金屬鈦被稱為“21世紀金屬”非選擇題增分練

第三周非選擇題增分練26、金屬鈦被稱為“21世紀金屬”.(1)工業(yè)上用鈦礦石(主要成分為FeTiO3,主要含F(xiàn)eO、Al2O3、SiO2等雜質)經(jīng)過以下流程制得TiO2:其中,步驟Ⅱ發(fā)生的主要反應為2H2SO4＋FeTiO3=TiOSO4＋FeSO4＋2H2O.①步驟Ⅰ發(fā)生反應的離子方程式是______________________________________、______________.為提高鈦礦石的堿浸出速率,步驟Ⅰ可采取的辦法除提高堿的濃度外,還可以采取的辦法有____________、____________(寫出兩種方法).②步驟Ⅱ中加入Fe的目的是___________________________________________；分離出FeSO4晶體的操作是____________________________________________.③步驟Ⅲ形成的TiO2·nH2O為膠體,步驟Ⅲ發(fā)生反應的化學方程式為________________________________________________________________________.(2)利用TiO2可通過下述兩種方法制備金屬鈦.方法一:將TiO2作陰極,石墨作陽極,熔融CaO為電解液,炭塊作電解池槽,電解TiO2制得鈦,陽極上一定生成的氣體是________,可能生成的氣體是________.方法二:通過以下反應制備金屬鈦.①TiO2(s)＋2Cl2(g)eq\o(,\s\up7(高溫))TiCl4(g)＋O2(g)ΔH＝＋151kJ·mol－1②TiCl4＋2Mgeq\o(,\s\up7(高溫))2MgCl2＋Ti實際生產(chǎn)中,需在反應①過程中加入碳,可以順利制得TiCl4.碳的作用除燃燒放熱外,還具有的作用是_________________________________________________________________________.解析:(1)①步驟Ⅰ中Al2O3、SiO2均能與濃NaOH溶液反應,其離子方程式分別為Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O、SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O.為提高鈦礦石的堿浸出速率,可采取適當增加堿的濃度、升高反應溫度、粉碎鈦礦石或攪拌等措施.②步驟Ⅱ所得溶液中的Fe2＋易被氧化成Fe3＋,加入適量鐵粉,可將溶液中的Fe3＋還原為Fe2＋.從溶液中分離出FeSO4晶體時,可采取的操作為過濾.③TiOSO4在溶液中加熱水解生成TiO2·nH2O膠體的化學方程式為TiOSO4＋(n＋1)H2Oeq\o(=,\s\up7(△))TiO2·nH2O(膠體)＋H2SO4.(2)熔融CaO中的O2－向陽極移動,陽極上O2－失電子被氧化為O2；由于炭塊作電解池槽,則陽極還可能生成CO、CO2或二者的混合氣體.反應①的過程中加入適量碳,碳燃燒放出熱量提供反應所需的高溫,此外碳還可以和生成物O2反應,促使反應①的平衡正向移動.答案:(1)①Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2OSiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O升高溫度(或加熱)粉碎鈦礦石或攪拌(其他合理答案均可)②還原Fe3＋過濾③TiOSO4＋(n＋1)H2Oeq\o(=,\s\up7(△))TiO2·nH2O(膠體)＋H2SO4(2)O2(或氧氣)CO2(或CO或CO2、CO)消耗O2,促進反應①的平衡向正反應方向移動27、Ⅰ.某興趣學習小組設計如圖裝置制取SO2,并研究其性質.請回答下列問題:(1)B、C、D裝置分別用于檢驗SO2的性質,寫出C裝置中反應的離子方程式:________________________________________________________________________.(2)實驗中觀察到D裝置中有渾濁出現(xiàn),有同學提出此現(xiàn)象不能證明SO2具有氧化性,請簡述理由:_______________________________________________________________________________.(3)E裝置的作用為_____________________________________________________.Ⅱ.某學習小組為進一步探究不同濃度的硫酸氧化性不同,設計并完成如下實驗:稱取一定量的還原鐵粉放入一定體積的濃硫酸中,加熱,充分反應后得到溶液X并收集到氣體Y.經(jīng)檢驗,氣體Y中含有SO2、H2.