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、碳及其化合物广泛存在于自然界中,回答下列问题:
(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述___________;
(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是___________;
(3)C2H2 分子中,共价键的类型有___________,C 原子的杂化轨道类型是___________,写出两个与C2H2 具有相同空间构型含碳无机物分子的分子式___________;
( 4 )CO 能与金属Fe、Ni 分别形成Fe(CO)5、Ni(CO)4,Fe(CO)5 中Fe 元素的原子核外电子排布为______,Ni(CO)4 是无色液体,沸点42.1℃,熔点-19.3℃,难溶于水,易溶于有机溶剂推测Ni(CO)4 是___________晶体。
(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:
①在石墨烯晶体中,每个C 原子连接___________个六元环,每个六元环占有___________个C 原子.
②在金刚石晶体中,C 原子所连接的最小环也为六元环,每个C 原子连接___________个六元环,六元环中最多有___________个C 原子在同一平面。
3、硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业。回答下列问题:
Ⅰ、工业生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)-炭粉还原法,其流程示意图如下:
(1)上述流程中“碱浸”后,物质A必须经过___________(填写操作名称)处理后,方可“煅烧”;若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为___________。
(2)上述流程中采用稀碱液比用热水更好,理由是___________。
Ⅱ、工业生产的硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质。硫化钠易溶于热乙醇,重金属硫化物难溶于乙醇。实验室中常用95%乙醇重结晶纯化硫化钠粗品。
(3)溶解回流装置如图所示,回流前无需加入沸石,其原因是___________。回流时,烧瓶内气雾上升高度不宜超过冷凝管高度的。若气雾上升过高,可采取的措施是___________。
(4)回流时间不宜过长,原因是___________。回流结束后,需进行的操作有①停止加热 ②关闭冷凝水 ③移去水浴,正确的顺序为___________(填标号)。
a.①②③ b.③①② c.②①③ d.①③②
(5)该实验热过滤操作时,用锥形瓶而不能用烧杯接收滤液,其原因是___________。过滤除去的杂质为___________。若滤纸上析出大量晶体,则可能的原因是___________。
Ⅲ、应用
(6)皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去,汞的去除率与溶液的pH和x(x代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值)有关(如图所示)。为使除汞效果最佳,应控制的条件是___________、___________。
(7)某毛纺厂废水中含0.001mol·L-1的硫化钠,与纸张漂白后的废水(含0.002mol·L-1NaClO)按1∶2的体积比混合,能同时较好处理两种废水,处理后的废水中所含的主要阴离子有___________。
4、我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CO2捕获与CO2重整是CO2利用的研究热点。其中CH4与CO2重整反应体系主要涉及以下反应:
a.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H1
b.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
c.CH4(g)C(s)+2H2(g) △H3
d.2CO(g)CO2(g)+C(s) △H4
e.CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) △H5
(1)根据盖斯定律,反应a的△H1=_______(写出一个代数式即可)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_______。
A.增大CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加
B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动
C.加入反应a的催化剂,可提高CH4的平衡转化率
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小
(3)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2会进一步和水反应,发生电离:
①CO2(g)CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+
(aq)
25°C时,反应②的平衡常数为K2。溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为ymol·L-1kPa-1,当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为_______mol·L-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略的电离)。
