题目内容
20.(1)M由两种短周期元素组成,每个M分子含有18个电子,其分子球棍模型如图所示.测得M的摩尔质量为32g/mol.画出编号为2的原子结构示意图:.(2)已知1.0mol•L-1NaHSO3溶液的pH为3.5,加入氯水,振荡后溶液pH迅速降低.溶液pH降低的原因是HSO3-+Cl2+H2O=3H++SO42-+2Cl-(用离子方程式表示).
(3)在常温常压和光照条件下,N2在催化剂(TiO2)表面与H2O反应,生成1molNH3和O2时的能量变化值为382.5kJ,达到平衡后此反应NH3生成量与温度的实验数据如下表.则该反应的热化学方程式为$\frac{1}{2}$N2(g)+$\frac{3}{2}$H2O(l)?NH3(g)+$\frac{3}{4}$O2(g)△H=+382.5kJ/mol(或2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530.0kJ/mol).
T/K | 303 | 313 | 323 |
NH3生成量/(10-1mol) | 4.3 | 5.9 | 6.0 |
2NH4+(aq)+Mg(OH)2(s)?Mg2+(aq)+2NH3•H2O(aq)
写出上述反应的平衡常数表达式K=$\frac{c(M{g}^{2+})•{c}^{2}(N{H}_{3}•{H}_{2}O)}{{c}^{2}(N{{H}_{4}}^{+})}$
某研究性学习小组为探究Mg2+与NH3•H2O反应形成沉淀的情况,设计如下两组实验
实验① | 等体积1mol/L氨水和0.1mol/L MgCl2溶液混合 | 生成白色沉淀 |
实验② | 等体积0.1mol/L氨水和1mol/L MgCl2溶液混合 | 无现象 |
(5)在室温下,化学反应I-(aq)+ClO-(aq)=IO-(aq)+Cl-(aq)的反应物初始浓度、溶液中的氢氧根离子初始浓度及初始速率间的关系如下表所示:
实验编号 | I-的初始浓度 (mol•L-1) | ClO-的初始浓度 (mol•L-1) | OH-的初始浓度 (mol•L-1) | 初始速率v (mol•L-1•s-1) |
1 | 2×10-3 | 1.5×10-3 | 1.00 | 1.8×10-4 |
2 | a | 1.5×10-3 | 1.00 | 3.6×10-4 |
3 | 2×10-3 | 3×10-3 | 2.00 | 1.8×10-4 |
4 | 4×10-3 | 3×10-3 | 1.00 | 7.2×10-4 |
①设计实验2和实验4的目的是探究ClO-对反应速率的影响;
②若实验编号4的其它浓度不变,仅将溶液的酸碱值变更为pH=13,反应的初始速率v=7.2×10-4.
分析 (1)M分子中含有4个“1”原子和2个“2”原子,且M由两种短周期元素组成、每个M分子含有18个电子,则“1”只能为H原子、2为N原子;
(2)亚硫酸盐与氯水发生氧化还原反应生成硫酸,据此写出反应的离子方程式;
(3)根据表中数据可知,升高温度,平衡右移,说明正反应是吸热反应,根据原子守恒写出该热化学方程式;
(4)根据反应方程式可知该反应的平衡常数K=$\frac{c(M{g}^{2+})•{c}^{2}(N{H}_{3}•{H}_{2}O)}{{c}^{2}(N{{H}_{4}}^{+})}$;从平衡表达式可以看出,当c(NH3•H2O)、c(Mg2+)改变相同的程度,c2(NH3•H2O)对沉淀生成的影响更大[或①中c(Mg2+)c2(OH-)≥Ksp[Mg(OH)2],而②中c(Mg2+)•c2(OH-)<Ksp[Mg(OH)2];
(5)①根据控制变量设计对比实验原则,实验2和4的目的是探究ClO-的浓度对反应速率的影响;
②由实验1和3可知,OH-的浓度对速率无影响,则实验4中溶液的pH变更为pH=13后的反应速率不变.
