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、青蒿素是一种有效的抗疟药。常温下,青蒿素为无色针状晶体,难溶于水,易溶于有机溶剂,熔点为156~157℃。提取青蒿素的方法之一是乙醚浸取法,提取流程如下:
请回答下列问题:
(l)对青蒿进行破碎的目的是__________________。
(2)操作I用到的玻璃仪器是__________,操作Ⅱ的名称是_______。
(3)用下列实验装置测定青蒿素的化学式,将28.2g青蒿素放在燃烧管C中充分燃烧:
① 仪器各接口的连接顺序从左到右依次为_______(每个装置限用一次)。A装置中发生的化学反应方程式为_________________。
② 装置C中CuO的作用是_________________。
③ 装置D中的试剂为_________________。
④ 已知青蒿素是烃的含氧衍生物,用合理连接后的装置进行实验.测量数据如下表:
装置质量 | 实验前/g | 实验后/g |
B | 22.6 | 42.4 |
E(不含干燥管) | 80.2 | 146.2 |
则青蒿素的最简式为__________。
(4)某学生对青蒿素的性质进行探究。将青蒿素加入含有NaOH 、酚酞的水溶液中,青蒿素的溶解度较小,加热并搅拌,青蒿素的溶解度增大,且溶液红色变浅,与青蒿素化学性质相似的物质是______(填字母代号)。
A.乙醇 B.乙酸 C.乙酸乙酯 D.葡萄糖
3、(1)BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3晶体Q,Q在一定条件下可转化为R:
①晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及____________(填序号)。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键 e.氢键 f.范德华力
②R中阳离子的空间构型为________,阴离子的中心原子轨道采用________杂化。
(2)已知苯酚()具有弱酸性,其Ka=1.1×10-10,水杨酸第一级电离形成的离子
能形成分子内氢键。据此判断,相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)________Ka(苯酚)(填“>”或“<”),其原因是________________。
4、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 。
5、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_______。
6、(1)已知Al(OH)3是两性氢氧化物,但不溶于弱碱溶液氨水,也不溶于弱酸碳酸。试用离子方程式说明原理:_____、_____。
(2)分子(CN)2中键与键之间的夹角为180°,并有对称性,分子中每个原子均满足8电子稳定结构。写出(CN)2的电子式_____。
(3)请在下图的虚线框中补充完成SiO2晶体的结构模型示意图____,(部分原子已画出),并进行必要的标注。
7、研究CO、CO2的应用具有重要的意义。
(1)CO可用于炼铁,已知:
Fe2O3(s)+ 3C(s)=2Fe(s)+ 3CO(g) ΔH 1=+489.0 kJ·mol-1
C(s) +CO2(g)=2CO(g) ΔH 2 =+172.5 kJ·mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为 。
(2)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ;
测得CH3OH的物质的量随时间的变化图:
①由图判断该反应ΔH 0,曲线I、II对应的平衡常数KI KII(填“>”或“=”或“<”)。
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为 。
③一定温度下,此反应在恒容密闭容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。
a.容器中压强不变 b.H2的体积分数不变
c.c(H2)=3c(CH3OH) d.容器中密度不变
e.2个C=O断裂的同时有3个C-H形成
(3)将燃煤废气中的CO转化为二甲醚的反应原理为:
2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)。二甲醚与空气可设计成燃料电池,若电解质为碱性。写出该燃料电池的负极反应式 。根据化学反应原理,分析增加压强对制备二甲醚反应的影响 。
8、三草酸合铁酸钾是制备铁触媒上的主要原料。在光照下分解:
。回答下列问题:
(1)基态原子的电子排布式为___________,基态
与
中未成对电子的数目之比为___________。
(2)三草酸合铁酸钾所含元素中,第一电离能最大的是___________(填元素符号,下同),电负性最大的是___________。
(3)1个与1个
分子中
键数目之比为___________,
分子的立体构型为___________。
(4)金刚石的晶胞结构如图所示,碳原子分别位于顶点、面心和体内。
若图中原子1的坐标为,则原子2的坐标为___________。
9、据公安部2019年12月统计,2019年全国机动车保有量已达3.5亿。汽车尾气排放的碳氢化合物、氮氧化物及碳氧化物是许多城市大气污染的主要污染物。
I.汽油燃油车上安装三元催化转化器,可有效降低汽车尾气污染。
