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、我国力争2030年前实现碳达峰,2060 年前实现碳中和。CO2 的综合利用是实现碳中和的措施之一。
Ⅰ. CO2和CH4在催化剂表面可以合成CH3COOH,该反应的历程和相对能量的变化情况如下图所示(*指微粒吸附在催化剂表面,H*指H吸附在催化剂载体上的氧原子上,TS表示过渡态):
(1)决定该过程的总反应速率的基元反应方程式为___________。
(2)下列说法正确的有___________。
a.增大催化剂表面积可提高CO2在催化剂表面的吸附速率
b. CH3COOH* 比CH3COOH(g)能量高
c.催化效果更好的是催化剂2
d.使用高活性催化剂可降低反应焓变,加快反应速率
Ⅱ. CO2和 H2在一定条件下也可以合成甲醇,该过程存在副反应ii。
反应i: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1 = -49.3 kJ·mol-1
反应ii: CO2(g) + H2(g CO(g)+ H2O(g) ΔH2
(3)有关物质能量变化如图所示,稳定单质的焓(H)为0,则ΔH2=___________ kJ·mol-1
(4)恒温恒容条件下,仅发生反应ii,反应达到平衡的标志是___________。
a. CO的分压不再发生变化
b.气体平均相对分子质量不再发生变化
c. 气体密度不再发生变化
d. 比值不再发生变化
(5)在5.0MPa,将n(CO2) : n(H2)=5 : 16的混合气体在催化剂作用下进行反应。体系中气体平衡组成比例(CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数)及CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①表示平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是___________ (填“a”或“b”)。
②CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大,增大的原因可能是___________。
③250℃时反应i: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的 Kp=___________(MPa)-2(用最简分数表示)。
3、铜及其化合物在工农业生产及日常生活中应用非常广泛.
(1)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的三种方法:
①工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法I,其原因是____________。
②已知:
2Cu(s)+1/2O2(g)═Cu2O(s)△H=-169kJ•mol-1,
C(s)+1/2O2(g)═CO(g)△H=-110.5kJ•mol-1,
Cu(s)+1/2O2(g)═2CuO(s)△H=-157kJ•mol-1
则方法I发生的反应:2CuO(s)+C(s)=Cu20(s)+CO(g); △H=____________kJ/mol。
(2)氢化亚铜是一种红色固体,可由下列反应制备:4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH↓+4H2SO4+3H3PO4.
该反应每转移3mol电子,生成CuH的物质的量为____________。
(3)氯化铜溶液中铜各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与c(Cl-) 的关系如图所示。
①当c(Cl-)=9mol•L-1时,溶液中主要的3种含铜物种浓度大小关系为____________。
②在c(Cl-)=1mol•L-1的氯化铜溶液中,滴入AgNO3溶液,含铜物种间转化的离子方程式为____________(任写一个).
(4)已知:Cu(OH)2是二元弱碱;亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸,与NaOH溶液反应,生成Na2HPO3.
①在铜盐溶液中Cu2+发生水解反应的平衡常数为____________,(已知:25℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20mol3•L-3)
②电解Na2HPO3溶液可得到亚磷酸,装置如图(说明:阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过),则产品室中反应的离子方程式为____________。
4、含硫烟气(主要成分为SO2)的处理备受关注,主要有以下两种方法。请回答:
I .碱液吸收法
步骤1:用足量氨水吸收SO2
步骤2:再加入熟石灰,发生反应2NH4++Ca2++2OH-+SO32-=CaSO3↓+2NH3·H2O
(1)步骤1中反应的离子方程式为_______________________。
(2)已知:25°C时,Ksp(CaSO3)=b,步骤2中反应的平衡常数K=a。该温度下,Kb( NH3·H2O)=__________________(用含a、b的代数式表示)。
II.水煤气还原法
己知:①2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g) △H1=-37.0 kJ·mol-1
②2H2(g)+ SO2(g)S(l)+2H2O(g) △H2=+45.4 kJ·mol-1
③CO的燃烧热△H3=-283 kJ·mol-1
(3)1molS(l)在O2(g)中完全燃烧生成SO2(g)的热化学方程式为____________。
(4)反应②的正反应的活化能为E1 kJ·mol-1,其逆反应的活化能E2=_____ kJ·mol-1。
(5)在一定压强下,发生反应②。平衡时,α(SO2)与原枓气投料比[]和温度(T) 的关系如图所示。
①α(H2):N_____M (填“>”、“<”或 “ = ”)。
②逆反应速率:M_____Q(填“>”、“<”或 “ = ”)。
(6)t℃时,向10L恒容密闭容器中充入2 molCO(g)、2 mol SO2(g)和2 mol H2(g)。发生反应①和反应②。5mim达到平衡时,SO2(g)和CO2(g) 的物质的量分别为0.4mol、1.6mol。该温度下,反应②的平衡常数K=__________。
5、有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30)。A的基态原子2p能级有3个单电子;C的基态原子2p能级有1个单电子;E的内部各能层均排满,且有成单电子;D与E同周期,价电子数为2。则:
(1)写出基态E原子的价电子排布式_____________________。
(2)A的单质分子中π键的个数为___________。
(3)A、B、C三元素第一电离能由大到小的顺序为__________ (用元素符号表示)。
(4)B元素的氢化物的沸点是同族元素中最高的,原因是______________________。
(5) A的最简单氢化物分子的空间构型为_______,其中A原子的杂化类型是________。
(6)C和D形成的化合物的晶胞结构如下图,已知晶体的密度为ρ g/cm3,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞边长a=__________cm。 (用含ρ、NA的计算式表示)
6、氢能是极具发展潜力的清洁能源,2021年我国制氢量位居世界第一、请回答:
(1)时,
燃烧生成
放热
,
蒸发吸热
表示
燃烧热的热化学方程式为_______。
(2)工业上,常用与
重整制备
。500℃时,主要发生下列反应:
I.
