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)按系统命名法, 的名称是:______。
(2)石灰氮Ca(CN)2是离子化合物,其中CN-离子内部均满足各原子8电子稳定结构,写出Ca(CN) 2的电子式:______。
(3)氮的氢化物之一肼(N2H4)是一种油状液体,常做火箭燃料,与水任意比互溶,并且沸点高达113 ℃。肼的沸点高达113 ℃的原因是______。
3、下图是工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程:
(1)脱硫反应第一步是利用Fe(OH)3除去H2S,该反应的化学方程式是____________。
(2)脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________,下列试剂中也适宜作此反应的氧化剂的是________(填选项)。
A.Cl2 B.H2O2 C.KMnO4 D.O3
(3)流程中Fe(OH)3和K2CO3可循环利用,你认为流程中还可循环利用的物质有_______。
(4)合成氨反应的原料气中V(N2)∶V(H2)=1∶3。平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如下图所示:
则A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是___________(用“>”、“<”或“=”表示);A点H2的平衡转化率为________。
4、合成氨工业上常用下列方法制备H2:
方法①:C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)
方法②:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
(1)已知①C(石墨)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ•mol-1
②2C(石墨)+O2(g)═2CO2(g)△H=-222kJ•mol-1
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ•mol-1
试计算25℃时由方法②制备1000gH2所放出的能量为______kJ。
(2)在一定的条件下,将C(s)和H2O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器,发生反应:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)其相关数据如下表所示:
①T1______T2(填“>”、“=”或“<”);T1℃时,该反应的平衡常数K=______。
②乙容器中,当反应进行到1.5min时,H2O(g)的物质的量浓度范围是______。
③在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是______。
A.V逆CO2)=2V正H2)
B.混合气体的密度保持不变
C.c(H2O):c(CO2):c(H2)=2:1:2
D.混合气体的平均摩尔质量保持不变
④某同学为了研究反应条件对化学平衡的影响,测得逆反应速率与时间的关系如图所示:
在t1、t3、t5、t7时反应都达了到平衡状态,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则t6时刻改变的条件是________________________,从t1到t8哪个时间段H2O(g)的平衡转化率最低______。
5、以NOx 为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。
I.汽车尾气中的 NO(g)和 CO(g)在一定条件下可发生反应生成无毒的N2 和 CO2:
(1)已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1= +180.5 kJ·mol-1 ②CO 的燃烧热△H2 = - 283.0 kJ·mol-l,则反应③ 2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) △H3 =_______。
(2)某研究小组在三个容积为 5 L 的恒容密闭容器中,分别充入 0.4mol NO 和 0.4 mol CO,发生反应③ 。在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间的变化如图所示:
①温度:T1_____T2(填“<”“=”或“>”)。
②CO 的平衡转化率:Ⅰ_____Ⅱ_____Ⅲ(填“<”“=”或“>”)。
③反应速率:a 点的 v逆_____b 点的 v正 (填“<”“=”或“>”)。
④T2 时的平衡常数 Kc=_____。
(3)将 NO和 CO以一定的流速通过两种不同的催化剂(cat1、cat2)进行反应,相同时间内测量的脱氮率(脱氮率即 NO的转化率)如图所示。M 点_____(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率, 说明理由_________。
Ⅱ.N2O是一种强温室气体,且易形成颗粒性污染物,研究N2O的分解反应 2N2O=2N2+O2对环境保护有重要意义。
(4)碘蒸气存在能大幅度提高 N2O 的分解速率,反应历程为:
第一步 I2(g)2I(g)快速平衡,平衡常数为K
第二步 I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g) v = k1·c(N2O)·c(I) 慢反应
第三步 IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+1/2I2(g) 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。
① k =_____(用含 K 和 k1 的代数式表示)。
②下列表述正确的是_____。
a.IO 为反应的中间产物
b.碘蒸气的浓度大小不会影响 N2O的分解速率
c.第二步对总反应速率起决定作用
d.催化剂会降低反应的活化能,从而影响△H
(5)通过 N2O 传感器可监测环境中 N2O 的含量,其工作原理如图所示
①NiO电极上的电极反应式为_____。
②N2O浓度越高,则电压表读数越_____。(填“高”或“低”)