(4)溶液X中含有的金屬陽離子是________(填化學式),簡述如何檢驗該離子________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(5)為了測定氣體Y中SO2的含量,將2.24L(標準狀況)氣體Y通入200.00mL0.2000mol·L－1酸性高錳酸鉀溶液中,充分反應后,取出20.00mL溶液轉入錐形瓶中進行滴定,消耗0.1000mol·L－1的KHC2O4標準液10.00mL(高錳酸鉀被還原均生成Mn2＋).①已知室溫下,0.1000mol·L－1KHC2O4溶液中,c(C2Oeq\o\al(2－,4))＞c(H2C2O4).滴定操作過程中標準液應用________(填儀器名稱)盛裝；滴定終點的現(xiàn)象為____________.②計算氣體Y中SO2的物質的量分數(shù)為________.解析:(1)C裝置中SO2與飽和氯水反應的離子方程式為SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－.(2)因C裝置中揮發(fā)出的Cl2也能使D裝置中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,故D裝置中出現(xiàn)渾濁,不能證明SO2與H2S反應生成單質S,即不能證明SO2具有氧化性.(3)SO2為有毒氣體,使用E裝置,既能進行尾氣處理,又能起到防倒吸作用.(4)根據(jù)反應生成的氣體Y中含有SO2和H2,可知最后是Fe與稀硫酸反應生成H2,因此該溶液中不可能含有Fe3＋,故溶液X中含有的金屬陽離子為Fe2＋.要檢驗溶液中的Fe2＋,可取少量溶液X,向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若產(chǎn)生藍色沉淀,則證明原溶液中含有Fe2＋(或取少量溶液X,向其中加入KSCN溶液,無明顯現(xiàn)象,再滴入新制氯水,若出現(xiàn)紅色,則可證明原溶液中含有Fe2＋).(5)①根據(jù)0.1000mol·L－1KHC2O4溶液中c(C2Oeq\o\al(2－,4))＞c(H2C2O4),可知HC2Oeq\o\al(－,4)的電離程度大于其水解程度,即KHC2O4溶液呈酸性,在滴定過程中該標準液應用酸式滴定管盛裝；達到滴定終點時,滴入最后一滴KHC2O4標準液,錐形瓶內溶液由紫色變?yōu)闊o色,且半分鐘內溶液顏色不發(fā)生變化.②根據(jù)化合價變化可找出關系式:2KMnO4～5KHC2O4,c剩余(KMnO4)×20.00×10－3L＝0.1000mol·L－1×10.00×10－3L×eq\f(2,5),解得c剩余(KMnO4)＝0.0200mol·L－1,再根據(jù)關系式:5SO2～2KMnO4,得n(SO2)＝(0.2000－0.0200)mol·L－1×200.00×10－3L×eq\f(5,2)＝0.09mol,即氣體Y中SO2的物質的量分數(shù)為eq\f(0.09mol,0.1mol)×100%＝90%.答案:(1)SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－(2)C裝置揮發(fā)出的氯氣也可以使D裝置中出現(xiàn)渾濁(3)尾氣處理,防倒吸(4)Fe2＋取少量溶液X,向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若產(chǎn)生藍色沉淀,則證明原溶液中含有Fe2＋(其他合理答案均可)(5)①酸式滴定管滴入最后一滴KHC2O4標準液,錐形瓶內溶液由紫色變?yōu)闊o色,且半分鐘內顏色不恢復②90%28、甲醇是一種重要的化工原料,工業(yè)上利用CO2和H2在一定條件下反應合成甲醇.(1)已知:①2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1275.6kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566.0kJ·mol－1③H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44.0kJ·mol－1寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式:____________________.(2)在容積為1L的密閉容器中,投入1molCO和2molH2,在不同條件下發(fā)生反應:CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g),實驗測得平衡時甲醇的物質的量隨溫度、壓強的變化如圖1所示:①該反應的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0,判斷理由是____________.