1、用图示装置及药品制备有关气体,其中能达到实验目的的是( )
选项 | A | B | C | D |
装置及药品 | ||||
实验目的 | 制H2S | 制氨气 | 制NO2 | 制氯气 |
A.A
B.B
C.C
D.D
2、选修一物质结构与性质过渡金属元素及其化合物的应用广泛,是科学家们进行前沿研究的方向之一。
(1)测定土壤中铁的含量时需先将三价铁还原为二价铁,再采用邻啡罗啉做显色剂,用比色法测定,若土壤中含有高氯酸盐时会对测定有干扰。相关的反应如下:4FeCl3+2NH2OH•HCl═4FeCl2+N2O↑+6HCl+H2O
①基态Fe原子中,电子占有的最高能层符号为____________,核外未成对电子数为____________ ,Fe3+在基态时,外围电子排布图为____________。
②羟胺中(NH2OH)采用sp3杂化的原子有____________,三种元素电负性由大到小的顺序为____________;与ClO4-互为等电子体的分子的化学式为____________。
(2)过渡金属原子可以与CO分子形成配合物,配合物价电子总数符合18电子规则.如Cr可以与CO形成Cr(CO)6分子:价电子总数(18)=Cr的价电子数(6)+CO提供电子数(2×6)。
Fe、Ni两种原子都能与CO形成配合物,其化学式分别为____________、____________。
(3)Pt2+的常见配合物Pt(NH3)2Cl2存在两种不同的结构:一种为淡黄色(Q),不具有抗癌作用,在水中的溶解度较小;另一种为黄绿色(P),具有抗癌作用,在水中的溶解度较大。
①Q是____________分子(选填“极性”或“非极性”)。
②P分子的结构简式为____________。
(4)NiXO晶体晶胞结构为NaCl型,由于晶体缺陷,x值为0.88,晶胞边长为a pm.晶胞中两个Ni原子之间的最短距离为____________ pm。若晶体中的Ni分别为Ni2+、Ni3+,此晶体中Ni2+与Ni3+的最简整数比为____________。
3、以钛铁矿(主要成分为,还含有MgO、CaO、
等杂质)为原料合成锂离子电池的电极材料钛酸锂(
)和磷酸亚铁锂(
)的工艺流程如图:
已知:“溶浸”后的溶液中含金属元素的离子主要包括、
、
、
;富铁元素主要以
形式存在;富钛渣中钛元素主要以
形式存在。
回答下列问题:
(1)“溶浸”时为加快浸取速率,可以采取的措施是___________(答1条即可);“溶浸”过程发生反应的离子方程式为___________。
(2)若在实验室模拟分离富钛渣和富铁液,则检验富钛渣洗涤干净的操作为___________。
(3)“沉铁”过程中需控制,其目的是___________(答1条即可)。
(4)“溶钛”过程中Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示,试分析40℃后Ti元素浸出率呈图像所示变化的原因:___________。
(5)的晶胞结构如图1所示,设该晶胞的边长为a nm,
为阿伏伽德罗常数的值。Ti的价电子排布式为___________,该晶体的密度
___________(填含a的计算式)g⋅cm-3;
的结构的另一种表示如图2(晶胞中未标出Ti、O原子),画出沿z轴向xy平面投影时氧原子在xy平面的位置:
。________
4、用钴酸锂(LiCoO2) 代替锂是锂电池的巨大突破之一、工业上可用LiOH制备LiCoO2。完成下列填空:
(1)锂原子核外的3个电子_______(选填选项)
A.具有两种能量
B.分占三个轨道
C.具有两种运动状态
D.电子云形状相同
(2)请将Li、O、H的原子半径和简单离子的半径分别按由小到大的顺序排列:_______(用元素符号表示)、_______(用离子符号表示)。
(3)如何证明LiOH是离子化合物?_______。
(4)元素周期表中,钴、铁同族且都属于过渡元素,可在这一区域的元素中寻找_______(选填选项)
A.半导体材料
B.催化剂
C.高效农药
D.耐高温、耐腐蚀合金材料
(5)将LiCoO2、石墨和稀硫酸构成电解池,LiCoO2可转化成Li2SO4和CoSO4,LiCoO2作_______极,该电极上还可能发生副反应生成某气体,该气体是_______。
(6)LiCoO2可转化为CoC2O4·2H2O。加热CoC2O4·2H2O,固体残留物质量变化如图所示。
600℃之前隔绝空气加热,600℃之后在空气中加热,A、B、C三点的产物均为纯净物。已知M(CoC2O4·2H2O)=183,则B生成C的化学方程式是:_______。
5、氮的化合物在生产生活中广泛存在。
(1)①氯胺(NH2Cl)的电子式为 。可通过反应NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g)制备氯胺,已知部分化学键的键能如下表所示(假定不同物质中同种化学键的键能一样),则上述反应的ΔH= 。
②NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质,可作长效缓释消毒剂,该反应的化学方程式为 。