6、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)。
7、甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:
反应 过程
| 化学方程式
| 焓变△H (kJ/mol)
| 正反应活化能Ea (kJ/mol)
|
甲烷 氧化[
| CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)
| -802.6
| 125.6
|
CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)
| -322.0
| 172.5
| |
蒸汽 重整
| CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
| 206.2
| 240.1
|
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)
| 165.0
| 243.9
|
回答下列问题:
(1)反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的△H= kJ/mol。
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率 甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于)。
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)KP的表达式为 ;随着温度的升高,该平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)从能量角度分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于 。
(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是 。
A.600℃,0.9Mpa B.700℃,0.9Mpa C.800℃,1.5Mpa D.1000℃,1.5MPa
②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)的变化趋势示意图:
(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是 。
8、A、B、C、D、E、F均为周期表中前四周期的元素。请按要求回答下列问题。
(1)已知A和B为第三周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:
下列有关A、B的叙述不正确的是(____)a.离子半径A<B b.电负性A<B
c.单质的熔点A>B d.A、B的单质均能与氧化物发生置换
e.A的氧化物具有两性 f.A、B均能与氯元素构成离子晶体
(2)C是地壳中含量最高的元素,C基态原子的电子排布式为_______。Cn-比D2+少l个电子层。二者构成的晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图一所示),晶体中一个D2+周围和它最邻近且等距离的D2+有_____个。
(3)E元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的2倍,则乙酸分子中E原子的杂化方式有_____。E的一种单质其有空间网状结构,晶胞结构如图2。己知位于晶胞内部的4个原子,均位于体对角线的1/4或3/4处,E-E键长为apm,则E晶体的密度为_________g/cm3(用含有NA、a的式子表示)。
(4)F与硒元素同周期,F位于p区中未成对电子最多的元素族中,F的价电子排布图为
______,FO33-离子的空间构型为__________;F第一电离能_______硒元素(填“>”或“<”)
9、C1化学又称一碳化学,研究以含有一个碳原子的物质为原料合成工业产品的有机化学及工艺,因其在材料科学和开发清沽燃料方面的重要作用已发展成为一门学科。燃煤废气中的CO、CO2均能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇:
①3H2(g)+CO2(g) CH3OH (g) + H2O(l) △H1
②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H2
Ⅰ.已知:18g水蒸气变成液态水放出44KJ的热量。
化学键 | C-H | C-O | C=O | H-H | O-H |
键能/KJ/mol | 412 | 351 | 745 | 436 | 462 |
则△H1_____________________
Ⅱ.一定条件下,在恒容的密闭容器中投入1molCO 和2mol H2,反应②在催化剂作用下充分反应,CH3OH在平衡混合气中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图l所示:
(1)图中压强的相对大小是P1______P2(填“>”“<”或“=”),判断的理由是________
(2)A、B、C三点的化学平衡常数的相对大小K(A)______K(B)_____ K(C)(填“>”“<”或“=”) ,计算C点的压强平衡常数Kp=__________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)
(3)300℃,P2条件下,处于E点时V正________V逆(填“>”“<”或“=”)
(4)某温度下,不能说明该反应己经达到平衡状态的是______________。
a.容器内的密度不再变化
b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH)=l: 2:l
c.容器内气体体积分数不再变化
d. 容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
e.容器内各组分的质量分数不再变化
(5)反应开始至在C点达平衡,各物质的浓度随时间变化曲线如图2所示,保持温度不变,t1时改变条件为_________,此时平衡_______。(填“正向移动”“逆向移动”“不移动” )
Ⅲ.工业上可通过甲醛羰基化法制取甲酸甲酯,25℃时,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g),部分研究如下图所示:
①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素的是_____(填下列序号字母)