(4)105°C时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)。上述反应达平衡时体系的总压为46kPa.保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa,CO2(g)的初始压强应大于_______kPa。
(5)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为_______(写离子符号);若所得溶液c():c(
)=2:1,溶液pH=_______。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
(6)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因是_______。
5、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)
6、下表是部分短周期元素的信息,用化学用语回答下列问题。
(1)元素A在周期表中的位置 。B的某种核素中中子数比质子数多1,则表示该核素的原子符号为 。
(2)写出钙与M原子个数比为1:2化合物的电子式 钙与A原子个数比为1:2化合物含有的化学键类型(填离子键、共价键或非极性键) 。
(3)M2-、D+、G2-离子半径大小顺序是 > > (用离子符号回答)。
(4)由A、B、M及氢四种原子构成的分子A2H5BM2,既可以和盐酸反应又可以和氢氧化钠溶液反应,写出A2H5BC2的名称 。
(5)某同学设计实验证明A、B、F的非金属性强弱关系。
① 溶液a和b分别为 , 。
② 溶液c中的离子方程式为 。
(6)将0.5 mol D2M2投入100 mL 3 mol/L ECl3溶液中,转移电子的物质的量为 。
(7)工业上冶炼E,以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分为 。
7、
I.如图所示为晶体A的结构,已知晶体A仅由一种元素X组成。X的一种单质可由金属镁与XY2气体加热反应获得。请回答下列问题:
(1)晶体A的名称为__________。
(2)晶体A中X原子的杂化方式为________。
(3)每个A原子参与形成______个6元环。
(4)将每个X原子视为一个球,若X原子的半径为R,1个晶胞中X原子的总体积为V,设一个晶胞的体积为V0,定义堆体积系数α=,则该晶体的堆积系数α=_____(保留1位有效数字,取
,π≈3)
(提示:图中箭头标记的两个原子是相切的,两个原子球心分别位于立方体晶胞顶点和立方体晶胞体对角线四等分点)
II.由分子光谱测得的断裂1个化学键所需的能量称为光谱解离能(D0),1个化学键包含的原子相互作用能称为平衡解离能(D1),两者的关系为
实验测得X-X键振动频率γ=2×1014Hz;
普朗克常数h=6×10-34J·s
阿伏伽德罗常数NA=6×1023mol-1
X为光谱常数。平衡解离能的计算式为;
由实验测得D1=6×10-19J;
用阿伏加德罗常数NA乘D0得到断裂1mol化学键所需的能量E,E称为键能:E=NAD0。
请回答下列问题:
(1)X-X键的键能为______kJ/mol。
(2)1mol晶体A中有_____molX-X键。
(3)原子化热的定义为:断裂lmol晶体中所有化学键需要吸收的热量。原子晶体的原子化热类似于离子晶体的晶格能,那么晶体A的原子化热为______kJ/mol。
8、工业上常用如下的方法从海水中提碘:
完成下列填空:
(1)上述流程中有两步都涉及到氯气。写出氯元素在周期表中的位置:_________;
氯气分子中所含的化学键名称是:_________;在原子钟,其核外存在_________种运动状态不同的电子。
(2)和氯元素位于同主族的另外一个短周期元素单质的电子式是:_________,
两者气态氢化物的稳定性是:_________>_________(填写化学式)。
(3)步骤②中体现了溴具有的性质是_______________(文字简述)。
(4)写出步骤③中反应的化学方程式(说明:此反应在水溶液中进行):________________;在该反应中被氧化的元素是:_________。
(5)工业上利用海水还有一个重要的反应就是电解饱和食盐水,此反应中的阴极产物是:_________和_________(写化学式)。
(6)溴蒸汽还可以用饱和碳酸钠溶液来吸收,产物为溴化钠、溴酸钠,同时放出二氧化碳,请写出该反应的化学方程式并标明电子转移方向与数目:______________________。
9、已知A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增,前四种元素为短周期元素。A位于元素周期表s区,电子层数与未成对电子数相等;B基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每轨道中的电子总数相同;D原子核外成对电子数为未成对电子数的3倍;F位于第四周期d区,最高能级的原子轨道内只有2个未成对电子;E的一种氧化物具有磁性。
(1)E基态原子的价层电子排布式为__________________。第二周期基态原子未成对电子数与F相同且电负性最小的元素名称为____________。
(2)CD3- 的空间构型为_______________。
(3)A、B、D三元素组成的一种化合物X是家庭装修材料中常含有的一种有害气体,X分子中的中心原子采用_____________杂化。
(4)F(BD)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=________。根据等电子原理,B、D 分子内σ键与π键的个数之比为______________。
