【题目】【选修2:化学与技术】
地球的海水问题约有1.4×1018t,是人类最大的资源库。
(1)如下图1利用海水得到淡水的方法是___________________________;
(2)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如图2所示.a是电源的_________极;Ⅰ口排出的是__________(填“淡水”或“浓水”).
(3)海水淡化后的浓水中含大量盐分(主要含有Mg2+、Ca2+、Fe3+和SO42-),排入水中会改变水质,排到土壤中会导致土壤盐碱化,故不能直接排放,可以与氯碱工业联产.电解前需要把浓水精制,所需试剂主要包括:HCl、NaOH、BaCl2、Na2CO3等),其中HCl的作用主要是__________________________;
(4)铀是核反应最重要的燃料,其提炼技术直接关系着一个国家核工业或核武器的发展水平,海水中铀以UCl4形式存在(以离子形式存在),每吨海水只含3.3毫克铀,海水总量极大,铀总量相当巨大.不少国家正在探索海水提铀的方法.现在,已经研制成功一种螯合型离子交换树脂,它专门吸附海水中的铀,而不吸附其他元素.其反应原理为_______________________ (树脂用HR代替),发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液,其反应原理为_________________________;
(5)离子交换树脂法是制备纯水(去离子水)的主要方法.某阳离子交换树酯的局部结构可写成(如图).该阳离子交换树脂是由单体苯乙烯和交联剂对二乙烯基苯聚合后再经_____________反应得到的.自来水与该离子交换树脂交换作用后显____________(填“酸性”、“碱性”或“中性”).
(6)中国《生活用水卫生标准》中规定,水的总硬度不能过大.如果硬度过大,饮用后对人体健康与日常生活有一定影响.暂时硬水的硬度是由__________(填阴离子符号)引起的,经___________(填操作名称)后可被去掉.永久硬水的硬度可由离子交换法去掉。
【答案】(1)蒸馏法(2)负 淡水(3)除去过量的Na2CO3,并调节溶液的pH值
(4)4HR+U4+=UR4+4H+ UR4+4H+=4HR+U4(5)磺化或取代 酸性(6)HCO3- 加热煮沸
【解析】
试题分析:(1)阳光的照射使池内海水温度升高加快蒸发,形成水蒸气;水蒸气在膜上液化形成小水滴,膜下表面结成的水滴受重力的作用滑到最低处后滴入淡水池,可得到淡水,利用的是蒸馏原理;
(2)分析装置图,阴极室电极和电源负极相连,a为电源负极;在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,①室离子浓度变小,②室离子浓度变大,离子浓度大的为浓水,所以浓水在Ⅱ处排出,Ⅰ处排出的是淡水;
(3)浓水中含大量盐分(主要含有Mg2+、Ca2+、Fe3+和SO42-),把浓水精制,所需试剂主要包括:HCl、NaOH、BaCl2、Na2CO3等,先加入过量氯化钡沉淀硫酸根离子,再加入过量氢氧化钠溶液沉淀Mg2+、Fe3+,最后加入过量Na2CO3,沉淀Ca2+、过量的Ba2+,过滤后加入盐酸到不再生成气体为止,除去过量的Na2CO3,并调节溶液的pH值;
(4)螫合型离子交换树脂,它专门吸附海水中的U4+,即4HR+U4+=UR4+4H+,发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液,即UR4+4H+=4HR+U4;
(5)依据图3可知由单体苯乙烯和交联剂对二乙烯基苯聚合发生的是加成反应,离子交换树脂法是阳离子交换树酯,依据原理可知交换的是阳离子,金属离子和树脂中氢离子交换,即磺化或取代,溶液呈酸性;
(6)暂时硬水的硬度是由碳酸氢镁,碳酸氢钙引起,阴离子为HCO3-,可以通过加热分解的方法除去,加热分解Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O,Mg(HCO3)2
MgCO3↓+CO2↑+H2O,MgCO3+H2O
Mg(OH)2↓+CO2↑,通过反应可知镁离子、钙离子形成沉淀除去。
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【题目】(1).HNO3与金属反应情况多种多样.为探究HNO3性质,某兴趣小组作如下探究:用浓硝酸和水按照不同体积比配成不同浓度的硝酸溶液,各取10mL硝酸溶液分别与铜片反应,实验记录如下:
序号 | 浓硝酸与水的体积比 | 实 验 现 象 |
Ⅰ | 1 ﹕1 | 反应速率快,溶液很快变成蓝色,铜丝表面有大量气泡冒出,气体呈红棕色 |
Ⅱ | 1 ﹕3 | 反应速率较快,溶液变成蓝色,铜丝表面有大量气泡冒出,气体无色 |
Ⅲ | 1 ﹕5 | 反应速率慢,微热后速率加快,溶液变成蓝色,铜丝表面有气泡冒出,气体无色 |
制备NO气体最适宜的是: ,理由是: .
