6.钪为稀土元素,称为“光明之子”,新型钪钠灯充入卤化钪用于照明.
Ⅰ.用Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4表示钪的电离能,其数据如图1.
(1)与钪同周期且含有相同未成对电子数的非金属元素为Br(填元素符号).
(2)$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$<$\frac{{I}_{4}}{{I}_{3}}$(填“>”或“<”).
(3)氯化钠晶体熔点高于氯化钾,其原因为钠离子半径小于钾离子,氯化钠晶格能大于氯化钾,所以氯化钠熔点高.
Ⅱ.提钪工艺中常用草酸法精制,草酸钪络盐的热重数据如下表:
(4)H2O分子中O原子提供sp3杂化轨道形成H-O σ键.
(5)按草酸钪络盐失水时所克服的作用力大小不同,Sc2(C2O4)3•6H2O中的水分子可以分为2种.
(6)Sc2(C2O4)3•6H2O从583K加热到873K,断裂的化学键类型为离子键、共价键.
Ⅰ.用Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4表示钪的电离能,其数据如图1.
(1)与钪同周期且含有相同未成对电子数的非金属元素为Br(填元素符号).
(2)$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$<$\frac{{I}_{4}}{{I}_{3}}$(填“>”或“<”).
(3)氯化钠晶体熔点高于氯化钾,其原因为钠离子半径小于钾离子,氯化钠晶格能大于氯化钾,所以氯化钠熔点高.
Ⅱ.提钪工艺中常用草酸法精制,草酸钪络盐的热重数据如下表:
草酸钪络盐 | 温度区间(K) | 质量(g) |
Sc2(C2O4)3•6H2O | 298 | 0.462 |
383~423 | 0.372 | |
463~508 | 0.354 | |
583~873 | 0.138 |
(5)按草酸钪络盐失水时所克服的作用力大小不同,Sc2(C2O4)3•6H2O中的水分子可以分为2种.
(6)Sc2(C2O4)3•6H2O从583K加热到873K,断裂的化学键类型为离子键、共价键.
4.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如右图所示,其中X的最高正价与最低负价绝对值之差等于2.下列判断不正确的是( )
A. | 最简单气态氢化物的热稳定性:Y>Z | |
B. | Z的最高价氧化物对应水化物是强酸 | |
C. | X元素的最简单氢化物与Y元素形成的化合物溶于水会促进水的电离. | |
D. | 已知HY沸点远高于HZ,因为H-Y键的键能高于H-Z键. |
3.设NA代表阿佛加德罗常数,下列说法中正确的是( )
A. | 常温常压下,1mol氦气含有的核外电子数为4NA | |
B. | 常温常压下,17g甲基(-14CH3)所含的中子数为8NA | |
C. | 0.44g C3H8中含有的共用电子对总数目为0.08NA | |
D. | 常温常压下,100 mL 0.5 mol/L 的乙酸溶液中,乙酸的分子数目为0.05NA |
2.PM2.5是连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物,其主要来源为燃煤、机动车尾气等.因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义.请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样.测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
根据表中数据计算PM2.5试样的pH4.
(2)NOx 汽车尾气的主要污染物之一.汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
则N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+184kJ•mol-1
(3)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应:SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极,KOH溶液作为电解质溶液,负极的电极反应式H2-2e-+2OH-=2H2O
(4)为了改善环境,中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%.
①有效“减碳”的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是C(填序号).
A.电解水制氢:2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑B.高温使水分解制氢:2H2O(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H2+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O$\frac{\underline{\;\;\;TiO_{2}\;\;\;}}{太阳能}$2H2↑+O2↑
D.天然气制氢:CH4+H2O(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2
②CO2可转化成有机物实现碳循环.在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g);△H=-49.0kJ•mol-1,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示.从3min到9min,v(H2)=0.125mol•L-1•min-1.
③能说明上述反应达到平衡状态的是D(填编号).
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1
(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3mol H2,同时生成1mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
④工业上,CH3OH也可由CO和H2合成.参考合成反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数.下列说法正确的是AC.
A.该反应正反应是放热反应
B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行
C.在T℃时,1L密闭容器中,投入0.1mol CO和0.2mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃,是因为此条件下,原料气转化率最高.