(2)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g)+C(s) N2(g)+CO2(g),向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400℃、400℃、T℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
①该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
②乙容器在200 min达到平衡状态,则0~200 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)= 。
(3)用焦炭还原NO2的反应为:2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1 mol NO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:
①A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A) Kc(B)(填“<”或“>”或“=”)。
②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是 (填“A”或“B”或“C”)点。
③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)= (Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
6、研究表明,在CuZnO2催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO,反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1 平衡常数K1 反应Ⅰ
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2 =+41.2kJ•mol-1 平衡常数K2 反应Ⅱ
(1)一定条件下,将n(CO2): n(H2)=1:1的混合气体充入绝热恒容密闭容器中发生反应。下列事实可以说明反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)已达到平衡的是_______
A 容器内气体密度保持不变 B CO2体积分数保持不变
C 该反应的平衡常数保持不变 D 混合气体的平均相对分子质量不变
(2)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应的电极反应式是___________________。
(3)反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K3=____________(用K1和K2表示)。
(4)在恒压密闭容器中,由CO2和H2进行反应I合成甲醇,在其它条件不变的情况下,探究温度对化学平衡的影响,实验结果如图。
①△H1_________0(填“>”、“<”或“=”)
②有利于提高CO2平衡转化率的措施有___________(填标号)。
A.降低反应温度
B.投料比不变,增加反应物的物质的量
C.增大CO2和H2的初始投料比
D.混合气体中掺入一定量惰性气体(不参与反应)
(5)在T1温度时,将1.00molCO2和3.00molH2充入体积为1.00L的恒容密闭容器中,容器起始压强为P0,仅进行反应I。
①充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器的压强与起始压强之比为________(用a表示)。
②若经过3h反应达到平衡,平衡后,混合气体物质的量为3.00mol,则该过程中H2的平均反应速率为____________(保留三位有效数字);平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数。写出上述反应压力平衡常数KP为____________(用P0表示,并化简)。
7、NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:__________________________。
(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
①写出该反应的热化学方程式:_______________________________。
②随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是____。
(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。
①当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:______________________________
②当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。原因是___________________________________________,
