②90%28、甲醇是一种重要的化工原料,工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇.(1)已知:①2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1275.6kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566.0kJ·mol－1③H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44.0kJ·mol－1写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:____________________.(2)在容积为1L的密闭容器中,投入1molCO和2molH2,在不同条件下发生反应:CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g),实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图1所示:①该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0,判断理由是____________.②M点时,CO的转化率为________.506K时该反应的平衡常数K＝________(保留三位小数).③某同学绘制的压强为p1时,不同温度下上述反应的平衡常数的对数值(lgK)如图2所示.A、B、C、D、E五点中能正确表示该反应的lgK与温度(T)的关系的点为________.④下列叙述能说明反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)达到平衡状态的是________(填字母).A、单位时间内生成2molH2的同时消耗1molCOB、反应过程中c(CO)∶c(CH3OH)＝1∶1C、恒温恒容时,混合气体的密度保持不变D、绝热恒容时,反应的平衡常数不再变化解析:(1)根据盖斯定律,由eq\f(1,2)×(①－②＋③×4)可得:CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－442.8kJ·mol－1.(2)①从图像可以看出:当压强相同时,升高温度,平衡时甲醇的物质的量减小,即升温平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH＜0.②根据图像,M点时生成0.25molCH3OH,则反应消耗0.25molCO,故CO的转化率为eq\f(0.25mol,1mol)×100%＝25%.根据三段式法可知,506K时有CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始(mol·L－1)120转化(mol·L－1)0.250.50.25平衡(mol·L－1)0.751.50.25则506K时该反应的平衡常数K＝eq\f(0.25,0.75×1.52)≈0.148.③该反应为放热反应,温度升高,平衡常数K减小,则lgK也随温度升高而降低,即点A、B、E能表示该反应的lgK与温度的变化关系.④单位时间内生成2molH2即生成1molCO,同时消耗1molCO,可以说明反应达到平衡状态,A项正确；达到平衡状态时各物质的浓度保持不变,但c(CO)∶c(CH3OH)＝1∶1时不能说明反应达到平衡状态,B项错误；容器体积和气体质量均不变,则混合气体的密度始终为定值,不能由此判断反应是否达到平衡状态,C项错误；绝热恒容时,反应的平衡常数不再发生变化,即容器内温度不再发生变化,说明反应达到平衡状态,D项正确.答案:(1)CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－442.8kJ·mol－1(2)①＜从图像看出:随着温度升高,平衡时甲醇的物质的量减小,说明平衡逆向移动,正反应放热②25%0.148③ABE④AD35、[选修3:物质结构与性质]硼和氮的单质及一些化合物在工农业生产等领域有重要应用.回答下列问题:(1)N原子核外有________种不同运动状态的电子.基态N原子中,能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为________.(2)经测定发现,N2O5固体由NOeq\o\al(＋,2)和NOeq\o\al(－,3)两种离子组成,该固体中N原子杂化类型为________；与NOeq\o\al(＋,2)互为等电子体的微粒有________(写出一种).(3)铵盐大多不稳定.NH4F、NH4I中较易分解的是________,原因是________________________________________________________________________.(4)第二周期中,第一电离能介于B元素和N元素间的元素为________(填元素符号).