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、研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等。
已知:①Fe2O3(s) + 3C(石墨) = 2Fe(s) + 3CO(g) △H 1 = +489.0 kJ·mol-1
②C(石墨) +CO2(g) = 2CO(g) △H 2 = +172.5 kJ·mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为 。
(2)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:
CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H
①该反应的平衡常数表达式为K= 。
②取一定体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比为1∶3),加入恒容密闭容器中,发生上述反应,反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图1所示,则该反应的ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。
③在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图2所示,曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ KⅡ(填“>”、“<”或“=”)。判断的理由 。
(3)以CO2为原料还可以合成多种物质。
①工业上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为 。开始以氨碳比=3进行反应,达平衡时CO2的转化率为60%,则NH3的平衡转化率为 。
②将足量CO2通入饱和氨水中可得氮肥NH4HCO3,已知常温下一水合氨Kb=1.8×10-5,碳酸一级电离常数Kb=4.3×10-7,则NH4HCO3溶液呈 (填“酸性”、“中性”、“碱性”)。
3、目前人们对环境保护、新能源开发很重视。
(1)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体转化为无毒气体。
4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200 kJ·mol-1
对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图像正确的是 (填代号)。
(2)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物,某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s) + 2NO(g) N2(g) + CO2(g) ΔH在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下:
时间/min 浓度/(mol/L) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.0 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
①根据图表数据分析T1℃时,该反应在0-20min的平均反应速率v(CO2)= ;计算该反应的平衡常数K= 。
②30min后,只改变某一条件,根据上表的数据判断改变的条件可能是 (填字母代号)。
A.加入一定量的活性炭 B.通入一定量的NO
C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则达到新平衡时NO的转化率 (填“升高”或“降低”),ΔH 0(填“>”或“<”).
(3)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH= -l59.5kJ/mol
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH= +116.5kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0kJ/mol
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式 。
(4)一种氨燃料电池,使用的电解质溶液是2mol/L的KOH溶液。
电池反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O;
请写出通入a气体一极的电极反应式为 ;每消耗3.4g NH3转移电子的物质的量为 。
4、铁及其化合物在工农业生产、环境保护等领域中有着重要的作用。
(1)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·12H2O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等。写出硫酸铁铵溶液中离子浓度的大小顺序 。
