(17分)甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,也是一种比较理想的燃料。甲醇在各个领域有着广泛的应用。
(1)实验测得:32 g甲醇在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4 kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式:_________________________。
(2)燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。下图是一个化学过程的示意图。2CH3OH+3O2+4KOH K2CO3+6H2O
①A(石墨)电极的名称是 。
②通入O2的电极的电极反应式是________________
③写出通入CH3OH的电极的电极反应式是 。
④乙池中反应的化学方程式为 。
⑤当电路中通过0.01mol电子时,丙池溶液的C(H+) = mol/L(忽略电解过程中溶液体积的变化)。
(3)合成甲醇的主要反应是:2H2(g)+ CO(g)CH3OH(g) △H=—90.8 kJ·mol—1。
①在恒温恒容条件下,充入一定量的H2和CO,发生反应2H2(g)+ CO(g) CH3OH(g)。则该反应达到平衡状态的标志有
a.混合气体的密度保持不变 b.混合气体的总压强保持不变
c.CO的质量分数保持不变 d.甲醇的浓度保持不变
e.v正(H2)= v逆(CH3OH) f.v(CO)= v(CH3OH)
②要提高反应2H2(g)+ CO(g) CH3OH(g)中CO的转化率,可以采取的措施是:
a.升温 b.加入催化剂
c.增加CO的浓度 d.加入H2
e.加入惰性气体 f.分离出甲醇
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(14分)请回答下列问题:
(1)下表列出了一些化学键的键能E:
化学键 | H—H | O===O | O—H |
E/kJ·mol-1 | 436 | x | 463 |
反应H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1,则x=__________。
(2)铅蓄电池是正极板上覆盖有PbO2,负极板上覆盖有Pb,电解质溶液是H2SO4溶液,电池放电时的总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
请写出充电时阴极的电极反应式:__________________
(3)反应m A+n Bp C,在某温度下达到平衡。
①若A、B、C都是气体,减压后正反应速率小于逆反应速率,则m、n、p的关系是________________。
②若C为气体,且m + n = p,在加压时化学平衡发生移动,则平衡必定向________________方向移动。
③若再升高温度,平衡向逆向移动,则正反应为 _________ 反应(填“吸热”或“放热”)
(4)依据氧化还原反应Zn(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+Cu(s)设计的原电池如图所示。
①请在图中标出电极材料及电解质溶液(写化学式)________________
②盐桥中的Cl-向________极移动(填“左”或“右”)。
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(12分)金属铁是应用广泛,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可利用离子交换和滴定的方法。实验中称取3.25g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用1.0 mol·L-1的盐酸中和滴定,正好中和时消耗盐酸60.0mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x的值:
(列出计算过程)。
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl) = 1∶2.8,则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。
(3)把SO2气体通入FeCl3溶液中,发生反应的离子方程式为 。
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为 ;与MnO2—Zn电池类似,K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池,其中Zn极的电极反应式为 ,K2FeO4的电极反应式为 。
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(12分)硫及其化合物在工业生产中有重要的应用,它们性质的研究对工业生产有重要的指导意义。
(1)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程的能量变化如图所示。
已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)放出的热量为99 kJ。请回答下列问题:
①图中E表示_____________,E的大小对该反应的反应热有无影响?_______________。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低?____________,理由是_____________;
②图中ΔH=____________kJ·mol-1;
(2)下图表示在密闭容器中反应2SO2+O22SO3 达到平衡时,由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况。
①a b过程中改变的条件可能是 ;
②b c过程中改变的条件可能是 ;
③若增大压强时,反应速率变化情况画在c~d处。
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空气和水是人类生存和发展必不可少的自然资源,改善空气质量、合理利用水资源已成为全人类共识。
⑴今年9月以来北京地区发生严重雾霾天气,其中9月28日,各种污染物的污染指数为:二氧化硫86,二氧化氮71,可吸入颗粒物162,则该地区的空气污染指数为 ,首要污染物为 。
⑵汽车上加装尾气催化净化装置,可以使NO、CO相互反应转化为两种非污染性气体,写出该反应的化学反应方程式________________ 。
⑶明矾可用作废水处理的 剂,Al3+水解生成的 (填化学式)胶体能吸附水中的悬浮颗粒,并使之沉降。
⑷煤燃烧产生的SO2所形成的酸雨中,SO2最终转化成的酸是 (填化学式)。在煤中加入适量石灰石,可以大大减少煤燃烧时SO2的排放,发生反应的化学方程式为 。(请写出其总反应方程式)
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丙烯可用于合成杀除根瘤线虫的农药(分子式为C3H5Br2Cl)和应用广泛的DAP树脂:
已知酯与醇可发生如下酯交换反应:
RCOOR′+R″OHRCOOR″+R′OH(R、R′,R″代表烃基)
(1)农药C3H5Br2Cl分子中每个碳原子上均连有卤原子。
①A的结构简式是____________________________________________________,
A含有的官能团名称是________;
②由丙烯生成A的反应类型是________。
(2)A水解可得到D,该水解反应的化学方程式是_____________________________________。
(3)C蒸气密度是相同状态下甲烷密度的6.25倍,C中各元素的质量分数分别为:碳60%,氢8%,氧32%。C的结构简式是________。
