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、【选做题】本题包括A, B两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A小题评分
A.在5-氨基四唑()中加入金属Ga,得到的盐是一种新型气体发生剂,常用于汽车安全气囊.
(1)基态Ga原子的电子排布式可表示为____________;
(2)5-氨基四唑中所含元素的电负性由大到小的顺序为____________,其中N原子的杂化类型为____________;在1mol 5-氨基四唑中含有的σ键的数目为____________。
(3)叠氮酸钠(NaN3)是传统安全气囊中使用的气体发生剂.
①叠氮酸钠(NaN3)中含有叠氮酸根离子(N3-),根据等电子体原理N3-的空间构型为____________。
②以四氯化钛、碳化钙、叠氮酸盐作原料,可以生成碳氮化钛化合物.其结构是用碳原子取代氮化钛晶胞(结构如右图)顶点的氮原子,这种碳氮化钛化合物的化学式为____________。
3、碱式碳酸镁不溶于水,用途广泛,主要用作橡胶制品的填充剂,能增强橡胶的耐磨性和强度。也可用作油漆和涂料的添加剂,也可用于牙膏、医药和化妆品等工业。以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下:
(1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成,已知常温下Ksp(Mg(OH)2)=1.8×10-11,表示Mg(OH)2沉淀溶解平衡的方程式为 ,Mg(OH)2达到沉淀达到沉淀溶解平衡时溶液的pH (已知:lg36≈1.5)。
(2)已知:常温下Ka1(H2CO3)=4.4×10-7,Ka2(H2CO3)=4.7×10-11,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,则NH4HCO3溶液显 性,c(NH) c(HCO)(选填“大于”、“小于”、“等于”),该溶液物料守恒表达式为 。
(3)上述流程中的滤液浓缩结晶,所得主要固体物质的化学式为____________。
(4)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁晶体4.84 g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00 g和标准状况下CO2 0.896 L,则碱式碳酸镁的化学式为 ,写出氯化镁、氨、碳酸氢铵热水解生成碱式碳酸镁的离子方程式 。
4、某芳香烃A可以从煤干馏得到的煤焦油中分离出来,以A为原料可以合成聚邻氨基苯甲酸、扁桃酸等物质,其合成流程如下(部分产物、合成路线、反应条件已略去):
已知:
Ⅰ.R—CHO+HCN
Ⅱ.R—CNR—COOH
Ⅲ.(苯胺易被氧化)
请回答下列问题:
(1)C的分子式为__________。
(2)下列对相关反应类型的判断合理的是__________ (填序号)。
| ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ | ⑦ |
Ⅰ | 加成 | 水解 | 还原 | 取代 | 还原 | 氧化 | 加聚 |
Ⅱ | 加成 | 消去 | 还原 | 加成 | 氧化 | 还原 | 缩聚 |
Ⅲ | 取代 | 水解 | 氧化 | 加成 | 氧化 | 还原 | 缩聚 |
Ⅳ | 取代 | 消去 | 氧化 | 取代 | 还原 | 氧化 | 加聚 |
(3)写出反应③的化学方程式:______________________________。
(4)扁桃酸有多种同分异构体,其中既能与氯化铁溶液发生显色反应,又能与碳酸氢钠溶液反应产生气泡的同分异构体有__________种,写出其中一种的结构简式:__________________。
(5)以芳香烃A为主要原料,还可以通过下列合成路线合成阿司匹林和冬青油:
①冬青油的结构简式为____________________。
②写出反应Ⅴ的化学方程式:______________________________。
5、精制氯化钾在工业上可用于制备各种含钾的化合物,完成下列填空,工业氯化钾中含有、
、
等杂质离子,可按如下步骤进行精制,完成各步内容:
①溶解;②加入试剂至、
沉淀完全,煮沸;③____________;④加入盐酸调节
;⑤____________(除
);⑥蒸干灼烧。步骤②中,依次加入的沉淀剂是
、______、______。证明
已沉淀完全的操作是____________。
6、氧化铝在工业上有着广泛的应用。(写出计算过程)
(1)制取净水剂氯化铝。其原理为:Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO。25.5g 氧化铝、3.6g 碳、4.48L(标准状态)氯气混合后在高温下反应,理论上可得氯化铝_____克。
(2)向100g氢氧化钠溶液中加入10g 氧化铝,充分反应后,剩余固体4.9克。测得所得溶液的密度为1.051g/cm3 。则所得溶液的物质的量浓度为______________。
(3)超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域。其制取原理为:Al2O3+N2+3C2AlN+3CO。由于反应不完全,氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质。
① 取一定量样品置于反应器中,通入2.016L(标准状况)O2,在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g·L-1(已折算成标准状况,AIN不跟O2反应)。该样品中含杂质炭__________g。