II.
①已知:。向重整反应体系中加入适量多孔
,其优点是_______。
②下列操作中,一定能提高平衡转化率的是_______(填标号)。
A.加催化剂 B.增加用量
C.移除 D.恒温恒压,通入惰性气体
③500℃、恒压条件下,1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时,甲烷的转化率为0.5,二氧化碳的物质的量为0.25mol,则反应II的平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压-总压×物质的量分数)。
(3)实现碳达峰、碳中和是贯彻新发展理念的内在要求,因此二氧化碳的合理利用成为研究热点。可用氢气和二氧化碳在催化剂作用下合成甲醇:。恒压下,
和
的起始物质的量之比为1∶3时,该反应甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示。该反应的
_______0,甲醇的产率P点高于T点的原因为_______。
(4)通过上述反应制得的甲醇燃料电池在新能源领域中应用广泛。
①若采用溶液为燃料电池的电解质溶液,则燃料电池的负极方程式为_______。
②已知在该燃料电池中,吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到,四步可能脱氢产物及其相对能量如图,则最可行途径为a→_______(用b~j等代号表示)。
7、由硫酸的酸性强于碳酸可知:硫元素的非金属性强于碳元素,请再写出一事实也能说明硫元素的非金属性强于碳元素:__________。
8、金常以微细粒浸染于黄铁矿、含砷黄铁矿中,此类矿石的预氧化处理方法主要有:焙烧氧化、生物氧化和湿法氧化。
(1)含砷黄铁矿(主要成分为FeAsS)高温焙烧氧化后,再用氰化钠(NaCN)溶液浸出。已知:氢氰酸(HCN)易挥发,有剧毒。
①焙烧氧化的产物有As4O6、Fe3O4,该反应的化学方程式为_______。
②焙烧氧化的缺点为_______。
③采用电解法除去反应剩余液中有毒物质,CN-在阳极区被去除。在pH=10时,CN-去除效果最佳且能耗最低,原因是____。
(2)利用细菌进行生物氧化提取金,pH对金的浸出率影响如图-1,pH影响金浸出率的原因是_____。
(3)湿法氧化是在溶液中化学物质的作用下提取金。已知Au的硫酸盐难溶于水,Au+与、
等形成配合物。
①工业上利用硫代硫酸盐可浸出金生成Au(S2O3),但在富氧条件下浸出率明显降低,原因是___。
②常温下,已知H2S-HS--S2-粒子体系随pH变化各组分分布如图-2,δ(H2S)= 。多硫化物浸金的一种原理是:混合体系在通空气条件下氧化时,体系中S2-先被氧化为S,再转化为
。研究发现
可将Au氧化为AuS-,pH=11时
将Au氧化的离子方程式为_______。
9、氨广泛用于生产化肥、制冷剂等方面。回答下列问题:
(1)实验室可用上图所示装置合成氨。
①亚硝酸钠与氯化铵反应的离子方程式为NO2-+NH4+N2↑+2H2O。
②锥形瓶中盛有一定量水并滴有几滴酚酞试剂。反应一段时间后,锥形瓶中溶液变红,则气体X的成分为N2、水蒸气、________和________(填化学式)。
(2)最近斯坦福大学研究人员发明了一种SUNCAT的锂循环系统,可持续合成氨,其原理如图所示。
①图中反应Ⅱ属于________(填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。
②反应Ⅲ中能量转化的方式是________(填“电能转变为化学能”或“化学能转变为电能”)。
(3)液氨可用作制冷剂,液氨汽化时________(填“释放”或“吸收”)能量;液氨泄漏遇明火会发生爆炸。已知部分化学键的键能数据如下表所示:
共价键 | N-H | O=O | N≡N | O-H |
键能/kJ·mol-1 | 391 | 498 | 946 | 463 |
则反应4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)的反应热ΔH=________。
10、二氯亚砜(SOCl2)是一种无色易挥发液体,剧烈水解生成两种气体,常用作脱水剂,其熔点为-105℃,沸点为79℃,140℃以上时易分解。并且Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOC12=4LCl+S+SO2。
(1)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是______________________。
(2)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中,反应的化学方程式为______________________。用硫黄(S)、液氯和三氧化硫为原料在一定条件合成二氯亚砜,原子利用率达100%,则三者的物质的量之比为___________。
