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、过氧化氢(H2O2)的水溶液俗称双氧水。双氧水常被称为化学反应中的“绿色试剂”。已知,在含少量I-的溶液中,H2O2会较快分解,反应如下:反应①:H2O2+I- → H2O+IO-; 反应②:H2O2+IO- → H2O+O2+I-,完成下列填空:
(1)反应①中的氧化产物是_________,被还原的元素是___________。
(2)标出反应②中电子转移的方向和数目。_______________
(3)H2O2分解过程中,I-的作用是__________。
(4)根据反应①和反应②,请说明双氧水被称为“绿色试剂”的主要原因是_____。
(5)H2O2是一种二元弱酸,写出第一步电离的电离方程式:________,双氧水可漂白纤维织物,目前认为是其中过氧化氢离子(HOO-)的作用。为了增强其漂白效果,应选择在____(填“酸”、“碱”或“中”)性条件下进行。
(6)向盐酸酸化的FeCl2溶液中加入双氧水,溶液由浅绿色变为棕黄色,写出该变化的化学反应方程式:_____________。
3、据公安部2019年12月统计,2019年全国机动车保有量已达3.5亿。汽车尾气排放的碳氢化合物、氮氧化物及碳氧化物是许多城市大气污染的主要污染物。
I.汽油燃油车上安装三元催化转化器,可有效降低汽车尾气污染。
(1)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=−393.5kJ·mol−1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=−221.0kJ·mol−1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3=+180.5kJ·mol−1
CO和NO两种尾气在催化剂作用下生成N2的热化学方程式___。
(2)对于2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),在一定温度下,于1L的恒容密闭容器中充入0.1molNO和0.3molCO,反应开始进行。
下列能说明该反应已经达到平衡状态的是___(填字母代号)。
A.比值不变
B.容器中混合气体的密度不变
C.v(N2)正=2v(NO)逆
D.容器中混合气体的平均摩尔质量不变
(3)使用间接电化学法可处理燃煤烟气中的NO,装置如图2所示。
已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式___。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理___。
(4)T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H<0。实验测得:v正=v(CO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(CO)·c(O2),v逆=(CO2)消耗=k逆c2(CO2),k正、k逆为速率常数只受温度影响。不同时刻测得容器中n(CO)、n(O2)如表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(CO)/mol | 2 | 1.2 | 0.8 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
n(O2)/mol | 1.2 | 0.8 | 0.6 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
①T1温度时=___L/mol。
②若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆,则T2__T1(填“>”、“<”或“=")。
II.“低碳经济”备受关注,CO2的有效开发利用成为科学家研究的重要课题。在0.1MPa、Ru/TiO2催化下,将一定量的H2和CO2置于恒容密闭容器中发生反应X:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H<0
(5)温度为T时,向10L密闭容器中充入5molH2和CO2的混合气体,此时容器内压强为5P,两种气体的平衡转化率ɑ与的关系如图所示:
①图中CO2的平衡转化率可用表示___(L1或L2)
②该温度下,反应X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)。
4、根据《化学反应原理》中相关知识,按要求作答。
氯的单质、化合物与人类生产、生活和科研密切相关。
(1)在一定条件下,氢气在氯气中燃烧的热化学方程式: H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H = -184.6 kJ . mol-1,判断该反应属于_____(填“吸热”或“放热")反应。
(2)盐酸是一种强酸,补充完整电离方程式:HCl=___+Cl- 。室温下,将大小相等的镁条和铁片投入同浓度的稀盐酸中,产生氢气的速率较大的是________。
(3)84消毒液在防控新冠肺炎疫情中被大量使用,它是利用氯气与氢氧化钠溶液反应制成的.反应方程式为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。
①该反应____(填“是”或“不是”)氧化还原反应。
②室温下,84消毒液呈碱性,其pH___7 (填“>”或“<”)。
③84消毒液的有效成分NaClO,水解的离子方程式:ClO-+H2O=HClO+OH-,生成物中__具有很强的氧化性,可以使病毒和细菌失去生理活性;水解是吸热反应,升高温度平衡向_____(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(4)电解熔融氯化钠可制取金属钠和氯气,装置如图所示(电极不参与反应):
通电时,Na+向______(填“阳极”或“阴极")移动,写出生成金属钠的电极反应式:______。
5、工业上可用软锰矿(主要成分是MnO2)和黄铁矿(主要成分是FeS2)为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:
回答下列问题:
(1)为了提高溶浸工序中原料的浸出率,可以采取的措施有__________________(写一条)。
(2)除铁工序中,在加入石灰调节溶液的pH前,加入适量的软锰矿,其作用是______________。
