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、铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态,铈的合金耐高温,可以用来制造喷气推进器零件。
请回答下列问题:
(1)雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2-、NO3-(二者物质的量之比为1:1),该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(2)可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如图所示。
①Ce4+从电解槽的______(填字母序号)口流出。
②写出阴极的电极反应式________________。
(3)铈元素在自然界中主要以氟碳矿形式存在。主要化学成分为CeFCO3。工业上利用氟碳铈矿提取CeCl3的一种工艺流程如下:
①焙烧过程中发生的主要反应方程式为__________________。
②有同学认为酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换盐酸更好,他的理由是_________。
③Ce(BF4)3、KBF4的Ksp分别为a、b,则Ce(BF4)3(s)+3KCl(aq)3KBF4(s)+CeCl3(aq)平衡常数为________(用a、b的代数式表示)。
④加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得固体无水CeCl3,其中NH4Cl的作用是______。
3、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)
4、(1)苏打属于________晶体,与盐酸反应时需要破坏的化学键有_________。
(2)可与H2反应,请用系统命名法对其产物命名_________。
(3)在蔗糖与浓硫酸的黑面包实验中,蔗糖会变黑并膨胀,请用化学方程式解释膨胀的主要原因:_________。
5、化学链燃烧的基本原理是将传统燃料与空气接触的燃烧反应借助载氧剂(如、FeO等)的作用分解为几个气固相反应,燃料与空气无需接触,由载氧剂将空气中的氧传递给燃料。
回答下列问题:
(1)用FeO作载氧剂,部分反应的与温度的关系如图甲所示(已知:
是用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,平衡分压=总压×物质的量分数)。
①据图甲判断,属于吸热反应的是___________(填“a”“b”或“c”)。
②X点对应温度下,向某恒容密闭容器中通入m molCO,并加入足量的FeO,只发生反应,则CO的平衡转化率为___________。
(2)为研究上述反应体系的平衡关系,控制温度为T℃,向某恒容密闭容器中加入和
进行反应:
。反应起始时压强为
,达到平衡状态时,容器内气体压强是起始压强的2.0倍。
①T℃时,该反应的平衡常数___________(分压=总压×物质的量分数)。
②相同温度下,再向该恒容密闭容器中通入稀有气体(Ar)稀释,该反应的化学平衡将___________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时,与
物质的量浓度之比
___________。
(3)为研究反应体系的动力学行为,向另一恒容密闭容器中加入一定量、
和
,控制不同反应温度,
物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线如图乙所示。
代表较高温度的变化曲线为___________。(填“X”或“Y”)。温度为T℃,若起始时向该容器中加入、
、
、
,此时
___________
(填“>”“<”或“=)。
6、是一种具有强温室效应的分子,将其先转化为合成气
再合成液态链烃或芳香烃是实现碳中和的重要途径,以合成气为原料合成液态烃的工艺过程叫做费托合成,属于煤的间接液化技术。请回答下列问题:
(1)已知、CO和
(正癸烷,1)的燃烧热依次是
、
、
,则反应
的反应热
_______
。
(2)甲烷转化为合成气主要是在催化剂的作用下发生如下反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
①向一定温度下的2L刚性容器中充入1mol甲烷和3mol水蒸气,5min后体系达平衡状态,此时容器中含有0.4molCO和0.3mol,则5min内反应Ⅰ的平均速率
_______
,该温度下反应Ⅱ的平衡常数
_______。
②在起始投料比一定的刚性容器中,温度对平衡转化率、CO选择性、
选择性的影响如图1所示,其中表示
选择性的曲线是_______(填“a”“b”或“c”)。若其他条件一定,向原料气中加入惰性稀释气体并保持总压强不变,测得CO的平衡百分含量增大(如图2),原因是_______。
(3)苯乙醛()是一种常用的香精原料,传统的利用芳香烃生产苯乙醛的方法产率较低。以10%的稀硫酸为电解液,利用惰性电极电解氧化环辛四烯(
)可直接得到苯乙醛且产率较高,该方法的阴极反应式为_______,每消耗1mol环辛四烯,理论上转移电子的物质的量为_______。忽略温度变化,电解一段时间后,电解液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
7、电催化还原是当今资源化利用二氧化碳的重点课题,常用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。
(1)一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原的装置示意图如图-1所示。控制其他条件相同,将一定量的