(4)下列说法正确的是(选填序号字母)________。
a.C能发生聚合反应、还原反应和氧化反应
b.C含有2个甲基的羧酸类同分异构体有4个
c.D催化加氢的产物与B具有相同的相对分子质量
d.E具有芳香气味,易溶于乙醇
(5)E的水解产物经分离最终得到甲醇和B,二者均可循环用于DAP树脂的制备。其中将甲醇与H分离的操作方法是________。
(6)F的分子式为C10H10O4。DAP单体为苯的二元取代物,且两个取代基不处于对位,该单体苯环上的一溴取代物只有两种。D和F反应生成DAP单体的化学方程式是_______________________________________________________________。
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氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料,以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN,如下图所示:
请回答下列问题:
1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是________、________;
2)基态B原子的电子排布式为________;B和N相比,电负性较大的是________,BN中B元素的化合价为________;
3)在BF3分子中,F-B-F的键角是________,B原子的杂化轨道类型为________,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF4-的立体构型为________;
4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中,层内B原子与N原子之间的化学键为________,层间作用力为________;
5)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5pm,立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、________个硼原子,立方氮化硼的密度是________g/cm3(只要求列算式,不必计算出数值。阿伏伽德罗常数为NA)。
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在一个温度和体积不变的容器中,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示。(SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g) ΔH=-98.45kJ·mol-1)
(1)硫燃烧的热化学方程式为:__________________。
(2)恒容条件下,下列措施中能使n(SO2)/ n(SO3)比图1所示情况减小的有____________。
A.降低温度 B.充入He C.再充入1 mol SO2(g)和1 mol O2(g) D.使用催化剂
(3)恒温恒容时,图1中II到III反应放出的热量比1 mol SO2和2 mol O2充分反应放出的热量__________
(填 “多”、“少”或“相等”)。
(4)某SO2(g)和O2(g)体系,时间t1达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率v与时间t的关系如图2所示,若不改变SO2(g)和O2(g)的量,则图中t2时引起平衡移动的条件可能是_____________;图中表示平衡混合物中SO3的含量最高的一段时间是_____________。(如t1~t2、t3~t4、t5~t6 、t6~t7等)
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按要求回答以下问题:
(1)X、Y、Z 是短周期非金属元素,核电荷数依次增大。X原子外围电子排布为ns2np2,Z是地壳中含量最多的元素。W、Q是第四周期元素,其中Q元素的核电荷数为29。W原子核外未成对电子数在同周期中最多。
①Y元素在周期表中的位置为______________ ;其轨道表示式为_________________。
②X、Y、Z元素的第一电离能由大到小的顺序为_________________(用元素符号作答),X与Z形成三原子分子的电子式为___________(用相关的化学用语作答)。
③Y的氢化物沸点_______Z的氢化物的沸点(填“ >”“<”或 “=”)。
④基态W原子的外围电子排布式为 。
⑤Q的氢化物的晶胞结构如图所示,其化学式是 。
(2)过渡元素在生活、生产和科技等方面有广泛的用途。
①应用于合成氨反应的催化剂(铁)的表面上存在氮原子,上图为氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图(图中小黑色球代表氮原子,灰色球代表铁原子)。则图示铁颗粒表面上氮原子与铁原子的个数比为________。
②现代污水处理工艺中常利用聚合铁{简称PFS,化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m,n<5,m<10}在水体中形成絮状物,以吸附重金属离子。下列说法中不正确的是______。(填序号)
元素 | Mn | Fe |
电离能 | ||
(kJ·mol-1) | ||
I1 | 717 | 759 |
I2 | 1 509 | 1561 |
I3 | 3 248 | 2 957 |
A.PFS中铁显+3价
B.铁原子的价电子排布式是3d64s2
C.由FeSO4溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程
D.由上表可知气态Fe2+再失去一个电子比气态Mn2+再失去一个电子难
③铂(Pt)单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示,其晶胞特征如下图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。
晶胞中铂(Pt)原子的配位数数为为 。
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(1)室温下,如果将0.1molCH3COONa和0.05molHCl全部溶于水,形成混合溶液(假设无损失), 和 两种粒子的物质的量之和等于0.1mol。
(2)已知某溶液中只有Na+、CH3COO-、H+、OH-四种离子。某同学推测该溶液中离子浓度可能有如下四种关系:
A.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+) >c(OH-)
C.c(Na+)>c(OH-)> c(CH3COO-)>c(H+)
D.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+) >c(OH-)
①若溶液中只溶解了一种溶质,该溶质的名称是 ,上述离子浓度大小关系中正确的是(填序号) ;
②若上述关系中D是正确的,则溶液中溶质的化学式是 ;
③若该溶液由体积相等的醋酸与NaOH溶液混合而成,且溶液恰好呈中性,则混合前c(CH3COOH)(填“>”“<”“=”,下同) c(NaOH),混合后c(CH3COO-)与c(Na+)的关系是c(CH3COO-) c(Na+)。
(3)25℃时,向0.1mol/L的醋酸溶液中加入少量的醋酸钠固体,当固体溶解后,测得溶液的pH增大,主要原因是 (填序号)
A.醋酸与醋酸钠发生反应
B.醋酸钠溶液水解显碱性,增加了c(OH-)
C.醋酸钠溶于水电离出醋酸根离子,抑制了醋酸的电离,使c(OH-)减小。
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