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(3)食盐溶液中混有Mg和Ca,可利用过量NaOH溶液除去Mg,利用过量Na2CO3溶液除去Ca,电解NaCl溶液时阴极H+得电子发生还原反应生成H2;
(4)图示可知利用含有过氧化氢的NaOH溶液ClO2气体,产物为NaClO3,则此吸收反应中,氧化剂为H2O2,还原产物为H2O,可知每摩尔H2O2得2mol电子,还原剂为ClO2,氧化产物为,氯的化合价从+4价升高为+5价,根据电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:2,该反应中氧化产物是NaClO3。 (5)每克NaClO2的物质的量为
=
mol,根据电子转移数目相等,可知氯气的物质的量
2+2+2+2+
为mol×4÷2=mol,则氯气的质量为mol×73g/mol=1.61g。
考点:无机流程,涉及混合物的分离与提纯、氧化还原反应的分析及电解原理的应用。 36.【化学——选修2:化学与技术】(15分)
高锰酸钾(KMnO4)是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:
回答下列问题:
(1)原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配,混配前应将软锰矿粉碎,其作用是 。
(2)“平炉”中发生的化学方程式为 。 (3)“平炉”中需要加压,其目的是 。 (4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。
①“CO2歧化法”是传统工艺,即在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱碱性,。 K2MnO4发生歧化反应,反应中生成KMnO4,MnO2和 (写化学式)
②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,电解槽中阳极发生的电极反应为 ,阴极逸出的气体是 。
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③“电解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理论利用率之比为 。 (5)高锰酸钾纯度的测定:称取1.0800 g样品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,摇匀。取浓度为0.2000 mol·L的H2C2O4标准溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48 mL,该样品的纯度为 (列出计算式即可,已知2MnO4+5H2C2O4+6H=2Mn+10CO2↑+8H2O)。 【答案】(1)扩大接触面积,加快化学反应速率; (2)2MnO2+O2+4KOH
2K2MnO4+2H2O;
-+
2+
?1
(3)增大反应物的浓度,可使化学反应速率加快,同时使反应物的转化率增大; (4) ① K2CO3;②MnO4-e=MnO4;③1:1; (5)95.62%。 【解析】
试题分析:(1) MnO2 的状态是固体,对于有固体参加的化学反应,可通过扩大其接触面积的方法提高反应速率,故要将其粉碎成细小的颗粒;(2) 根据流程图可知,在“平炉”中MnO2、KOH、O2在加热时反应产生K2MnO4,结合质量守恒定律可知,另外一种物质是H2O,则发生的化学方程式为2MnO2+O2+4KOH
2K2MnO4+2H2O ;(3)由于上述反应中氧气是气体,若“平炉”
2---
中加压,就可以使氧气的浓度增大,根据外界条件对化学反应速率的影响,增大反应物的浓度,可以使化学反应速率加快;任何反应都具有一定的可逆性,增大压强,可以使化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,故可以提高原料的转化率; (4) ①在K2MnO4溶液中通入
CO2气体,使体系呈中性或弱碱性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成KMnO4,MnO2,根据
质量守恒定律可知,另外一种生成物是K2CO3 ,根据氧化还原反应中的电子守恒及反应的原子守恒,可得该反应的化学方程式是:3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+K2CO3;②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,在电解槽中阳极, MnO4失去电子,发生氧化反应,产生MnO4。电极反应式是:MnO4-e=MnO4;在阴极,水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出,电极反应式是:2H2O+2e=H2↑+2OH。所以阴极逸出的气体是H2;总反应方程式是:2K2MnO4+2H2O2K2MnO4+2H2O
2KMnO4+2H2↑+2KOH;③根据“电解法”方程式
2KMnO4+2H2↑+2KOH 可知K2MnO4的理论利用率是100%;而在“CO2歧化法”
--2---2--
3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+K2CO3中,K2MnO4的理论利用率是2/3,所以二者的理论利用率之比为
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3:2;
考点:考查物质制备工艺流程的知识。
37.[化学——选修3:物质结构与性质](15分)
锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题: (1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]____________,有__________个未成对电子。 (2)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析,原因是________________。
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因_____________________。
熔点/℃ 沸点/℃ GeCl4 ?49.5 83.1 GeBr4 26 186 GeI4 146 约400 (4)光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是______________。
(5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为_______________________,微粒之间存在的作用力是_____________。 (6)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(
1111,0,);C为(,,0)。则D原子的坐标参数为______。 2222②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状,已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为__________g·cm(列出计算式即可)。
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-3
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【答案】(1)3d4s4p 2
(2)锗元素原子半径大,难以通过“肩并肩”方式形成π键
(3)GeCl4、GeBr4、GeI4均为分子晶体。组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高。相对分子质量GeCl4<GeBr4<GeI4,所以,熔沸点GeCl4<GeBr4<GeI4
(4)O>Ge>Zn (5)(6)①
共价键(或非极性键)
;②
1022
8?78g/mol。 ?103NA?(565.76pm?10cm/pm)考点:考查物质结构的有关知识。
38.[化学——选修5:有机化学基础](15分)
秸秆(含多糖物质)的综合应用具有重要的意义。下面是以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物的路线:
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