已知某待测液由Ag+、Fe2+、Al3+、K+、Ba2+、NH4+、NO3-、SO42-中的若干种离子组成,进行如下实验:
第一步:加入过量的稀盐酸,无沉淀生成。
第二步:继续加入过量的稀硫酸,有白色沉淀生成。
第三步:过滤,取少量滤液,滴入NaOH溶液至溶液呈碱性,
在此过程中溶液沉淀量的变化如右图所示,加热该溶液,
可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体。
根据以上实验现象回答下列问题:
(1)该待测液中一定含有 离子,一定没有 离子,可能有 离子。
(2)某同学采用测pH的方法来判断滴入NaOH溶液后是否使溶液呈碱性,该实验操作是 。
(3)第三步中产生使湿润红色石蕊试纸变蓝色的气体的离子方程式为 ,该步骤中预
期会出现另外一个特殊的实验现象,该现象对应的化学方程式为 。
研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下放热反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1∆H ="a" kJ/mol (I)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2∆H ="b" kJ/mol (II)
(1)反应4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2表示),∆H= kJ/mol(用a、b表示)。
(2)为研究不同条件对反应(II)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(II)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,则平衡后
n(Cl2)= mol。其它条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,平衡常数
K2 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A,溶液B为0.1mol•L‾1的CH3COONa溶液,则两溶液中c(NO3‾)、c(NO2-)和c(CH3COO‾)由大到小的顺序为 。(已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L‾1,CH3COOH的电离常数K a=1.7×10-5mol•L‾1)
(4)由有机阳离子、Al2Cl7—和AlCl4—组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为 。
选做题(本题包括A、B两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A小题评分)
A.【改编】[物质结构与性质]
过渡元素铁可形成多种配合物,如:[Fe(CN)6]4-、Fe(SCN)3等。
(1)Fe基态核外电子排布式为 。
(2)科学研究表明用TiO2作光催化剂可将废水中CN-转化为OCN-、并最终氧化为N2、CO2。OCN-中三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 。
(3)与OCN-互为等电子体的一种分子为 (填化学式)
(4)铁元素还能与一些氨基酸形成配合物,羧基中碳原子的杂化类型是 ;1mol乙酸中含有σ键的数目为 。
(5)铁铝合金的一种晶体属于面心立方结构,其晶胞可看成由8个小体心立方结构堆砌而成。已知小立方体如图所示。
该合金的化学式为 。
(14分)氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
(1)某课外学习小组欲制备少量NO气体,写出铁粉与足量稀硝酸反应制备NO的离子方程式: 。
(2)LiFePO4是一种新型动力锂电池的电极材料。
①下图为某LiFePO4电池充、放电时正极局部放大示意图,写出该电池放电时正极反应方程式: 。
②将LiOH、FePO4·2H2O(米白色固体)与还原剂葡萄糖按一定计量数混合,在N2中高温焙烧可制得锂电池正极材料LiFePO4。焙烧过程中N2的作用是 ;实验室中以Fe3+为原料制得的FePO4·2H2O有时显红褐色,FePO4·2H2O中混有的杂质可能为 。
(3)磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。
①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一,反应在1300℃的高温炉中进行,其中SiO2的作用是用于造渣(CaSiO3),焦炭的作用是 。
②不慎将白磷沾到皮肤上,可用0.2mol/L CuSO4溶液冲洗,根据步骤Ⅱ可判断,1mol CuSO4所能氧化的白磷的物质的量为 。
③步骤Ⅲ中,反应物的比例不同可获得不同的产物,除Ca3(PO4)2外可能的产物还有 。
[化学——物质结构与性质]
氢能是一种洁净的可再生能源,制备和储存氢气是氢能开发的两个关键环节。
Ⅰ.氢气的制取
(1)水是制取氢气的常见原料,下列说法正确的是 (填序号)。
A.H3O+的空间构型为三角锥形
B.水的沸点比硫化氢高
C.冰晶体中,1 mol水分子可形成4 mol氢键
(2)科研人员研究出以钛酸锶为电极的光化学电池,用紫外线照射钛酸锶电极,使水分解产生氢气。已知钛酸锶晶胞结构如图,则其化学式为 。
Ⅱ.氢气的存储
(3)Ti(BH4)2是一种储氢材料。
①Ti原子在基态时的核外电子排布式是 。
②Ti(BH4)2可由TiCl4和LiBH4反应制得,TiCl4熔点-25.0℃,沸点136.94℃,常温下是无色液体,则TiCl4晶体类型为 。
(4)最近尼赫鲁先进科学研究中心借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料(C16S8)进行研究,从理论角度证明这种分子中的原子都处于同一平面上(结构如图所示),每个平面上下两侧最多可储存10个H2分子。
①元素电负性大小关系是:C S(填“>”、“=”或“<”)。
②分子中C原子的杂化轨道类型为 。
③有关键长数据如下:
C—S |
C=S |
C16S8中碳硫键 |
|
键长/pm |
181 |
155 |
176 |
从表中数据可以看出,C16S8中碳硫键键长介于C—S与C=S之间,原因可能是: 。
④C16S8与H2微粒间的作用力是 。
NO和NO2是常见的氮氧化物,研究它们的综合利用有重要意义。
(1)氮氧化物产生的环境问题有 (填一种)。
(2)氧化—还原法消除氮氧化物的转化如下:
①反应Ⅰ为:NO+O3=NO2+O2,生成11.2 L O2(标准状况)时,转移电子的物质的量是 mol。
②反应Ⅱ中,当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时,反应的化学方程式是 。
(3)硝化法是一种古老的生产硫酸的方法,同时实现了氮氧化物的循环转化,主要反应为:
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ·mol-1
①已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196.6 kJ·mol-1
写出NO和O2反应生成NO2的热化学方程式 。
②一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1 mol,5min达到平衡,此时容器中NO 和NO2的浓度之比为3∶1,则NO2的平衡转化率是 。
③上述反应达平衡后,其它条件不变时,再往容器中同时充入
NO2、SO2、SO3、NO各1mol,平衡 (填序号)。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
(4)某化学兴趣小组构想将NO转化为HNO3,装置如图,电极为多孔惰性材料。则负极的电极反应式是 。