② 向①中反应后的容器中加入过量的NaOH浓溶液共热并蒸干,AlN跟NaOH溶液反应生成NaAlO2,得到氨气3.36L(标准状况)及16.38g的固体。再将该固体配成溶液,向其中慢慢加入1mol/L盐酸,当加到20mL时开始产生沉淀。求该样品中的AlN的质量分数为________。(用小数表示,保留2位小数)
(4)用氧化铝为原料可制得含铝化合物X。取6.9gX放入100mL水中完全溶解,溶液呈弱酸性。取出10mL加入过量盐酸,无气泡,再加入过量氯化钡有白色沉淀0.932g 。另取10mL样品,慢慢滴加氢氧化钠溶液直至过量,过程中出现的现象为出现白色沉淀→沉淀逐渐增多→沉淀不再变化→沉淀开始减少→沉淀全部消失。若改用氨水做上述实验最终可得0.156g沉淀。经测定X中含氢量为4.64% 。求化合物X的化学式_______。
7、(Ⅰ)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合来制备甲醇。已知某些化学键的键能数据如下表:
化学键 C—C C—H H—H C—O H—O
键能/kJ·mol-1 348 413 436 358 1 072 463
请回答下列问题:
(1)已知CO中的C与O之间为叁键连接,则工业制备甲醇的热化学方程式为 。
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在容积固定为2 L的密闭容器内充入1 mol CO和2 mol H2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在250 ℃开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
则从反应开始到20 min时,以CO表示的平均反应速率= ,该温度下平衡常数K= ,若升高温度则K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 。
A.2v(H2)正=v(CH3OH)逆
B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器中气体的压强保持不变
D.单位时间内生成n mol CO的同时生成2n mol H2
(Ⅱ)回答下列问题:
(1)体积均为100 mL pH=2的CH3COOH与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,则Ka(HX) Ka(CH3COOH)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)25 ℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得pH=6,则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)= mol·L-1(填精确值)。
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、氢氟酸可用于半导体工业,也常用来蚀刻玻璃,其刻蚀反应原理如下:6HF + Na2SiO3 =2NaF + SiF4↑+ 3H2O完成下列填空:
(1)根据HF的________(选填编号)大于H2O,可推断氟元素的非金属性强于氧元素。
A.酸性 B.熔沸点 C.稳定性 D.键的极性
(2)SiF4与甲烷结构相似,SiF4是含___键的_____分子(均选填“极性”或“非极性”)。刻蚀反应中的三种元素可组成同时含离子键和共价键的化合物,该化合物的电子式为__________。
(3)Si原子核外电子有_____种不同能量的电子,其中最高能量的电子处于______轨道。
(4)在相同条件下,Na2SiO3、CaSiO3分别与等浓度等体积的氢氟酸反应,两个反应原理相似,但前者的反应速率明显大于后者。原因是__________________________。
(5)同浓度的H2SO3和HF两溶液的pH为:H2SO3_____HF(选填“>”或“<”)。浓度均为0.01 mol/L 的H2SO3和HF的1L混合溶液中,通入0.02 mol NH3充分反应后,SO32-、HSO3-、F-、NH4+浓度从大到小的顺序为:____________________。
已知:H2SO3 Ki1=1.54×10-2 Ki2=1.02×10-7 HF Ki=6.8×10-4 NH3·H2O Ki=1.8×10-5
10、可用于环境消毒。实验室利用如图装置制备
溶液,已知
通入
溶液存在如下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
反应Ⅰ的反应速率很快,反应Ⅱ在室温下较慢。
(1)仪器a的名称是___________。
(2)制备,必要时可进行加热,则装置甲中试剂X为___________(填化学式),相应的化学方程式为___________。
(3)装置乙中蒸馏水的作用是___________。
(4)为了提高产率,对装置丙进行改进,可采取的一种措施是___________。
(5)实验过程中仍有少量进入装置丁的原因是___________(写一种原因)。
(6)有效氯指的是每升含氯消毒液的氧化能力相当于多少克的氧化能力。实验测得装置丙中的有效氯为
,假设有效氯都来自
,则该溶液中
的物质的量浓度为___________。若实验制得的
溶液在放置过程中又有部分转化成
,则有效氯含量___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
11、以下方法常用于对废水中的苯酚进行定量测定:取含苯酚废水,加过量溴水使苯酚完全反应,煮沸,再加入过量
溶液生成三溴苯酚,再用
标准溶液滴定至终点,消耗
溶液
.已知
(三溴苯酚)
.
