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、运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1) 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的 活性炭和NO,发生 反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol。 在T1℃时,反应进行到不同时间(min) 测得各物质的浓度(mol/L) 如下:
浓度 时间 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①30min 后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填字母编号)
a.通入一定量的NO b.加入定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
② 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3: 1: 1,则Q_____ 0 (填“>”或“<”<)。
(2) 某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,则得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应:NO+CON2+CO2( 有CO) 2NO
N2+ O2 (无CO)
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为: __________;在n(NO)/n(CO)= 1的条件下,应控制最佳温度在_______左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染,写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式_________________。
③以NO2、O2 熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为__________________。
(3) 天然气的一个重要用途是制取氢气,其原理如下:
已知:① 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1
②CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3
1)科学家提出一种利用天然气制备氢气的方法: CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=_____
2)这种方法的推广与使用,不仅实现资源综合利用,而且还能解决环境问题是_________。
3、(Ⅰ)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应 | 平衡常数 | 温度℃ | |
500 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(g) | K1 | 2.5 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g) | K2 | 1.0 | 2.50 |
③3H2(g)+CO2(g) | K3 |
|
|
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=_______(用K1、K2表示)。500℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15, 则此时 V正_____ V逆(填“ > ”、“=”或“<”)。
(2)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)-反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是______________。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是_________________。
(3)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下, 将a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,反应平衡时,2c(Ba2+)= c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为________________。
(Ⅱ)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。
(1)常温下,向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系_________________________ ;
(2)称取6.0g含H2C2O4·2H2O、KHC2O4和K2SO4的试样,加水溶解配成250 mL 溶液。量取两份此溶液各25 mL,分别置于两个锥形瓶中。第一份溶液中加入2滴酚酞试液,滴加0.25mol·L-1 NaOH 溶液至20mL时,溶液由无色变为浅红色。第二份溶液滴加0.10 mol·L-1 酸性KMnO4溶液至16mL时反应完全。则原试样中H2C2O4·2H2O的的质量分数为_______ 。
