文献资料显示某地区的酸雨主要为硫酸型和盐酸型酸雨。某兴趣小组-优题课

文献资料显示某地区的酸雨主要为硫酸型和盐酸型酸雨。某兴趣小组对酸雨进行实验研究：
(1) 提出合理的假设：该酸雨中的溶质除H₂SO₄、HCl外，该小组同学根据硫酸型酸雨的形成过程，预测主要溶质还一定有。
(2) 设计实验方案验证以上假设。在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论。
限选试剂及仪器：盐酸、硝酸、BaCl₂溶液、Ba(OH)₂溶液、AgNO₃溶液、紫色石蕊试液、品红溶液、烧杯、试管、胶头滴管。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取适量酸雨于A、B两支洁净试管中，待用。
步骤2：往A试管中加入过量的Ba(OH)₂溶液，静置，过滤。
步骤3：取少量步骤2得到的滤渣加入足量的盐酸。
步骤4：取少量步骤2得到的的滤液，加入。
步骤5：往B试管中加入。

科目化学题型实验题难度中等

知识点：探究石蜡油分解制乙烯及乙烯的化学性质

化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：

（1）氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图（a）所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许　离子通过，氯气的逸出口是　　（填标号）。

（2）次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，其电离平衡体系中各成分的组成分数δ[δ（X） $= \frac{c (X)}{c (HClO) + c (Cl O^{-})}$ ，X为HClO或ClO ^﹣]与pH的关系如图（b）所示。HClO的电离常数K _a值为　　。

（3）Cl ₂O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl ₂反应来制备，该反应为歧化反应（氧化剂和还原剂为同一种物质的反应）。上述制备Cl ₂O的化学方程式为　　。

（4）ClO ₂常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO ₂、NaHSO ₄、NaHCO ₃的"二氧化氯泡腾片"，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO ₂溶液。上述过程中，生成ClO ₂的反应属于歧化反应，每生成1mol ClO ₂消耗NaClO ₂的量为　　mol；产生"气泡"的化学方程式为　　。

（5）"84消毒液"的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是　　（用离子方程式表示）。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1000kg该溶液需消耗氯气的质量为　　kg（保留整数）。

有机碱，例如二甲基胺（）、苯胺（）、吡啶（）等，在有机合成中应用很普遍，目前"有机超强碱"的研究越来越受到关注。以下为有机超强碱F的合成路线：

已知如下信息：

①H ₂C＝CH ₂ $\overset{CC l_{3} COONa}{\underset{乙二醇二甲醚 / △}{\to}}$

② +RNH ₂ $\overset{NaOH}{\underset{- 2 HCl}{\to}}$

③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体

回答下列问题：

（1）A的化学名称为　　。

（2）由B生成C的化学方程式为　　。

（3）C中所含官能团的名称为　　。

（4）由C生成D的反应类型为　。

（5）D的结构简式为　　。

（6）E的六元环芳香同分异构体中，能与金属钠反应，且核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6：2：2：1的有　　种，其中，芳香环上为二取代的结构简式为　　。

Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：

（1）基态Fe ²⁺与Fe ³⁺离子中未成对的电子数之比为　　。

（2）Li及其周期表中相邻元素的第一电离能（I ₁）如表所示。I ₁（Li）＞I ₁（Na），原因是　　。 I ₁（Be）＞I ₁（B）＞I ₁（Li），原因是　。

I ₁/（kJ•mol ^﹣ ¹）

520

900

801

496

738

578

（3）磷酸根离子的空间构型为　　，其中P的价层电子对数为　　、杂化轨道类型为　　。

（4）LiFePO ₄的晶胞结构示意图如（a）所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO ₄的单元数有　　个。

电池充电时，LiFePO ₄脱出部分Li ⁺，形成Li ₁ _﹣ _xFePO ₄，结构示意图如（b）所示，则x＝　　，n（Fe ²⁺）：n（Fe ³⁺）＝　　。

硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO ₂的催化氧化：SO ₂（g） $+ \frac{1}{2}$ O ₂（g） $\overset{钒催化剂}{\to}$ SO ₃（g）△H＝﹣98kJ•mol ^﹣ ¹．回答下列问题：

（1）钒催化剂参与反应的能量变化如图（a）所示，V ₂O ₅（s）与SO ₂（g）反应生成VOSO ₄（s）和V ₂O ₄（s）的热化学方程式为：　　。

（2）当SO ₂（g）、O ₂（g）和N ₂（g）起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO ₂平衡转化率α随温度的变化如图（b）所示。反应在5.0MPa、550℃时的α＝　　，判断的依据是　　。影响α的因素有　　。

（3）将组成（物质的量分数）为2m% SO ₂（g）、m% O ₂（g）和q% N ₂（g）的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO ₂转化率为α，则SO ₃压强为　　，平衡常数K _p＝　　（以分压表示，分压＝总压×物质的量分数）。

（4）研究表明，SO ₂催化氧化的反应速率方程为：v＝k（ $\frac{α}{α'} -$ 1） ^0.8（1﹣nα′）式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO ₂平衡转化率，α′为某时刻SO ₂转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图（c）所示。

曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度t _m．t＜t _m时，v逐渐提高；t＞t _m后，v逐渐下降。原因是　　。

为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。

回答下列问题：

（1）由FeSO ₄•7H ₂O固体配制0.10mol•L ^﹣ ¹FeSO ₄溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、　　（从下列图中选择，写出名称）。

（2）电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率（u ^∞）应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择　　作为电解质。

阳离子	u ^∞×10 ⁸/（m ²•s ^﹣ ¹•V ^﹣ ¹）	阴离子	u ^∞×10 ⁸/（m ²•s ^﹣ ¹•V ^﹣ ¹）
Li ⁺	4.07	HCO ₃ ^﹣	4.61
Na ⁺	5.19	NO ₃ ^﹣	7.40
Ca ²⁺	6.59	Cl ^﹣	7.91
K ⁺	7.62	SO ₄ ² ^﹣	8.27

（3）电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入　　电极溶液中。

（4）电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c（Fe ²⁺）增加了0.02mol•L ^﹣ ¹．石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c（Fe ²⁺）＝　　。

（5）根据（3）、（4）实验结果，可知石墨电极的电极反应式为　　，铁电极反应式为　　。因此，验证了Fe ²⁺氧化性小于　　，还原性小于　　。

（6）实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO ₄溶液中加入几滴Fe ₂（SO ₄） ₃溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是　　。