和
溶液颜色均为无色.
(1)消耗的物质的量为________.
(2)废水中苯酚的物质的量浓度为_______(写出简要计算过程).
12、方钴矿化合物是典型的热电材料,在环境污染和能源危机日益严重的今天,进行新型热电材料的研究具有很强的现实意义。
(1)基态Co的价电子排布式为___________,Co和Fe的逐级电离能数据如表,Fe的大于Co的原因是___________。
元素 | …… | |||||
Fe | 462.5 | 1561.9 | 2957 | 5290 | 7240 |
|
Co | 760.4 | 1648 | 3232 | 4950 | 7670 |
|
(2)Sb是第五周期ⅤA族元素,其同族元素可用于研制农药,例如3,5-二氯苯胺是农用杀菌剂的关键中间体。可由以下方法合成:
①化合物乙中各元素的电负性大小为___________。
②化合物甲中C原子杂化轨道类型为___________。
③化合物甲中的键和
键之比为___________。(苯环中6个C原子共同形成了一个6原子6电子的大
键
)
(3)已知的熔点73℃,沸点223.5℃,
的熔点是735℃,沸点是1049℃。两者的熔沸点差异较大的原因是___________。预测
的空间构型为___________。
(4)Brian Sales等研究了一类新型热电材料,叫作填隙方钴矿锑化物,在钴和锑形成的晶体空隙中填充入稀土原子La(如图所示),该化合物的化学式为___________。设阿伏加德罗常数的值为,已知该晶胞参数为a nm,则该晶体的密度是___________
。
13、氮的化合物应用广泛,但其对环境造成污染以及治理已成为科学家们的重要研究课题。
Ⅰ.笑气()是一种危险化学品,有关笑气反应的两个热化学方程式如下:
ⅰ.
ⅱ.
(1)写出NO与反应生成
的热化学方程式_______。
(2)NO与生成
的反应,分如下快慢两步进行:
快反应:
;慢反应:
。
①决定总反应速率的是_______(填“快反应”或“慢反应”)。
②当加入的NO和的物质的量不变,改变温度和压强,NO转化50%时(未达平衡),所需的时间如右表所示。已知:NO和
反应生成
的速率方程为
。k是速率常数,随温度升高而增大,K是快反应的平衡常数。
压强/( | 温度/℃ | 时间/s |
1 | 30 | 12.5 |
90 | 25.8 | |
8 | 30 | 0.20 |
90 | 0.60 |
当压强不变,升高温度,总反应速率_______(填“加快”或“减慢”),理由是_______。
Ⅱ.笑气可直接催化分解,该过程发生的反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
(3)某模拟废气的直接催化分解(废气中含、
、
、
)。
①℃时,将模拟废气(
体积分数为35%)以5800
的速度通过催化剂,测得N{O的转化率为45%,则平均反应速率v(
)为_______
。欲提高
的转化率,可采取的措施为适当升温、使用更高效的催化剂、增大催化剂表面积或厚度、_______。
②℃和p kPa时,在恒压密闭容器中进行实验。各组分的相关数据如右表,该温度下反应ⅰ压强平衡常数
_______kPa(保留到小数点后1位)。
物质 | NO | |||||
投料/mol | 37 | 19 | 21 | 6.5 | 0 | 0 |
平衡/mol | 51 | 21 | 20 | 2 | 4 |
Ⅲ.经测定某污水里含量为4.6%,科研人员研究发现可用图所示的装置处理污水中的
原理是利用
把
还原成
。
(4)阳极附近溶液中发生的离子方程式为_______。
(5)在实验室恰好完全处理3.0kg该污水,则理论上阴极区与阳极区溶液质量变化的差为_______g。
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