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8.钴及其合金在电机、机械、化工、航空和航天等工业部门得到广泛的应用,并成为一种重要的战略金属.
Ⅰ.钴酸锂电池的正极采用钴酸锂LiCoO2,负极采用金属锂和碳的复合材料,该电池的反应为:LiCoO2+6C$?_{放电}^{充电}$Li1-xCoO2+LixC6,写出放电时负极的电极反应LixC6-xe-=6C+xLi+
Ⅱ.碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3z]常用做电子材料、磁性材料的添加剂,受热时可分解生成三种氧化物.为了确定其组成,某化学兴趣小组同学设计了如图(甲、乙、丙)所示的装置进行实验.

实验步骤如下:
①称取3.65g样品置于硬质玻璃管内,称量乙、丙装置的质量;
②按如图所示装置组装好仪器,检查装置气密性;
③加热玻璃管,当乙装置中不再有气泡产生,停止加热;
④打开活塞a,缓缓通入空气数分钟后,称量乙、丙装置的质量;
⑤计算.
(1)从下列图示(A-D)选出合理的装置填入方框中,使整套实验装置完整(选填字母序号,可重复选用):

甲D;乙A;丙D.
甲装置的作用是吸收空气中的H2O和CO2,减少实验误差.
(2)补充完整步骤③不再有气泡产生;步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是将生成的CO2和H2O全部赶入乙和丙吸收.
(3)若按正确装置进行实验,测得如下数据:
乙装置的质量(g)丙装置的质量(g)
加热前80.0062.00
加热后80.3662.88
则该碱式碳酸钴的化学式为Co3(OH)4(CO32
(4)为了比较亚硫酸和碳酸的酸性强弱,某同学用如下(A、B)装置进行实验:

①试剂A是酸性高锰酸钾溶液,试剂B是澄清石灰水.
②若将SO2通入水中至饱和,请设计实验证明亚硫酸是弱酸:首先测得亚硫酸饱和溶液的pH,然后取一定体积的饱和溶液稀释10倍再测pH,若pH差小于1,说明亚硫酸是弱酸用中和滴定法,根据氢氧化钠溶液的体积可知溶液中亚硫酸的浓度,比较亚硫酸的浓度和氢离子的浓度,若亚硫酸的浓度大于氢离子的浓度,则亚硫酸为弱酸.

分析 Ⅰ.放电时,负极上失电子化合价升高,发生氧化反应;
Ⅱ.(1)受热时可分解生成三种氧化物,利用空气先通过装置D干燥管中的碱石灰除去空气中的二氧化碳和水蒸气,剩余气体把生成的水蒸气和二氧化碳赶入装置乙和丙完全吸收,玻璃管中加热分解碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3z],生成气体通过装置A中的浓硫酸吸收水蒸气测定生成水的质量,通过装置D中碱石灰吸收生成的二氧化碳气体测定生成二氧化碳的质量,最后的碱石灰干燥管防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置丙影响测定结果;
(2)加热甲中玻璃管,当乙装置中不再有气泡产生,即碱式碳酸钴分解完毕,步骤④中缓缓通入空气数分钟,将装置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙装置中,以免影响测量结果;
(3)碱式碳酸钴样品3.65g,反应前乙装置的质量为80.00g,反应后质量为80.36g,故生成水的质量为80.36g-80.00g=0.36g,物质的量为$\frac{0.36g}{18g/mol}$=0.02mol;反应前丙装置的质量为62.00g,反应后质量为62.88g,生成二氧化碳的质量为62.88g-62.00g=0.88g,物质的量为$\frac{0.88g}{44g/mol}$=0.02mol,故Co的质量为3.65g-0.02mol×2×17g/mol-0.02mol×60g/mol=1.77g,故Co原子物质的量为:$\frac{1.77g}{59g/mol}$=0.03mol,根据Co、H、C元素守恒可知,x:y:z=0.03mol:0.02mol×2:0.02mol=3:4:2,得到化学式;
(4)根据装置图可知,二氧化硫通入碳酸氢钠溶液中能产生二氧化碳,通过高锰酸钾溶液,二氧化硫被吸收,品红可以检验二氧化硫被吸收干净,再通过澄清石灰水,石灰水变混浊,说明在碳酸氢钠溶液中有二氧化碳产生;用pH计可测定溶液中氢离子的浓度,用中和滴定法,根据氢氧化钠溶液的体积可知溶液中亚硫酸的浓度,比较亚硫酸的浓度和氢离子的浓度可知亚硫酸是否完全电离,据此答题;