(2)FeSO4/KMnO4工艺与单纯混凝剂[FeCl3、Fe2(SO4)3]相比,大大降低了污水处理后水的浑浊度,显著提高了对污水中有机物的去除率。二者的引入并未增加沉降后水中总铁和总锰浓度,反而使二者的浓度降低,原因是在此条件下(pH约为7)KMnO4可将水中Fe2+、Mn2+氧化为固相的+3价铁和+4价锰的化合物,进而通过沉淀、过滤等工艺将铁、锰除去。已知:Ksp(Fe(OH)3=4.0×10-38,则沉淀过滤后溶液中c(Fe3+)约为 mol·L-1。写出生成+4价固体锰化合物的反应的离子方程式 。
(3)新型纳米材料ZnFe2Ox,可用于除去工业废气中的某些氧化物。制取新材料和除去废气的转化关系如图:
用ZnFe2Ox除去SO2的过程中,氧化剂是 。(填化学式)
(4)工业上常采用如图所示电解装置,利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫。先通电电解,然后通入H2S时发生反应的离子方程式为:2[Fe(CN)6]3-+2CO+H2S=2[Fe(CN)6]4-+2HCO+S↓。电解时,阳极的电极反应式为 ;电解过程中阴极区溶液的pH (填“变大”、“变小”或“不变”)。
5、热化学碘硫循环可用于大规模制氢气,HI分解和SO2水溶液还原I2均是其中的主要反应。回答下列问题:
(1)碘硫热化学循环中,SO2的水溶液还原I2的反应包括:SO2+I2+2H2O3H++HSO4- +2I- 、I-+I2
I3-。若起始时n(I2)=n(SO2)=1mo1,I- 、I3- 、H+ 、HSO4-的物质的量随(
)的变化如图所示:
图中表示的微粒:a为_____________,d为____________________。
(2)起始时 HI的物质的量为1mo1,总压强为0.1MPa下,发生反应 HI(g) H2(g)+
I2(g) 平衡时各物质的物质的量随温度变化如图所示:
①该反应的△H __________________ (“>”或“<”)0。
②600℃时,平衡分压p(I2)= ______MPa,反应的平衡常数Kp=_____________ (Kp为以分压表示的平衡常数)。
(3)反应 H2(g)+I2(g) 2HI(g)的反应机理如下:
第一步:I22I(快速平衡)
第二步:I+H2H2I(快速平衡)
第三步:H2I+I 2HI (慢反应)
①第一步反应_____________ (填 “放出”或“吸收”)能量。
②只需一步完成的反应称为基元反应,基元反应如aA+dD = gG+hH 的速率方程,v= kca(A)•cd(D),k为常数;非基元反应由多个基元反应组成,非基元反应的速率方程可由反应机理推定。H2(g)与I2(g)反应生成 HI(g)的速率方程为v= ________(用含k1、k-1、k2…的代数式表示)。
6、汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:
(1)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=-746.5KJ/mol (条件为使用催化剂)
已知:2C (s)+O2(g)2CO(g) △H=-221.0KJ/mol
C (s)+O2(g)CO2(g) △H=-393.5KJ/mol
则 N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H= kJ·mol-1。
(2)T℃下,在一容积不变的密闭容器中,通入一定量的NO和CO,用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
C(NO)10-4 mol/L | 10.0 | 4.50 | C1 | 1.50 | 1.00 | 1.00 |
C(CO)10-3 mol/L | 3.60 | 3.05 | C2 | 2.75 | 2.70 | 2.70 |
则C2合理的数值为 (填字母标号)。
A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.80
(3)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如下图所示:
则曲线II对应的实验编号为 。
(4)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | CO | H2 | |||
i | 650 | 2 | 4 | 2.4 | 1.6 | 5 |
ii | 900 | 1 | 2 | 1.6 | 0.4 | 3 |
iii | 900 | a | b | c | d | t |
①实验组i中以v(CO2)表示的反应速率为 ,温度升高时平衡常数会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②若a=2,b=1,则c= ,达平衡时实验组ii中H2O(g)和实验组iii中CO的转化率的关系为αii (H2O) αiii (CO)(填“<”、“>”或“=”)。
(5)CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准,该分析仪的工作原理类似于燃料电池,其中电解质是氧化钇(Y2O3)和氧化锆(ZrO2)晶体,能传导O2-。
