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、(1)下列物质中,由极性键形成的非极性分子是____。
A.CO2 B.H2O C.CO D.CCl4
(2)近年来,我国北方地区雾霾频发。引起雾霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等。通过测定雾霾中锌等重金属的含量,可知交通污染是目前造成雾霾天气的主要原因之一。回答下列问题:
(1)基态O原子核外电子的运动状态有______种,其电子云形状有____种。
(2)基态Zn原子的核外电子排布式为____。
(3)(NH4)2SO4中存在的化学键类型有_______。
(4)N和F能形成化合物N2F2,N2F2中氮原子的杂化轨道类型为________,写出N2F2的一种结构式:____,1mol N2F2分子中所含σ键的数目是_________。
(5)下列说法正确的是________(填字母)。
a.N2O为直线形分子
b.C、N、O的第一电离能依次增大
c.O3与SO2、NO2-互为等电子体
d.相同压强下,HCOOH的沸点比CH3OCH3的高,说明前者是极性分子,后者是非极性分子
(6)测定大气中PM2.5浓度的方法之一是β-射线吸收法,其放射源可用85Kr。已知85 Kr晶体的晶胞结构如图所示。设晶胞中所含85Kr原子数为m,与每个85 Kr原子相紧邻的85 Kr原子数为n,则_______(填数值)。该晶胞的边长为a nm,则85Kr晶体的密度为______g/cm3.(设NA为阿伏加德罗常数的值)
3、铝、锌、铁在人类生产和生活中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:
(1)Fe2+电子排布式为___,Zn的基态原子能级最高的电子的电子云轮廓图形状为___。
(2)已知Al的第一电离能为578kJ·mol-1、Mg的第一电离能为740kJ·mol-1,请解释Mg的第一电离能比Al大的原因___。
(3)Zn2+可形成[Zn(NH3)6]SO4络合物,1mol[Zn(NH3)6]2+配离子中含σ键___mol,其阴离子中心原子的杂化方式是___,NH3的沸点高于PH3的原因是___。
(4)已知Zn2+等过渡元素离子形成的水合离子的颜色如下表所示:
离子 | Sc3+ | Cr3+ | Fe2+ | Zn2+ |
水合离子的颜色 | 无色 | 绿色 | 浅绿色 | 无色 |
请根据原子结构推测Sc3+、Zn2+的水合离子为无色的原因:___。
(5)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为___,其中Fe的配位数为___。
(6)Fe和N可组成一种过渡金属氮化物,其晶胞如图所示。六棱柱底边边长为xcm,高为ycm,NA为阿伏加德罗常数的值,则晶胞的密度为___g·cm-3(列出计算式即可)。
4、乙烯是制造塑料、合成橡胶和合成纤维等化学产品的基本原料。C2H6裂解制C2H4是化学工业的一个重要研究课题,目前裂解方法有电催化、光催化裂解、直接裂解、氧气或二氧化碳氧化乙烷裂解等。乙烷直接裂解、乙烷二氧化碳氧化裂解和乙烷氧气氧化裂解的反应如下:
(Ⅰ)C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H1=+125kJ·mol-1
(Ⅱ)CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) △H2=+177kJ·mol-1
(Ⅲ)2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) △H3=-211.6kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知键能:E(C—H)=416kJ·mol-1,E(H—H)=436kJ·mol-1,由此计算生成1mol碳碳π键放出的能量为_______kJ。
(2)在一绝热的恒容密闭容器中,通入一定量的C2H6发生反应(Ⅰ),反应过程中容器内压强(P)与时间(t)变化如图1所示,随着反应进行,a~b段压强减小的原因是_______。
(3)反应(Ⅱ)的Arrhenius经验公式实验数据如图2中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。反应的活化能Ea=_______kJ·mol-1。当改变外界条件时,实验数据如图中曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是_______。
(4)乙烷氧气氧化裂解制乙烯,除发生反应(Ⅲ)之外,还发生副反应(Ⅳ):2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)。在800℃时用乙烷氧气氧化裂解制乙烯,乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率随投料比