解答 解:Ⅰ.钴酸锂电池的正极采用钴酸锂LiCoO2,负极采用金属锂和碳的复合材料,放电时,根据电池反应式知,负极反应式为LixC6-xe-=6C+xLi+、正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2
故答案为:LixC6-xe-=6C+xLi+
Ⅱ.(1)利用空气先通过装置D干燥管中的碱石灰除去空气中的二氧化碳和水蒸气,剩余气体把生成的水蒸气和二氧化碳赶入装置乙和丙完全吸收,玻璃管中加热分解碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3z],生成气体通过装置A中的浓硫酸吸收水蒸气测定生成水的质量,通过装置D中碱石灰吸收生成的二氧化碳气体测定生成二氧化碳的质量,最后的碱石灰干燥管防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置丙影响测定结果,甲装置的作用是 吸收空气中的H2O和CO2,减少实验误差,
故答案为:D A D; 吸收空气中的H2O和CO2,减少实验误差;
(2)③加热玻璃管,当乙装置中不再有气泡产生,即碱式碳酸钴分解完毕,步骤④中缓缓通入空气数分钟,将装置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙装置中,以免影响测量结果,
故答案为:不再有气泡产生,将生成的CO2和H2O全部赶入乙和丙吸收;
(3)碱式碳酸钴样品3.65g,反应前乙装置的质量为80.00g,反应后质量为80.36g,故生成水的质量为80.36g-80.00g=0.36g,物质的量为$\frac{0.36g}{18g/mol}$=0.02mol;反应前丙装置的质量为62.00g,反应后质量为62.88g,生成二氧化碳的质量为62.88g-62.00g=0.88g,物质的量为$\frac{0.88g}{44g/mol}$=0.02mol,故Co的质量为3.65g-0.02mol×2×17g/mol-0.02mol×60g/mol=1.77g,故Co原子物质的量为:$\frac{1.77g}{59g/mol}$=0.03mol,根据Co、H、C元素守恒可知,x:y:z=0.03mol:0.02mol×2:0.02mol=3:4:2,故碱式碳酸钴的化学式为Co3(OH)4(CO32
故答案为:Co3(OH)4(CO32
(4)①根据装置图可知,二氧化硫通入碳酸氢钠溶液中能产生二氧化碳,通过装置A中高锰酸钾溶液,二氧化硫被吸收,品红可以检验二氧化硫被吸收干净,再通过装置B中澄清石灰水,石灰水变混浊,说明在碳酸氢钠溶液中有二氧化碳产生,所以该实验的实验目的为比较亚硫酸与碳酸酸性的强弱,
故答案为:酸性高锰酸钾溶液; 澄清石灰水;
②证明亚硫酸是弱电解质的实验方案为:用pH计可测定溶液中氢离子的浓度,然后取一定体积的饱和溶液稀释10倍再测pH,若pH差小于1,说明亚硫酸是弱酸或用中和滴定法,根据氢氧化钠溶液的体积可知溶液中亚硫酸的浓度,比较亚硫酸的浓度和氢离子的浓度,若亚硫酸的浓度大于氢离子的浓度,则亚硫酸为弱酸,
故答案为:首先测得亚硫酸饱和溶液的pH,然后取一定体积的饱和溶液稀释10倍再测pH,若pH差小于1,说明亚硫酸是弱酸或用中和滴定法,根据氢氧化钠溶液的体积可知溶液中亚硫酸的浓度,比较亚硫酸的浓度和氢离子的浓度,若亚硫酸的浓度大于氢离子的浓度,则亚硫酸为弱酸;