通入该电催化装置中,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图-2所示。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量的原因是___________。
②控制电压为0.8V,电解时转移电子的物质的量为___________mol。
③科研小组利用代替原有的
进行研究,其目的是___________。
(2)一种铜基复合电极材料的制备方法:将一定量
分散至水与乙醇的混合溶液中,向溶液中逐滴滴加
(一种强酸)溶液,搅拌一段时间后离心分离,得
,溶液呈蓝色。写出
还原
的离子方程式:___________。
(3)金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO₂制备甲醛和乙醇的可能机理如图-3所示。研究表明,在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图-4所示。
①X为___________。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构。_________
②与单纯的Cu电极相比,利用Cu/La复合电极材料电催化还原的优点是___________。
8、自然界中不存在氟的单质,得到单质氟共经历了一百多年时间,不少科学家为此献出了宝贵的生命,在1886年法国的化学家Moissa终于发明了摩式电炉,用电解法成功的制取了单质氟,因此荣获1906年诺贝尔化学奖,氟及其化合物在生产及生活中有着广泛的用途,请回答下列问题:
(1)氟磷灰石可用于制取磷肥,其中Ca原子的L层电子排布式为___________。P原子有___________个未成对电子,PO43-的中心P原子的杂化方式为___________。
(2)氟气可以用于制取火箭燃料的氧化剂ClF3和BrF3,其中沸点较高的是_____________(填化学式),原因是_____________。
(3)氟气可以用于制取惰性强于N2的保护气SF6;可以用于制取聚合反应的催化剂PF3,可以作为工业制取硅单质的中间(SiCl4)的原料。
①SiCl4分子的空间构型为_________________。
②S、P、Si的第一电离由大到小的顺序为__________________。
(4)氟气可以用于制取高化学稳定性材料聚四氟乙烯的原料四氟乙烯,50g四氟乙烯含σ键的数目为________________。
(5)工业上电解Al2O3制取单质铝,常利用冰晶石NaAlF6降低Al2O3的熔点。Na、Al、F的电负性由小到大的顺序为______________,工业上不用电解AlCl3制取铝的原因为________________。
(6)已知CaF2晶体常用于助熔剂,其晶胞结构如图所示。
已知F原子和Ca原子之间的距离为apm,在晶胞体对角线的1/4、3/4两点分别有一个F-,阿伏加德罗常数为NA,则晶体的密度为_____________。
9、可燃冰是一种高效清洁能源,中国已勘探的可燃冰储量居世界第一,持续安全开采量创下了世界纪录,有望2030年实现产业化开采。科学家也对进行了重点研究。
I.与
重整的工艺过程中涉及如下反应:
反应①
反应②
反应③
(1)已知:反应④,则
_______
。
(2)一定条件下,向体积为的密闭容器中通入
各
及少量
,测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示。
①图中a和c分别代表产生_______和_______。由图中信息判断后产生
的主要反应并说明理由_______。
②平衡时,
与
的转化率分别为95%和90%,体系内余
,反应③的平衡常数
_______(写出计算式)。
③密闭恒容条件下,反应②达到平衡的标志是_______
A.每消耗的同时消耗
B.的分压不再发生变化
C.气体平均分子量不再发生变化
D.气体密度不再发生变化
E.比值不再发生变化
Ⅱ.将与一种产生温室效应的气体利用电解装置进行耦合转化,原理示意如图。
(3)电池工作时,向电极_______移动。
(4)若消耗和产生温室效应气体的体积比为3∶2,则生成乙烷和乙烯的体积比为_______。
10、(12分)NaCN为剧毒无机物。某化学兴趣小组查阅资料得知,实验室里的氰化钠溶液可使用硫代硫酸钠溶液进行统一解毒销毁,他们开展了以下三个实验,根据要求回答问题:
实验Ⅰ.硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3▪5H2O)的制备
已知Na2S2O3·5H2O对热不稳定,超过48℃即开始丢失结晶水。现以亚硫酸钠、硫化钠和碳酸钠等为原料、采用下述装置制备硫代硫酸钠,反应原理为:
①Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2
②Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S
③2H2S+SO2=3S↓+2H2O
④Na2SO3+SNa2S2O3
(1)将硫化钠和碳酸钠按反应要求的比例一并放入三颈烧瓶中,注入150mL蒸馏水使其溶解,在蒸馏烧瓶中加入亚硫酸钠固体,在分液漏斗中注入_____________(填以下选择项的字母),并按上图安装好装置,进行反应。
A.稀盐酸 B.浓盐酸 C.70%的硫酸 D.稀硝酸
从以上反应可知Na2S 与Na2CO3的最佳物质的量比是___________________。
(2)pH小于7即会引起Na2S2O3溶液的变质反应,会出现淡黄色混浊。反应约半小时,当溶液中pH接近或不小于7时,即可停止通气和加热。如果SO2通过量,发生的化学反应方程式为____________________.
