【化学试题】无机试题9

第1题（本小题6分，每小题2分）：窑系统排出的氮氧化物一是在高温燃烧时空气中部分氮与氧化合生成多种氮氧化物；二是燃料中的氮元素在燃烧过程中氧化而生成氮氧化物。二氧化氮的形成与燃烧温度有关，温度越高氮氧化物的生成量越多。二氧化氮也是酸雨的前体物，属硝酸型酸雨，硝酸型酸雨占我国酸雨的十分之一。氮氧化物排放浓度/(mg/m3)：800（二级），1600（三级）。就目前来看，氮氧化物的排放一般不会超标，但对环境和人群还是有不良影响。（1）画出二氧化氮的路易斯结构式；并指出N原子的杂化方式。（2）二氧化氮还能破坏臭氧层，写出其破坏机理；（3）二氧化氮的测定过程：取体积为V(L)尾气用足量稀氢氧化钠溶液吸收，所得溶液用铂作阳极，石墨作阴极电解，结果表明阳极无气体产生，阴极产生的气体为V1 mL，温度为25 oC，压力为101325 Pa。写出氮氧化物排放浓度/(mg/m3)的计算公式。第2题（本题共10分，第2-3小题4分，其余每小题2分）（1）镧系元素金属离子电子构型为f0、f1、f6、f7、f8、f13、f14时相对稳定，为无色。其他构型往往呈现出不同的颜色，为什么？（2）“碱金属热还原法”中，以SmF3为原料可得到化合物A。其仪器分析结构为：Sm/(mg.dm-3)42.29(42.20)括号内为计算值K/(mg.dm-3)5.63(5.46) 括号内为计算值F/(mg.dm-3)15.32(15.92) 括号内为计算值2-1 写出A的化学式，并指出Sm在A中的价电子构型。2-2 写出62号元素Sm的核外电子排布式，并指出化合物A是否有颜色。2-3 磷萃取剂HDEHP(P204)，其结构为(RO)2P(O)OH, R=CH3(CH2)3CH(C2H5)CH2-)，P204是一个弱酸，在苯中常以二聚体的形式存在，在萃取Sm3+过程中，形成配位数为6的电中性螯合物B，画出P204的二聚体以及B的结构式，如有异构体也要求画出。第3题、（12分）TiO2是一种半导体材料，其能带由充满电子的低能满带与没有电子的高能空带构成，禁带宽度为3.2 eV，光催化下电子激发产生光生空穴（h+）和光生电子（e）。研究表明，TiO2颗粒的能带间缺少连续区域，但激发态的电子和空穴可以重新复合，能量以光或热的形式散发，导致TiO2的光催化效率降低，达不到实用要求。3-1 （4分）扩散到微粒表面的电子和空穴具有强烈的氧化还原活性，能与表面吸附的某些化学物种作用，产生自由基。请用方程式说明电子和空穴的相关反应及其作用。3-2 （2分）自由基攻击细菌的细胞膜，使细胞膜上蛋白质的二级结构不可逆破坏，使细胞丧失增殖能力，实现抗菌功能。自由基还可以生成氧化性强的H2O2，H2O2能够穿透细胞膜使细胞死亡，实现抗菌功能。写出在细胞外生成H2O2的化学方程式。3-3 （4分）为了提高TiO2的光催化效率，科学工作者采用纳米TiO2代替TiO2颗粒，纳米TiO2中存在大量的结构缺陷和悬键（Ti的配位数为6，如果存在5配位，则剩余1个未键合电子，叫做悬键），这样光催化效率大大增加，试指出纳米TiO2代替TiO2颗粒提高光催化的两个主要优点。3-4 （2分）为了进一步提高抗菌功能，在现在的洗涤机械与药剂中掺杂了银离子。利用银离子吸附氧气分子的功能，形成催化活性中心，从而提高了光催化效率；与此同时，银离子本身能与生物活性物质如蛋白质、氨基酸、核酸、DNA、细胞壁等上的一些功能团作用，妨碍代谢，起到杀菌功能。