点评 本题考查学生对实验原理理解、方案设计的评价、实验装置的理解、物质组成的测定等,难度中等,理解实验原理是解题的关键,是对知识的综合运用,需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.A、B、C、D、E、F为六种短周期元素,它们核电荷数依次递增.已知:B原子核外最外层电子数是次外层电子数的两倍,电子总数是E原子总数的$\frac{1}{2}$,F是同周期元素中原子半径最小的元素;D2-与E2+的电子层结构相同.B与D可以形成三原子化合物甲.A是非金属元素,且A、C、F可形成离子化合物乙.请回答:
(1)C单质的电子式,F元素离子基态时的电子排布式1s22s22p63s23p6,E元素的原子结构示意图是
(2)化合物乙中含有的化学键是离子键、共价键、配位键
(3)化合物甲的电子式,E单质在一定条件下与甲反应的化学方程式为2Mg+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C.
(4)ABC分子中的三个原子除A原子外均为8电子构型,写出该分子的结构式H-C≡N,根据电子云重叠方式的不同,分子里共价键的类型有σ键、π键;
(5)常温下,CA3呈气态,但易被液化,且极易溶于水,其原因是NH3分子之间存在氢键,沸点高,易液化.NH3与H2O之间易形成氢键,NH3与H2O都是极性分子,相似相溶,NH3与H2O能反应,极易溶于水;
(6)液态的 CA3是一种重要的溶剂,其性质与H2O相似,可以与活泼金属反应,写出Na与液态CA3反应的化学方程式2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.某实验小组用废铁屑(含少量S等元素)为原料制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体[K3Fe(C2O43•3H2O]并测定其组成.
实验一  制备硫酸亚铁铵[(NH42SO4•FeSO4•6H2O]
小组同学设计如图装置(夹持仪器略去),称取一定量废铁屑于锥形瓶中,加入适量稀硫酸,在通风橱中置于50~60℃热水浴中加热,充分反应.待锥形瓶中溶液冷却后加入氨水,搅拌使其反应完全,制得浅绿色悬浊液.
(1)实验室保存浓氨水的方法是密封保存,置于冷暗处.
(2)烧杯中高锰酸钾溶液的作用是吸收H2S等尾气,防止污染空气.
(3)写出锥形瓶中发生中和反应的离子方程式:NH3•H2O+H+=NH4++H2O.
(4)若要确保获得浅绿色悬浊液,实验过程应注意的是ab(填序号).
a.保持铁屑过量        b.控制溶液呈强酸性        c.持续升高温度
实验二  制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体
实验小组用实验一锥形瓶中的悬浊液设计以下实验流程制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体.

已知:25℃时,[Fe(C2O43]3-(aq)+SCN-(aq)?[Fe(SCN)]2+(aq)+3C2O42-(aq)  K=10-16.2
(5)写出步骤Ⅰ生成黄色沉淀(FeC2O4•2H2O)的化学方程式:(NH42SO4•FeSO4•6H2O+H2C2O4=FeC2O4•2H2O↓+(NH42SO4+H2SO4+4H2O.
(6)步骤Ⅱ水浴加热需控制40℃的理由是温度太高,H2O2分解;温度太低,Fe2+氧化速度太慢.
(7)小组同学欲检验晶体中含有Fe(Ⅲ),取少量晶体放入试管中,用蒸馏水充分溶解,向试管中滴入几滴0.1mol•L-1KSCN溶液.请判断上述实验方案是否可行并说明理由.否,因为[Fe(C2O43]3-转化为[Fe(SCN)]2+反应的平衡常数小于10-5,观察不到明显现象,所以无法检验.
实验三  测定三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体中C2O42-的含量
小组同学准确称取m g晶体配制成250mL溶液,取25mL该溶液于锥形瓶中,加入3mol•L-1硫酸溶液10mL,滴入二苯胺磺酸钠作指示剂,用c mol•L-1K2Cr2O7标准液滴定至紫红色,平行实验三次,平均消耗标准液V mL.已知:Cr2O72-在酸性介质中被还原为Cr3+
(8)晶体中C2O42-质量分数的表达式为$\frac{264cV}{m}%$.

