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、甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:
反应 过程
| 化学方程式
| 焓变△H (kJ/mol)
| 正反应活化能Ea (kJ/mol)
|
甲烷 氧化[
| CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)
| -802.6
| 125.6
|
CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)
| -322.0
| 172.5
| |
蒸汽 重整
| CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
| 206.2
| 240.1
|
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)
| 165.0
| 243.9
|
回答下列问题:
(1)反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的△H= kJ/mol。
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率 甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于)。
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)KP的表达式为 ;随着温度的升高,该平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)从能量角度分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于 。
(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是 。
A.600℃,0.9Mpa B.700℃,0.9Mpa C.800℃,1.5Mpa D.1000℃,1.5MPa
②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)的变化趋势示意图:
(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是 。
3、碳酸和一水合氨是重要的弱酸和弱碱,常温下,其电离常数如下表所示。回答下列问题:
弱电解质 | H2CO3 | NH3·H2O | |
电离常数 |
(1)碳酸的一级电离方程式为______,二级电离常数表达式________。
(2)浓度均为0.01 mol.L-1的H2CO3溶液和NH3·H2O溶液等体积混合,混合溶液中的溶质是_______(写化学式),混合溶液中、
、
、
的浓度由大到小的顺序是_______。
(3)和
在水溶液中相互促进水解,反应为
,则常温下,该反应的平衡常数
_______。(保留2位有效数字)。
(4)室温下,向100 mL 0.2 mol.L-1NaHCO3溶液中加入100 mL 0.2 mol·L-1NH3·H2O溶液,则+____+_____。
4、(1)在下列物质①NH3、②BF3、③HCl、④SO3,属于非极性分子的是(填序号)________。
(2) 试比较含氧酸的酸性强弱(填“>”、“<”或“=”): HClO3________HClO4。
(3)根据价层电子对互斥理论判断:H2O的VSEPR构型为________。
(4)沸点比较:邻羟基苯甲醛对羟基苯甲醛(填“>”、“<”或“=”),原因是__________。
5、硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是______。
6、氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。
(1)科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图1所示,若“重整系统”发生的反应中=6,则FexOy的化学式为____________。
(2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知:
CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ•mol-1
CH3OCH3(g)+H2O(g)═2CH3OH(g)△H2=+23.4kJ•mol-1
则2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H3= ____________ kJ•mol-1
(3)①一定条件下,上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后,若改变反应的某一个条件,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是____________(填代号)。
a.逆反应速率先增大后减小 b.H2的转化率增大
c.反应物的体积百分含量减小 d.容器中的值变小
②在某压强下,合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率如图2所示.
T1温度下,将6mol CO2和12mol H2充入2L的密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)= ____________ 。
③上述合成二甲醚的过程中提高CO2的转化率可采取的措施有____________、____________ (回答2点)。
(4)常温下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,在NH4HCO3溶液中,c(NH4+)____c(HCO3-)(填“>”、“<’’或“=”);反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=____________ (己知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5mol/L, H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7 mol/L,K2= 4×10-11 mol/L)
(5)据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料,其原理如图3所示,电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为____________。
7、决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题:
(1)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是_______,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为______________。
(2)已知元素M是组成物质的一种元素。元素M的气态原子逐个失去第1个至第5个电子所需能量(即电离能,用符号
至
表示)如表所示:
| |||||
电离能 | 589.8 | 1145.4 | 4912.4 | 6491 | 8153 |
元素M化合态常见化合价是_________价,其基态原子电子排布式为_______
(3)的中心原子的杂化方式为__________,键角为____________
(4)中非金属元素电负性由大到小的顺序为_____________
(5)下列元素或化合物的性质变化顺序正确的是_______________
A.第一电离能: B.共价键的极性:
C.晶格能: D.热稳定性:
(6)如图是晶胞,构成二氧化硅晶体结构的最小环是由________个原子构成。已知晶胞参数为
,则其晶胞密度为________
。
8、碳、氮及其化合物是同学们经常能接触到的重要物质,是科学研究的重要对象。
(1)实验室制取乙炔的化学方程式为___________________________。
(2)H2NCOONH4是工业合成尿素的中间产物,该反应的能量变化如图A所示。用CO2和氨气合成尿素的热化学方程式为___________________________。
(3)合理利用CO2、CH4,抑制温室效应成为科学研究的新热点。一种以二氧化钛表面覆盖Cu2A12O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸(△H<0)。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率分别如上图B所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是________________。250℃和400℃时乙酸的生成速率几乎相等,实际生产中应选择的温度为_________℃。
(4)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入体积为2L的 密闭容器中发生反应2NO+2CO2CO2+N2。保持温度和体积不变,反应过程中NO的物质的量随时间的变化如图C所示。
①平衡时若保持温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8mol,平衡将______(填“向左”、“向右”或“不”)移动。
②图中a、b分别表示在一定温度下,使用相同质量、不同表面积的催化剂时,达到平衡过程中n(NO)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是______(填“a”或“b”)。
③15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是_____________(任答一条即可)。
(5)垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH3表示)和氯化物,可用电解原理将溶液中的氨氮物质完全氧化除去。该过程分为两步:第一步:电解产生氯气;第二步:利用氯气将氨氮物质氧化为N2。
①第二步反应的化学方程式为____________________。
②若垃圾渗滤液中氨氮物质的质量分数为0. 034% ,理论上用电解法净化It该污水,
电路中转移的电子数为__________。
9、新型半导体材料如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等在国防技术、航空航天及5G技术等领域扮演着重要的角色。回答下列问题:
(1)基态Si原子中,核外电子占据的最高能层的符号为____,占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为____;基态Ga原子的核外电子排布为[Ar]3d104s2p1,其转化为下列激发态时,吸收能量最少的是____(填选项字母)。
A.[Ar] B.[Ar]
C.[Ar] D.[Ar]
(2)C与Si是同主族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Si原子之间难以形成双键、叁键。从原子结构分析,其原因为____。
(3)硼(B)与Ga是同主族元素,硼氢化钠(NaBH4)是有机合成中重要的还原剂,其阴离子BH的立体构型为____;另一种含硼阴离子的结构如图所示,其中B原子的杂化方式为____。
(4)GaCl3的熔点为77.9℃,GaF3的熔点为1000℃,试分析GaCl3熔点低于GaF3的原因为____;气态GaCl3常以二聚体形式存在,二聚体中各原子均满足8e-结构,据此写出二聚体的结构式为____。
(5)B和Mg形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。该化合物的晶体结构单元如图所示,其中Mg原子间形成正六棱柱,6个B原子分别位于六个三棱柱体心。则该化合物的化学式可表示为____;相邻B原子与Mg原子间的最短距离为____nm(用含x、y的代数式表示)。
10、碘化钠在医疗及食品方面有重要的作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H4·H2O)为原料制备碘化钠。已知:水合肼具有还原性。回答下列问题:
(1)水合肼的制备有关反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3
①A中盛装氢氧化钠溶液的仪器名称为______________,制取次氯酸钠和氧氧化钠混合液的连接顺序为_______________________(按气流方向,用小写字母表示)。
若该实验温度控制不当,反应后测得三颈瓶内ClO−与ClO3−的物质的量之比为5:1,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为________。
②制备水合肼时,应将___________滴到到另一种溶液中(填“NaClO溶液”或“尿素溶液”),且该溶液应该________滴加。(填“快速”或“不宜过快”)
(2)碘化钠的制备采用水合肼还原法制取碘化钠固体,其制备流程如图所示:
在“还原”过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物IO3−,该过程的离子方程式为______________。工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,其原因是______________
(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:
a.称取10.00g样品并溶解,在500mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待测液于锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入M溶液作指示剂:
c.用0.2100mol·L−1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点(反应方程式为:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),重复实验多次,测得消耗标准溶液的体积为15.00mL。
①M为____________(写名称)。
②该样品中NaI的质量分数为_______________。
11、硫酸是一种重要的化工原料。接触法生产的硫酸产品有98%的硫酸、20%的发烟硫酸(H2SO4和SO3的混合物,其中SO3的质量分数为0.2)。
完成下列计算:
(1)若不计生产过程的损耗,__________m3 SO2(折合成标准状况)经充分转化、吸收,可产出1吨 98%的硫酸(密度为1.84g/mL)。若98%的硫酸可表示为SO3•H2O,20%的发烟硫酸可表示为SO3•aH2O,则a的值为 ___________(用分数表示)。
(2)铝和铝的化合物在社会生产和人类生活中也有着重要的作用。现有甲、乙两瓶无色溶液,已知它们可能是Na[Al(OH)4]溶液和H2SO4溶液。现经实验获得如下数据:
(已知:2Na[Al(OH)4]+H2SO4→2Al(OH)3↓+Na2SO4+2H2O)
组别 | 甲(mL) | 乙(mL) | 沉淀的物质的量(mol) |
① | 140 | 10 | 0.02 |
② | 10 | 140 | 0.02 |
③ | 20 | 560 | 0.04 |
请通过必要的计算推断过程回答:乙溶液中的溶质是什么________?其物质的量浓度为多少________?