指出生物活性物质上与银离子作用的功能团。第3题：第4题（本小题6分）：稳定岛假设认为形成稳定的同位素，在一定区间出现，组成一个稳定的同位素区域，其四周被不稳定同位素如“海洋”一样包围着，因此，稳定同位素在不稳定同位素中形成如屹立在“海洋”中的“山脉”、“山峰”或“孤岛”。质子数和中子数为幻数（2，8，20，28，50，82，126）时，则原子核特别稳定。根据此假设，下一个岛的“山峰”就是原子序数为114，中子数为184的元素，其范围可能是Z=110126或108128，其左右均为不稳定元素。关于质子数为114，中子数为184的元素，（1）写出其核外电子排布式；（2）指出其周期表中的位置（周期，族，区）；（3）最常见的可能的氧化态。第5题：自然界中，许多金属以硫化物矿物形式存在，如ZnS、CuS、PbS、FeS2，当有水存在时，大气中的氧可以缓慢地把硫化物氧化成硫酸盐，上述硫化矿物被氧化为硫酸盐后，铅留在原地成铅矾而存在；铁盐极易水解为难溶的褐铁矿Fe(OH)3留在原地或附近。这样，褐铁矿便成为黄铁矿。FeS2被氧化后的露头，称为“铁帽”，它是寻找许多金属硫化矿物的重要标志。我国古代有一条找铁的经验：“上有赭者，下必有铁。”便符合这一原理。（1）写出形成铅矾的化学方程式。（2）写出形成“铁帽”的化学方程式。（3）氧化后的Cu、Zn矿物是留在原地，还是发生迁移？请说明理由。（4）FeS2矿物的氧化对周围的土壤及地下水有何影响？（5）在生产中，使Fe3水解析出Fe(OH)3沉淀，是除去产品中杂质铁的常用方法。但Fe(OH)3具有胶体性质，沉淀速度慢，分离也困难。现在工业生产中改用加入氧化剂（H2O2）到含Fe2的硫酸盐溶液中，使Fe2全部转化为Fe3，当pH1.61.8，温度为358 K368 K时，Fe3水解，水解产物为浅黄色的晶体，俗称黄铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12。黄铁钒颗粒大，沉淀速度快，容易过滤。请写出氧化剂氧化Fe2离子的化学方程式以及逐步水解铁盐以Fe2(SO4)2为例得黄铁矾的化学方程式。（6）在用I离子来测定Cu2时，Fe3常常产生干扰。如果用PO43掩蔽Fe3会产生什么离子（用化学式表示）？（7）铁能呈高价态，将Fe2O3、KNO3和KOH混合并加热共融，可得紫红色高价铁盐，写出化学方程式。第6题：黄铜是一种铜锌合金，除含铜和锌外，还含有少量铅、铁等杂质。为了测定黄铜中铜的百分含量，实验共分为五步完成：用21的浓硝酸在加热条件下溶解黄铜屑，使 Cu、Zn、Pb、Fe转化成Cu2、Zn2、Pb2、Fe3进人溶液；用21的氨水中和溶液中过量的硝酸，并控制pH值确保各种金属阳离子不沉淀，并无损移入250 mL锥形瓶中；称取黄铜屑0.1000 g放入小烧杯中；加入NH4HF2溶液，使Fe3变成不参与反应的FeF63离子，然后再加入过量KI溶液；用浓度为0.06000 mol/L的Na2S2O3溶液滴定至溶液呈浅黄色时，加入0.2%的淀粉溶液作指示剂继续滴定至终点。滴定反应方程式为：2Na2S2O3I22NaINa2S4O6。重复滴定3次，平均耗用Na2S2O3溶液为15.80 mL。（1）用编号填出实验步骤的正确操作顺序为 。