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

16.周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z的原子序数依次递增.R基态原子中,电子占据的最高能层符号为L,最高能级上只有两个自旋方向相同的电子.工业上通过分离液态空气获得X单质.Y原子的最外层电子数与电子层数之积等于R、W、X三种元素的原子序数之和.Z基态原子的最外能层只有一个电子,其他能层均已充满电子.请回答下列问题:
(1)Z2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9
(2)YX4-的空间构型是正四面体;与YX4-互为等电子体的一种分子为CCl4等(填化学式);HYX4酸性比HYX2强,其原因是HClO4有 3 个非羟基氧,而 HClO2有 1 个非羟基氧.
(3)结构简式为RX(W2H32的化合物中R原子的杂化轨道类型为sp2;1molRX(W2H32分子中含有σ键数目为11NA
(4)往Z的硫酸盐溶液中通入过量的WH3,可生成[Z(WH34]SO4,下列说法正确的是A.
A.[Z(WH34]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键
B.在[Z(WH34]2+中Z2+给出孤对电子,WH3提供空轨道
C.[Z(WH34]SO4组成元素中第一电离能最大的是氧元素
(5)某Y与Z形成的化合物的晶胞如图所示(黑点代表Z原子).
①该晶体的化学式为CuCl.
②已知Z和Y的电负性分别为1.9和3.0,则Y与Z形成的化合物属于共价(填“离子”、“共价”)化合物.
③已知该晶体的密度为ρg.cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则该晶体中Z原子和Y原子之间的最短距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$×1010pm(只写计算式).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.按要求完成下列问题
(1)下列各组物质一定属于同系物的是③④,同分异构体的是⑥⑦;同素异形体的是①.(填序号)
①O2和O3   ②氕和氚   ③苯和对二甲苯    ④CH4和C4H10⑤C2H4和C3H6
与1-己炔  ⑦ ⑧
(2)已知:A、B、C、D、E是五种气态烃,其中A、B、C能使溴水褪色.1摩尔C与2摩尔氯气完全加成,生成物分子中每个碳原子上都连有一个氯原子.A与C、B与E分别具有相同的通式,A在催化剂存在下与氢气反应可得到B,在同温同压下B与氮气的密度相同,D是最简单的有机物,E与A、B、C、D均不是同类物质,且没有同类的异构体.
①请写出A的电子式:、C的结构简式:CH2=CH-CH=CH2、E的键线式:
②请写出B与溴水反应的化学反应方程式:CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.下列有关物质性质的说法错误的是(  )
A.热稳定性:HCl>HIB.沸点:H2O<H2S<H2Se
C.酸性:HClO4>H2SO4D.离子半径:N3->O2->F-

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

20.下列各组物质中属于纯净物的一组是(  )
A.不锈钢、黄铜B.24K金、铜导线C.生铁、钢D.钱币、铜钟

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.下列离子方程式改写成化学方程式,正确的是(  )
A.Cu2++2OH-→Cu(OH)2↓  3CuSO4+2Fe(OH)3→Fe2(SO43+3Cu(OH)2
B.S2-+2Ag+→Ag2S↓  H2S+2AgNO3→Ag2S↓+2HNO3
C.CO32-+2H+→H2O+CO2↑  Na2CO3+2CH3COOH→2CH3COONa+H2O+CO2
D.Ag++Cl-=AgCl↓  AgNO3+NaCl=NaNO3+AgCl↓

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.下列化合物中,在苯环上的氢原子被溴原子取代,所得一溴代物有二种的是(  )
A.B.C.D.

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