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、硫及其化合物广泛存在于自然界中。
(1)四硫富瓦烯分子结构如图所示,其碳原子杂化轨道类型为_________,根据电子云的重叠方式其含有的共价键类型为___________,1mol四硫富瓦烯中含有σ键数目为__________。
(2)煅烧硫铁矿时发生的反应为FeS2+O2Fe2O3+SO2,所得产物SO2再经催化氧化生成SO3,SO3被水吸收生成硫酸。
①基态S原子存在____________对自旋方向相反的电子。
②离子化合物FeS2中,Fe2+的电子排布式为__________,与S22-互为电子体的离子是____________。
③气体SO3分子的空间构型为__________,中心原子阶层电子对数为____________。
(3)闪锌矿是一种自然界含Zn元素的矿物,其晶体结构属于立方晶体(如下图所示),Zn属于_______区元素,在立方ZnS晶体结构中S2-的配位数为______________,若立方ZnS晶体的密度为ρg·cm-3,晶胞参数a=______nm(列出计算式),晶胞中A、B的坐标分别为A(,
,
)、B(
,
,
),则C点的坐标为____________。
3、硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素,可以形成多种化合物。
(1)基态硒原子的价层电子排布式为____________。
(2)锗、砷、硒的第一电离能大小排序为____________。H2SeO4的酸性比H2SeO3的强,其原因是__________。
(3)H2SeO3的中心原子杂化类型是_______;SeO32-的立体构型________。
(4)H2Se属于____________ (填“极性”或“非极性”)分子;单质Se的熔点为217℃,它属于_________晶体。
(5)硒化锌是一种重要的半导体材料,其晶胞结构如图所示,该晶胞中硒原子的配位数为_________;若该晶胞密度为ρg·cm-3,硒化锌的摩尔质量为Mg/mol。NA代表阿伏加德罗常数,则晶胞参数a为__________pm。
4、某储氢合金(M)的储氢机理简述如下:合金吸附H2→氢气解离成氢原子→形成含氢固溶体MHx(相)→形成氢化物MHy(
相)。已知:
(
相)与MHy(
相)之间可建立平衡:
请回答下列问题:
(1)上述平衡中化学计量数k=________(用含x、y的代数式表示)。
(2)t℃时,向体积恒定的密闭容器中加入一定量的储氢合金(M),随充入H2量的改变,固相中氢原子与金属原子个数比(H/M)与容器中H2的平衡压强p的变化关系如图所示。
①在________温________压强下有利于该储氢合金(M)储存H2(填“低”或“高”)。
②若6g该储氢合金(M)在10 s内吸收的H2体积为24 mL,吸氢平均速率v=________mL/(g∙s)。
③关于该储氢过程的说法错误的是________。
a.OA段:其他条件不变时,适当升温能提升形成相的速率
b.AB段:由于H2的平衡压强p未改变,故AB段过程中无H2充入
c.BC段:提升H2压力能大幅提高相中氢原子物质的量
(3)实验表明,H2中常含有O2、CO2、、H2O等杂质,必须经过净化处理才能被合金储存,原因是___________。
(4)有资料显示,储氢合金表面氢化物的形成会阻碍储氢合金吸附新的氢气分子,若把储氢合金制成纳米颗粒,单位时间内储氢效率会大幅度提高,可能的原因是________________。
(5)某镁系储氢合金的晶体结构如图所示:
该储氢合金的化学式为________。若储氢后每个Mg原子都能结合2个氢原子,则该储氢合金的储氢容量为________mL/g(储氢容量用每克合金结合标准状况下的氢气体积来表示,结果保留到整数)。
5、CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解ag CuCl2·2H2O制备CuCl,该小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器略),并开展相关探究。
阅读资料:
资料一 | CuCl2·2H2O | 在HCl气流中加热至140℃ | 产生CuCl2 | CuCl2在受热大于300℃时 | 生成CuCl和Cl2 |
资料二 | CuCl2·2H2O | 直接加热 | 产生Cu2(OH)2Cl2 | Cu2(OH)2Cl2在受热到200℃时 | 产生CuO |
请回答下列问题:
(1)请在下表中填写实验操作的步骤。
步骤 | 操作描述 |
① | __________ |
② | __________ |
③ | __________ |
④ | 熄灭酒精灯,冷却 |
⑤ | 停止通入HCl,然后通入N2 |
(2)在实验过程中观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是_______。
(3)装置D的作用是___________________。
(4)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质,根据资料信息分析其原因:
① 若杂质是CuCl2,则产生的原因是______________。
②若杂质是CuO,则产生的原因是________________。
(5)在不了解CuCl化学性质的前提下,如何证明实验得到的CuCl样品中含有CuCl2杂质__________________。
6、金是一种贵重金属,抗腐蚀,是延展性最好的金属之一。负载型金纳米材料在催化动态催化理论、光学、电子学等方面有重要作用。
Ⅰ.金的结构
(1)金元素位于元素周期表第6周期ⅠB族,金的价电子排布式为_______。
(2)金晶体的晶胞为面心立方晶胞,Au在晶胞中的配位数是_______。
Ⅱ.金的提取
硫脲()液相提金原理:
(3)硫脲易溶于水,原因是_______。
Ⅲ.金的应用
一种最稳定的负载型纳米金团簇,具有最完美的对称性,其结构如图所示:
(4)该金团簇的化学式为_______(填字母)。
a.Au b. c.