a. 3.5×106Pa b. 4.0×106Pa c. 5.0×106Pa
②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中,采用的温度是80℃,其理由是_______
10、四碘化锡为橙红色晶体,广泛应用于黑磷烯材料的制备。实验室常以锡粒为原料通过反应,实验装置如图(加热及夹持装置略)。
已知:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 溶解性 | 性质 |
145.8 | 364.5 | 可溶于 | 易水解 | |
112.0 | 46.2 | 难溶于水 | 易挥发 |
回答下列问题:
(1)仪器C的名称是___________;C的出水口为___________(填“a”或“b”)。
(2)检查装置气密性后向A中加入少量无水乙醚,加热A至乙醚完全挥发,其目的是___________。快速打开B,将7.50g锡粒、25.40g碘单质、35.00mL加入装置A中;加热,当观察到___________时说明反应结束;停止加热,趁热过滤除去固体杂质,用
多次洗涤装置A及残渣,合并滤液和洗涤液,经一系列操作得到橙红色晶体。
(3)用乙酸酐( )代替
作反应溶剂能得到更高的产率,但需将锡粒处理为极碎的锡箔。若仍然用锡粒,反应引发后很容易停止,其原因是___________。
(4)利用滴定法测定产品的纯度,实验如下:称取mg产品品,加入足量的水,使产品充分水解
。将上层清液全部定容于250mL容量瓶中,移取25.00mL于锥形瓶中,加入少量
和几滴KSCN溶液,用cmol⋅L
的
标准溶液滴定至终点时,消耗
标准溶液VmL。(已知:
)
样品中的质量分数为___________;若不加
,则样品中
质量分数的测定值将___________(填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
11、海水中含有较为丰富的Mg2+,利用晒盐之后的母液制备Mg。某兴趣小组探究:要将镁离子沉淀完全通常是“把镁离子转化为氢氧化镁沉淀,而不是碳酸镁沉淀”的原因。已知晒盐之后的母液中c(Mg2+)=1.0×10-3mol/L,模拟工业过程,采用Na2CO3或石灰乳来沉降其中的Mg2+。室温下,相关的物理数据见表(各饱和溶液密度近似为1g/mL)。
| 溶解度 | 溶度积常数Ksp |
Na2CO3 | 26.5g |
|
Ca(OH)2 | 0.37g |
|
Mg(OH)2 |
| 1.0×10-11 |
MgCO3 |
| 2.50×10-4 |
已知:
Mg(OH)2(s)Mg2+(ag)+2OH-(aq)Ksp=c(Mg2+)·c2(OH-)
MgCO3(s)Mg2+(ag)+2CO
(aq)Ksp=c(Mg2+)·c(CO
)
(1)资料显示,在室温下用石灰乳调节pH=12.4时镁离子沉淀完全,请通过计算说明碳酸钠能否达到相同的沉淀效果___。
(2)模拟工业过程,母液中c(Mg2+)=1.0×10-3mol/L,1L母液中加入1molNaOH,Mg2+的沉积率为a%,加入1molNa2CO3,Mg2+的沉积率为b%,则a:b约为___(不考虑溶液体积变化,沉积率=沉积量:初始量)
12、(1)分子中含有两个或两个以上中心原子(离子)的配合物称为多核配合物,如图为Co(Ⅱ)双核配合物的内界。
①配合物中每个中心离子的配位数为___________。
②的最高能层电子排布式为___________。
③下列状态的钴中,电离最外层一个电子所需能量最大的是___________(填标号)
A.B.
C.
D.
(2)二氯甲醛的结构简式为,已知单键和双键的键角为
,单键和单键的键角为
,原因是___________。
(3)碳酸亚乙酯()是某锂离子电池电解液的添加剂,该物质能溶于水,请解释原因___________。
(4)化学上有一种见解,认为含氧酸的通式可以写成,如果成酸元素R相同,则n值越大的R正电性越高,导致R-O-H中O的电子向R偏移,因而在水分子的作用下,也就越容易电离出
,即酸性越强,用以上原理解释亚硫酸和硫酸的酸性强弱___________。
(5)一氧化锰在医药、冶炼上应用广泛,其立方晶胞如图所示。
①该晶胞中由形成的正八面体的空隙数为______
②晶胞中距离最近的两个之间的距离为a pm,MnO晶体的密度为
,则阿伏加德罗常数的值为___________(用含a和
的代数式表示)。
13、丙烯(C3H6)是重要的基础化工原料,可采用PDH法、ODHP法、电解法等制备。
(1)PDH法的反应原理为C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g),该反应的ΔH=+115.4kJ·mol-1。
①已知H2(g)、C3H8(g)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1、-2219.9kJ·mol-1,则表示C3H6(g)的燃烧热的热化学方程式为___________。
②已知PDH反应在550℃以上才能自发进行,但温度太高容易导致C-C键断裂。一定时间内(未达到平衡),下列措施一定能提高C3H6产率的是___________(填字母)。
A.选择合适的催化剂 B.升高温度 C.减小压强
③某温度下,向恒容密闭容器中充入C3H8使其仅发生PDH反应,已知起始压强为5kPa,经20min达到平衡,平衡时总压为起始时的1.8倍。若用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率,即v=,则0~20min内的平均反应速率v(C3H8)=___________kPa·min-1;若用平衡分压代替平衡浓度,则该温度下PDH反应的平衡常数Kp=___________kPa。
(2)ODHP法制备丙烯的反应为2C3H8(g)+O2(g)=2C3H6(g)+2H2O(g),该反应的ΔH=-236kJ·mol-1,该法中有CO、CO2等副产物生成。在催化剂作用下C3H8的转化率和C3H6的产率随温度变化的关系如图所示:
已知:C3H6的选择性=,则在535~575°C内C3H6的选择性___________(填字母)。
A.呈减小趋势
B.呈增大趋势
C.呈先增大后减小趋势
D.呈先减小后增大趋势
(3)科研人员通过电解酸化的CO2制备丙烯,装置如图所示:
写出生成丙烯的电极反应式:_______。若生成丙烯的电解效率为90%,当电路中转移1mole-时,M极产生的气体在标准状况下的体积为________L[B的电解效率=]。