4、铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答下列问题:
(1)画出基态Cu原子的价电子排布图_______________;
(2)已知高温下Cu2O比CuO稳定,从核外电子排布角度解释高温下Cu2O更稳定的原因____________________________________;
(3)配合物 [Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的杂化类型是___________,配体中提供孤对电子的原子是________。C、N、O三元素的第一电离能由大到小的顺序是_______________(用元素符号表示)。
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如图1所示,则晶体铜原子的堆积方式为____________。
(5)M原子的价电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如图2所示(黑点代表铜原子)。
①该晶体的化学式为_____________。
②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0,则铜与M形成的化合物属于________化合物(填“离子”、“共价”)。
③已知该晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏伽德罗常数为NA,已知该晶体中Cu原子和M原子之间的最短距离为体对角线的1/4,则该晶体中Cu原子和M原子之间的最短距离为___________pm(写出计算列式)。
5、原电池原理的发现改变了人们的生活方式。
(1)如图所示装置中,片作_______(填“正极”或“负极”),Zn片上发生反应的电极反应式为_______;能证明化学能转化为电能的实验现象是_______。
(2)下列可通过原电池装置实现化学能转化为电能的反应是_______(填序号)。
①
②
6、不同温度、压强下,在合成氨平衡体系中N2(g)+3H2(g)2NH3(g),NH3的物质的量分数见表(N2和H2起始物质的量之比为1:3):
温度/氨的平衡含量(%)/压强(MPa) | 20 | 30 | 60 | 100 |
200 | 86.4 | 89.9 | 95.4 | 98.8 |
300 | 64.2 | 71.0 | 84.2 | 92.6 |
400 | 38.2 | 47.0 | 65.2 | 79.8 |
500 | 19.1 | 26.4 | 42.2 | 57.5 |
(1)N原子最外层电子排布式为___,氮气能在大气中稳定存在的原因是___。
(2)已知该反应在2L密闭容器中进行,5min内氨的质量增加了1.7g,则此段时间内H2的平均反应速率为___mol/(L·min)。
(3)该反应的平衡常数表达式___,升高温度,K值___(选填“增大”、“减小”或“不变”)。T℃(K=3.6)的某一时刻下,c(N2)=1mol/L,c(H2)=3mol/L,c(NH3)=9mol/L,在这种情况下该反应是否处于平衡状态___(选填“是”、“否”),此时反应速率是v正___v逆(选填“>”、“<”或“=”)。
(4)合成氨是生产条件一般为压强在20MPa~50MPa,温度为500℃左右,选用该条件的主要原因是___。
(5)从表中数据可知,在该条件下氨的平衡含量并不高,为提高原料利用率,工业生产中采取的措施是___。
(6)工业上用氨水吸收SO2尾气,最终得到化肥(NH4)2SO4。(NH4)2SO4溶液中离子浓度由大到小的顺序是___。
7、过渡金属广泛应用于材料、催化剂、电导体等,是化学工作者重点研究的对象。我国科学家成功研制出一系列石墨烯限域的过渡金属中心(
、
、
、
、
)催化剂材料;成功制备出砷化铌纳米带,并观测到其表面态具有百倍于金属铜薄膜和千倍于石墨烯的导电性。请回答下列问题:
(1)基态原子的外围电子排布图为___________。
(2)配离子的颜色与电子跃迁的分裂能大小有关,1个电子从较低的
轨道跃迁到较高能量的
轨道所需的能量为
的分裂能用符号△表示。则分裂能
小于
,理由是___________。
(3)某含铜化合物的晶胞如图所示,晶胞上下底面为正方形,侧面与底面垂直。
①晶胞中每个原子与___________个
原子相连,含铜化合物的化学式为___________。
②该晶体高温煅烧生成的分子空间构型为
形。分子中大
键可用
符号表示,其中
代表参与形成的大
键原子数,
代表参与形成的大
键电子数(如苯分子中的大
键可表示为
),则
中大
键应表示为___________。
(4)石墨烯可采用化学方法进行制备,如采用六氯苯六溴苯作为原料可制备石墨烯。下表给出了六氯苯、六溴苯、苯六酸(俗名为蜜石酸)的熔点和水溶性:
物质 | |||
熔点/℃ | 231 | 325 | 287 |
水溶性 | 不溶 | 不溶 | 易溶 |
①六溴苯的熔点比六氯苯高的原因是___________。
②苯六酸与六溴苯、六氯苯的水溶性存在明显的差异,原因是___________。
③苯六酸分子中的杂化方式是___________。
(5)铌元素()为一种金属元素,其基态原子的核外电子排布式为
。下列不同
微粒的核外电子排布式中,失去最外层1个电子所需能量最小的是___________(填标号)。
a. b.
c.
d.
(6)的结构中
为面心立方最密堆积,晶胞结构如图所示。若该晶体的晶胞参数为
,阿伏加德罗常数的值为
。则距离最近的两个锰原子之间的距离为___________
。
8、将汽车尾气中含有的CO利用不仅能有效利用资源,还能防治空气污染。工业上常用CO与H2在由Al、Zn、Cu等元素形成的催化剂作用下合成甲醇。