（2）根据已知事实写出测定含铜量过程中加入KI溶液后发生反应的离子方程式：（3）根据已知数据写出计算含铜量的数学式 。（4）本实验用到的化学仪器（滴管、玻棒、酒精灯除外）有 。（5）如果不加NH4HF2会使测定结果 （填偏高、偏低、无影响），原因是 。（6）溶液中Pb2、Zn2不影响实验结果的原因是 。第7题：铬是一种典型的过渡元素，它能形成许多色彩鲜艳的化合物，并呈现除不同的氧化态。（1）将一种铬()盐溶于水，加入过量NaOH溶液，得到一种绿色溶液A，在A溶液中添加H2O2，得到黄色的B溶液，再酸化，又得到橙色的C溶液。写出反应方程式。（2）在足量H3O离子存在下，在C溶液里再加入H2O2，呈现一种深蓝色，该蓝色物质为CrO5，不久溶液又转变为绿色。蓝色中间物CrO5的结构简式如何？C生成CrO5的反应是否为氧化还原反应？当用C溶液滴定H2O2时，请计算每mL 0.020 mol/L的C相当于多少mol的H2O2？（3）固体CrCl36H2O溶于水可能有几种不同组成的配离子。今用以下离子交换实验，测定属于哪种组成的配离子。实验将含0.2190 g CrCl36H2O的溶液通过H离子交换树脂，交换出来的酸用0.1250 mol/L的NaOH溶液滴定，用去NaOH溶液6.570 mL。已知配离子呈八面体结构，试确定该配离子，并画出它的所有可能结构式。（4）铬的化学丰富多采，实验结果常出人意料。将过量30%H2O2加入(NH4)2CrO4的氨水溶液，热至50 后冷至0 ，析出暗棕红色晶体A。元素分析报告：A含Cr 31.1%，N 25.1%，H 5.4%。在极性溶剂中A不导电。红外图谱证实A 有NH键，且与游离氨分子键能相差不太大，还证实A 中的铬原子周围有7个配位原子提供孤对电子与铬原子形成配位键，呈五角双锥构型。（4-1）以上信息表明A的化学式为： ；可能的结构式为： 。（4-2）A中铬的氧化数为： 。（4-3）预期A 最特征的化学性质为： 。（4-4）生成晶体A的反应是氧化还原反应，方程式是： 。第8题：动画片“大力水手”中，每当大力水手吃下一罐菠菜后就会变得力大无穷。这是影片的夸张手法，但菠菜确实含有一定的营养成分，如维生素C、铁质等。然而过量吃菠菜，会造成人体缺钙。菠菜中富含草酸（乙二酸），其味苦涩，溶于水，是一种二元弱酸。以分子形式存在的草酸，从药理上看，是一种有毒物质，过量草酸会腐蚀胃粘膜，还会对肾脏造成伤害。为了既能吸收菠菜中的营养，又不被草酸伤害，有两种可用的方法：一种方法是在油炒前，先把菠菜用热水烫一烫，这样炒的菠菜没有苦涩味；另一种方法是“菠菜烧豆腐”，也可使涩味大大降低。（1）食用菠菜后，在胃部草酸主要的存在形式是 （分子or离子，用化学式表示），原因是 。（2）已知乙酸根离子中两个氧原子是完全等价的，那么草酸根离子中四个氧原子是否也完全等价，草酸根所有原子是否共平面，指出其中键的成键情况。（3）草酸具有较强的还原性，在实验室里用基准物质草酸钠配成的酸性溶液标定高锰酸钾溶液的浓度，写出离子反应方程式。（4）某学生在实验中准确称取了三份基准物质Na2C2O4（质量分别为0.1745 g、0.1763 g、0.1772 g），分别置于250 mL锥形瓶中，加入60 mL水使之溶解，加入15 mL（15）H2SO4，在水浴上加热到7585 ，趁热用高锰酸钾溶液滴定（滴定终点时消耗体积分别为25.88 mL、26.21 mL、26.25 mL）。