①则负极的电极反应式为________________。
②以上述电池为电源,通过导线连接成图一。若X、Y为石墨,a为2L 0.1mol/L KCl溶液,写出电解总反应的离子方程式 。电解一段时间后,取25mL上述电解后的溶液,滴加0.4mol/L醋酸得到图二曲线(不考虑能量损失和气体溶于水,溶液体积变化忽略不计)。根据图二计算,上述电解过程中消耗一氧化碳的质量为__________g。
7、[物质结构与性质]
已知碳元素能形成多种金属碳化物,如碳化钙,俗称为电石。
(1)电石(CaC2)是用CaO与焦炭在电炉中加强热反应生成的,写出此反应的化学方程式 ,CaC2中含有化学键的类型为 ,C22-与N2互为等电子体,C22-的电子式可表示为 ,其中σ键和π键数目之比为 。
(2)已知MgO、CaO的熔点分别为2852℃、2614℃,分析熔点差异的原因是 。
(3)苯丙氨酸是一种重要的氨基酸,其结构如图所示,分子中第一电离能最大的原子价电子排布式是 ,其中碳原子的杂化方式有 。
(4)已知CaF2晶体(如图,Ca2+处于面心)的密度为ρg/cm3,NA为阿伏加德常数,相邻的两个Ca2+的核间距为a cm,则CaF2的摩尔质量(M)可以表示为 g/mol。
8、【选修5:有机化学基础】
某药物H的合成路线如下:
试回答下列问题:(1)反应Ⅰ所涉及的物质均为烃,氢的质量分数均相同.则A的名称为____________;
(2)反应Ⅱ的反应类型是___________,反应Ⅲ的反应类型是___________;
(3)B的结构简式是____________;E的分子式为___________;F中含氧官能团的名称是____________;
(4)由C→D反应的化学方程式为_________________;
(5)化合物G酸性条件下水解产物之一M有多种同分异构体,同时满足下列条件的结构有______种;
①能发生水解反应和银镜反应;②能与FeCl3发生显色反应;③苯环上有三个取代基
(6)参照上述合成路线,设计一条由制备
的合成路线流程:
9、NO2是一种红棕色气体,沸点为21℃。机动车尾气、锅炉废气是NO2的重要的排放源。完成下列填空:
(1)NO2的分子模型如图所示,该模型的类型为_______。
(2)下列说法正确是_____
A.N原子和O原子2p亚层的电子能量相同
B.N原子和O原子核外电子都有4种伸展方向
C.NO2和O2均为非极性分子
D.NO2和O2分子中各原子最外层电子数均为8
(3)元素非金属性:氮<氧,从原子结构的角度分析其原因:_______。列举一个事实说明N、O元素非金属性强弱:_______。
(4)点燃的镁条可以在NO2中继续燃烧,实验现象为_______。
(5)硝酸铜在1000℃时分解,其转化关系为:Cu(NO3)2→Cu+NO2↑+O2↑,该反应中断裂的化学键类型为_______。所得气体的平均分子量为_______。
(6)学生甲为了探究NO2对非金属的助燃性,利用排空气法收集上述反应生成的气体,并插入带火星的木条。学生乙认为该方法并不能达到其实验目的,原因是_______。
学生丙查阅文献得知,NO2不能使带火星的木条复燃。
(7)请在学生甲设计的实验方案基础上加以改进,帮助学生丙验证其所查文献描述NO2的性质:_______。
10、某小组进行测定某变质的铁铝合金(杂质主要为Al2O3和Fe2O3)样品中铁含量,并制备Fe3O4胶体粒子,相关实验方案设计如下:
已知:乙醚[(C2H5)2O]易燃,沸点为34.5度,微溶于水,密度比水小。在较高的盐酸浓度下,Fe3+与HCl、乙醚形成化合物[(C2H5)2OH][FeCl4]而溶于乙醚;当盐酸浓度降低时,该化合物解离。
请回答下列问题:
(1)溶液II中主要金属阳离子是__________________。
(2)步骤I中试剂A最佳选择的是_____________。
A.浓硝酸 B.浓硫酸 C.浓盐酸+双氧水 D.稀盐酸+双氧水
(3)步骤II的“一系列操作”包括如下实验步骤,选出其正确操作并按序列出字母:分液漏斗中加水检验是否漏水→向溶液中加入适量浓盐酸和乙醚,转移至分液漏抖→(__________)→(_________)→(__________)→(__________)→f→(_________)→a→(__________)→d→(_________)。
a.左手拇指和食指旋开旋塞放气;
b.用右手压住玻璃塞,左手握住旋塞,将分液漏斗倒转,并用力振摇;
c.静置分层;
d.打开上口玻璃塞,将下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出;
e.混合两次分液后的上层液体;
f.向下层液体中加入浓盐酸和乙醚并转移至分液漏斗;
(4)下列关于步骤Ⅲ和步骤VI的涉及的操作说法正确的是_______________。
A.步骤Ⅲ中蒸馏操作时,为加快蒸馏速度,采用酒精灯大火加热,收集34.5℃的馏分
B.为减少乙醚挥发,在蒸馏操作时,收集乙醚的锥形瓶应放置在冰水浴中
C.步骤VI由混合溶液制得Fe3O4胶体粒子的过程中,须持续通入N2,防止Fe2+被氧化
D.析出Fe3O4胶体粒子后通过抽滤,洗涤,干燥获得Fe3O4胶体粒子
