第1題 單選擇題(10分)
1.某無色溶液中可能含有①Na+、②Ba2+、③Cl-、④Br-、⑤SO32-、⑥SO42-離子中的若干種,依順序進行下列實驗,且每步所加試劑均過量,觀察到的現象如下:
步驟 操作 現象
1 用pH試紙檢驗 溶液的pH大于7
2 向溶液中滴加氯水,再加入CCl4振蕩,靜置 CCl4層呈橙色
3 向所得水溶液中加入Ba(NO3)2溶液和稀HNO3 有白色沉淀產生
4 過濾,向濾液中加入AgNO3溶液 有白色沉淀產生
下列結論正確的是 ( A )。
A.肯定含有的離子是①④⑤ B.肯定沒有的離子是②⑥
C.不能確定的離子是① D.不能確定的離子是③⑤
2.向2mL 0.5mol/L的FeCl3溶液中加入3mL 3mol/L KF溶液,FeCl3溶液褪成無色,再加入KI溶液和CCl4振蕩后靜置,CCl4層不顯色,則下列說法正確的是 ( B )
A.Fe3+不與I-發(fā)生反應 B.Fe3+與F-結合成不與I-反應的物質
C.F-使I-的還原性減弱
D.Fe3+被F-還原為Fe2+,使溶液中不再存在Fe3+
3.下列四種情況分別表示過程的焓變、熵變,則逆過程不能自發(fā)的是( C )
A.△H>0 △S<0 B.△H<0 △S<0
C.△H<0 △S>0 D.△H>0 △S>0
4.25℃時濃度都是1 molL-1的四種正鹽溶液:AX、BX、AY、BY;AX的溶液pH=7且溶液中c(X-)=1 molL-1,BX的溶液pH=4,BY的溶液pH=6。下列說法正確的是( A )
A.電離平衡常數KBOH小于KHY
B.AY溶液的pH小于BY的pH
C.稀釋相同倍數,溶液pH變化BX小于BY
D.AY溶液的pH小于7
5.次磷酸是強還原劑,加入到CuSO4溶液中,加熱到40?50℃,析出紅棕色的固體M,經鑒定反應后的溶液是磷酸和硫酸混合物。M的主要性質如下:①60℃以上分解成Cu和一種氣體,②可以在Cl2中燃燒,③與鹽酸反應放出氣體,則M的化學式是( D )
A.Cu2S B.Cu2O
C.Cu3P2 D.CuH
第2題(8分)
SO3和NaCl作用生成Cl2被認為是由以下幾個反應構成,請分別寫出反應方程式
(1)40°C ~100°C,SO3和NaCl生成氯磺酸鈉
SO3 + NaCl = NaSO3Cl
(2)氯磺酸鈉230°C分解生成Na2S2O7、NaCl、SO2、Cl2
3 NaSO3Cl = Na2S2O7 + NaCl + SO2 + Cl2
(3)400°C Na2S2O7和NaCl反應生成 Na2SO4、SO2、Cl2
2 Na2S2O7 + 2 NaCl = Na2SO4 + SO2 + Cl2
(4)總反應式
2 NaCl + 2 SO3 = Na2SO4 + SO2 + Cl2
第3題(8分)
稱取2.379 g金屬化合物(化學式為MaXbcH2O),用過量SOCl2(bp 78°C)脫去其結晶水,得到MaXb,逸出氣體(過量SOCl2已冷凍除去)溶于HCl和H2O2的混合液,加沉淀劑得到14.004 g沉淀(一種難溶物,其中S的質量分數為13.74%)。另取1.1906 g原化合物溶于水配制成100.00 mL溶液,吸取20.00 mL和AgNO3反應得到0.287 g白色沉淀。根據計算給出原化合物的化學式。
脫水反應式:SOCl2 + H2O = SO2 + 2 HCl
或 MaXbcH2O + cSOCl2 = MaXb + c SO2 + 2c HCl
SO2被H2O2氧化成SO42-,沉淀劑為BaCl2,得14.004 g BaSO4(S質量分數為13.74%)
M()= 32.07/13.74 = 233.4 或用相對原子量計算也可
14.004 g/233.0(g/mol)= 0.060 mol 即樣品中含有0.060 mol 的H2O
0.060 mol × 18.0 g/mol = 1.080 g(H2O)
樣品中MaXb質量為 2.379 g ? 1.080 g = 1.299 g
由此求得:1.190 g MaXbcH2O中含MaXb 質量為1.299×1.019/2.379 = 0.650 g
20 mL試液中含MaXb為0.650 g 5 = 0.130 g
加AgNO3的白色沉淀為AgCl,其物質的量為0.287/143.4 = 2 × 10-3 mol
