题目列表(包括答案和解析)
过氧化氢是重要的氧化剂和还原剂,常用于消毒、杀菌、漂白等。请回答相关问题:
(1)目前常用乙基蒽醌法制备过氧化氢,主要过程如下图,此过程的总方程式为 。
(2)实验测得常温下质量分数为0.51%H2O2水溶液(密度为1g/mL)的pH为5
i.写出H2O2溶于水的电离方程式 .
ii.测定H2O2水溶液pH的方法为(填编号)
A.用酸碱指示剂测定 B.用广泛pH试纸测定
C.用精密pH试纸测定 D.用pH计测定
(3)某实验小组拟研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对H2O2分解反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。
实验编号 | 反应物 | 催化剂 |
① | 10 mL 2% H2O2溶液 | 无 |
② | 10 mL 5% H2O2溶液 | 无 |
③ | 10 mL 5% H2O2溶液 | 0.1gMnO2粉末 |
④ | 10 mL 5% H2O2溶液+少量HCl溶液 | 0.1gMnO2粉末 |
⑤ | 10 mL 5% H2O2溶液+少量NaOH溶液 | 0.1gMnO2粉末 |
i.实验①和②的目的是_______。实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2较稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是_________。
ii.实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。
分析该图能够得出的实验结论是____________。
(4)实验室常用酸性高锰酸钾标准溶液测定双氧水的浓度,反应原理为:
MnO4-+H2O2+H+ —Mn2++H2O+ O2↑
i.请配平以上离子方程式
ii.用移液管吸取25.00mL试样置于锥形瓶中,重复滴定四次,每次消耗0.1000 mol·L-1的KMnO4标准溶液体积如下表所示:
第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | |
体积(mL) | 17.10 | 18.10 | 18.00 | 17.90 |
计算试样中过氧化氢的浓度为 mol·L-1。
iii.若滴定前尖嘴中有气泡滴定后消失,则测定结果 (“偏高”或“偏低”或“不变”)。
(20分)A物质是实验室一种无色有毒的挥发性液体,由X、Y两种短周期元素组成。A在空气中极易着火生成B气体和C气体;A不溶于水,但加热到423K可以和水反应,生成B气体和D气体,D只含两种元素,其中一种是Y。在交流放电的情况下,分解生成E气体、F固体两种物质,E物质和B化学式量几乎相等,含Y元素约72.7%;F是环状单质分子,具有冠状结构,易溶于A,F的式量约是C的4倍。E可在液氮条件下与HBr于77K生成含双键结构的物质G,冷却至室温可得G的环状三聚体H。
6-1 写出A、B、C、D、E、F、G、H的结构简式。
6-2 用X射线衍射法测得F的晶体为正交晶系,晶胞参数a=1048pm,b=1292pm,c=2455pm。已知该物质的密度为2.07g?cm-3。计算每个晶胞中F分子的数目。
6-3 自发现富勒烯以来,其神奇的结构和性能引起了人们对碳原子团簇广泛和深入的研究。除了碳原子团簇之外,其它元素的原子团簇是否也具有类似碳原子团簇的奇异的特性,这是个十分有趣的研究课题。F物质有很多同分异构体,在实验手段受到各种条件的限制时,理论研究是一种重要的补充。厦门大学化学系对F物质的原子团簇进行了理论计算,发现除了冠状结构外还有多种结构。其中一种X具有2次对称轴,以及两个包含对称轴的对称面,一配位和三配位原子数目相等;另外一种Y是一种椅式结构原子团簇增加2个原子形成,也具有二次对称轴,对称面和对称轴垂直。请画出这两种结构的原子团簇。
6-4 五氟化砷AsF5(2.93g)和上述物质F(0.37g)用四氮化四硫S4N4(0.53g)在液态SO2溶剂中发生完全的反应,溶剂和挥发性产物被泵抽出后得黄色固体残留物L(3.08g),分析J知其含有:As 28.04%,F 42.70%,N 5.25%,经分析L是离子化合物,阴离子为正八面体结构,阳离子为两种元素组成,结构是直线形。固体L(0.48g)溶于液态二氧化硫,和叠氮化铯Cs+N3-(0.31g)完全反应,收集应释放出得氮气于66.5kPa、298K为67.1cm3。反应混合物过滤得难溶蓝黑色纤维状固体J(0.16g)。分析J知其含有2种元素,其中含N 30.3%。红外光谱、X射线粉末衍射结果表明抽出SO2后残留物是六氟砷(V)酸铯。
(1)L的实验式是什么?