(3)净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质。若测得滤液中c(F-)=0.01 mol•L-1,滤液中残留的c(Ca2+)=________________〔已知:Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕,
(4)沉锰工序中,298K、c(Mn2+)为1.05 mol•L-1时,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是______________。
(5)沉锰工序中有CO2生成,则生成MnCO3的离子方程式是______________________。
(6)从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是___________________。副产品A的化学式是________。
6、(1)下列是中学化学中熟悉的物质:
O2 金刚石 NaBr H2SO4 Na2CO3 Na2S NaHSO4
回答下列问题:
这些物质中,只含共价键的是________;只含离子键的是________;既含离子键又含共价键的是________。
(2)写出下列物质的电子式。
Na2O2:_________________;
NH4H:_______________________;
(3)写出下列物质的结构式。
CO2:____________________
H2O2:_______________________
7、甲、乙、丙是常见的三种物质,它们之间有如图所示的转化关系,根据要求回答问题:
(1)若甲为碳,则产物乙、丙可合成甲醇。
①已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJ•mol-1
CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g) △H=+77.0kJ•mol-1
写出气体乙与气体丙反应生成CH3OH(g)的热化学方程式______________________;
②乙和丙合成甲醇的反应在不同温度下的化学平衡常数(K)如右表,则T1_____T2(填“>”、“<”或“=”);
③乙可做某些碱性燃料电池的燃料,该电池的负极反应式为______________________;
(2)在25℃下,将0.20mol/L的氨水与0.20mol/L的硝酸溶液等体积混合,反应后的溶液pH=5,则该温度下氨水的电离平衡常数K=_____________;
(3)已知:R(s)+2NO(g)N2(g)+RO2(g)。T℃时,某研究小组向一恒温真空容器中充入NO和足量的R单质,恒温条件下测得不同时间各物质的浓度如下表。
时间/min浓度(mol/L) | NO | N2 | RO2 |
0 | 1.00 | 0 | 0 |
10 | 0.58 | 0.21 | 0.21 |
20 | 0.40 | 0•30 | 0.30 |
30 | 0.40 | 0.30 | 0.30 |
35 | 0.32 | 0.34 | 0.15 |
①0~10min以V(NO)表示的平均反应速率为_____________;
②根据表中数据,计算T℃时该反应的平衡常数为___________;
③30~35min改变的实验条件是__________。
8、一定条件下,二氧化碳可合成低碳烯烃,缓解温室效应、充分利用碳资源。
(1)已知:①C2H4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2(g) ΔH1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH2
③H2O(1)=H2O(g) ΔH3
④2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH4
则ΔH4=___(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
(2)反应④的反应温度、投料比[=x]对CO2平衡转化率的影响如图所示。
①a__3(填“>”、“<”或“=”);M、N两点反应的平衡常数KM__KN(填填“>”、“<”或“=”)
②M点乙烯体积分数为__;(保留2位有效数字)
③300℃,往6L反应容器中加入3molH2、1molCO2,反应10min达到平衡。求0到10min氢气的平均反应速率为__;
(3)中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图。
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。
助剂 | CO2转化率 (%) | 各产物在所有产物中的占比(%) | ||
C2H4 | C3H6 | 其他 | ||
Na | 42.5 | 35.9 | 39.6 | 24.5 |
K | 27.2 | 75.6 | 22.8 | 1.6 |
Cu | 9.8 | 80.7 | 12.5 | 6.8 |
①欲提高单位时间内乙烯的产量,在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加__助剂效果最好;加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是__;
②下列说法正确的是__;
a.第ⅰ步所反应为:CO2+H2CO+H2O
b.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
c.催化剂助剂主要在低聚反应、异构化反应环节起作用
d.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小
e.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同
(4)2018年,强碱性电催化还原CO2制乙烯研究取得突破进展,原理如图所示。
①b极接的是太阳能电池的__极;
②已知PTFE浸泡了饱和KCl溶液,请写出阴极的电极反应式__。
9、元素单质及其化合物有广泛用途,请回答下列问题:
(1)第三周期元素中,钠原子核外有_______种能量不同的电子;氯原子的最外层电子排布式为______________;由这两种元素组成的化合物的电子式为__________。
(2)下列气体能用浓硫酸干燥的是________。
A.NH3 B.HI C.SO2 D.CO2