开始滴定时反应速度很慢，滴下高锰酸钾溶液的颜色迟迟不退去，但数滴之后，反应速度迅速加快。（4-1）实验中，滴定时KMnO4溶液应装在 （酸式滴定管、碱式滴定管、移液管）中，原因是 （4-2）滴定中，目光应注视 ，判断滴定结束的标准是 ，读数时，目光应与凹液面的最 （上、下）端水平。（4-3）计算该同学所标定KMnO4溶液的浓度 。（Na2C2O4相对分子质量134.00）（4-4）为何滴定不久后反应速度能突然加快？（4-5）由于常温下C2O42与MnO4的反应速度很慢，因此滴定反应在7585的水浴中进行，但温度过高又有何不利影响？（4-6）被标定的KMnO4溶液能否用蒸馏水（去离子水）稀释若干倍后再作为标准液使用，为什么？（5）为什么过量吃菠菜会造成人体缺钙。（6）试说明两种消除菠菜中草酸危害的方法中的原理。第9题：SO2是引起大气污染的主要有害气体之一，我国大气质量标准中规定大气中SO2的最高浓度限值如下表：浓度限值（mg/(m3空气)）一级标准二级标准三级标准年日平均0.020.060.10日平均0.050.150.25任何一次0.150.500.70（1）据报导，1952年2月，某城市雾大无风，家庭和工厂排出的烟雾经久不散，大气中SO2的含量高达3.8 mg/(m3空气)，烟尘达4.5 mg/(m3空气)，居民健康普遍受到危害，4天死亡人数约4000，流经该城市的主要河道也因此而受到污染，引起鱼类死亡。大气中SO2直接危害陆生高等植物的 ，大气中SO2超标最容易影响人的_系统而患疾病，而河流中鱼类死亡与SO2造成大气污染所形成的 有关。（2）某空气污染监测仪是根据SO2和水的定量反应来测定空气中SO2含量的。反应的溴来自一个装有酸性（稀硫酸）的KBr溶液的电解池阳极的氧化反应，电解池的阳极室与阴极室是隔开的。当测量某地区空气中SO2的含量时，一天中作了三次取样监测，每次取样的空气（已除尘）都以=1.5104 m3min1的流速进入电解池的阳极室，从电流计显示出每次的电流强度I分别为8.56106 A、9.25106 A、8.12106 A，每次都能保持电解池中溴浓度恒定且恰好与SO2完全反应（设空气中不含与反应的其它杂质、1个电子电量Qe为1.61019 C）。写出此监测过程中发生反应的化学方程式。写出计算该地区空气中SO2含量的公式，该地区空气中SO2有没有达到大气质量标准?第10题：（1）硫酸可以生成由氮原子直接相连于硫原子的一系列衍生物，试写出由硫酸经取代、消去、加成等反应合成三硫酰亚胺（如下图所示）的反应方程式。（2）过二硫酸根离子能分步水解产生过氧化氢，写出H2S2O8在D218O中水解的两步方程式。 。（3）将蓝矾放在一个可以称出质量的容器内加热，固体质量随温度变化的关系如右图所示，纵坐标是固体的相对质量，写出固体质量发生突变时的化学反应方程式。温度/oC质量/%600.861200.711600.643600.486200.3210100.2911、砷的化合物在农业上有广泛的用途。砒霜是最重要的砷化合物。从熔炼提纯Cu和Pb的烟道灰中，可获得大量的砒霜，它是含As 75.74的氧化物，它形成分子晶体。11-1 画出砒霜的分子结构图。11-2 砷和硫直接相互反应形成As4S3、As4S4、As2S3和As2S5等硫化物。其中后两个也能用H2S从As（）和As（V）的盐酸溶液中沉淀出来。（1）画出As4S4的分子