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、下列各实验中需用浓盐酸而不宜用稀盐酸,请写出反应的化学方程式并阐明理由。
(1)配制SnCl2 溶液时,将SnCl2(s) 溶于浓盐酸后再加水稀释______。
(2)加热MnO2与浓盐酸的混合物制取氯气______。
(3)需用浓盐酸与浓硝酸混合配制王水才能溶解金(生成 HAuCl4)______。
3、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__。
4、热化学碘硫循环可用于大规模制氢气,HI分解和SO2水溶液还原I2均是其中的主要反应。回答下列问题:
(1)碘硫热化学循环中,SO2的水溶液还原I2的反应包括:SO2+I2+2H2O3H++HSO4- +2I- 、I-+I2
I3-。若起始时n(I2)=n(SO2)=1mo1,I- 、I3- 、H+ 、HSO4-的物质的量随(
)的变化如图所示:
图中表示的微粒:a为_____________,d为____________________。
(2)起始时 HI的物质的量为1mo1,总压强为0.1MPa下,发生反应 HI(g) H2(g)+
I2(g) 平衡时各物质的物质的量随温度变化如图所示:
①该反应的△H __________________ (“>”或“<”)0。
②600℃时,平衡分压p(I2)= ______MPa,反应的平衡常数Kp=_____________ (Kp为以分压表示的平衡常数)。
(3)反应 H2(g)+I2(g) 2HI(g)的反应机理如下:
第一步:I22I(快速平衡)
第二步:I+H2H2I(快速平衡)
第三步:H2I+I 2HI (慢反应)
①第一步反应_____________ (填 “放出”或“吸收”)能量。
②只需一步完成的反应称为基元反应,基元反应如aA+dD = gG+hH 的速率方程,v= kca(A)•cd(D),k为常数;非基元反应由多个基元反应组成,非基元反应的速率方程可由反应机理推定。H2(g)与I2(g)反应生成 HI(g)的速率方程为v= ________(用含k1、k-1、k2…的代数式表示)。
5、在一个容积不变的密闭容器中,发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
(1)当n(NO):n(O2)=4:1时,O2的转化率随时间的变化关系如下图所示。
①A点的逆反应速率v逆(O2)_____B点的正反应速率v正(O2)(填“大于”、“小于”或“等于” )。
②NO的平衡转化率为______;当达到B点后往容器中再以4:1 加入些NO和 O2,当达到新平衡时,则NO的百分含量 B点NO的百分含量(填“大于”、“小于”或“等于” )。
③到达B点后,下列关系正确的是( )
A.容器内气体颜色不再变化 B.v正(NO)=2 v正(O2)
C.气体平均摩尔质量在此条件下达到最大 D.容器内气体密度不再变化
(2)在下图1和图2中出现的所有物质都为气体,分析图1和图2,可推测:4NO(g)+3O2(g)=2N2O5(g) △H= 。
(3)降低温度,NO2(g)将转化为N2O4(g),以N2O4、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如右图所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,Y为 ,有关石墨I电极反应式可表示为: 。
6、(1)路易斯酸碱电子理论认为,凡是能给出电子对的物质叫做碱;凡是能接受电子对的物质叫做酸。BF3和NH3分别属于是___、___(酸或者碱)。
(2)金属铯(Cs)位于元素周期表中第6周期第IA族,氯化钠与氯化铯晶体中离子的排列方式如图所示:
造成两种化合物晶体结构不同的原因是___。
7、有机化合物K在化工和医药方面有重要的应用,其合成路线如下:
已知信息:
①C能发生银镜反应,E的相对分子质量比D大4,G的苯环上的一溴代物有两种
②
③2RCH2CHO
请回答下列问题:
(1)F的名称是__________,H含有的官能团是__________。
(2)A→B的反应类型是__________,F→G的反应类型是__________。
(3)C与银氨溶液反应的化学方程式是__________。
(4)K的结构简式是__________。
(5)符合下列要求的C8H10O的同分异构体有__________种.
