【化学—选修3:物质结构与性质】
I.80%左右的非金属元素在现代技术包括能源、功能材料等领域占有极为重要的地位。
(1)氮及其化合物与人类生产、生活息息相关,基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是________,N2F2分子中N原子的杂化方式是____________,1mol N2F2含有______个σ键。
(2)高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N________Si—N—Si(填“>”“<”或“=”),原因是_________。
II.金属元素在现代工业中也占据极其重要的地位,钛被称为“未来的钢铁”,具有质轻,抗腐蚀,硬度大特点,是理想化工设备材料。
(3)基态钛原子核外共有________种运动状态不相同的电子。金属钛晶胞如下图1所示,为_______
堆积(填堆积方式)。
4)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,其催化的一个实例如下图2。化合物乙的沸点明显高于化合物甲,主要原因是_______。化合物乙中采取sp3杂化的原子的电负性由大到小的顺序为__________。
(5)钙钛矿晶体的结构如图3所示。假设把氧离子看做硬球接触模型,钙离子和钛离子填充氧离子的空隙,氧离子形成正八面体,钛离子位于正八面体中心,则一个钛离子被__________个氧离子包围。
【化学——选修2:化学与技术】
硝酸铵可用作化肥、军用炸药、杀虫剂、冷冻剂等,工业制取硝酸铵的工艺流程如下:
(l)合成氨气的工业设备名称是__________,设备中设置热交换器的目的是_______________,合成氨的原料气必须先脱硫,目的是_________________________________;
(2)吸收塔中反应的化学方程式为___________________,从生产流程看,吸收塔中需要补充空气,其原因是__________________________;
(3)生产硝酸的过程中常会产生氮的氧化物,可用如下三种方法处理:
方法一:碱性溶液吸收法
NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2
方法二:NH3还原法
8NH3(g)+6NO2(g)=7N2(g)+12H2O(g) △H =-2635 kJ/mol(NO也有类似的反应)
方法三:甲烷吸收法
CH4(g)+2NO2=CO2(g)+N2+2H2O(g) △H=+867 kJ/mol(NO也有类似的反应)
上述三种方法中,方法一的主要缺点是_______________________________;
方法三和方法二相比,方法三的缺点是_________________________;
(4)工业上也可以通过电解NO制备NH4NO3,其工作原理如下图所示。
①图中通入NH3的目的是_____________;
②若维持电流强度为3A,电解2小时,理论上可制得NH4NO3的最大质量为_________g;
(已知F=96500 C·mol-l)(保留2位有效数字)。
(5)某化肥厂用NH3制备NH4NO3。己知:NH3制NO的产率是94%,NO制HNO3的产率是89%,则制HNO3所用NH3的质量占总耗NH3质量(不考虑其他损耗)的百分比为______。
NaCN为剧毒无机物。某兴趣小组查资料得知,实验室里的NaCN溶液可使用Na2S2O3溶液进行解毒销毁,他们开展了以下三个实验,请根据要求回答问题:
实验Ⅰ.硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)的制备:
已知Na2S2O3·5H2O对热不稳定,超过48℃即开始丢失结晶水。现以Na2CO3和Na2S物质的量之比为2∶1的混合溶液及SO2气体为原料,采用如图装置制备Na2S2O3·5H2O。
(1)将Na2S和Na2CO3按反应要求的比例一并放入三颈烧瓶中,注入150 mL蒸馏水使其溶解,在蒸馏烧瓶中加入Na2SO3固体,在分液漏斗中注入____________(填以下选择项的字母),并按下图安装好装置,进行反应。
A.稀盐酸 B.浓盐酸 C.70%的硫酸 D.稀硝酸
(2)pH小于7会引起Na2S2O3溶液的变质反应,会出现淡黄色混浊。反应约半小时,当溶液pH接近或不小于7时,即可停止通气和加热。如果通入SO2过量,发生的化学反应方程式为___________;
(3)从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3·5H2O的歩骤为
为减少产品的损失,操作①为趁热过滤,其目的是______________________________;操作②是___________________________________;操作③是_____、_____、抽滤、洗涤、干燥。
Ⅱ.产品纯度的检测:
(4)已知:Na2S2O3·5H2O的摩尔质量为248 g/mol;2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6。取晶体样品a g,加水溶解后,滴入几滴淀粉溶液,用0.010 mol/L碘水滴定到终点时,消耗碘水溶液v mL,则该样品纯度是______________________;
