【题目】碳酸钾主要用作食品膨松剂,也用于彩色电视机工业。
(1)K2CO3溶液呈________(填“酸”或“碱”)性,其原因是_________(用离子方程式表示);请设计一个简单的实验方案证明上述观点:__________。
(2)下列有关0.1 mol·L-1的K2CO3溶液的叙述错误的是________(填标号)。
A.c(K+)=2c(CO32-) B.c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H2CO3)
C.c(CO32-)+c(HCO3-)=0.1 mol·L-1 D.c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
(3)室温下将0.1 mol·L-1的K2CO3溶液与0.1 mol·L-1的盐酸等体积混合,所得溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为_________________。
(4)将CO2通入0.1 mol·L-1的K2CO3溶液中至溶液呈中性,则溶液中2c(CO32-)+c(HCO3-)=_________mol·L-1(忽略溶液体积变化)。
【答案】碱 CO32-+H2OHCO3-+OH- 向纯碱溶液中滴加几滴酚酞试液后,溶液呈红色,然后滴加氯化钙溶液至过量,溶液红色逐渐变浅,最后消失 AC c(K+)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+) >c(CO32-) 0.2
【解析】
(1)K2CO3为强碱弱酸盐,其水溶液会发生水解反应,证明其水解的事实时,一方面要证明水解产物的存在,另一方面要证明反应的可逆性。
(2)A.c(K+)=2c(CO32-),利用化学式与水解进行分析;
B.c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H2CO3),利用水解方程式进行分析;
C.c(CO32-)+c(HCO3-)=0.1 mol·L-1,利用物料守恒进行分析;
D.c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3),利用质子守恒进行分析。
(3)室温下将0.1 mol·L-1的K2CO3溶液与0.1 mol·L-1的盐酸等体积混合,所得溶液中溶质为KHCO3和KCl,利用电离与水解方程式及难易程度进行分析。
(4)将CO2通入0.1 mol·L-1的K2CO3溶液中至溶液呈中性,则利用电荷守恒原理计算溶液中2c(CO32-)+c(HCO3-)。
(1)K2CO3为强碱弱酸盐,其水溶液会发生水解反应而使溶液呈碱性,其原因是CO32-+H2OHCO3-+OH-;设计实验方案时,可测定溶液中存在OH-(显碱性)、可逆性,平衡会发生移动,于是设计方案为:向纯碱溶液中滴加几滴酚酞试液后,溶液呈红色,然后滴加氯化钙溶液至过量,溶液红色逐渐变浅,最后消失。答案为:碱;CO32-+H2OHCO3-+OH-;向纯碱溶液中滴加几滴酚酞试液后,溶液呈红色,然后滴加氯化钙溶液至过量,溶液红色逐渐变浅,最后消失;
(2) A.起初K2CO3发生电离,c(K+)=2c(CO32-),在水溶液中CO32-发生水解,所以最后溶液中c(K+)>2c(CO32-),A错误;
B.K2CO3溶液中存在如下平衡:CO32-+H2OHCO3-+OH-、HCO3-+H2OH2CO3+OH-、H2OH++OH-,且程度依次减弱,所以c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H2CO3),B正确;
C.利用物料守恒,K2CO3溶液中,c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1,则c(CO32-)+c(HCO3-)<0.1 mol·L-1,C错误;
D.利用质子守恒,c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3),D正确;
由以上分析可知,AC错误,故答案为AC;
(3)室温下将0.1 mol·L-1的K2CO3溶液与0.1 mol·L-1的盐酸等体积混合,所得溶液中溶质为KHCO3和KCl,溶液中HCO3-以水解为主,电离为次,则各离子的浓度由大到小的顺序为c(K+)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+) >c(CO32-)。答案为:c(K+)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+) >c(CO32-);
(4)将CO2通入0.1 mol·L-1的K2CO3溶液中至溶液呈中性,则利用电荷守恒原理,溶液中2c(CO32-)+c(HCO3-)=c(K+)=2×0.1 mol·L-1=0.2mol·L-1。答案为:0.2。
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【题目】(14分)新型洁净能源能够解决环境污染、能源短缺等问题,真正把“绿水青山就是金山银山”落实到我国的各个角落。氢气作为清洁高效、可持续“零碳”能源被广泛研究,而水煤气变换反应(WGSR)是一个重要的制氢手段。
(1)WGSR 的氧化还原机理和羧基机理如图所示。则热化学方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH中,对ΔH表述错误的是________(填字母)。
A.氧化还原机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7
B.羧基机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7
C.氧化还原机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5a+ΔH7
D.羧基机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH7
E.ΔH=ΔH1++ΔH7
(2)水煤气变换反应在不同条件时CO的转化率不同,下图为压力、温度、不同温度时钾的化合物对CO的转化率的影响关系图,请认真观察图中信息,结合自己所学知识及生产实际,写出水煤气变换反应的条件:温度选择________℃;钾的化合物中_______催化效果最明显;压力选择______Mpa,选用此压力的原因为________。