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样.测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
离子 | K+ | Na+ | NH4+ | SO42- | NO3- | Cl- |
浓度/mol•L-1 | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
(2)NOx 汽车尾气的主要污染物之一.汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
则N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+184kJ•mol-1
(3)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应:SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极,KOH溶液作为电解质溶液,负极的电极反应式H2-2e-+2OH-=2H2O
(4)为了改善环境,中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%.
①有效“减碳”的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是C(填序号).
A.电解水制氢:2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑B.高温使水分解制氢:2H2O(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H2+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O$\frac{\underline{\;\;\;TiO_{2}\;\;\;}}{太阳能}$2H2↑+O2↑
D.天然气制氢:CH4+H2O(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2
②CO2可转化成有机物实现碳循环.在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g);△H=-49.0kJ•mol-1,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示.从3min到9min,v(H2)=0.125mol•L-1•min-1.
③能说明上述反应达到平衡状态的是D(填编号).
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1
(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3mol H2,同时生成1mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
④工业上,CH3OH也可由CO和H2合成.参考合成反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数.下列说法正确的是AC.
温度/℃ | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 |
平衡常数 | 667 | 13 | 1.9×10-2 | 2.4×10-4 | 1×10-5 |
B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行
C.在T℃时,1L密闭容器中,投入0.1mol CO和0.2mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃,是因为此条件下,原料气转化率最高.
1.废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境.实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收 Cu并制备ZnO的部分实验过程如下:
(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O (用化学方程式表示).
②铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的H2O2除去.除去H2O2的简便方法是加热至沸.
(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的量,实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量.实验操作为:准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点.上述过程中反应的离子方程式如下:
2Cu2++4I-═2CuI(白色)↓+I2 2S2O+I2═2I-+S4O62-
①滴定选用的指示剂为淀粉溶液,滴定终点观察到的现象蓝色褪去且30秒不恢复蓝色.
②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽,所测定的Cu2+含量将会偏高(填“偏高”、“偏低”或“不变”).
(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-.下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算).
实验中可选用的试剂:30% H2O2、1.0mol•L-1 HNO3、1.0mol•L-1 NaOH.
由除去铜的滤液制备ZnO的正确实验步骤依次为:⑤④①②③⑥
①过滤;
②调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11),使Zn2+沉淀完全;
③过滤、洗涤、干燥;
④调节溶液pH约为5(或3.2≤pH<5.9),使Fe3+沉淀完全;
⑤向滤液中加入适量30% H2O2,使其充分反应;
⑥900℃煅烧;
(4)Zn(OH)2的溶度积常数为1.2×10-17(mol•L-1)3,当Zn2+沉淀完全时,此时溶液中Zn2+的浓度为1.2×10-7 mol•L-1.
0 168641 168649 168655 168659 168665 168667 168671 168677 168679 168685 168691 168695 168697 168701 168707 168709 168715 168719 168721 168725 168727 168731 168733 168735 168736 168737 168739 168740 168741 168743 168745 168749 168751 168755 168757 168761 168767 168769 168775 168779 168781 168785 168791 168797 168799 168805 168809 168811 168817 168821 168827 168835 203614
(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O (用化学方程式表示).
②铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的H2O2除去.除去H2O2的简便方法是加热至沸.
(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的量,实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量.实验操作为:准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点.上述过程中反应的离子方程式如下:
2Cu2++4I-═2CuI(白色)↓+I2 2S2O+I2═2I-+S4O62-
①滴定选用的指示剂为淀粉溶液,滴定终点观察到的现象蓝色褪去且30秒不恢复蓝色.
②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽,所测定的Cu2+含量将会偏高(填“偏高”、“偏低”或“不变”).
(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-.下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算).
开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH | |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 |
Zn2+ | 5.9 | 9 |
由除去铜的滤液制备ZnO的正确实验步骤依次为:⑤④①②③⑥
①过滤;
②调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11),使Zn2+沉淀完全;
③过滤、洗涤、干燥;
④调节溶液pH约为5(或3.2≤pH<5.9),使Fe3+沉淀完全;
⑤向滤液中加入适量30% H2O2,使其充分反应;
⑥900℃煅烧;
(4)Zn(OH)2的溶度积常数为1.2×10-17(mol•L-1)3,当Zn2+沉淀完全时,此时溶液中Zn2+的浓度为1.2×10-7 mol•L-1.