說明MaXb中含Cl 為0.071 g
MaXb 中M質量為0.130-0.071 = 0.059 g,Cl為0.071 g,由原子量表可知MaXb 為CoCl2
原化合物為CoCl26H2O
第4題(8分)
請根據等電子原理,將相應物質的化學式填入下列表格的空格中:
CH4 C2H6 CO32- CO2 C2O42- CO CN- C22-
NH4+ N2H62+ NO3- NO2+ N2O4 N2 N2 NO+
查得PbI2在水中和在不同濃度(mol/100 g H2O)KI溶液中的溶解度(10-5 mol/100 g H2O)如下表
KI 0 0.030 0.060 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350
PbI2 16.41 6.53 4.60 4.01 4.42 5.49 6.75 8.17 10.23
請說出PbI2溶解度隨c(KI) 增大而改變的原因。
PbI2為難溶物,開始隨溶液中c(I-)增大溶解量下降,后因PbI2和I-反應生成可溶物,溶解量增大。
第5題(8分)
經X射線分析鑒定,某一離子晶體屬于立方晶系,其晶胞參數a = 403.1 pm。晶胞頂點位置為Ti4+ 所占,體心位置為Ba2+ 所占,所有棱心位置為O2-所占。請據下圖回答或計算:
(1) 用分數坐標表達諸離子在晶胞中的位置:
(2) 寫出此晶體的化學組成:
BaTiO3
(3) 指出晶體的點陣型式、結構基元:
簡單立方;BaTiO3
(4) 指出Ti4+ 的氧配位數與Ba2+ 的氧配位數及O2-的配位情況:
Ti4+ 6個O2-;Ba2+ 12個O2-;2個Ti4+ 和4個Ba2+
(5) 計算兩種正離子半徑值:
(6) Ba2+ 和O2-聯合組成哪種型式堆積:
A1 型,ccp
第6題(6分)
使用價電子對互斥理論,推測下列分子構型,并畫出示意圖。
ICl2- ICl4- IF3 IF5
第7題(22分)
有機物A、B、C,分子式均為C5H8O2,有關的轉化關系如下圖所示。A的碳鏈無支鏈,且1mol A能與4mol 銀氨溶液完全反應。請給出A、B、C、D、E、F、G、H、I的結構簡式。
第8題(12分)
已知在K2CrO4的溶液中存在著如下的平衡:
2CrO42? + 2H+ Cr2O72? + H2O, 平衡常數 K=1014
(1)淺黃色難溶化合物BaCrO4和過量的硫酸作用后,能產生白色沉淀,則有關的離子方程式為:
2 BaCrO4 + 2 H+ + 2 SO42- = 2 BaSO4 + Cr2O72-+ H2O
(2)向K2Cr2O7溶液中加入Pb(NO3)2并充分攪拌后,溶液的pH明顯降低,其原因是:Cr2O72- 和Pb2+、H2O反應,生成難溶物PbCrO4,同時放出H+
(3)用0.05mol K2Cr2O7配制成1 L K2CrO4溶液,其中Cr2O72-的濃度小于
10-5mol/L。則配制時除K2Cr2O7、H2O外還用到的試劑是:KOH ,溶液的pH應:大于8.5 (填大于、等于或小于多少)。
(4)在堿性(c OH- = 1 mol/L)介質中鉻和過氧化氫分別有如下的元素電勢圖:
把H2O2寫成HO2-的原因是:H2O2顯弱酸性,在強堿介質中以HO2-為主要存在型體; 向KCr(SO4)溶液中,加過量的NaOH和過量的H2O2,則HO2-參與反應的離子方程式為:2 Cr(OH) 4- + 3 HO2- = 2 CrO42- + 5 H2O + OH-
或 2 Cr3+ + 3 HO2- + 7 OH- = 2 CrO42- + 5 H2O
2 HO2- = O2 + 2OH-
第9題(10分)
通常空氣中CO允許濃度是<5 × 10-6,最高可忍受的水平是50 × 10-6。在甲烷燃燒器里常發(fā)生如下反應:CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O (g) (A)
CH4(g) + 3/2O2(g) = CO(g) + 2H2O (g) (B)
當燃燒器的調節(jié)不當時有引起CO中毒的危險。現已知下列數據(298K,PΘ下):
物質 CH4 (g) O2 (g) CO2(g) CO(g) H2O(g)