的变化关系如图所示:
已知:C2H4的选择性=×100%
C2H4的收率=C2H6的转化率×C2H4的选择性
①控制=2而不采用选择性更高的
=3.5,除可防止积碳外,另一原因是_______;
<2时,
越小,乙烷的转化率越大,乙烯的选择性和收率越小的原因是_______。
②一定温度和压强为5.8pMPa条件下,将C2H6和O2按物质的量之比为2∶3通入密闭弹性容器中发生反应,平衡时,C2H4选择性为60%,C2H4的收率为48%。该温度下,反应2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)的Kp=_______(用含字母p的代数式表示,带单位。已知Kp是用反应体系中气体的分压来表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
5、我国力争2030年前实现碳达峰,2060 年前实现碳中和。CO2 的综合利用是实现碳中和的措施之一。
Ⅰ. CO2和CH4在催化剂表面可以合成CH3COOH,该反应的历程和相对能量的变化情况如下图所示(*指微粒吸附在催化剂表面,H*指H吸附在催化剂载体上的氧原子上,TS表示过渡态):
(1)决定该过程的总反应速率的基元反应方程式为___________。
(2)下列说法正确的有___________。
a.增大催化剂表面积可提高CO2在催化剂表面的吸附速率
b. CH3COOH* 比CH3COOH(g)能量高
c.催化效果更好的是催化剂2
d.使用高活性催化剂可降低反应焓变,加快反应速率
Ⅱ. CO2和 H2在一定条件下也可以合成甲醇,该过程存在副反应ii。
反应i: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1 = -49.3 kJ·mol-1
反应ii: CO2(g) + H2(g CO(g)+ H2O(g) ΔH2
(3)有关物质能量变化如图所示,稳定单质的焓(H)为0,则ΔH2=___________ kJ·mol-1
(4)恒温恒容条件下,仅发生反应ii,反应达到平衡的标志是___________。
a. CO的分压不再发生变化
b.气体平均相对分子质量不再发生变化
c. 气体密度不再发生变化
d. 比值不再发生变化
(5)在5.0MPa,将n(CO2) : n(H2)=5 : 16的混合气体在催化剂作用下进行反应。体系中气体平衡组成比例(CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数)及CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①表示平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是___________ (填“a”或“b”)。
②CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大,增大的原因可能是___________。
③250℃时反应i: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的 Kp=___________(MPa)-2(用最简分数表示)。
6、己二酸是合成尼龙-66的主要原料之一。实验室合成己二酸的原理、有关数据及装置示意图如下:3+8HNO3 —→ 3
+8NO↑+7H2O
实验步骤如下:
Ⅰ.在三口烧瓶中加入16 mL 50%的硝酸(密度为1.31 g/cm3),再加入1~2粒沸石,滴液漏斗中盛放有5.4 mL环己醇。
Ⅱ.水浴加热三口烧瓶至50℃左右,移去水浴,缓慢滴加5~6滴环己醇,摇动三口烧瓶,观察到有红棕色气体放出时再慢慢滴加剩下的环己醇,维持反应温度在60 ℃~65 ℃之间。
Ⅲ.当环己醇全部加入后,将混合物用80 ℃~90 ℃水浴加热约10 min(注意控制温度),直至无红棕色气体生成为止。
Ⅳ.趁热将反应液倒入烧杯中,放入冰水浴中冷却,析出晶体后过滤、洗涤、干燥、称重。
请回答下列问题:
(1)装置b的名称为 ,使用时要从 (填“上口”或“下口”)通入冷水;滴液漏斗的细支管a的作用是
(2)本实验所用50%的硝酸的物质的量浓度为 ;实验中,氮氧化物废
气(主要成分为N02和NO)可以用NaOH溶液来吸收,其主要反应为:
2N02+2NaOH=NaN02+NaN03+H20和NO+N02+2NaOH=2NaN02+H20
其中NaOH溶液可以用Na2C03溶液来替代,请模仿上述反应,写出Na2C03溶液吸收的两个方程式:
;
(3)向三口烧瓶中滴加环己醇时,反应温度迅速上升,为使反应温度不致过高,必要时可采取的措施是 。
