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、镍在金属羰基化合物(金属元素和CO中性分子形成的一类配合物)、金属储氢材料(能可逆地多次吸收、储存和释放H2的合金)等领域用途广泛。
(1)基态Ni原子核外电子排布式为__________________________。
(2)Ni(CO)4中镍元素的化合价为__________,写出与CO互为等电子体的带一个单位正电荷的阳离子为:_______。Ni(CO)4的一氯代物有2种,其空间构型为_______________ o
(3)一种储氢合金由镍与镧(La)组成,其晶胞结构如图所示,则该晶体的化学式为_____________
(4)下列反应常用来检验Ni2+,请写出另一产物的化学式:_______________。
与Ni2+配位的N原子有__________个,该配合物中存在的化学键有_________(填序号)。
A.共价键 B.离子键 C.配位键 D.金属键 E.氢键
(5)Ni与Fe的构型相同(体心立方堆积),Ni的摩尔质量为M g/mol,阿伏加德罗常数为NA,密度为a g/cm3Ni原子的半径为_________pm(金属小球刚性相切)
4、【化学—物质结构与性质】原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。其中A的基态原子有3个不同的能级,各能级中的电子数相等;C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同;D为它所在周期中原子半径最大的主族元素;E和C位于同一主族,F的原子序数为29。
(1)F原子基态的外围核外电子排布式为 。
(2)在A、B、C三种元素中,第一电离能由小到大的顺序是 (用元素符号回答)。
(3)元素B的简单气态氢化物的沸点 (高于,低于)元素A的简单气态氢化物的沸点,其主要原因是 。
(4)由A、B、C形成的离子CAB-与AC2互为等电子体,则CAB-的结构式为 。
(5)在元素A与E所形成的常见化合物中,A原子轨道的杂化类型为 。
(6)由B、C、D三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示,则该化合物的化学式为 。
(7)FC在加热条件下容易转化为F2C,从原子结构的角度解释原因 。
5、运用化学反应原理知识回答下列有关碳和碳的化合物的问題
⑴汽车尾气的主要污染物是NO以及燃料燃烧不完全所产生的CO,它们是现代化城市的重要大气污染物,为了减轻汽车尾气造成的大气污染,人们开始探索利用NO和CO在一定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法(己知该反应在一定条件下可以自发进行)。在2L密闭容器中加入一定量NO和CO,当溫度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:
①请结合上表数据,写出NO与CO反应的化学方程式___________________,该反应的△S_______0 (填“<”或“>”)。
②上述反应T1℃时的平衡常数为K1,T2℃时的平衡常数为K2。根据表中数据计算K1=_________,根据表中数据判断,温度T1和T2关系是(填序号)______________。
A. T1>T2 B. T1<T2 C.无法比较
(2)生成的CO2经常用氢氧化钠来吸收,现有0.4molCO2,若用200mL3mol/LNaOH溶液将其完全吸收,溶液中离子浓度由大到小的顺序为____________。
(3)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为:___________mol/L。(忽略混合前后溶液体积的变化)
(4)己知14gCO完全燃烧时放出141.5 kJ 的热量,则写出CO燃烧热的热化学方程式:_____________。
(5)CO还可以用做燃料电池的燃料,某熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,写出其负极和正极电极反应方程式:负极:_________;正极:________
6、由P、S、Cl、Ni等元素组成的新型材料有着广泛的用途,回答下列问题。
(1)基态Cl原子核外电子占有的原子轨道数为______个,P、S、Cl的第一电离能由大到小顺序为_______。
(2)PCl3分子中的中心原子杂化轨道类型是______,该分子构型为_______。
(3)PH4Cl的电子式为______,Ni与CO能形成配合物Ni(CO)4,该分子中π键与σ键个数比为________。
⑷已知MgO与NiO的晶体结构(如图1)相同,其中Mg2+和Ni2+的离子半径分别为66 Pm和 69 pm,则熔点:MgO___NiO(填“>”、“<”或“=”),理由是______。
(5)若NiO晶胞中离子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,0),则C离子坐标参数为______。
(6)一定温度下,NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为O2-作密置单层排列, Ni2+填充其中(如图2),已知O2-的半径为a m,每平方米面积上分散的该晶体的质量为____g。(用a、NA表示)
7、工业上可用微生物处理含KCN的废水。第一步是微生物在氧气充足的条件下,将KCN转化成KHCO3和NH3(最佳pH : 6.7~7.2);第二步是把氨转化为硝酸:NH3+202HNO3+H2O
请完成下列填空:
(1)写出第一步反应的化学反应方程式_____________,第二步反应的还原产物是_____________ (填写化学式)。
