水是生命之源。饮用水消毒作为控制水质的一个重要环节,液氯消毒是最早的饮用水消毒方法。近年来科学家提出,氯气能与水中的有机物发生反应,生成的有机氯化物可能对人体有害。二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Cl2相比,ClO2不但具有更显著地杀菌能力,而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。
(1)氯气溶于水能杀菌消毒的原因是 。
(2)在ClO2的制备方法中,有下列两种制备方法:
方法一:NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
方法二:C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4=24ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4
用方法二制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒,其主要原因是 。
(3)用ClO2处理过的饮用水(pH为5.5~6.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子(ClO2-).2001年我国卫生部规定,饮用水ClO2-的含量应不超过0.2 mg·L-1。
饮用水中ClO2、ClO2-的含量可用连续碘量法进行测定。ClO2被I-还原为ClO2-、Cl-的转化率与溶液pH的关系如图所示。当pH≤2.0时,ClO2-也能被I-完全还原成Cl-。反应生成的I2用标准Na2S2O3溶液滴定:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI
①请写出pH≤2.0时,ClO2-与I-反应的离子方程式 。
②配制Na2S2O3标准溶液时,使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量简外,还需要下图中的 (填字母代号)。
a b c d e
③请完成相应的实验步骤:
步骤1:准确量取VmL水样加入到锥形瓶中。
步骤2:调节水样的pH为7.0~8.0
步骤3:加入足量的KI晶体。
步骤4:加少量淀粉溶液,用c mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V1mL。
步骤5:调节溶液的pH≤2.0。
步骤6;再用c mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2mL。
④滴定终点的现象是 。
⑤根据上述分析数据,测得该引用水样中的ClO2-的浓度为 mg·L-1(用含字母的代数式表示)。
(4)判断下列操作对ClO2-的浓度测定结果的影响(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)
① 若在配制标准溶液过程中,烧杯中的Na2S2O3溶液有少量溅出,使测定结果 。
② 若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,使测定结果 。
某烃A 0.2mol在氧气中充分燃烧后,生成化合物B、C各1.2mol。试回答:
(1)烃A的分子式为。
(2)若取一定量的烃A完全燃烧后,生成B、C各3mol,则有g烃A参加了反应,燃烧时消耗标准状况下的氧气L。
(3)若烃A不能使溴水褪色,但在一定条件下,能与氯气发生取代反应,其一氯代物只有一种,则此烃A的结构简式为。
(4)若烃A能使溴水褪色,在催化剂作用下,与氢气加成,其加成产物经测定分子中含有4个甲基。烃A可能有的结构简式为。
如图是常见原电池装置,电流表G发生偏转:
(1)若两个电极分别是Zn、Cu,电解质溶液是稀硫酸,正极的电极反应式为___________________________;如果把电解质溶液换成硫酸铜溶液,则正极的电极反应式为_____________________________。
(2)若总反应是2FeCl3+Fe=3FeCl2,则可以做负极材料的是________,
负极上发生的电极反应是________________________。
(3)若电解质溶液是稀硫酸,Mg、Al两种金属做电极,则Mg电极的电极反应式为_____________;
若电解质溶液换作稀氢氧化钠溶液,Mg、Al两金属做电极,则Mg是____(填“正极”或“负极”),总反应的离子方程式是_______________________________。
针对化学反应中的能量变化解决下列问题。
(1)测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热(中和热为57.3 kJ·mol-1)的实验装置如图所示。某兴趣小组的实验数值结果小于57.3 kJ·mol-1,原因可能是(填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.读取混合液的最高温度记为终点温度
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后未洗涤,直接测定H2SO4溶液的温度
(2)今有如下两个热化学方程式:则ab(填“>”、“=”或“<”)。
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH1=a kJ·mol-1
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=b kJ·mol-1
(3)同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢,有时还很不完全,测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知:
P4(白磷,s)+5O2(g)=P4O10(s)ΔH=-2983.2 kJ·mol-1①
P(红磷,s)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s) ΔH=-738.5 kJ·mol-1②
则白磷转化为红磷的热化学方程式为______________________________。相同状况下,能量状态较低的是_________;白磷的稳定性比红磷_______(填“高”或“低”)。
(4)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。
反应A:4HCl+O22Cl2+2H2O
已知:I.此条件下反应A中,4molHCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。
Ⅱ.①写出此条件下,反应A的热化学方程式____________。
②断开1molH-O键与断开1molH-Cl键所需能量相差约为kJ,H2O中H-O键比HCl中HCl键(填“强”或“弱”)。
(10分)为了研究化学反应A+B=C+D的能量变化情况,某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时,看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题:
(1)该反应为____________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)A和B的总能量比C和D的总能量____________(填“高”或“低”)。
(3)物质中的化学能通过化学反应转化成______释放出来。
(4)反应物化学键断裂吸收的能量_______(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。
(5)写出一个符合题中条件的化学方程式:____________________________。
(13分)U、W、X、Y、Z都是短周期元素,且原子序数依次增大。W的气态氢化物甲和W的最高价氧化物对应的水化物可以化合生成盐,U与X可形成常温下呈液态的分子乙,甲、乙均为常见的10 电子分子;Y元素原子的K层电子数与M层电子数相同;Z元素的单质是太阳能转换为电能的常用材料。请回答问题:
(1)Z元素在周期表中的位置。
(2)X、Y、Z三种元素的原子半径由小到大的顺序是(用元素符号表示)。
(3)U与X形成的18电子化合物的电子式是。
(4)(3)中描述的化合物含有的化学键有。
a.离子键b.极性共价键c.非极性共价键
(5)已知:① N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92.4kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-483.6kJ/mol
试写出氨气完全燃烧生成气态水和氮气的热化学方程式。
(6)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以U2、W2为电极反应物,以HCl—NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池,试写出该电池的正极电极反应式:;溶液中H+移向(填“正”或“负”)极。