(3)请用一个实验事实说明钠与镁的金属性强弱________________________________。
(4)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400 ℃时可分解生成两种盐,化学方程式为:KClO3 KCl+KClO4 (未配平),则氧化产物与还原产物的物质的量之比为_________。
(5)已知:
化合物 | MgO | MgCl2 |
类型 | 离子化合物 | 离子化合物 |
熔点/℃ | 2800 | 714 |
工业上电解MgCl2制单质镁,而不电解MgO的原因是________________________________。
10、苯甲醛在碱性条件下可发生反应: 2C6H5CHO + NaOH→C6H5CH2OH+C6H5COONa。相关物质的物理性质如下表:
| 苯甲醛 | 苯甲醇 | 苯甲酸 | 苯 | ||
溶 解 性 |
水中 |
微溶 |
微溶 | 温度 | 溶解度 |
不溶 |
17℃ | 0.21 g | |||||
25℃ | 0.34 g | |||||
100℃ | 5.9 g | |||||
有机溶剂中 | 易溶 | 易溶 | 易溶 | 易溶 | ||
密度(20℃)/g·cm-3 | 1.0 | 1.0 | 1.3 | 0.9 | ||
沸点/℃ | 178 | 205 | 249 | 80 | ||
熔点/℃ | 26 | -15 | 122 | 5.4 |
制备苯甲醇和苯甲酸的实验流程及涉及的主要实验装置(部分加热和固定装置已略)如下:
(1)第①步所用装置(如图 1),用搅拌器的目的是______________。仪器 B 的作用是_______________。
(2)第②步所用玻璃仪器有烧杯、_______________。
(3)第③步采用沸水浴加热蒸馏,收集到的馏分为_________;再进行第④步,操作如图 2 所示。图 2 中有一处明显错误,正确的应改为_________________________。
(4)第⑤步反应的离子方程式为________________________________________; 冷水洗涤沉淀 X 的优点是_________________________;检验沉淀 X 洗涤干净与否的操 作:______________。
(5)第⑥步经过滤、洗涤、干燥得苯甲酸产品,然后用电子天平准确称取 0.2440 g 苯甲酸样品于锥形瓶中,加 100 mL 蒸馏水溶解,再用 0.1000 mol·L-1 的标准 NaOH 溶液 进行滴定,经平行实验,测得消耗 NaOH 溶液的平均值为 19.20 mL,则苯甲酸样品的纯 度为_________ (质量百分数)。
11、下图是将一定质量的草酸亚铁在氩气气氛中进行热重分析示意图(
表示残留固体质量占原样品总质量的百分数)。
(1)B处时残留物的化学式为_____。
(2)现取放在某真空的密闭容器中,再充入
,加热至
,其中反应:
的平衡常数
,则反应达平衡时
的转化率为__。
12、甲醇是一种基础有机化工原料,广泛应用于有机合成、医药、农药、染料、高分子等化工生产领域。利用二氧化碳合成甲醇,能有效降低二氧化碳排放量,为甲醇合成提供了一条绿色合成的新途径。
相关化学键的键能数据
化学键 | C=O | H-H | C-H | C-O | H-O |
键能E/(kJ·mol-1) | 806 | 436 | 413 | 343 | 465 |
方法I:二氧化碳催化加氢制甲醇
在一定温度下,利用催化剂将CO2和H2合成CH3OH.已知各反应物、产物均为气体。回答下列问题:
(1)写出CO2和H2反应生成CH3OH和水的热化学方程式:___________。
(2)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂条件下,将1molCO2和3molH2通入2L密闭容器中进行反应(此时容器内总压强为200kPa),反应物和产物的分压随时间的变化曲线如图所示。
若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,测得H2的体积分数为,
①此时用H2压强表示0-t1时间内的反应速率v(H2)=___________kPa·min-1若再向该容器中充入1molCO2和3molH2,平衡将___________(填正向,逆向或不)移动。
②t2时将容器体积迅速压缩为原来的一半,图中能正确表示压缩体积后CO2分压变化趋势的曲线是___________(用图中a、b、c、d表示),理由___________。
若其它条件不变,T1°C时测得平衡体系的压强为plkPa;T2°C时,测得平衡体系的压强为p2kPa,若p1>p2,则T1___________T2(填“>”、“<”或“无法确定)。
③在该温度下,反应的标准平衡常数=___________。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)=gG(g)+hH(g),
,其中
=100kPa,pG,pH,pD,pE,为组分平衡分压)
方法II:CO2电解法制甲醇
利用电解原理,可将CO2转化为CH3OH,其装置如图所示。
(3)双极膜B侧为___________(填“阴离子”或“阳离子”交换膜。
(4)TiO2电极上电极反应方程式:___________。
13、锰的氧化物主要有一氧化锰(MnO)、二氧化锰(MnO2)、三氧化二锰(Mn2O3)、四氧化三锰(Mn3O4)、亚锰酸酐( Mn2O5)、锰酸酐( MnO3 )和高锰酸酐(Mn2O7)。回答下列问题:
(1)基态Mn原子的核外电子排布式是___________。
(2)下列锰元素的不同微粒中,电离最外层一个电子所需能量最大的是___________(填编号)。
A.
B.
C.
D.
(3)以MnSO4为原料,六次甲基四胺为弱碱介质,通过水解氧化法可制备不同粒径的磁性纳米Mn3O4。
①的空间构型是___________,写出两种与
互为等电子体的离子_____。
②六次甲基四胺也称乌洛托品(结构如图甲所示),其所含元素的电负性从大到小的顺序是___________,中心原子N的杂化方式是___________,N原子数与σ键数目之比为___________。
(4)实验室可利用硝酸锰受热分解的方式制备锰的一种氧化物(晶胞结构如图乙所示)和NO2。
①该锰的氧化物中Mn的化合价为___________。
②请画出z方向投影图_____。
③已知Mn和O的离子半径分别是mpm和npm,则该晶体的空间利用率为___________; (列出计算式即可)。