(2)提出L的结构式;
(3)写出配平的生成L的方程式;
(4)1mol L发生转化时生成氮气的物质的量;
(5)J的化学式;
(6)写出n mol L生成J的普遍离子方程式。
生物体内重要氧化还原酶大都是金属有机化合物,其中金属离子不止一种价态,是酶的催化性中心。研究这些酶的目的在于阐述金属酶参与的氧化过程及其电子传递机理,进而实现这些酶的化学模拟。
据最近的文献报道,以(Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2H)(式中Cy-为环己基的缩写)与正丁酸铜(Ⅱ)在某惰性有机溶剂中氩气氛下反应1小时,然后真空除去溶剂,得到淡紫色的沉淀物。该沉淀被重新溶解,真空干燥,如此反复4次,最后在CH2Cl2中重结晶,得到配合物A的纯品,产率72%。元素分析:A含C(61.90%)、H(9.25%)、P(8.16%),不含氯。红外谱图显示,A中-CO2-基团υ(-CO2-)(CH2Cl2中)有3个吸收峰:1628,1576,1413cm-1,表明羧基既有单氧参与配位,又有双氧同时参与配位;核磁共振谱还表明A含有Cy、-CH2-,不含-CH3基团,Cy的结合状态与反应前相同。单晶x-射线衍射数据表明有2种化学环境的Cu,且A分子呈中心对称。(已知相对原子质量C:12.0,H:1.01,N:14.0,Cu:63.5,P:31.0,O:16.0)。
3-1写出配合物A的化学式;
3-2写出配合物A的生成化学方程式;
3-3淡紫色沉淀物被重新溶解,真空干燥,如此反复操作多次的目的是除去何种物质?
3-4画出配合物A的结构式;
3-5文献报道,如用(Ph3P)2Cu(O2CCH2CO2H)(Ph-为苯基)代替(Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2H),
可发生同样反应,得到与A相似的配合物B。但B的红外谱图CH2Cl2中υ(-CO2-)只有2个特征吸收峰:1633和1344 cm-1,表明它只有单氧参与配位。画出配合物B的结构式。
(12分)实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取一定量铁铝合金与100mL某浓度的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入4mol·L-1的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示(C>0)。试回答下列问题:
(1)写出反应过程中的离子反应方程式:
OC段 ,
DE段 ,
EF段___________________________________ __________。
(2)硝酸溶液的物质的量浓度为 mol·L-1
(3)B的值为_________mol,C的值为 mL。
【解析】由题意知,金属与硝酸反应时,硝酸的还原产物为NH4NO3,由图又可看出金属与硝酸反应后,硝酸是过量的,故金属的氧化产物为Fe(NO3)3、Al(NO3)3。图中:①O→C:H++OH-===H2O;②C→88:R3++3OH-===R(OH)3↓(R代表Fe或Al);③88→94:NH+OH-===NH3·H2O;④94→104:Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O。由④知n[Al(OH)3]=0.01 L×4 mol·L-1=0.04 mol=n(Al)。由③知,n(NH4NO3)=0.006 L×4 mol·L-1=0.024 mol,根据反应中得失电子相等的原则得:3n(R3+)=0.024×8=0.192 mol,则n(R3+)=0.064 mol=n(合金),故混合物中n(Fe)=0.024mol。0→88 mL中,用于沉淀金属离子的OH-有0.064 mol×3=0.192 mol,故C点:(0.088 L×4 mol·L-1-0.192 mol)÷4 mol·L-1=0.04 L,即40 mL。据原子守恒可知硝酸的物质的量是0.094L×4mol/L=0.376mol。其浓度是3.76mol/L。
(12分)实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取一定量铁铝合金与100mL某浓度的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入4mol·L-1的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示(C>0)。试回答下列问题:
(1)写出反应过程中的离子反应方程式:
OC段 ,
DE段 ,
EF段___________________________________ __________。
(2)硝酸溶液的物质的量浓度为 mol·L-1
(3)B的值为_________mol,C的值为 mL。
【解析】由题意知,金属与硝酸反应时,硝酸的还原产物为NH4NO3,由图又可看出金属与硝酸反应后,硝酸是过量的,故金属的氧化产物为Fe(NO3)3、Al(NO3)3。图中:①O→C:H++OH-===H2O;②C→88:R3++3OH-===R(OH)3↓(R代表Fe或Al);③88→94:NH+OH-===NH3·H2O;④94→104:Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O。由④知n[Al(OH)3]=0.01 L×4 mol·L-1=0.04 mol=n(Al)。由③知,n(NH4NO3)=0.006 L×4 mol·L-1=0.024 mol,根据反应中得失电子相等的原则得:3n(R3+)=0.024×8=0.192 mol,则n(R3+)=0.064 mol=n(合金),故混合物中n(Fe)=0.024mol。0→88 mL中,用于沉淀金属离子的OH-有0.064 mol×3=0.192 mol,故C点:(0.088 L×4 mol·L-1-0.192 mol)÷4 mol·L-1=0.04 L,即40 mL。据原子守恒可知硝酸的物质的量是0.094L×4mol/L=0.376mol。其浓度是3.76mol/L。
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