(4)为了除去可能的杂质和减少产品损失,可分别用 和 洗涤晶体。
7、某研究小组将一批电子废弃物简单处理后,得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案:
已知:Cu2++4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++4H2O
请回答下列问题:
(1)步骤①Cu与酸反应的离子方程式为_________________________。
(2)步骤②加H2O2的作用是______________,滤渣2为(填化学式)__________。
(3)步骤⑤不能直接加热脱水的理由是________
(4)若滤液1中Cu2+的浓度为0.02mol·L-1,则氢氧化铜开始沉淀时的pH=________(已知:Ksp[Cu(OH)2]=2.0x10-20)
(5)已知:2Cu2++4I-=2CuI↓+I2 I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
某同学为了测定CuSO4·5H2O产品的质量分数可按如下方法:取3.00g产品,用水溶解后,加入足量的KI溶液,充分反应后过滤、洗涤,将滤液稀释至250mL,取50mL加入淀粉溶液作指示剂,用0.080mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,达到滴定终点的依据是______________。
四次平行实验耗去Na2S2O3标准溶液数据如下:
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
消耗Na2S2O3标准溶液(mL) | 25.00 | 25.02 | 26.20 | 24.98 |
此产品中CuSO4·5H2O的质量分数为__________。
8、已知:硼镁矿主要成分为Mg2B2O5·H2O,硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为:
回答下列有关问题:
(1)硼砂中B的化合价为 ,将硼砂溶于热水后,常用稀H2SO4调pH=2~3制取H3BO3,该反应的离子方程式为 。
(2)MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热,其目的是 。若用惰性电极电解MgCl2溶液,其阴极反应式为 。
(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应原理为 Mg+H2O2+2H+===Mg2++2H2O, 则正极反应式为 。常温下,若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时,溶液中Mg2+浓度为______。当溶液pH=6时, (填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出(已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12)。
(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3,BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020 g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.30 mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。该粗硼样品的纯度为____(提示:I2+2S2O===2I-+S4O)(结果保留一位小数)。
9、回答下列问题:
(1)氢键存在于分子之问,也可以存在分子内,如邻羟基苯甲醛存在分子内氢键,导致它的沸点比对羟基苯甲醛低,氢键用X—H…Y表示,画出邻羟基苯甲醛分子的内氢键_______。
(2)苯酚常温下在水中溶解度不大,但高于65°时,它能与水任何比例互溶,原因是_______。
(3)三种晶体的熔点数据如下:
物质 | |||
熔点 | 280℃ | 3550℃ | 3652℃ |
和金刚石熔点相差大,石墨的熔点比金刚石高,原因是_______。
10、氯仿(CHC13)是无色透明液体,不溶于水和浓硫酸,溶于醇,沸点为61.2℃,工业品氯仿中常含有少量乙醇。某校同学设计实验制备少量氯仿。
(1)甲组同学设计下列装置用干燥纯净的氯气制备实验原料漂白粉[已知:3Ca(ClO)2 Ca(ClO3)2+2CaCl2 △H>0]。
①各仪器接口连接顺序为____(气流白左至右,用小写字母表示)。
②装置B中发生反应的离子方程式为 ___。
③装置A用冰水冷却的目的是____。
(2)乙组同学用甲组制得的漂白粉与乙醇溶液反应制备氯仿的实验装置如图。
①装置I需控制温度约为70℃,适宜的加热方式是 ___,温度不宜过高,其目的是____。