ΔfΗΘm (kJ/mol) -74.9 0 -393.6 -110.5 -241.8
SΘm (J/molK) 186.2 205.0 213.6 197.6 188.7
并已知下列有關公式:ΔrGΘm=ΔrΗΘm -TΔr SΘm; ΔrGΘm= -RTlnKΘ
請求算并解答下列問題:
(1) 假設ΔfΗΘm、SΘm的數值均不隨溫度發(fā)生變化,試計算T=1500K下反應的(A)、(B)的ΔrGΘm(A)、ΔrGΘm(B)
對A反應 ΔrΗΘm(A) =ΔfΗΘm(CO2,g) + 2ΔrΗΘm(H2O,g)?ΔfΗΘm(CH4,g)
= -802.2(kJ/mol)
ΔrSΘm(A) = SΘm (CO2,g) + 2 SΘm (H2O,g) ? SΘm (CH4,g) ?2 SΘm (O2,g)
= -5.2(J/molK)
ΔrGΘm(A)=ΔrΗΘm(A)-TΔr SΘm(A) = -802.2 × 1000 ? 1500 × (-5.2)
= -794500(J/mol)
同理對B反應 ΔrΗΘm (B) = -519.2(kJ/mol)
ΔrSΘm(B) = 81.3(J/molK)
ΔrGΘm(B) = -641150(J/mol)
(2) 求反應(A)、(B)在1500K下的標準平衡常數KΘA、KΘB
lnK(A)Θ = -ΔrGΘm(A)/RT K(A)Θ = 4.62 × 1027
lnK(B)Θ = -ΔrGΘm(B)/RT K(B)Θ = 2.13 × 1022
(3) 由(2)題得出的信息說明下列問題:
① 該條件下,(A)、(B)反應是否完全?達平衡時有人認為n(CH4) ≈ 0,是否合理?
①因K(A)Θ和K(B)Θ都很大,可視為反應十分完全,達平衡時n(CH4) ≈ 0合理。
② 平衡時,n(CO2)和n(CO)之間的關系如何?(寫出>,< 或>>,<<)
②因K(A)Θ>> K(B)Θ n(CO2) >> n(CO)
(4) 當反應條件在T=1500K,PΘ時,進入燃燒器的空氣量維持物質的量的比例CH4:O2 =1:2,當達到平衡時,CO的物質的量分數x(CO)為7.6× 10-5;若反應前后總物質的量可視為不變。請計算當燃燒產生的煙中的水蒸氣從1500K冷卻到室溫后,水蒸汽凝結,致使氣相中的總物質的量由n總 =11變成n總 =9,此時煙里的CO的濃度x′(CO)為多少?(用10-6表示)有CO中毒的危險嗎?。
因達平衡時氣相中x(CO) = 7.06 × 10-5,則水蒸汽凝結后使氣相中的物質的量的總數由n總 =11變成n總 =9。
x′(CO) = 7.06 × 10-5 × 11/9 = 86.3 × 10-6
此值大于50 × 10-6有引起中毒的危險
第10題(8分)
在298K時,當SO2在1升CHCl3中有1 mol時,液面上SO2平衡分壓為53.7 kPa;當SO2在1升H2O中總量達1.0 mol時,液面上SO2分壓為70.9 kPa;此時SO2在水中有13%電離成H+和HSO3-。
如今將SO2通入一個放有1升CHCl3和1升H2O的5升容器中。其內無空氣,在298K達平衡時,已知1升H2O中的SO2總量達0.200 mol;此時H2O中的SO2有25%電離,試求通入此5升容器中的SO2共為多少摩爾?
CHCl3相中 k m′ = p′(SO2) /m′ = 0.53/1.0 = 0.53
(53.7kPa/101kPa = 0.53,70.9 kPa /101 kPa = 0.70)
H2O相中 k m = p(SO2) /m ,
而H2O中SO2未電離濃度m = 1.0 ×(1.00-0.13)= 0.87
k m = p(SO2) /m = 0.70 /0.87 = 0.80
氣相中:p(SO2) = k m × 0.2×(1-0.25)= 0.80 × 0.2 × 0.75 = 0.121 PΘ
n(g) = pV / RT = 0.121× 3 / 0.08205 × 298 = 0.0148 mol
n(CHCl3) = p(SO2) / k m′ = 0.121/0.53 = 0.228 mol
已知 n(H2O) = 0.200 mol
所以 n(SO2) = n(CHCl3) + n(g) + n(H2O) = 0.200 + 0.228 + 0.0148 = 0.443 mol