②M點時,CO的轉化率為________.506K時該反應的平衡常數(shù)K＝________(保留三位小數(shù)).③某同學繪制的壓強為p1時,不同溫度下上述反應的平衡常數(shù)的對數(shù)值(lgK)如圖2所示.A、B、C、D、E五點中能正確表示該反應的lgK與溫度(T)的關系的點為________.④下列敘述能說明反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)達到平衡狀態(tài)的是________(填字母).A、單位時間內生成2molH2的同時消耗1molCOB、反應過程中c(CO)∶c(CH3OH)＝1∶1C、恒溫恒容時,混合氣體的密度保持不變D、絕熱恒容時,反應的平衡常數(shù)不再變化解析:(1)根據(jù)蓋斯定律,由eq\f(1,2)×(①－②＋③×4)可得:CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－442.8kJ·mol－1.(2)①從圖像可以看出:當壓強相同時,升高溫度,平衡時甲醇的物質的量減小,即升溫平衡逆向移動,則正反應為放熱反應,ΔH＜0.②根據(jù)圖像,M點時生成0.25molCH3OH,則反應消耗0.25molCO,故CO的轉化率為eq\f(0.25mol,1mol)×100%＝25%.根據(jù)三段式法可知,506K時有CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始(mol·L－1)120轉化(mol·L－1)0.250.50.25平衡(mol·L－1)0.751.50.25則506K時該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(0.25,0.75×1.52)≈0.148.③該反應為放熱反應,溫度升高,平衡常數(shù)K減小,則lgK也隨溫度升高而降低,即點A、B、E能表示該反應的lgK與溫度的變化關系.④單位時間內生成2molH2即生成1molCO,同時消耗1molCO,可以說明反應達到平衡狀態(tài),A項正確；達到平衡狀態(tài)時各物質的濃度保持不變,但c(CO)∶c(CH3OH)＝1∶1時不能說明反應達到平衡狀態(tài),B項錯誤；容器體積和氣體質量均不變,則混合氣體的密度始終為定值,不能由此判斷反應是否達到平衡狀態(tài),C項錯誤；絕熱恒容時,反應的平衡常數(shù)不再發(fā)生變化,即容器內溫度不再發(fā)生變化,說明反應達到平衡狀態(tài),D項正確.答案:(1)CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－442.8kJ·mol－1(2)①＜從圖像看出:隨著溫度升高,平衡時甲醇的物質的量減小,說明平衡逆向移動,正反應放熱②25%0.148③ABE④AD35、[選修3:物質結構與性質]硼和氮的單質及一些化合物在工農業(yè)生產(chǎn)等領域有重要應用.回答下列問題:(1)N原子核外有________種不同運動狀態(tài)的電子.基態(tài)N原子中,能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道的形狀為________.(2)經(jīng)測定發(fā)現(xiàn),N2O5固體由NOeq\o\al(＋,2)和NOeq\o\al(－,3)兩種離子組成,該固體中N原子雜化類型為________；與NOeq\o\al(＋,2)互為等電子體的微粒有________(寫出一種).(3)銨鹽大多不穩(wěn)定.NH4F、NH4I中較易分解的是________,原因是________________________________________________________________________.(4)第二周期中,第一電離能介于B元素和N元素間的元素為________(填元素符號).(5)晶體硼有多種變體,但其基本結構單元都是由硼原子組成的正二十面體(見圖Ⅰ),每個頂點為一個硼原子,每個三角形均為等邊三角形.則每一個此基本結構單元由________個硼原子構成；若該結構單元中有2個原子為10B(其余為11B),那么該結構單元有________種不同類型.(6)硼和氮構成的一種氮化硼晶體的結構與石墨晶體結構相類似,B、N原子相互交替排列(見圖Ⅱ),其晶胞結構如圖Ⅲ所示.設層內B—N核間距為apm,面間距為bpm,則該氮化硼晶體的密度為________g·cm－3.(用含a、b、NA的代數(shù)式表示).解析:(1)原子核外沒有兩個運動狀態(tài)完全相同的電子,有幾個電子就有幾種運動狀態(tài),N原子核外有7個電子,所以有7種不同運動狀態(tài)的電子.