(3)甲同学设计如图所示的装置用ZnCl2·xH2O晶体制取无水ZnCl2,回收剩余的SOCl2并利用装置F验证生成物中的某种气体(夹持及加热装置略)。
①用原理解释SOCl2在该实验中的作用:_________________________________。
②装置的连接顺序为A→B→______________________。
③实验结束后,为检测ZnCl2·xH2O晶体是否完全脱水,甲同学设计实验方案如下,正确的实验顺序为___________(填序号)。
a.加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液,充分反应 b.称得固体为n克
c.干燥 d.称取蒸干后的固体m克溶于水
e.过滤 f.洗涤
(4)乙同学认为SOCl2还可用作由FeCl3·6H2O制取无水FeCl2的脱水剂,但丙同学认为该实验可能发生副反应使最后的产品不纯。
①可能发生的副反应的离子方程式为_________________________________。
②两同学设计了如下实验方案判断副反应的可能性:
i.取少量FeCl3·6H2O于试管中,加人足量SOCl2,振荡使两种物质充分反应;
ii.往上述试管中加水溶解,取溶解后的溶液少许于两支试管,进行实验验证,完成表格内容。
(供选试剂:AgNO3溶液、稀盐酸、稀HNO3、酸性KMnO4溶液、BaCl2溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、溴水)
方案 | 操作 | 现象 | 结论 |
方案一 | 往一支试管中滴加___________ | 若有白色沉淀生成 | 则发生了上述副反应 |
方案二 | 往另一支试管中滴加___________ | ___________ | 则没有发生上述副反应 |
11、双氧水是重要的化学试剂。
(1)一定条件下,O2得电子转化为超氧自由基(·O),并实现如下图所示的转化:
①是________(填“氧化”或“还原”)反应。
②写出图示转化总反应的化学方程式:________。
(2) K2Cr2O7酸性条件下与H2O2反应生成CrO5,反应为非氧化还原反应。据此分析,CrO5中-2价O与-1价O的数目比为________。
(3) H2O2可用于测定酒精饮料中乙醇的含量。现有20.00 mL某鸡尾酒,将其中CH3CH2OH蒸出并通入17.0 mL 0.200 0 mol·L-1 K2Cr2O7溶液(H2SO4酸化)中,发生反应:K2Cr2O7+C2H5OH+H2SO4―→Cr2(SO4)3+CH3COOH+K2SO4+H2O(未配平)
再用0.400 0 mol·L-1的双氧水滴定反应后所得的混合液,用去19.00 mL双氧水,滴定过程中发生如下反应:
反应1:4H2O2+K2Cr2O7+H2SO4===K2SO4+2CrO5+5H2O
反应2:H2O2+CH3COOH===CH3COOOH+H2O
则该鸡尾酒中CH3CH2OH的物质的量浓度为________mol·L-1(写出计算过程)。
12、单质硼是高效的中子吸收剂,一种利用硼镁矿(Mg2B2O5•H2O)制备粗硼的工艺流程如图所示。
(1)Mg2B2O5•H2O中硼元素的化合价为_____。
(2)碱溶后所得滤液1的主要成分为NaBO2,则滤渣为(填化学式)_____。
(3)向滤液1中通入适量CO2后得到硼砂(Na2B4O7•10H2O),将硼砂溶于热水后,用硫酸调节溶液的pH值为2~3以制备H3BO3,该反应的离子方程式为_____,已知H3BO3是一元弱酸,但自身不能电离出氢离子,其电离方程式为_____。
(4)滤液2的主要成分是_____(填化学式)。
(5)加热硼酸脱水得到氧化物,热还原得到粗硼的化学方程式为_____,上述滤渣经过一系列转化可得金属镁,若硼镁矿中硼、镁元素充分利用,理论上制得1.1吨硼时,需要额外提供金属镁的质量为_____kg。
(6)单质硼是制备功能陶瓷BN的原料,某种BN功能陶瓷晶体属于四方晶系,晶胞参数如图。该功能材料的化学式为_____,设NA为阿佛加德罗常数的值,该BN晶体的密度为_____g•cm-3。
13、MnS 纳米粒子被广泛应用于除去重金属离子中的隔离子。
(1) 锰的价层电子排布式为_____________,Mn2+中未成对电子数为_______。
(2) 磁性氧化铁纳米粒子除隔效率不如 MnS 纳米粒子,试比较两种纳米材料中的阴离子 的半径大小 :__________,常温下H2O是液态 而H2S是气态的原因是__________。
(3)Mn 可以形成多种配合物,[Mn(CO )(H2O)2(NH3)3] Cl2• H2O中第二周期元素第一电离能大小关系为_____________,配体H2O、NH3中心原子杂化类型均为_________。
(4) S 和 Na 形成的晶体晶胞如图所示 ,该晶体的化学式为_____________,设晶胞的 棱长为a c m 。试计算 R 晶体的密度:_____________(阿伏加德罗常数的值用 NA表示 ) 。