解答 解:(1)根据题意推断,M分子中含有4个“1”原子和2个“2”原子,且M由两种短周期元素组成、每个M分子含有18个电子,则“1”只能为H原子、2为N原子,所以M为N2H4,氮原子的核电荷数为+7,其原子结构示意图为:,
故答案为:;
(2)亚硫酸盐与氯水发生氧化还原反应生成强酸,反应的离子方程式为:HSO3-+Cl2+H2O=3H++SO42-+2Cl-,
故答案为:HSO3-+Cl2+H2O=3H++SO42-+2Cl-;
(3)根据表中数据可知,升高温度,平衡右移,说明正反应是吸热反应,根据原子守恒可知:$\frac{1}{2}$N2(g)+$\frac{3}{2}$H2O(l)?NH3(g)+$\frac{3}{4}$O2(g)△H=+382.5kJ/mol,或2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530.0kJ/mol,
故答案为:$\frac{1}{2}$N2(g)+$\frac{3}{2}$H2O(l)?NH3(g)+$\frac{3}{4}$O2(g)△H=+382.5kJ/mol(或2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530.0kJ/mol);
(4)固体物质不能写进平衡常数表达式,则该反应的平衡常数:K=$\frac{c(M{g}^{2+})•{c}^{2}(N{H}_{3}•{H}_{2}O)}{{c}^{2}(N{{H}_{4}}^{+})}$;
根据平衡表达式可以看出,当c(NH3•H2O)、c(Mg2+)改变相同的程度,c2(NH3•H2O)对沉淀生成的影响更大[或①中c(Mg2+)c2(OH-)≥Ksp[Mg(OH)2],而②中c(Mg2+)•c2(OH-)<Ksp[Mg(OH)2],所以实验①、②产生的现象不同,
故答案为:K=$\frac{c(M{g}^{2+})•{c}^{2}(N{H}_{3}•{H}_{2}O)}{{c}^{2}(N{{H}_{4}}^{+})}$;从平衡表达式可以看出,当c(NH3•H2O)、c(Mg2+)改变相同的程度,c2(NH3•H2O)对沉淀生成的影响更大[或①中c(Mg2+)•c2(OH-)≥Ksp[Mg(OH)2],而②中c(Mg2+)•c2(OH-)<Ksp[Mg(OH)2];
(5)①根据控制变量设计对比实验原则,实验1和2的目的是探究I-的浓度对反应速率的影响,实验2和4的目的是探究ClO-的浓度对反应速率的影响,
故答案为:探究ClO-对反应速率的影响;
②由实验1和3可知,OH-的浓度对速率无影响,则实验4中溶液的pH变更为pH=13后的反应速率与实验4相等,仍然为:v=7.2×10-4,故答案为:7.2×10-4.
点评 本题考查较为综合,涉及物质结构、氧化还原反应、离子方程式、热化学方程式的书写、化学平衡常数的表达式及应用、沉淀的生成、化学反应速率及其影响因素、探究实验方案设计等知识,试题知识点较多、综合性较强,充分考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力.
A. | ⅣA族元素氢化物熔点顺序:GeH4>SiH4>CH4;则ⅥA族元素氢化物熔点顺序也应为:H2Se>H2S>H2O | |
B. | 第2周期元素氢化物的稳定性顺序是HF>H2O>NH3;则第3周期元素氢化物的稳定性顺序也是HCl>H2S>PH3 | |
C. | 钠为银白色推知碱金属都是银白色 | |
D. | BaCl2溶液中通入SO2无沉淀产生,则Ba(NO3)2溶液中通入SO2也无沉淀产生 |
A. | 2 CO(g)+O2(g)═2 CO2(g);△H=-566 KJ•mol-1 | |
B. | CH4(g)+2 O2(g)═CO2(g)+2 H2O(l);△H=-890 KJ•mol-1 | |
C. | H2 (g)+F2 (g)→2HF(g),△H=-270kJ•mol-1 | |
D. | 250℃和1.01×105Pa时,反应4NO2(g)+O2(g)═2N2O5(g);△H=-56.76kJ/mol |
A. | R为ⅡA族元素 | B. | R(OH)4是强碱 | ||
C. | RCl2有还原性,容易被氧化 | D. | R2+的硝酸盐溶液呈中性 |
A. | CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热 | |
B. | CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热 | |
C. | CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的水溶液共热 | |
D. | CH3CH2CH2CH2Br(g)和Br2(g)光照 |
(1)加入MnO2的作用是MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O(用离子方程式表示).
(2)下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH
开始沉淀时的pH | 沉淀完全时的pH | |
Fe3+ | 1.5 | 3.1 |
Fe2+ | 6.5 | 9.7 |
Al3+ | 3.3 | 5.2 |
Mn2+ | 7.8 | 10.4 |
(3)滤渣X的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3,滤液中的溶质为MnSO4、(NH4)2SO4.
(4)已知反应1中会产生一种气体,则该反应的化学方程式为2NH4HCO3+MnSO4=MnCO3+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O.
(5)判断水洗步骤中沉淀已洗净的方法是取最后一次的洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液和稀硝酸,若无白色沉淀,说明已洗净.
(6)制得的碳酸锰可用于工业上电解法冶炼金属锰.该生产中需先将碳酸锰溶于强酸,配成电解液,写出该反应的离子方程式MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O.