(2)在KCN中,属于短周期且原子半径最大的元素是_____,氮原子最外层电子的运动状态有_______种。水的电子式是________。
(3)比较碳和氮元素非金属性强弱,化学反应方程式为_____________。
(4)室握下,0.lmol/LK2CO3、KCN、KHCO3溶液均呈碱性且pH依次减小,在含等物质的量的KCN、KHCO3混合溶液中,阴离子(除OH-)浓度由大到小的顺序是_____________。
(5)工业上还常用氯氧化法处凡含KCN的废水:KCN+2KOH+Cl2=KOCN+2KCl+H2O,2KOCN+4KOH+3Cl2→N2+6KCl+2CO2+2H2O。两扮相比,微生物处理法的优点与缺点是(各写一条)。
优点:________;缺点:__________________。
8、工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝:
已知:H2的燃烧热为285.8kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+133kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为:____________。
Ⅱ.脱碳:
(1)向2L密闭容器中加入2molCO2和6molH2,在适当的催化剂作用下,发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)
①该反应自发进行的条件是_____________(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。(填字母)
a.混合气体的平均式量保持不变 b.CO2和H2的体积分数保持不变
c.CO2和H2的转化率相等 d.混合气体的密度保持不变
e.1molCO2生成的同时有3mol H—H键断裂
③CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6 CO2浓度随时间的变化。_____________
⑵改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH﹤0中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同(T1℃、2L密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
| 反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) |
反应Ⅰ:恒温恒容 | 0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min |
| 4.5 |
|
| |
20min | 1 |
|
|
| |
30min |
|
| 1 |
| |
反应Ⅱ:绝热恒容 | 0min | 0 | 0 | 2 | 2 |
①达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:平衡常数K(I)______ K(II)(填“﹥”“﹤”或“=”下同);平衡时CH3OH的浓度c(I)____ c(II)。
②对反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=_______ 。在其他条件不变的情况下,若30min时只改变温度T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,则T1___T2(填“>”、“<”或“=”)。若30min时只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),则平衡_____移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
⑶利用人工光合作用可将CO2转化为甲酸,反应原理为2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,
装置如图所示:
①电极2的电极反应式是____________;
②在标准状况下,当电极2室有11.2L CO2反应。 理论上电极1室液体质量_____(填“增加”或“减少”______g。
9、为测试铁片中铁元素的含量,某课外活动小组提出下面方案并进行了实验。将0.200g铁片完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用0.0200mol•L-1的KMnO4溶液滴定,达到终点时消耗了25.00mLKMnO4溶液。
(1)配平以下方程式并标出电子转移的方同与数目:___。
H2SO4+KMnO4+FeSO4→MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O
(2)铁片中铁元素的质量分数为___;若通过仪器分析发现该小组的测量结果偏高,以下可能的情况有___。
A.酸式滴定管洗净后,直接注入高锰酸钾溶液
B.洗净的锥形瓶,再用待测液润洗
C.锥形瓶中残留有少量蒸馏水
D.滴定至终点时,在滴定管尖嘴部位有气泡
(3)高锰酸钾溶液往往用硫酸酸化而不用盐酸酸化,原因是:___。
(4)Fe2(SO4)3溶液中c(Fe3+):c(SO)___2:3(填写“>”、“<”或“=”),用离子方程式解释:___。
(5)高锰酸钾在化学品生产中,广泛用作为氧化剂,可以氧化H2O2、Fe2+、S2-、SO等多种物质。如H2O2+KMnO4+H2SO4→MnSO4+ +K2SO4+H2O,试推测空格上应填物质的化学式为___。