(5)晶体硼有多种变体,但其基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体(见图Ⅰ),每个顶点为一个硼原子,每个三角形均为等边三角形.则每一个此基本结构单元由________个硼原子构成；若该结构单元中有2个原子为10B(其余为11B),那么该结构单元有________种不同类型.(6)硼和氮构成的一种氮化硼晶体的结构与石墨晶体结构相类似,B、N原子相互交替排列(见图Ⅱ),其晶胞结构如图Ⅲ所示.设层内B—N核间距为apm,面间距为bpm,则该氮化硼晶体的密度为________g·cm－3.(用含a、b、NA的代数式表示).解析:(1)原子核外没有两个运动状态完全相同的电子,有几个电子就有几种运动状态,N原子核外有7个电子,所以有7种不同运动状态的电子.基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,能量由低到高,则能量最高的电子所占据的原子轨道为2p轨道,呈哑铃形.(2)NOeq\o\al(＋,2)中N的价电子对数为eq\f(5＋2×0－1,2)＝2,杂化类型为sp；NOeq\o\al(－,3)中N的价电子对数为eq\f(5＋3×0＋1,2)＝3,杂化类型为sp2.含有相同原子数和相同价电子数的微粒互为等电子体,与NOeq\o\al(＋,2)互为等电子体的微粒有SCN－、CO2、CS2、Neq\o\al(－,3)等.(3)NH4F、NH4I中,较易分解的是NH4F,原因是F原子半径比I原子小,H—F键比H—I键强(H—F键更易形成),F－更易夺取NHeq\o\al(＋,4)中的H＋.(4)同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素原子的最外层电子分别处于该轨道的全充满、半充满的稳定状态,所以其第一电离能大于其相邻元素,故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O.(5)硼原子数:eq\f(20×3,5)＝12(个).当选定1个硼原子后,与它最近的硼原子数为5,距离稍远的硼原子数为5,距离最远的硼原子数为1,若含有2个10B,则该结构单元有3种不同类型.(6)根据图Ⅲ可知一个晶胞中含有N原子数为4×eq\f(1,4)＋2×eq\f(1,2)＝2,B原子数为8×eq\f(1,8)＋1＝2,B、N原子核间距为apm＝a×10－10cm,底面的边长为2×eq\f(\r(3),2)a×10－10cm,底面上的高为eq\f(3,2)a×10－10cm,底面积为2×eq\f(\r(3),2)a×10－10cm×eq\f(3,2)a×10－10cm＝eq\f(3\r(3)a2,2)×10－20cm2,晶胞的体积为eq\f(3\r(3)a2,2)×10－20cm2×b×10－10cm×2＝3eq\r(3)a2b×10－30cm3,故密度ρ＝eq\f(2[ArB＋ArN],3\r(3)a2bNA×10－30)g·cm－3＝eq\f(2MrBN,3\r(3)a2bNA×10－30)g·cm－3＝eq\f(2×11＋14,3\r(3)a2bNA×10－30)g·cm－3.答案:(1)七(或7)哑铃形(2)sp、sp2SCN－、CO2、CS2、Neq\o\al(－,3)(任写一种,合理即可)(3)NH4FF原子半径比I原子小,H—F键比H—I键强(H—F键更易形成),F－更易夺取NHeq\o\al(＋,4)中的H＋(4)Be、C、O(5)123(6)eq\f(2[ArB＋ArN],3\r(3)a2bNA×10－30)或eq\f(2MrBN,3\r(3)a2bNA×10－30)或eq\f(2×11＋14,3\r(3)a2bNA×10－30)36、[选修5:有机化学基础]酯类化合物H是一种医药中间体,常用作防晒霜中紫外线的吸收剂.实验室由化合物A和E制备H的一种合成路线如图:已知:回答下列问题:(1)经测定E的相对分子质量为28,常用来测定有机物相对分子质量的仪器为________.F中只有一种化学环境的氢原子,其结构简式为________.G中只有一种官能团,F→G的反应类型为________.(2)(CH3)2SO4是一种酯,其名称为________.(3)A能与Na2CO3溶液及浓溴水反应,且1molA最多可与2molBr2反应.核磁共振氢谱表明A的苯环上有四种不同化学环境的氢原子.A的结构简式为________.C中含氧官能团的名称为________.(4)D＋G→H的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________.(5)C的同分异构体中能同时满足下列条件的共有____种.(不含立体异构)①遇FeCl3溶液发生显色反应②能发生水解反应(6)参照上述合成路线,设计一条由和(CH3)3CCl为起始原料制备的合成路线(其他试剂任选):eq\o(→,\s\up7(AlCl3/加热),\s\do5(CH33CCl))解析:(1)常用来测定有机物相对分子质量的仪器为质谱仪.经测定E的相对分子质量为28,应该为乙