(3)从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3▪5H2O的歩骤为
为减少产品的损失,操作①为趁热过滤, 操作②是________;操作③是抽滤、洗涤、干燥。
Ⅱ.产品纯度的检测
已知:Na2S2O3▪5H2O的摩尔质量为248g/mol;2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6。取晶体样品ag,加水溶解后,滴入几滴淀粉溶液,用0.010mol/L碘水滴定到终点时,消耗碘水溶液vmL,则该样品纯度是______________
Ⅲ.有毒废水的处理化学兴趣小组的同学在配备防毒口罩,橡胶手套和连衣式胶布防毒衣等防护用具以及老师的指导下进行以下实验:
向装有2ml0.1mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2ml0.1mol/L 的Na2S2O3溶液,两反应物恰好完全反应,但没有明显实验现象,取反应后的溶液少许滴入盛有10ml0.1mol/L FeCl3溶液的小烧杯,溶液呈现血红色,请写出Na2S2O3解毒的离子反应方程式_________________。
11、由C、H、O三种元素组成的链状有机化合物X,只含有羟基和羧基两种官能团,且羟基数目大于羧基数目。称取2.04 g纯净的X,与足量金属钠充分反应,生成672 mL氢气(标准状况)。请确定摩尔质量最小的X分子中羟基、羧基数目及该X的相对分子质量(要求写出简要推理过程)。
12、铝酸铋[Bi(AlO2)3]主要用作抗酸药及抗溃疡药,具有中和胃酸和收敛作用。以辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有SiO2、Cu2S、FeS2杂质)为原料制备铝酸铋的一种工艺流程如图所示:
已知:①常温下,Cu(OH)2、Fe(OH)2、Fe(OH)3和Bi(OH)3的Ksp分别为2.0×10-20、4.0×10-16、.4.0×10-38和8.0×10-31,lg2=0.3。
②Cu(OH)2能溶于氨水生成[Cu(NH3)4]2+。
③Sn2+和Sn4+在碱性溶液中分别以[Sn(OH)4]2-和[Sn(OH)6]2-的形式存在。
请回答下列问题:
(1)铋与氮同主族,铋元素在元素周期表中的位置是___________。
(2)滤渣1中除了硫单质,还含另一种物质,30g该物质中含共价键的数目是___________,FeCl3与Cu2S反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
(3)“还原”时,加入铋的目的是___________。
(4)“沉淀”前,若滤液中Cu2+浓度为0.005mol·L-1,Fe2+浓度为0.01mol·L-1,则“沉淀”时调pH的最大值应小于___________。
(5)在碱性溶液中,可用[Sn(OH)4]2-鉴定Bi3+存在,Bi3+被还原为Bi写出该反应的离子方程式:___________。
(6)在氢氧化钠溶液中,次氯酸钠能将Bi(OH)3氧化为NaBiO3,写出该反应的化学方程式:___________。
13、某研究小组拟合成除草剂苯达松和染料中间体X。
已知信息:①+RCOOR′
②RCH2COOR′+R′′COOR′′′
(1)下列说法正确的是________。
A.化合物B到C的转变涉及到取代反应
B.化合物C具有两性
C.试剂D可以是甲醇
D.苯达松的分子式是C10H10N2O3S
(2)化合物F的结构简式是________。
(3)写出E+G→H的化学方程式________。
(4)写出C6H13NO2同时符合下列条件的同分异构体的结构简式________。
①分子中有一个六元环,且成环原子中最多含2个非碳原子;
②1H−NMR谱和IR谱检测表明分子中有4种化学环境不同的氢原子。有N-O键,没有过氧键(-O-O-)。
(5)设计以CH3CH2OH和原料制备X(
)的合成路线(无机试剂任选,合成中须用到上述①②两条已知信息,用流程图表示)________。
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