(5)该金团簇中有_______种不同化学环境的金原子。
7、用钴酸锂(LiCoO2) 代替锂是锂电池的巨大突破之一、工业上可用LiOH制备LiCoO2。完成下列填空:
(1)锂原子核外的3个电子_______(选填选项)
A.具有两种能量
B.分占三个轨道
C.具有两种运动状态
D.电子云形状相同
(2)请将Li、O、H的原子半径和简单离子的半径分别按由小到大的顺序排列:_______(用元素符号表示)、_______(用离子符号表示)。
(3)如何证明LiOH是离子化合物?_______。
(4)元素周期表中,钴、铁同族且都属于过渡元素,可在这一区域的元素中寻找_______(选填选项)
A.半导体材料
B.催化剂
C.高效农药
D.耐高温、耐腐蚀合金材料
(5)将LiCoO2、石墨和稀硫酸构成电解池,LiCoO2可转化成Li2SO4和CoSO4,LiCoO2作_______极,该电极上还可能发生副反应生成某气体,该气体是_______。
(6)LiCoO2可转化为CoC2O4·2H2O。加热CoC2O4·2H2O,固体残留物质量变化如图所示。
600℃之前隔绝空气加热,600℃之后在空气中加热,A、B、C三点的产物均为纯净物。已知M(CoC2O4·2H2O)=183,则B生成C的化学方程式是:_______。
8、一定条件下,由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应:
反应1:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1
反应2:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2
反应3:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,它们随温度变化的曲线如图l所示。反应1、3的活化能如图2所示。
(1)则ΔH2________ΔH3(填“大于”、“小于”或“等于”),理由是________。
(2)反应1中ΔS1______0(填>、=或<=),指出有利于自发进行的温度条件____(填“较高温度”或:“较低温度”)
(3)将体积比为1:1的H2和CO2充入容积可变密闭容器内,若只进行反应1,下列措施中能使平衡时增大的是____________(填序号)
A.升高温度B.增大压强C.充入一定量的CO2 D.再加入一定量铁粉
(4)为了提高CO2和H2制备甲醇生产效率和产量;工业生产中通常采取的措施是____________
(5)在温度为300℃时,使-定量合适体积比为的H2和CO2在体积恒定的密闭容器内进行反应。该温度下反应2进行程度很小可看成不进行,请在图3中画出CO、CH3OH浓度随时间变化至平衡的定性曲线图。
9、铁及其氧化物是日常生活生产中应用广泛的材料,请回答下列问题:
(1)基态铁原子的价电子排布式为_________。
(2)Fe3+、Co3+与N3+、CN-等可形成络合离子。
①C、N、O中第一电离能最大的为________,其原因是_____________________。
②K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,1mol K3[Fe(CN)6]中含有σ键的数目为________________。
(3)铁的另一种配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供的电子数之和为18,则x=_____。已
知该配合物的熔点为-20.5 ℃,沸点为103℃,易溶于CCl4,据此可以判断Fe(CO)x晶体属于_____________(填晶体类型)。
(4)金属铁晶体中原子采用_________堆积,铁晶体的空间利用率为______(用含π的式子表示)。
(5)某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示,它由A、B 方块组成。则该化合物中Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为_______________(填最简整数比);已知该晶体的密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞参数a为_______________nm(用含d和NA的代数式表示)。
10、1,6-己二酸是常用的化工原料,在高分子材料、医药、润滑剂的制造等方面都有重要作用。实验室利用图中的装置(夹持装置已省略),以环已醇硝酸为反应物制备1,6-己二酸。反应原理为:
+2HNO3
+2NO2↑+2H2O
+6HNO3
HOOC(CH2)4COOH+6NO2↑+3H2O
相关物质的物理性质见下表:
试剂 | 相对分子质量 | 密度/(g∙mL-1) | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 溶解性 |
环己醇 | 100 | 0.962 | 25.9 | 161.8 | 可溶于水、乙醇、乙醚 |
1,6-己二酸 | 146 | 1.360 | 152 | 330.5 | 微溶于冷水,易溶于乙醇 |
NH4VO3 | 117 | 2.326 | 210(分解) | —— | 微溶于冷水,易溶于热水 |
实验步骤如下:
I.向三颈烧瓶中加入0.03gNH4VO3固体和18mL浓HNO3(略过量),向恒压滴液漏斗中加入6mL环己醇。
Ⅱ.将三颈烧瓶放入水浴中,电磁搅拌并加热至50℃。移去水浴,打开恒压滴液漏斗活塞滴加5~6滴环己醇,观察到三颈烧瓶中产生红棕色气体时,开始慢慢加入余下的环己醇。调节滴加环已醇的速度,使三颈烧瓶内温度维持在50~60℃之间,直至环己醇全部滴加完毕。