元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。
(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)
②写出NiO电极的电极反应式:______________________________________。
8、镍在金属羰基化合物(金属元素和CO中性分子形成的一类配合物)、金属储氢材料(能可逆地多次吸收、储存和释放H2的合金)等领域用途广泛。
(1)基态Ni原子核外电子排布式为__________________________。
(2)Ni(CO)4中镍元素的化合价为__________,写出与CO互为等电子体的带一个单位正电荷的阳离子为:_______。Ni(CO)4的一氯代物有2种,其空间构型为_______________ o
(3)一种储氢合金由镍与镧(La)组成,其晶胞结构如图所示,则该晶体的化学式为_____________
(4)下列反应常用来检验Ni2+,请写出另一产物的化学式:_______________。
与Ni2+配位的N原子有__________个,该配合物中存在的化学键有_________(填序号)。
A.共价键 B.离子键 C.配位键 D.金属键 E.氢键
(5)Ni与Fe的构型相同(体心立方堆积),Ni的摩尔质量为M g/mol,阿伏加德罗常数为NA,密度为a g/cm3Ni原子的半径为_________pm(金属小球刚性相切)
9、某探究小组设计如右图所示装置(夹持、加热仪器略),模拟工业生产进行制备三氯乙醛(CCl3CHO)的实验。查阅资料,有关信息如下:
(1)仪器A中发生反应的化学方程式是______;装置B中的试剂是_______。
(2)若撤去装置C,可能导致装置D中副产物_____(填化学式)的量增加;装置D可采用 加热的方法以控制反应温度在70℃左右。
(3)反应结束后,有人提出先将D中的混合物冷却到室温,再用过滤的方法分离出CCl3COOH。你认为此方案是否可行,为什么?_______________。
(4)装置E中可能发生的无机反应的离子方程式有_________________。
(5)测定产品纯度:称取产品0.30 g配成待测溶液,加入0.1000 mol·L-1碘标准溶液20.00 mL,再加入适量Na2CO3溶液,反应完全后,加盐酸调节溶液的pH,立即用0.02000 mo1·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点。进行平行实验后,测得消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。则产品的纯度为_________。(CCl3CHO的相对分子质量为147.5)滴定的反应原理:CCl3CHO+OH-==CHCl3+HCOO-、HCOO-+I2==H++2I-+CO2↑ 、I2+2S2O32-==2I-+S4O62-
(6)已知:常温下Ka(CCl3COOH)=1.0×10-1mol·L-1,Ka (CH3COOH)= 1.7×10-5mol·L-1,请设计实验证明三氯乙酸、乙酸的酸性强弱。
10、亚硝酸钠(NaNO2)是一种肉制品生产中常见的食品添加剂,使用时必须严格控制其用量。在漂白、电镀等方面应用也很广泛。某兴趣小组设计了如下图所示的装置制备NaNO2(A中加热装置已略去)。
已知:室温下,①2NO+Na2O2===2NaNO2
②酸性条件下,NO 或NO2-都能与MnO4-反应生成NO3-和Mn2+
(1)A中发生反应的化学方程式为_________________________________。
(2)检查完该装置的气密性,装入药品后,实验开始前通入一段时间N2,然后关闭弹簧夹,再滴加浓硝酸,加热。通入N 2的作用是______________。
(3)装置B中观察到的主要现象为_________________
(4)①为保证制得的亚硝酸钠的纯度,C装置中盛放的试剂可能是___________(填字母序号)。
A.P2O5 B.无水CaCl2 C.碱石灰 D.浓硫酸
②如果取消C装置,D中固体产物除NaNO2外,可能含有的副产物有________ 写化学式)。
(5)E中发生反应的离子方程式为____________。
(6)将1.56g Na2O2完全转化为NaNO2,理论上至少需要木炭__________g。
11、亚硝酰氯(NOC1)是有机合成中的重要试剂。实验室中可用如下反应合成亚硝酰氯。
I: Cl2(g) + 2NO(g)2NOCl(g) △H
(1)已知几种物质的相对能量如下表。
物质 | Cl2(g) | NO(g) | NOCl(g) |
相对能量/( kJ ·mol -1) | 0 | 90.25 | 51.71 |
则反应I的△H=_______kJ·mol-1。
(2)T °C下,向某真空恒容密闭容器中加入足量的CuCl2(s)并充入一定量的NO(g),发生反应II: 2CuCl2(s)2CuCl(s)+Cl2( g)和反应I,测得起始压强为b kPa,达到平衡时NOCl(g)的压强为ckPa。若此温度下,反应II的平衡常数KpII=a kPa,则平衡时NO的转化率为_______;该温度下,反应I的平衡常数KpI=_______ 。(用气体物质的平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数,用含a、b、c的代数式表示)