(1)右图是某同学画出CO分子中氧原子的核外电子排布图,
请判断该排布图 (填“正确”或“错误”),理由是 (若判断正确,该空不用回答)。
(2)写出两种与CO互为等电子体的离子 。
(3)向CuSO4溶液中加入足量氨水可得到深蓝色[Cu(NH3)4]SO4溶液,[Cu(NH3)4]SO4中 所含配位键是通过配体分子的 给出孤电子对, 接受电子对形成,SO42-的空间构型是 ,该物质中N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为 > > (填元素符号)。
(4)甲醇与乙烷的相对分子质量相近,故二者分子间的作用力(范德华力)相近,但是二者沸点的差距却很大,造成该差异的原因是 ;在甲醇分子中碳原子轨道的杂化类型为 。
(5)甲醛与新制Cu(OH)2悬浊液加热可得砖红色沉淀Cu2O,已知Cu2O晶胞的结构如图所示:
①在该晶胞中,Cu+ 的配位数是 ,
②若该晶胞的边长为a pm,则Cu2O的密度为________g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为NA)
9、下图表示的是生产石膏的简单流程,请用平衡移动原理解释向CaCO3悬浊液中通入SO2发生反应的原因______。
10、四氧化三铅(化学式可以写为2PbO·PbO2)被广泛用作防锈漆成分。测定某样品中四氧化三铅含量的步骤如下(样品中杂质均不参与反应):
Ⅰ.称取ag样品,加酸溶解,滤去不溶物,所有的铅元素进入溶液中并得到含有Pb2+的溶液。
Ⅱ.加入过量K2Cr2O7溶液,加热,生成黄色沉淀(PbCrO4),冷却,过滤。
Ⅲ.将沉淀全部转移至仪器A中,加入浓HCl,沉淀溶解,溶液转为橙色。
Ⅳ.加入过量KI溶液,置于暗处5~10分钟,溶液呈棕黄色。
Ⅴ.加入cmol·L−1Na2S2O3溶液进行滴定,当溶液转为浅黄色时,加入淀粉,滴定至终点。进行3次平行实验,消耗Na2S2O3溶液的体积平均值为vmL。
已知:ⅰ. (橙色)+H2O
2
(黄色)+2H+。
ⅱ.I2在水中溶解度小,易挥发。
ⅲ.I2(黄色)+I−(无色)(棕黄色)。
ⅳ.I2+2 (无色)=2I−+
(无色)。
(1)PbO2中Pb的化合价是___________。
(2)Ⅱ中生成沉淀的离子方程式为___________。
(3)结合化学用语解释:Ⅲ中加入浓HCl后沉淀溶解的原因是___________。
(4)将Ⅳ中反应的离子方程式补全:□I−+___________+___________=□Cr3++___________+___________,___________
(5)Ⅴ中滴定终点的现象是___________。
(6)样品中四氧化三铅的质量分数为___________。(列出表达式即可,M(四氧化三铅)=685g·mol−1)
(7)步骤Ⅱ、Ⅲ在达成实验目的中起到的作用是___________。
11、已知空气组成(体积分数)N2:0.800,O2:0.200,氨空气氧化后的混合气体组成如下(高温下NO与O2可以共存)NO:16 mol;O2:7.00 mol;H2O:24.5 mol;N2:112 mol。
完成下列计算:
(1)该混合气体中NO全部转化为HNO3,需要___________摩尔O2 。
(2)参加反应的空气的体积是___________升。(标准状况下)
(3)向该混合气体中添加空气使NO完全转化为 HNO3,转化后剩余气体中(不含H2O)氧气体积分数为0.0500。添加空气多少摩尔?___________
(4)该混合气体的组成表明NH3氧化产生的NO超过16 mol,有部分NO已和O2、H2O 反应转化为HNO3。这部分NO是多少摩尔? _______
12、氮化铝晶体为共价晶体,是一种新型的无机非金属材料,有其重大用途。
(1)某一种制取方法是(未配平)。
①每个中含 _______ 个
键,碳单质常见的是金刚石、石墨,其碳原子通常依次采用 _______ 、 _______ 杂化;
②碳单质与生石灰在高温下生成电石与晶体属于含离子键和 _______(填非极性或极性)共价键的离子晶体,而
与
比较,
中
键更短,其主要原因是 _______ 。
(2)也可由
和
在一定条件下制取,该反应的化学方程式是 _______(可以不写反应条件),氨属于含极性共价键的 _______(填非极性或极性)分子。
(3)已知晶胞如图所示:
①空心球(原子)半径大于黑心球(原子)半径,空心球代表的是 _______(写名称)原子,理由是(空心球)
_______
(黑心球)[填写某一种原子
的原子半径
的单质通常不形成共价晶体];
②设为阿伏加德罗常数的值,晶胞的边长
,则
的晶体密度为 _______
。
13、氧化铈()是一种广泛应用的稀土氧化物。现以氟碳铈矿(含
、BaO、
等)为原料制备氧化铈,其工艺流程如图所示;
已知:
①稀土离子易与形成复盐沉淀。
和
发生反应
;
②硫脲: 具有还原性,酸性条件下易被氧化为
;
③在空气中易被氧化为
。
回答下列问题:
(1)焙烧时,为了提高焙烧效率,可采取的措施有_______(任写一条)。
(2)中Ce元素的化合价为_______,滤渣A的主要成分是_______。
(3)焙烧后加入稀硫酸浸出,Ce的浸出率和稀硫酸浓度、温度有关,其关系如图所示,应选择的适宜的条件为_______,硫酸浓度过大时,浸出率降低的原因是_______。
(4)加入硫脲的目的是将还原为
,反应的离子方程式为_______。
(5)步骤③加入盐酸后,通常还需加入,其主要目的为_______。
(6)步骤④的离子方程式为_______。
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