①芳香族化合物②与Na反应并产生H2③遇FeCl3溶液呈紫色,
其中核磁共振氢谱为4组峰,且面积比为6:2:1:1的是__________(写出其中一种结构简式)
(6)参照已知信息和成路线,设计一条由CH2=CH2为原料合成CH3CH2CH2CH2OH的路线(注明反应条件):__________。
8、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___________。
9、已知0.1mol·L-1的NaHSO4溶液中H+浓度为0.1mol·L-1,请回答下列问题:
(1)写出NaHSO4在水溶液中的电离方程式:___________________;
(2)NaHSO4属于“酸”、“碱”、“盐”中的____________,理由是____________________;
(3)①若将NaHSO4与Ba(OH)2在溶液中按照物质的量之比为2∶1混合,反应的化学方程式为______________________;
②若将NaHSO4与Ba(OH)2在溶液中按照物质的量之比为1∶1混合,化学方程式为___________________________。
10、甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe]可有效改善缺铁性贫血,化学兴趣小组的同学设计了如下两个实验:装置1制备碳酸亚铁晶体;装置2制备甘氨酸亚铁。已知:柠檬酸易溶于水,具有较强的酸性和还原性。回答下列问题:
I.碳酸亚铁晶体(FeCO3·nH2O)的制备
(1)实验操作如下:关闭f,打开e,然后关闭活塞a,打开活塞b、c,加入适量稀硫酸反应一段时间后,关闭活塞b、c,打开活塞a,以上操作的目的是___________;实验结束后,若装置B中没有出现碳酸亚铁晶体,可能的原因是___________。
(2)反应结束后,对装置B中的反应液进行静置、过滤、洗涤、干燥,得到碳酸亚铁晶体。过滤操作过程中用到的玻璃仪器有___________;干燥过程中可能有少量碳酸亚铁晶体被氧化为FeOOH,反应的化学方程式为___________。
II.甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe]的制备
实验操作如下:将装置1制取的碳酸亚铁晶体与甘氨酸的水溶液混合加入C中,关闭e,打开f,然后利用E中盐酸和碳酸钙反应生成的气体排尽装置中的空气,接着滴入柠檬酸溶液并加热。反应结束后过滤,滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥,得到甘氨酸亚铁。
(3)仪器h的名称为___________;试剂g为___________(填试剂名称)。
(4)为了提高(H2NCH2COO)2Fe的产率,需要控制C中反应溶液的pH在5.6~6.0之间。若pH过低,(H2NCH2COO)2Fe的产率将降低,其原因为___________;滴入柠檬酸溶液的作用除了促进FeCO3的溶解,调节溶液的pH外,还有___________。
(5)(H2NCH2COO)2Fe中Fe2+含量的测定:使用电子天平准确称取3.640g产品,用蒸馏水配制成100mL溶液。取出25.00mL溶液于锥形瓶中,向其中加入一定量的稀硫酸酸化,用0.05000 mol∙L−1KMnO4;标准溶液滴定至终点(已知滴定过程中只有Fe2+被氧化),消耗KMnO4标准溶液的体积为17.20mL。则产品中Fe2+的质量分数为___________%(保留1位小数)。
11、氢气还原氧化铜所得的红色固体可能是铜与氧化亚铜的混合物,已知Cu2O在酸性溶液中可发生自身氧化还原反应,生成Cu2+和单质铜。
(1)现有8克氧化铜被氢气还原后,得到红色固体6.8克,其中含单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是_________;
(2)若将6.8克上述混合物与足量的稀硫酸充分反应后过滤,可得到固体__________克;
(3)若将6.8克上述混合物与一定量的浓硝酸充分反应;
①生成标准状况下1.568升的气体(不考虑NO2的溶解,也不考虑NO2与N2O4的转化),则该气体的成分是___________,其物质的量之比是_____________;
②把得到的溶液小心蒸发浓缩,把析出的晶体过滤,得晶体23.68克.经分析,原溶液中的Cu2+有20%残留在母液中.求所得晶体的化学式为____________________。
12、近期我国学者研制出低成本的电解“水制氢”催化剂——镍掺杂的磷化钴三元纳米片电催化剂()。回答下列问题:
(1)Co在元素周期表中的位置为_________,Co2+价层电子排布式为______________。
(2)Co、Ni可形成、
、
等多种配合物。
①的空间构型为__________,
中N原子的杂化轨道类型为_________。
②C、N、O、S四种元素中,第一电离能最大的是_____________。
③中含有σ键的数目为__________;已知NF3比NH3的沸点小得多,试解释原因________________________________________。
(3)常用丁二酮肟来检验Ni2+,反应如下:
Ni2+(aq)+2 2H+(aq)
①1个二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)中含有_________________个配位键。
②上述反应的适宜为_________________(填字母序号)
A.12 B.5~10 C.1
(4)磷化硼是一种备受关注的耐磨涂料,其晶体中磷原子作面心立方最密堆积,硼原子填入四面体空隙中(如图)。已知磷化硼晶体密度为,计算晶体中硼原子和磷原子的最近核间距为___________
。
13、二氧化碳的排放越来越受到能源和环境领域的关注,其综合利用是目前研究的重要课题之一、回答下列问题:
(1)已知下列反应的正反应活化能(E1)逆反应活化能(E2)如表所示:
序号 | 化学反应 | E1/(kJ·mol-1) | E2/(kJ·mol-1) |
① | H2(g)+ | 685 | 970 |
② | 2CH3OH(1) + 3O2(g)=2CO2 (g) +4H2O (1) | 3526 | 4978 |
CO2与H2合成液态甲醇的热化学方程式为___________。
(2)一定温度下,在2L密闭容器中充入3 mol CO2和 6 mol H2,发生反应:CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g),测定H2的转化率[α(H2) ]随时间的变化如图所示:
①0~ 20 min内,用CH3OH的浓度变化表示的平均 反应速率:v(CH3OH)=___________ mol·L-1·min-1。
②该温度下,反应的平衡常数K=___________ (结果保 留两位小数)。
③若在上述平衡状态下,再向容器中充入1mol CO2和lmolH2O(g),则反应速率 v(正)___v(逆) (填“>”“< “或“= “)。
(3)科学家提出利用CO2与CH4制备合成气: CO2(g) +CH4(g) 2CO(g)+ 2H2(g)。在体积均为2L的密闭容器甲和乙中,分别充入1 molCO2和1 mol CH4、2 mol CO2和2 mol CH4,在相同温度下达到平衡状态时,CO2的转化率:α(甲)___________α(乙)(填“>”“<“或“=” ,下同),达到平衡所需的时间: t(甲)___________ t(乙)。
(4)如图是利用太阳能电池电解C2H6分别转化成其它含碳化合物的原理示意图,碳电极上生成CO的电极反应式___________。若起始投入0.3mol C2H6全部反应完全,生成三种产物中C2H4的物质的量为0.1mol,则电路中转移的电子数目为___________。
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