(3)反应Cl2(g) + 2NO(g) = 2NOCl(g)的速率方程式可表示为v(正)=k(正) •c(Cl2)•c2(NO), v(逆)=k(逆) •c2(NOCl),其中k(正)、k(逆)代表正、逆反应的速率常数,其与温度、催化剂等有关,与浓度无关。
①加入催化剂,k(正)增大的倍数_______ (填 “大于”“小于”或“等于”)k(逆)增大的倍数。
②已知:pk= -lgk。下左图中所示有2条直线分别代表pk(正)、pk(逆)与的关系,其中代表pk(正)与
关系的直线是_______(填字母)。理由是_______。
(4)一定条件下向恒容密闭容器中按一定比例[]充入NO(g)和Cl2(g)发生反应I,平衡时体系中NOCl(g)体积分数φ(NOCl)随
的变化如上右图所示,则NO转化率最大的是_______ (填 “A”“B”或“C”)点,当
=1.5时,表示平衡状态时的φ(NOCl) 可能是_______(填“D” “E”或“F”)点。
12、N2O5是硝酸的酸酐,采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。
(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5,该反应的氧化产物是一种参与大气循环的气体,写出该反应的化学方程式___________。
(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)+Q1(Q1<0),2NO2(g)N2O4(g)+Q2(Q2>0),其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强P随时间t的变化如下表所示(t=∞时,N2O5(g)完全分解):
t/min | 0 | 40 | 80 | 160 | 260 | 1300 | 1700 | ∞ |
p/kPa | 35.8 | 40.3 | 42.5 | 45.9 | 49.2 | 61.2 | 62.3 | 63.1 |
①研究表明,N2O5(g)分解的速率v=2×10-3×PN2O5(kPa/min)。t=62min时,测得体系PO2=2.9kPa,则此时=___________kPa,v=___________(kPa/min)。
②若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强P∞(35℃)___________63.1kPa(填“大于”、“等于”或“小于”),试从勒夏特列原理的角度加以解释___________。
③写出N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数表达式___________。
(3)对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步N2O5NO2+NO3快速平衡
第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反应
第三步NO+NO3→2NO2快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述错误的是___________(填编号)。
A.v(第一步反应的逆反应)>v(第二步反应) B.反应的中间产物只有NO3
C.该反应的速率主要由第二步决定 D.N2O5的分解率主要由第一步决定
13、我国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和目标,的综合利用低碳减排有着重要意义。请回答:
Ⅰ.与
重整是
利用的研究热点之一,该重整反应体系主要涉及以下反应:
①
②
③
(1)反应①的___________(含
、
的代数式)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有___________。
A.增大CO的浓度,反应①、②、③的正反应速率都增加
B.恒温恒压下向体系中通入氦气,反应①的平衡向右移动,平衡常数增大
C.加入反应①的催化剂,可加快反应①的反应速率,提高的平衡转化率
D.移去全部C(s),反应②、③的平衡均向右移动
Ⅱ.已知二氧化碳加氢制乙醇的总反应可表示为:
。该反应一般认为通过如下步骤来实现:
④
⑤
现控制和
初始投料比为1:3,在总压为8MPa的恒压条件下,经过反应,平衡时各物质的物质的量分数与温度的关系如下图所示:
(3)上图中曲线d代表的物质为___________(填化学式),温度时,该反应的平衡常数
___________。(对于气相反应,用某组分B的平衡压强
代替物质的量浓度
也可表示平衡常数,记作
,如
,p为平衡总压强,
为平衡系统中B的物质的量分数)。
(4)若反应⑤为慢反应,在图中绘制出CO的“浓度~时间”示意图。_______
Ⅲ.研究表明,在电解质水溶液中,气体可被电化学还原。
(5)请写出在碱性介质中被还原为正丙醇(
)的电极反应式___________。