Ⅲ.将三颈烧瓶放入80~90℃水浴中加热10min,至几乎无红棕色气体导出为止。然后迅速将三颈烧瓶中混合液倒入100mL烧杯中,冷却至室温后,有白色晶体析出,减压过滤,_______,干燥,得到粗产品。
Ⅳ.1,6-己二酸粗产品的提纯
(1)仪器A的名称为_______,其作用是_______
(2)B中发生反应的离子方程式为_______(其中一种产物为亚硝酸盐)
(3)若步骤Ⅱ中控制水浴温度不当,未滴加环已醇前就会观察到红棕色气体生成,原因为_______。滴加环已醇的过程中,若温度过高,可用冷水浴冷却维持50~60℃,说明该反应的∆H_______0(填“>”或“<”)。
(4)将步骤Ⅲ补充完整:_______。步骤IV提纯方法的名称为_______。如图为1,6-已二酸在水中的溶解度曲线,80℃时1,6-己二酸水溶液的密度为ρg∙mL-1;该溶液的物质的量浓度为_______。
(5)最终得到1,6-己二酸产品4.810g,则1,6-己二酸的产率为_______。
A.46.07% B.57. 08% C.63.03% D.74. 61%
11、已知:5C2O42-+2MnO4-+16H+ = 2Mn2++10CO2↑+8H2O。某研究小组通过如下实验步骤测定晶体A(KxFey(C2O4)z·aH2O,其中的Fe元素为+3价)的化学式:
步骤1:准确称取A样品9.820 g,分为两等份;
步骤2:取其中一份,干燥脱水至恒重,残留物质量为4.370g;
步骤3:取另一份置于锥形瓶中,加入足量的3.000 mol·L-1 H2SO4溶液和适量蒸馏水,使用0.5000 mol·L-1 KMnO4溶液滴定,滴定终点消耗KMnO4溶液的体积为24.00 mL;
步骤4:将步骤1所得固体溶于水,加入铁粉0.2800 g,恰好完全反应。
通过计算确定晶体A的化学式(写出计算过程) _______________。
12、镍、砷是近年来颇受材料化学研究领域关注的元素。
(1)Ni在周期表中的位置___,Ni2+价电子轨道表示式为____。
(2)NiO晶体结构与NaCl相似,在氧气中加热,部分Ni2+被氧化为Ni3+,成为NixO(x<1),出现晶体空位。氧化过程如图,图a中Ni的配位数为___,图b中x为___,n(Ni2+):n(Ni3+)=___。
(3)砷存在多种同素异形体——黄砷、黑砷、灰砷
①黄砷结构与白磷相似,黄砷的空间构型为___,第三周期,第一电离能介于Al和P之间的元素有___种。
②近年来,黑砷在催化电解水方面的研究受到关注,其晶体结构与石墨类似。根据图中信息,下列说法正确的有___(填标号)。
a.黑砷中As—As键的键能均相同
b.黑砷与C60都属于混合型晶体
c.黑砷单层中As原子与As—As键的个数比为2:3
d.黑砷层与层之间的作用力为范德华力
13、我国明确提出2060年“碳中和”目标,意味着需要通过工艺改造、节能等措施减少在能源的产生、转换、消费过程中二氧化碳的排放。回答下列问题:
Ⅰ.利用CO2和CH4制备合成气(CO、H2),该反应分两步进行:
反应①:CH4(g)C(ads)+2H2(g)
反应②:C(ads)+CO2(g)2CO(g)。
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,有关物质的相对能量与反应历程的变化如图1所示。
(1)总反应CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g))能自发进行的条件为___________;研究表明,总反应速率由反应①决定,请结合图1与碰撞理论说明原因:______。
Ⅱ.将C催化还原,是目前处理CO2的重要方法。
i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0
ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(2)已知CO和H2的燃烧热分别为-283kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1,H2O(1)=H2O(g) ΔH3=+44kJ·mol-1,则ΔH2=___________kJ·mol-1
(3)恒温恒容的密闭容器中,投入物质的量之比为1:3的CO2和H2,发生反应i达到平衡,下列有关叙述正确的是___________(填标号)。
A.升高温度,逆反应速率增加,平衡常数减小
B.按相同比例再加入一定量的CO2和H2,CO2和H2的转化率同时增大
C.加入合适的催化剂可提高CO2的平衡转化率
D.其他条件不变,改为恒温恒压,可以提高平衡时CH3OH的百分含量
(4)在一定条件下,向1L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,发生反应i,测得在相同时间内,不同温度下H2的转化率如图2所示,T2时,若起始压强为10atm,则Kp=___________atm-2(结果保留一位小数,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
Ⅲ.CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图3所示。反应①完成之后,以N2为载气,将恒定组成的N2、CH4混合气体匀速通入恒温反应器,流出气体各组分的气体流速随时间变化如图4所示。反应过程中始终未检测到CO2,在催化剂上有积碳。
(5)t1~t3,n(H2)比n(CO)多,可能发生副反应的化学方程式为___________。
(6)t2后CO、CH4流速如图4变化的原因可能是___________。