基態(tài)N原子的核外電子排布式為1s22s22p3,能量由低到高,則能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道為2p軌道,呈啞鈴形.(2)NOeq\o\al(＋,2)中N的價電子對數(shù)為eq\f(5＋2×0－1,2)＝2,雜化類型為sp；NOeq\o\al(－,3)中N的價電子對數(shù)為eq\f(5＋3×0＋1,2)＝3,雜化類型為sp2.含有相同原子數(shù)和相同價電子數(shù)的微?；榈入娮芋w,與NOeq\o\al(＋,2)互為等電子體的微粒有SCN－、CO2、CS2、Neq\o\al(－,3)等.(3)NH4F、NH4I中,較易分解的是NH4F,原因是F原子半徑比I原子小,H—F鍵比H—I鍵強(H—F鍵更易形成),F－更易奪取NHeq\o\al(＋,4)中的H＋.(4)同一周期元素中,元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢,但第ⅡA族、第ⅤA族元素原子的最外層電子分別處于該軌道的全充滿、半充滿的穩(wěn)定狀態(tài),所以其第一電離能大于其相鄰元素,故第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有Be、C、O.(5)硼原子數(shù):eq\f(20×3,5)＝12(個).當選定1個硼原子后,與它最近的硼原子數(shù)為5,距離稍遠的硼原子數(shù)為5,距離最遠的硼原子數(shù)為1,若含有2個10B,則該結構單元有3種不同類型.(6)根據(jù)圖Ⅲ可知一個晶胞中含有N原子數(shù)為4×eq\f(1,4)＋2×eq\f(1,2)＝2,B原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2,B、N原子核間距為apm＝a×10－10cm,底面的邊長為2×eq\f(\r(3),2)a×10－10cm,底面上的高為eq\f(3,2)a×10－10cm,底面積為2×eq\f(\r(3),2)a×10－10cm×eq\f(3,2)a×10－10cm＝eq\f(3\r(3)a2,2)×10－20cm2,晶胞的體積為eq\f(3\r(3)a2,2)×10－20cm2×b×10－10cm×2＝3eq\r(3)a2b×10－30cm3,故密度ρ＝eq\f(2[ArB＋ArN],3\r(3)a2bNA×10－30)g·cm－3＝eq\f(2MrBN,3\r(3)a2bNA×10－30)g·cm－3＝eq\f(2×11＋14,3\r(3)a2bNA×10－30)g·cm－3.答案:(1)七(或7)啞鈴形(2)sp、sp2SCN－、CO2、CS2、Neq\o\al(－,3)(任寫一種,合理即可)(3)NH4FF原子半徑比I原子小,H—F鍵比H—I鍵強(H—F鍵更易形成),F－更易奪取NHeq\o\al(＋,4)中的H＋(4)Be、C、O(5)123(6)eq\f(2[ArB＋ArN],3\r(3)a2bNA×10－30)或eq\f(2MrBN,3\r(3)a2bNA×10－30)或eq\f(2×11＋14,3\r(3)a2bNA×10－30)36、[選修5:有機化學基礎]酯類化合物H是一種醫(yī)藥中間體,常用作防曬霜中紫外線的吸收劑.實驗室由化合物A和E制備H的一種合成路線如圖:已知:回答下列問題:(1)經(jīng)測定E的相對分子質量為28,常用來測定有機物相對分子質量的儀器為________.F中只有一種化學環(huán)境的氫原子,其結構簡式為________.G中只有一種官能團,F→G的反應類型為________.(2)(CH3)2SO4是一種酯,其名稱為________.(3)A能與Na2CO3溶液及濃溴水反應,且1molA最多可與2molBr2反應.核磁共振氫譜表明A的苯環(huán)上有四種不同化學環(huán)境的氫原子.A的結構簡式為________.C中含氧官能團的名稱為________.(4)D＋G→H的化學方程式為_________________________________________________________________________________________________________________.(5)C的同分異構體中能同時滿足下列條件的共有____種.(不含立體異構)①遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應②能發(fā)生水解反應(6)參照上述合成路線,設計一條由和(CH3)3CCl為起始原料制備的合成路線(其他試劑任選):eq\o(→,\s\up7(AlCl3/加熱),\s\do5(CH33CCl))解析:(1)常用來測定有機物相對分子質量的儀器為質譜儀.經(jīng)測定E的相對分子質量為28,應該為乙