(2).兴趣小组以木炭和浓硝酸为起始原料,探究一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠。设计装置如下(忽略装置中空气的影响),请回答下列问题:
①组装好仪器后,必须进行的一项操作是:_________________。
②推测B中可以观察到的主要现象是:______;C装置的作用是: 。
③装置D中除生成NaNO2外,还有另一种固态物质Y,Y的化学式是:_____。可以通过适当改进,不产生Y物质,请你提出改进方法: _。
④E装置的实验目的是: 。
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【题目】NCl3可用于漂白,也可用于柠檬等水果的熏蒸处理。已知:NCl3熔点为-40℃,沸点为70℃,95℃以上易爆炸,有刺激性气味,可与水反应。实验室中可用氯气和氨气反应制取NCl3,反应方程式为4NH3+3C12===NCl3+3NH4Cl。某校化学兴趣小组同学设计了如图所示的实验装置(NH4Cl的分解温度为300℃左右)。
回答下列问题:
(1)写出装置F中的烧瓶内发生反应的离子方程式:___________________________。
(2)E中的试剂为__________________。
(3)导管G末端应连接的装置为下图中的___________(填选项字母)。
(4)NCl3遇水可发生水解反应生成两种物质,其中一种是可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,写出NCl3水解的化学方程式:_______________。
(5)已知C中生成的NH4Cl溶解在NCl3中,欲将二者分离可采取的操作方法为_____________________。
(6)NH4Al(SO4)2也可用于自来水的净化。
①NH4Al(SO4)2溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________。
②向NH4Al(SO4)2溶液中滴加氨水至溶液呈中性,在此过程中水的电离程度_________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③常温下,将a mol NH4Al(SO4)2:加入到b L c mol/L的氨水中,所得溶液呈中性,此时溶液中c(Al3+)≈0 mol/L,计算该温度下NH3·H2O的电离常数___________(用含字母的代数式表示,忽略溶液体积变化)。
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【题目】分析下图有机分子的球棍模型,回答下列问题:
(1)互为同分异构体的是__________,E和H互为 ,E的分子空间构型是 。 (2)F与氯气发生一元取代反应的化学方程式 。
(3)有机物种类繁多的原因有 、 (答两种原因)。
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【题目】实验室制取少量溴乙烷的装置如图所示。根据题意完成下列填空:
(1)圆底烧瓶中加入的反应物是溴化钠、______________、和1∶1的硫酸。配制体积比1∶1的硫酸所用的定量仪器为______________(选填编号)。
a.天平 b.量筒 c.容量瓶 d.碱式滴定管
(2)写出加热时烧瓶中发生的主要反应的化学方程式________________________________________________,________________________________________________。
(3)将生成物导入盛有冰水混合物的试管A中,冰水混合物的作用是________________________________________________________________________。
试管A中的物质分为三层(如图所示),产物在第________________层(填序号)。
(4)试管A中除了产物和水之外,还可能存在___________、___________(写出化学式)。
(5)用浓的硫酸进行实验,若试管A中获得的有机物呈棕黄色,除去其中杂质的正确方法是___________(选填编号)。
a.蒸馏 b.用氢氧化钠溶液洗涤 c.用四氯化碳萃取 d.用亚硫酸钠溶液洗涤
若试管B中的酸性高锰酸钾溶液褪色,使之褪色的物质的名称是______________。
(6)实验员老师建议把上述装置中的仪器连接部分都改成标准玻璃接口,其原因是________________________________________________________________________。
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【题目】)实验室用少量的溴水和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如下图所示:
有关数据列表如下:
乙醇 | 1,2-二溴乙烷 | 醚 | |
状态 | 无色液体 | 无色液体 | 无色液体 |
密度/g·cm-3 | 0.79 | 2.2 | 0.71 |
沸点/℃ | 78.5 | 132 | 34.6 |
熔点/℃ | -l30 | 9 | -1l6 |
回答下列问题:
(1)烧瓶A中发生的主要的反应方程式 。
(2)装置B的作用是__________________________。
(3)在装置C中应加入 (填字母)。
a.水 b.浓硫酸 c.饱和碳酸氢钠溶液 d.氢氧化钠溶液
(4)若产物中有少量未反应的Br2,最好用 (填字母)洗涤除去。
a.水 b.氢氧化钠溶液 c.碘化钠溶液 d.乙醇 e.Na2SO3溶液