(3)如图是Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni三种催化剂在合金团簇上WGSR最佳反应路径的基元反应能量图,反应能垒(活化能)最_______(填“高”或“低”)的步骤,为整个反应的速控步骤;三种催化剂催化反应的速控步骤__________(填“相同”或“不相同”);三种催化剂中,___________在合金团簇上的WGSR各基元反应能垒较小,对 WGSR 表现出较好的催化活性。
(4)已知某密闭容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),CO的平衡物质的量浓度c(CO)与温度T的关系如图所示。若T1、T2、T3时的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3由小到大的关系为____________。
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【题目】前四周期元素X、Y、Z、W、T的原子序数依次增大,Y、Z、W位于同一周期,X的最简单氢化物分子的空间结构为正四面体,Y在同周期中电负性最小,二元化合物E中元素Y和W的质量比为23:16;同周期元素简单离子中,元素Z形成的离子半径最小;T元素的价电子排布式为3d104s1。下列说法正确的是( )
A.简单离子的半径Y>Z>W
B.最高价氧化物对应水化物的酸性W>Z>X
C.W和T的单质混合加热可得化合物T2W
D.W的单质在足量的氧气中燃烧,所得产物溶于水可得强酸
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【题目】合成具有良好生物降解性的有机高分子材料是有机化学研究的重要课题之一。聚醋酸乙烯酯(PVAc)水解生成的聚乙烯醇(PVA),具有良好生物降解性,常用于生产安全玻璃夹层材料PVB。有关合成路线如图(部分反应条件和产物略去)。
已知:Ⅰ.RCHO+R’CH2CHO+H2O
Ⅱ.(R、R′可表示烃基或氢原子)
Ⅲ.A为饱和一元醇,其氧的质量分数约为34.8%,请回答:
(1)C中官能团的名称为_____,该分子中最多有_____个原子共平面。
(2)D与苯甲醛反应的化学方程式为_____。
(3)③的反应类型是____。
(4)PVAc的结构简式为____。
(5)写出与F具有相同官能团的同分异构体的结构简式____(任写一种)。
(6)参照上述信息,设计合成路线以溴乙烷为原料(其他无机试剂任选)合成。____。
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【题目】以二甲醚(CH3OCH3)酸性燃料电池为电源,电解饱和食盐水制备氯气和烧碱,设计装置如图所示。已知:a电扱的反应式为O2+4H++4e-=2H2O,下列说法不正确的是
A. b电极的反应式为CH3OCH3+3H2O-12e-==2CO2↑+12H+
B. 试剂A为饱和食盐水,试刑B为NaOH稀溶液
C. 阳极生成1 mol气体时,有1mol离子通过离子交换膜
D. 阴极生成1 mol气体时,理论上导线中流过2 mol e-
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【题目】用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。
(1)X极与电源的________(填“正”或“负”)极相连。氢气从________(填“B”或“C”)口导出。
(2)已知离子交换膜只允许某类离子通过,则M为________(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
(3)若制得氧气5.6L(标准状况),则生成氢氧化钾的质量是________。
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【题目】将转变为的方法为( )
A.与足量的NaOH溶液共热后,再通入CO2
B.溶液加热,通入足量的HCl
C.与稀H2SO4共热后,加入足量的Na2CO3
D.与稀H2SO4共热后,加入足量的NaOH
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【题目】为了测定某有机物A的结构,做如下实验:
①将2.3 g该有机物完全燃烧,生成0.1 mol CO2和2.7 g水;
②用质谱仪测定其相对分子质量,得如图一所示的质谱图;
③用核磁共振仪处理该化合物,得到如图二所示图谱,图中三个峰的面积之比是1∶2∶3。试回答下列问题:
(1)有机物A的相对分子质量是________。
(2)有机物A的实验式是________。
(3)A的分子式是_______________________________________。
(4)A的结构简式为___________________________________________。
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【题目】三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O)易溶于水,难溶于乙醇,可作为有机反应的催化剂。实验室可用铁屑为原料制备,相关反应的化学方程式为:
Fe +H2SO4 = FeSO4 +H2↑
FeSO4 + H2C2O4 + 2H2O =FeC2O4·2H2O↓+ H2SO4
2FeC2O4·2H2O + H2O2 + H2C2O4 + 3K2C2O4 = 2K3[Fe(C2O4)3] + 6H2O
回答下列问题:
(1)铁屑中常含硫元素,因而在制备FeSO4时会产生有毒的H2S气体,该气体可用氢氧化钠溶液吸收。下列吸收装置正确的是________(选填序号);
(2)在将Fe2+氧化的过程中,需控制溶液温度不高于40℃,理由是________;
(3)得到K3[Fe(C2O4)3]溶液后,再想获得其晶体,常加入_____溶剂(填编号)
a. 冰水 b. 无水乙醇 c. 四氯化碳
(4)晶体中所含结晶水可通过重量分析法测定,主要步骤有:①称量,②置于烘箱中脱结晶水,③冷却,④称量,⑤重复②~④步,⑥计算。
步骤⑤也被称做________操作,其目的是____________________________;
(5)重量分析法测定时,步骤③未在干燥器中进行,那么测得的晶体中所含结晶水含量________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”);
(6)三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体用重量分析法测定时,2.810g的晶体经操作最终获得了2.480g无水物,则此次测定的相对误差为____________。
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