(5)一种EF的合金晶体具有面心立方最密堆积的结构。在晶胞中,F位于顶点,E位于面心,该合金中EF的原子个数之比为_________________。若晶胞边长a pm,则合金密度为______________g·cm3(列式表达,不计算)。
10、某班以小组为单位,利用海水进行粗盐提纯及资源利用的项目化学习。
小组1:收集了500ml奉贤海湾的海水,在实验室中提取粗盐,并检验杂质离子。
(1)该小组将100.00ml海水样品蒸发结晶,得到乳白色粗盐晶体m1g,若要检验该粗盐中是否含有硫酸根离子,方法是_______。取一半该粗盐,若将SO转化成硫酸钡沉淀,如何判断SO
已沉淀完全_______;洗涤干燥后,称量得到0.0233g沉淀,则该海水中SO
的含量为_______mol/L,若未洗涤,则测得结果_______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
小组2:将小组1所得粗盐的一半进行精制,除去杂质离子Ca2+、Mg2+和SO,操作流程如下:
(2)步骤⑤操作中用到的玻璃仪器有_______,实验过程中多次产生沉淀,共需要过滤_______次。若m2=1.346g,据此能否计算该海水样品中的氯化钠的物质的量浓度?若能,请写出计算结果;若不能,请解释原因:_______。
小组3:利用小组2得到精盐的水溶液及铅笔、饮料瓶、电池等自制84消毒液。
(3)请对比该小组设计的两种制备装置甲和乙,你认为哪种装置更好_______,请说明理由_______。
11、铜和铜合金广泛用于电气、机械制造、建筑工业、国防工业等领域。
(1)以含Cu2S80%的精辉铜矿为原料冶炼金属铜()。若生产含Cu量为97.5%的粗铜48t,则生产SO2_________L(标准状况下);需要精辉铜矿_______t(保留一位小数)。
(2)高温时,Cu2S和O2在密闭容器中实际发生的反应为以下两步:
2Cu2S+3O22Cu2O+ 2SO2、2Cu2O+ Cu2S
6Cu+ SO2↑
取amol Cu2S和bmol空气(设氧气占空气体积的20%)在高温下充分反应。根据下列几种情况回答问题(反应前后温度、容器体积不变):
①若反应后剩余固体只有Cu,则a和b的关系是___________。
②若反应后剩余固体是Cu2S和Cu,则反应前容器内压强(P1)与反应后容器内压强(P2)的关系是_______。
③若反应后容器内的压强小于反应前,通过分析,确定反应前后容器内固体的成分___________。
(3)可用纯度为80%的精辉铜矿制备胆矾。称取8.0g矿样,溶解在40mL14.0mol/L的浓硝酸中(杂质不反应),反应为: 2Cu2S+14H++10NO3-→4Cu2++2SO42-+5NO↑+5NO2↑+7H2O。过滤后向所得溶液再加入适量的铜和稀硫酸,充分反应前后,将该溶液蒸发结晶。计算理论上最多可得到CuSO4·5H2O晶体多少克_______?
12、乙二醇是一种重要的化工原料,可用于生产聚酯纤维、防冻剂、增塑剂等。由合成气直接法制乙二醇的主要反应如下:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
(1)已知298K、101kPa下,,
,则
_______
。
(2)在恒压密闭容器中充入合成气,仅考虑发生反应Ⅰ,维持10%转化率,所需反应条件(温度、压强)如表:
温度T/K | 298.15 | 300 | 354.7 | 400 |
压强P/kPa | 5.73 | 6.38 | 49.27 | 260.99 |
反应Ⅰ平衡常数K | 1 |
则____________(填“>”或“<”)0,随着温度升高所需压强增大的原因是_____________________。
(3)在2L刚性容器中充入合成气,总压
,温度473K,催化剂
(含
)下进行反应。
①测得和
的时空收率分别为
和
(时空收率是指催化剂中单位质量Rh在单位时间内所获得的产物量),则用
表示的反应速率为_____________
。
②平衡时,若和
体积分数相等,
的分压为
,则
的选择性为_______,反应Ⅰ的平衡常数
___________(用含x的式子表示)。(已知:
的选择性
;分压=总压×物质的量分数。)
(4)合成气直接法制乙二醇的反应Ⅰ、反应Ⅱ的反应历程(部分)如图1,一定条件下CO分压对选择性影响如图2所示。
图1(TS表示过渡态,*表示吸附在催化剂表面)
图2
结合图1,图2,从速率角度解释CO分压增大选择性升高的原因_________________。
13、我国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和目标,的综合利用低碳减排有着重要意义。请回答:
Ⅰ.与
重整是
利用的研究热点之一,该重整反应体系主要涉及以下反应:
①
②
③
(1)反应①的___________(含
、
的代数式)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有___________。
A.增大CO的浓度,反应①、②、③的正反应速率都增加
B.恒温恒压下向体系中通入氦气,反应①的平衡向右移动,平衡常数增大
C.加入反应①的催化剂,可加快反应①的反应速率,提高的平衡转化率
D.移去全部C(s),反应②、③的平衡均向右移动
Ⅱ.已知二氧化碳加氢制乙醇的总反应可表示为:
。该反应一般认为通过如下步骤来实现:
④
⑤
现控制和
初始投料比为1:3,在总压为8MPa的恒压条件下,经过反应,平衡时各物质的物质的量分数与温度的关系如下图所示:
(3)上图中曲线d代表的物质为___________(填化学式),温度时,该反应的平衡常数
___________。(对于气相反应,用某组分B的平衡压强
代替物质的量浓度
也可表示平衡常数,记作
,如
,p为平衡总压强,
为平衡系统中B的物质的量分数)。
(4)若反应⑤为慢反应,在图中绘制出CO的“浓度~时间”示意图。_______
Ⅲ.研究表明,在电解质水溶液中,气体可被电化学还原。
(5)请写出在碱性介质中被还原为正丙醇(
)的电极反应式___________。