(5)若产物中有少量副产物乙醚,可用 的方法除去。
(6)反应过程中应用冷水冷却装置D,但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是
。
(7)判断该制备反应已经结束的最简单方法是 。
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【题目】氢化锂(LiH)在干燥的空气中能稳定存在,遇水或酸能够引起燃烧。某活动小组准备使用下列装置制备LiH固体。
甲同学的实验方案如下:
(1)仪器的组装连接:上述仪器装置接口的连接顺序为____________________,加入药品前首先要进行的实验操作是____________________(不必写出具体的操作方法);其中装置B的作用是________________。
(2)添加药品:用镊子从试剂瓶中取出一定量金属锂(固体石蜡密封),然后在甲苯中浸洗数次,该操作的目的是________________________________________,然后快速把锂放入到石英管中。
(3)通入一段时间氢气后加热石英管,在加热D处的石英管之前,必须进行的实验操作是______________________________________________________________________。
(4)加热一段时间后停止加热,继续通氢气冷却,然后取出LiH,装入氮封的瓶里,保存于暗处。采取上述操作的目的是为了避免LiH与空气中的水蒸气接触而发生危险。(反应方程式:
LiH + H2O = LiOH + H2↑),分析该反应原理,完成LiH与无水乙醇反应的化学方程式_________________ ___________________。
(5)准确称量制得的产品0.174g,在一定条件下与足量水反应后,共收集到气体0.021mol,则产品中LiH与Li的物质的量之比为____________________。
(6)乙同学对甲的实验方案提出质疑,他认为未反应的H2不能直接排放,所以在最后连接了装置E用来收集H2,请将E装置补充完整。
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【题目】磷元素在生产和生活中有广泛的应用。
(1)P原子价电子排布图为__________________________。
(2)四(三苯基膦)钯分子结构如右图:P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上,钯原子的杂化轨道类型为______;判断该物质在水中溶解度并加以解释_________________________________________。该物质可用于如图所示物质A的合成:物质A中碳原子杂化轨道类型为________________;一个A分子中手性碳原子数目为_______________。
(3)在图示中表示出四(三苯基膦)钯分子中配位键
(4)PCl5是一种白色晶体,在恒容密闭容器中加热可在148 ℃液化,形成一种能导电的熔体,测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正六面体形阴离子,熔体中P-Cl的键长只有198 nm和206 nm两种,这两种离子的化学式为 ;正四面体形阳离子中键角小于PCl3的键角原因为____________________________;该晶体的晶胞如右图所示,立方体的晶胞边长为a pm,NA为阿伏伽德罗常数的值,则该晶体的密度为_________g/cm3。
(5)PBr5气态分子的结构与PCl5相似,它的熔体也能导电,经测定知其中只存在一种P-Br键长,试用电离方程式解释PBr5熔体能导电的原因 。
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【题目】Ⅰ、甲醇是重要的化工原料,在日常生活中有着广泛的应用。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2
①在以上制备甲醇的两个反应中:反应Ⅰ优于反应Ⅱ,原因为_________________。
②反应Ⅰ中,若△H1﹤0,则要提高甲醇的产率,可采取的措施有_____(填字母)
A.缩小容器的体积 B.降低温度 C.升高温度
D.使用合理的催化剂 E.将甲醇从混合体系中分离出来
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H1=-1453kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-466kJ/mol
请写出32g甲醇液体发生不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学反应方程式: 。
Ⅱ.由CO2和H2合成CH3OH的反应如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H。在10L的恒容密闭容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2,在不同条件下发生上述反应,测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
①上述反应的△H (填“﹥”或“﹤”)0
②图中压强p1 (填“﹥”或“﹤”)p2
③经测定知Q点时容器的压强是反应前压强的0.9,若反应从开始到平衡所需的时间为10min,则0~10min内H2的反应速率v(H2)= 。
④N点时,该反应的平衡常数K= (计算结果保留2位小数)。
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