(5)步骤IV测定Fe3+方法有多种,如转化为Fe2O3,间接碘量滴定,分光光度法等。
①步骤IV主要作用是测定样品中的铁总含量和______________________。
②步骤IV实验时采用间接碘量法测定Fe3+含量,具体过程如下:向25.00mL溶液中加入过量KI溶液,充分反应后,滴入几滴淀粉作指示剂,用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液进行滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液体积为VmL。已知滴定反应为:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6。不考虑Fe3+和I-反应限度和滴定操作问题,实际测定的Fe含量往往偏高,其主要原因是________________________________________。
11、PCl3和PCl5能发生如下水解反应:PCl3+3H2O = H3PO3+3HCl;PCl5+4H2O = H3PO4+5HCl,现将一定量的PCl3和PCl5混合物溶于足量水中,在加热条件下缓缓通入0.01mol Cl2,恰好将H3PO3氧化为H3PO4。往反应后的溶液中加入120ml 2mol·L-1 NaOH溶液,恰好完全中和。计算:
(1)原混合物中PCl3和PCl5的物质的量之比 ______;
(2)写出计算过程______。
12、甲醇(CH3OH)是结构最为简单的饱和一元醇,又称“木醇”或“木精”。常用于制造甲醛和农药等。CO2催化加氢制甲醇,极具前景。发生的主要反应如下:
I. CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) ΔH1= -90.6 kJ·mol-1
II. CO2(g) +H2(g) CO(g)+ H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
III. CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)△H3=___________kJ·mol-1。
(2)对于反应II ,达平衡后,下列措施一定能提高H2转化率的是___________(填字母)。
A.加入适量氢气
B.使用高效催化剂
C.增大n(CO2)
D.升高温度
(3)向盛有催化剂的刚性容器中通入n(CO2) : n(H2)=1 : 3混合气体,发生III反应。在T1 K和T2 K时,CO2的转化率(α)与时间(t)的关系如图所示。
①温度:T1___________ (填“> ”或“<”)T2。
②T2K时,若平衡时体系的总压强为p0,则平衡常数Kp =____(用含有p0的代数式表示)。
(4)已知二甲醚水解可生成甲醇,反应为CH3OCH3(g) +H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH,其速率方程式为v正=k正·c(CH3OCH3)· c(H2O),v逆=k逆·c2 (CH3OH),k正、k逆为速率常数且只与温度有关。经查阅资料,上述反应平衡状态下存在计算式:lnKc= -A+
B(Kc为化学平衡常数;T为热力学温度,单位为K,A、B为常数且均大于0)。
①反应达到平衡后,= ____ (用含k正、k逆的代数式表示),若仅升高温度,k正增大的倍数____ (填“>”“<”或“=”,下同)k逆增大的倍数。
②已知某温度下,上述反应平衡常数Kc =0.5,在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻测得各组分的物质的量如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
物质的量/mol | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
此时正、逆反应速率的大小:v正 ____v逆。
13、钴及其化合物有重要的用途,探究其结构有重要意义。
(1)Co在元素周期表中属于___________区(填“d”或“ds”)。
(2)[Co(NH3)5Cl]Cl2是Co3+的一种重要配合物。
①该配合物的一种配体是NH3,NH3的空间结构呈___________形,是___________ ( 填“极性”或“非极性”)分子。
②Co3+的价层电子轨道表示式是: 。该配合物中 Co3+参与杂化的6个能量相近的空轨道分别是2个3d轨道、1 个4s轨道和3个___________轨道。
③涉及实验证实该配合物溶于水时,离子键发生断裂,配位键没有断裂。实验如下:称取2.51 g该配合物,先加水溶解,再加足量AgNO3溶液,___________(补全实验操作和数据)。
相对分子质量 [Co(NH3)5Cl]Cl2 250.5 AgCl 143.5
(3)某一种氮化硼晶体的立方晶胞结构如下图:
①氮化硼(BN)属 于___________晶体。
②该种氮化硼的熔 点和硬度均高于SiC的原因是:___________。
③已知该 晶胞的密度为ρg·cm-3,阿伏伽德罗常数为NA,则晶胞的边长为___________ cm (列计算式)。