(6)上述反应在恒温下进行,该过程中会明显看到先慢后快的反应,原因可能是___。
10、ClO2是新一代高效安全的杀菌剂。由于其浓度过高时易分解。常将其转化成NaClO2晶体以便储运。实验室模拟NaClO2的制备装置如图1所示。
已知:①ClO2易溶于水,熔点为-59°C,沸点为11°C,在碱性溶液中发生反应:2ClO2+2OH-=+
+H2O;
②图2为NaClO2的溶解度随温度变化曲线,NaClO2在温度高于60°C时易分解生成NaClO3和NaCl。
请回答下列问题:
(1)A为ClO2的发生装置,生成ClO2的化学方程式为___________。
(2)H2O2属于___________(填“极性”。”非极性”)分子,H2O2在C装置中作___________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(3)空气流速过快或过慢,均会降低NaClO2产率,其原因是___________。
(4)装置C需要采用冰水浴,其目的是___________。
(5)从NaClO2溶液中获得NaClO2晶体的过程中对温度的控制要求较高。具体操作为先减压,将NaClO2溶液加热到___________(填字母标号)浓缩,至有晶膜出现时,再在常压下___________(填操作),过滤,洗涤,干燥。
A.略低于38℃ B.略高于38℃ C.略低于60℃ D.略高于60℃
(6)为测定所得NaClO2产品的纯度,进行如下实验:
步骤①:称取mg样品于烧杯中,用适量蒸馏水溶解后,加入稍过量的KI晶体,再滴加适量的稀硫酸,充分反应(杂质不与KI反应);
步骤②:将所得溶液转移至500mL容量瓶中,稀释定容;
步骤③:准确移取25.00mL步骤②所得溶液于锥形瓶中,滴加两滴淀粉溶液,用cmol/L的Na2S2O3标准溶液滴定,至恰好完全反应时,消耗Na2S2O3溶液VmL(反应方程式为:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6)。
该NaClO2产品的纯度为___________%。
11、将3.00g某有机物(仅含C、H、O元素,相对分子质量为150)样品置于燃烧器中充分燃烧,依次通过吸水剂、CO2吸收剂,燃烧产物被完全吸收。实验数据如下表:
| 吸水剂 | CO2吸收剂 |
实验前质量/g | 20.00 | 26.48 |
实验后质量/g | 21.08 | 30.00 |
请回答:
(1)燃烧产物中水的物质的量为_______mol。
(2)该有机物的分子式为_______(写出计算过程)。
12、有效去除大气中的SO2、H2S以及废水中的硫化物是环境保护的重要课题。
(1)在一定条件下,CO可以去除烟气中的SO2,其反应过程分三步完成(Cat表示催化剂,[]表示空穴):
i.Cat[ ]+SO2=Cat[O]+SO
ii.Cat[ ]+SO=Cat[O]+S
iii.……
①写出第iii步反应方程式:______。
②在500℃条件下(硫的沸点445℃),将0.05mol混合气体(CO体积分数0.1%,SO2体积分数为0.05%,其余为N2)通入1L刚性容器中,在催化剂作用下发生反应,100min时测得CO体积分数0.01%。
i.100min时SO2去除率为______。
ii.0~100min内CO平均反应速率v(CO)=______。
③已知脱硫总反应的△H>0,其他条件相同时,以γ-Al2O3作为催化剂,反应相同的时间,SO2的去除率随反应温度的变化如图所示,当温度高于500℃,SO2去除率降低的原因是_____。
(2)工业上可用克劳斯法处理H2S废气,其脱硫原理的反应分两步进行,其过程与能量变化如图所示。
①克劳斯法脱硫的总反应的热化学方程式为_____。
②在一定温度、285kPa反应条件下,将n(H2S):n(O2)=2:1混合气进行下列反应:
I.2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)
II.2SO2(g)+4H2S(g)3S2(g)+4H2O(g)
测得平衡时混合气体中S2与SO2的分压相等,且H2S平衡转化率为45%,此时p(S2)=_____;反应I的平衡常数Kp=______(列出数字运算表达式即可)。
13、从石油废催化剂(主要含有Al2O3、V2O5、Ni、Mo、Fe等)中回收钒、钼,是提取这些紧缺金属的重要方法。国内采用的一种工业流程如下:
回答下列问题:
(1)对原料进行了两次焙烧,第一次焙烧的目的是____,第二次焙烧时发生反应的化学方程式为____。
(2)水浸取滤渣中主要含有氧化镍、三氧化二铁。室温“沉铁”时,若溶液中c(Ni2+)=0.5mol/L、c(Fe2+)=0.2mol/L,加入适量碳酸钠调节溶液的pH可以使“沉铁”完全且较纯净,则调节pH的范围为_______(假设溶液体积不变,沉淀完全的离子浓度≤1×10-5,lg6=0.8,lg2=0.3,Ksp[Fe(OH)3]=2.16×10-39,Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15)
(3)加入NH4Cl调节pH到8.5,将钒元素以偏钒酸铵的形式分离出来,加氨系数K(铵盐与钒含量换算比)和温度对其影响如上图所示,则K最佳值约为_______﹐温度最佳值约为_______,温度过高会使沉钒率下降,原因是_______。
(4)钼酸铵溶液可以结晶出二钼酸铵[(NH4)2Mo2O7,相对分子质量为340],取少量晶体,一定条件下受热分解的热重曲线如图所示:
则597℃时,二钼酸铵热分解的化学方程式为_______。
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