下列两题分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修课程模块的内容,请你选择其中一题作答,如果两题全做,则按A题评分。
A.(12分)【物质结构与性质】
1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg,以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。
⑴科学家通过X射线探明,NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似,其中三种晶体晶格能数据如下表:
| 晶体 | NaCl | KCl | CaO |
| 晶格能/(kJ·mol-1) | 786 | 715 | 3 401 |
4种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是 ▲ 。
⑵科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键,又含有氢键,其结构示意图可简单表示如下,其中配位键和氢键均采用虚线表示。
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①写出基态Cu原子的核外电子排布式 ▲ ;金属铜采用下列 ▲ (填字母代号)堆积方式。
A B C D
②写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来) ▲ 。
③水分子间存在氢键,请你列举两点事实说明氢键对水的性质的影响 ▲ 。
④SO42-的空间构型是 ▲ 。
B.(12分)【实验化学】
硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,又名莫尔盐,是分析化学中常见的还原剂。某化学研究小组设计如下实验来制备莫尔盐并测定硫酸亚铁铵的纯度。
步骤一:铁屑的处理与称量。在盛有适量铁屑的锥形瓶中加入Na2CO3溶液,加热,过滤、洗涤、干燥、称量,质量记为m1。
步骤二:FeSO4的制备。将上述铁屑加入到一定量的稀H2SO4中,充分反应后过滤并用少量热水洗涤锥形瓶和滤纸。滤液及洗涤液完全转移至蒸发皿中。滤渣干燥后称重,质量记为m2。
步骤三:硫酸亚铁铵的制备。准确称取所需质量的(NH4)2SO4加入“步骤二”中的蒸发皿中,缓缓加热一段时间后停止,冷却,待硫酸亚铁铵结晶后过滤。晶体用无水乙醇洗涤并自然干燥,称量所得晶体质量。
步骤四:用比色法测定硫酸亚铁铵的纯度。
回答下列问题:
⑴步骤三中称取的(NH4)2SO4质量为 ▲ 。
⑵①铁屑用Na2CO3溶液处理的目的是 ▲ 。制备FeSO4溶液时,用右图装置趁热过滤,原因是 ▲ 。
②将(NH4)2SO4与FeSO4混合后加热、浓缩,停止加热的时机是 ▲ 。
③比色法测定硫酸亚铁铵纯度的实验步骤为:Fe3+标准色阶的配制、待测硫酸亚铁铵溶液的配制、比色测定。标准色阶和待测液配制时除均需加入少量稀HCl溶液外,还应注意的问题是 ▲ 。
④该实验最终通过 ▲ 确定硫酸亚铁铵产品等级。
工业上制备H2的一种重要方法是:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H=Q kJ·mol―1。已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图所示。若在一固定的密闭容器中,850℃时发生上述反应,并测得容器内各物质的浓度(mol·L―1)随时间的变化关系如下表:
|
| CO(g) | H2O(g) | CO2(g) | H2(g) |
| 0 | 0.200 | 0.300 | 0 | 0 |
| 2 | 0.138 | 0.238 | 0.062 | 0.062 |
| 3 | c1 | c2 | c3 | c4 |
| 4 | c1 | c2 | c3 | c4 |
已知:850℃时该反应的化学平衡常数K=1.0,请回答下列问题:
(1)下列可以判断该反应达到化学平衡状态的是 。
A.单位时间内减少CO(g)的浓度等于生成CO2(g)的浓度
B.反应容器内的压强不发生变化
C.混合气体中H2(g)的浓度不再发生改变
D.氢气的生成速率等于水的消耗速率
(2)Q 0(填“>”、“=”或“<”)。
(3)若在850℃时向反应容器中充入H2O(g),K值 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同);若升高反应体系的温度,K值 。
(4)上表中c2为 mol·L=1,CO(g)的转化率为 。
废旧塑料回收和利用是减轻“白色污染”、实现资源再利用的有效途径之一。某兴趣小组进行如下探究:
【实验课题】废旧聚丙烯塑料热分解主要产物的探究
【查阅资料】①石蜡热分解的产物为常温下的气态烃和液态烃
②CuO能将烃氧化成CO2和H2O
③苯甲酸能溶于苯
【实验设计】
| |
【实验记录】
①B装置试管中有液态物质生成;②C中溴水的颜色变浅;③E装置中黑色氧化铜变红;④F装置中无水硫酸铜变蓝。
【问题讨论】请你参与实验设计的评价和实验结果的分析:
(1)经分析得知B装置试管中的液态产物是甲苯和苯的混合物。若要除去其中的甲苯,实验操作方法是 ;
(2)C装置的作用是 ;
(3)如果不设置D装置,对实验结论产生的影响是 ;
(4)甲同学认为从C中出来的气体是氢气,乙同学认为还可能有其它成分。你认为其他成分可能是
。为完善实验设计,请在上图方框内画出装置图并注明其中盛放的试剂名称。
实验室用右图所示的装置制取溴乙烷。在试管I中依次
加入2 mL 蒸馏水、4 mL浓硫酸、2 mL 95%的乙醇和3g溴化钠
粉末,在试管Ⅱ中注入蒸馏水,在烧杯中注入自来水。加热试管
I至微沸状态数分钟后,冷却。
试回答下列问题:
(1)试管I中浓硫酸与溴化钠加热反应生成氢溴酸,写出氢溴酸与乙醇在加热时反应的化学方程式 _______ 。
(2)试管I中反应除了生成溴乙烷,还可能生成的有机物有 _______ (任写两种结构简式)。
(3)设计实验证明试管Ⅱ收集的溴乙烷中含有溴元素,完成以下实验报告:
| 实验步骤 | 实验操作 | 预期现象和结论 |
| 1 | _______ | _______ |
| 2 | _______ | _______ |
| 3 | _______ | _______ |
| 4 | _______ | _______ |
(4)设计实验方案,检验溴乙烷与NaOH乙醇溶液发生消去反应后生成的气体X中是否含乙烯。在答题卡对应的方框中画出实验装置图,并注明所用试剂的名称。