12、碳单质及其化合物在生产生活中用途广泛。回答以下问题:
(1)炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*),活化氧可以快速氧化SO2,从而消除雾霾。其活化过程中的能量变化如图1所示,则生成活化氧的△H____0(填“>”“”或“=”),活化过程中有水时的活化能降低了____eV。
(2)已知下列热化学方程式:
Ⅰ.2CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-122.6kJ•mol-1
Ⅱ.CH3OCH3(g)+H2O(g)═2CH3OH(g) △H=+23.4kJ•mol-1
则CO2(g)与H2(g)反应合成CH3OH(g)的热化学方程式为____。将1molCO2和3molH2充入0.5L恒容密闭容器中,在两种不同催化剂作用下发生反应,相同时间内CO2的转化率随温度变化曲线如图2所示:
①T3时,30min反应ⅱ到达a点的平均速率为v(H2)=____。
②随温度的升高,CO2的转化率先增大后减小,理由是____(不考虑催化剂对反应的影响)。
③已知c点时容器内的压强为P,在T5温度下该反应的平衡常数Kp为____(用含P的关系式表示。Kp为以平衡分压表示的平衡常数;平衡分压=总压×体积分数)。
(3)汽车排气管装有的三元催化装置,可以消除CO、NO等的污染,尾气中生成物浓度随温度的变化关系如图3所示。330℃以下的低温区发生的主要反应的化学方程式是____。
(4)我国对“可呼吸”的钠/二氧化碳电池的研究取得突破性进展。该电池的总反应式为:4Na+3CO22Na2CO3+C,其工作原理如图4所示(放电时产生的Na2CO3固体贮存于碳纳米管中)。
①放电时,正极电极反应式为____。
②充电时,碳纳米管连接直流电源的____极。
13、一种利用钛铁矿制备Li4Ti5O12的工艺流程如图:
已知:钛铁矿的主要成分是FeTiO3(可表示为FeO·TiO2),还含有少量的MgO和SiO2等杂质。
回答下列问题:
(1)酸浸时,要提高铁的浸出率可采取的措施是___(写出一条即可)。
(2)酸浸后的滤液①中钛主要以TiOCl42-形式存在,则其水解生成TiO2·xH2O的离子方程式为___,加热水的目的是___。
(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应时,应将温度控制在50℃左右的原因是___。
(4)若将滤液②加热至一定温度后,再加入双氧水和磷酸,恰好使Mg2+沉淀完全[溶液中c(Mg2+)降至1.0×10-5mol·L-1],此时溶液中=___。已知:此温度下,FePO4、Mg3(PO4)2的溶度积常数分别为1.5×10-21、1.0×10-23。
(5)高温煅烧时发生反应的化学反应方程式为___。
(6)某可充电的锂离子电池以Li4Ti5O12为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为LixC+Li4Ti5O12=Li(x-5)C+Li9Ti5O12,则充电时阴极电极反应式为___。