②装置Ⅱ的名称是____。
③一定条件下,装置I中漂白粉先与乙醇溶液反应生成Cl2和Ca(OH)2,然后Cl2与CH3CH2OH反应生成CCl3CHO,CCl3CHO再与Ca(OH)2反应生成CHC13和一种盐,CCl3CHO与Ca(OH)2反应的化学方程式为 _________。
(3)丙组同学用下列方法对乙组制得的粗产品进行提纯。已知浓硫酸能与乙醇混溶。
步骤I.向粗产品中加入适量浓硫酸,搅拌至呈淡咖啡色,分液得有机层;
步骤Ⅱ.用15%的Na2CO3溶液洗涤多次,分液得有机层;
步骤Ⅲ.向有机层中加入少量无水CaCl2。
步骤I中用浓硫酸洗涤的目的是____;步骤Ⅱ中证明已洗涤干净的依据是____;步骤Ⅲ中加入少量无水CaCl2的目的是 ___。
11、实验室用100 mL0.500mol·L-1的NaOH溶液捕获CO2,一定时间后,测定CO2的吸收量,方法是用盐酸逐滴加入到吸收CO2后的溶液中,产生的CO2气体的物质的量与加入盐酸的体积示意图如下:
求:(1)吸收的CO2在标准状况下的体积是____mL。
(2)盐酸的物质的量浓度是_______mol·L-1。
12、二甲醚(CH3OCH3)是一种新型能源,其由CO2在催化剂作用下制备的过程涉及如下反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH1=-49.5kJ· mol-1;
反应Ⅱ:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5kJ· mol-1;
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ:2CO2(g) +6H2(g) CH3OCH3(g) +3H2O(g) ΔH3。
①ΔH3=___________kJ·mol-1,利于该反应自发进行的条件是 ___________ (填字母)。
A.较低温度 B.较高温度 C.任何温度
②若反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ平衡常数分别为K1、K2、K3,则K3=___________(用K1、K2表示)。
(2)其他条件相同,分别在X、Y两种催化剂作用下,将2 mol CO2(g)和6 mol H2(g)充入体积为1 L的密闭容器内发生反应Ⅲ,反应相同时间时CO2的转化率与温度的关系如图甲所示。
①使用催化剂X,当温度高于320℃时,CO2的转化率逐渐下降,其原因是___________。
②根据图像,___________ (填 “能”或“不能”)计算量280 ℃时该反应的平衡常数,其理由是 ___________。
(3)控制温度280℃,向一定体积的刚性容器中充入2 mol CO2(g)和6 mol H2(g)发生反应I、Ⅲ,达到平衡时,容器内的气体压强为4.8MPa,此时CO2的转化率为75% ,生成0.6 mol CH3OCH3。
①温度280℃,达到平衡时CH3OCH3的选择性为 ___________(CH3OCH3的选择性= )。
②温度为280℃时,反应Ⅲ的分压平衡常数Kp=___________MPa-4(列出计算式即可,分压=总压×组分物质的量分数)。
(4)二甲醚应用于某燃料电池,该电池采用可传导O2-的固体氧化物为电解质,其工作原理如图乙所示。负极电极反应式为___________。
13、工业上由MnS矿(还含少量FeCO3、MgO等)制备高纯硫酸锰,工艺如图所示:
已知相关金属离子(浓度为0.1mol·L-1)形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Mg2+ |
开始沉淀的pH | 8.1 | 6.3 | 1.8 | 8.9 |
沉淀完全的pH | 10.1 | 8.3 | 3.2 | 10.9 |
(1)“酸浸”过程中,MnS(难溶)发生反应的离子方程式为_____________。
(2)“酸浸”时MnO2应过量,目的是____________和将Fe2+氧化为Fe3+。
(3)已知Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38。常温下,当溶液的pH=2时,c(Fe3+)=______________mol·L-1。
(4)“除杂”时若溶液pH过低,Mg2+沉淀不完全,原因是_______________。
(5)“沉锰”反应的化学方程式为_____________。
(6)用MnO2悬浊液吸收SO2也可以制取MnSO4。将SO2和空气的混合气通入MnO2悬浊液,测得吸收液中Mn2+、SO42-的浓度随反应时间t变化如图。导致Mn2+、SO42-浓度变化产生明显差异的原因是_____________。
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