(5)滴定过程中可能造成实验结果偏低的是___________________;
A.锥形瓶未用Na2S2O3溶液润洗 B.锥形瓶中溶液变蓝后立刻停止滴定,进行读数
C.滴定终点时仰视读数 D.滴定管尖嘴内滴定前无气泡,滴定终点发现气泡
Ⅲ.有毒废水的处理:
(6)兴趣小组的同学在采取系列防护措施及老师的指导下进行以下实验:向装有2 mL 0.1 mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2 mL 0.1mol/L 的Na2S2O3溶液,两反应物恰好完全反应,但无明显现象,取反应后的溶液少许滴入盛有10 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液的小烧杯,溶液呈现血红色,请写出Na2S2O3解毒的离子反应方程式____________________。
氨在生活、生产、科研中有广泛用途。
(1)已知反应Ⅰ:2NH3(g) +CO2(g) =NH2CO2NH4(s) △H=−159.5 kJ/mol
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s) =CO(NH2)2 (s)+ H2O(g) △H=+116.5 kJ/mol
反应Ⅲ:H2O(l) = H2O(g) △H=+44.0 kJ/mol
则工业上以CO2、NH3为原料合成尿素和液态水的热化学方程式为___________________,该反应在____________条件下可以自发进行(填“高温”、“低温”或“任何温度下”);
(2)用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染。如有反应4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(l) △H<0,相同条件下在2 L密闭容器内,选用不同的催化剂,反应产生N2的量随时间变化如图所示。
①0~4分钟在A催化剂作用下,反应速率υ(N2)=______;
②下列说法正确的是____________;
A.该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)>Ea(B)>Ea (C)
B.使用催化剂A达平衡时,N2最终产率更大
C.单位时间内氢氧键与氮氢键断裂的数目相等时,说明反应已经达到平衡
D.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当平衡常数不变时,说明反应已经达到平衡
(3)查阅资料可知:常温下,K稳[Ag(NH3)2+]=1.00×107,Ksp[AgCl]=2.50×10-10。
①银氨溶液中存在平衡:Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+ (aq),该反应平衡常数的表达式为K稳=______________________;
②计算得到可逆反应AgCl (s)+2NH3(aq) Ag(NH3)2+ (aq)+Cl-(aq)的化学平衡常数K=_________,1 L 1 mol/L氨水中最多可以溶解AgCl________mol(保留2位有效数字);
(4)工业上以氨、丙烯和空气为原料,一定条件下合成丙烯腈(CH2=CH—CN),该反应的化学方程式为 。
为了预防碘缺乏症,国家规定每千克食盐中应含有40~50 mg碘酸钾。碘酸钾晶体具有较高的稳定性,但在酸性溶液中,碘酸钾是一种较强的氧化剂,能跟某些还原剂反应生成碘;在碱性溶液中,碘酸钾能被氯气、次氯酸等更强的氧化剂氧化为更高价的碘的含氧酸盐。工业生产碘酸钾的流程如图所示。
(1)碘在周期表中的位置为__________________;
(2)碘、氯酸钾、水混合反应时,若两种还原产物所得电子的数目相同,请配平该反应的化学方程式:____I2+____KClO3+____H2O=____KH(IO3)2+____KCl+____Cl2↑;
(3)混合反应后,用稀酸酸化的作用是___________________________,在稀盐酸和稀硝酸中不能选用的酸是_________,理由是__________________________________;
(4)试剂X的化学式为__________,写出用试剂X调pH的化学方程式__________________;
(5)如果省略“酸化”、“逐氯”、“结晶①、过滤”这三步操作,直接用试剂X调整反应混合物的pH,对生产碘酸钾有什么影响?________________________________________。
在常温下,用0.1000 mol/L的盐酸滴定25 mL 0.1000 mol/LNa2CO3 溶液,所得滴定曲线如下图所示。下列微粒浓度间的关系不正确的是
A.a点:c( HCO3-)>c(Cl-)>c(CO32-)
B.b点:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(HCO3-)+c(CO32-)+c(OH-)
C.c点:c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)
D.d点:c(Cl-)=c(Na+)