(1)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=−393.5kJ·mol−1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=−221.0kJ·mol−1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3=+180.5kJ·mol−1
CO和NO两种尾气在催化剂作用下生成N2的热化学方程式___。
(2)对于2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),在一定温度下,于1L的恒容密闭容器中充入0.1molNO和0.3molCO,反应开始进行。
下列能说明该反应已经达到平衡状态的是___(填字母代号)。
A.比值不变
B.容器中混合气体的密度不变
C.v(N2)正=2v(NO)逆
D.容器中混合气体的平均摩尔质量不变
(3)使用间接电化学法可处理燃煤烟气中的NO,装置如图2所示。
已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式___。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理___。
(4)T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H<0。实验测得:v正=v(CO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(CO)·c(O2),v逆=(CO2)消耗=k逆c2(CO2),k正、k逆为速率常数只受温度影响。不同时刻测得容器中n(CO)、n(O2)如表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(CO)/mol | 2 | 1.2 | 0.8 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
n(O2)/mol | 1.2 | 0.8 | 0.6 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
①T1温度时=___L/mol。
②若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆,则T2__T1(填“>”、“<”或“=")。
II.“低碳经济”备受关注,CO2的有效开发利用成为科学家研究的重要课题。在0.1MPa、Ru/TiO2催化下,将一定量的H2和CO2置于恒容密闭容器中发生反应X:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H<0
(5)温度为T时,向10L密闭容器中充入5molH2和CO2的混合气体,此时容器内压强为5P,两种气体的平衡转化率ɑ与的关系如图所示:
①图中CO2的平衡转化率可用表示___(L1或L2)
②该温度下,反应X的平衡常数Kp=___。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
10、硫氰化钾可用于农药、医药、电镀、化学试剂、检定铁离子、铜和银等。某兴趣小组同学在实验室模拟工业制备硫氰化钾(KSCN),实验装置如图所示。
实验步骤如下:
(1)制备NH4SCN溶液:CS2+2NH3NH4SCN+H2S,该反应进行的比较缓慢,NH3不溶于CS2。
①实验前,应进行的操作是__;三颈烧瓶内盛放有一定量的CS2、水和催化剂。三颈烧瓶的下层CS2液体必须浸没导气管口,目的是__。
②实验开始时打开K1,加热装置A、D,缓慢地向装置D中充入气体。装置A中发生反应的化学方程式是__,装置C的作用可能是__。
(2)制备KSCN溶液:移去装置A处的酒精灯,关闭K1,打开K2,利用耐碱分液漏斗边加液边加热,则此时装置D中发生反应的化学方程式是__。
(3)制备KSCN晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再减压蒸发浓缩,冷却结晶,___,得到硫氰化钾晶体。
(4)测定KSCN的含量:称取10.00g样品配成1000mL溶液,量取25.00mL溶液于锥形瓶中,并加入几滴Fe(NO3)3溶液,用0.1000mol·L-1AgNO3标准溶液滴定。经过3次平行试验,达到滴定终点时,消耗AgNO3标准溶液的体积平均为20.00mL。滴定反应的离子方程式为SCN-+Ag+=AgSCN↓。
①判断达到滴定终点的方法是__。
②样品中KSCN的质量分数为__(KSCN的摩尔质量为97g·mol-1,保留4位有效数字)。
11、Na与Al混合物共1mol与足量的水充分反应。
(已知:2A1+ 2NaOH +2H2O =2NaAlO2+3H2↑)
(1)当Na与Al的物质的量之比为______时,混合物与水反应产生的H2最多。
(2)当Na与Al的物质的量之比为______时,混合物与水反应产生的H2的体积为13.44L(标准状况下)。
12、国内外学者近年来对金属-有机框架(MOFs)作为催化剂光解制氢和还原CO2等方面的研究取得了丰硕的成果。其中Masaya 等人利用Ti- MOF-NH2、H2PtCl6、 DMF 等原料制备了催化剂Pt/Ti- MOF-NH2,回答下列问题:
(1)Pt的电子排布式为[Xe]4f145d96s1,则Pt在元素周期表中的位置是_______,处于_______区,未成对电子数是_______。
(2)PtCl的价层电子对互斥模型如图所示,已知该离子是平面形结构,则该离子中的键角是_______, 中心原子采用的杂化类型可能是_______(填 “dsp2”“sp3”“sp2”或“sp3d2”)。
(3)DMF的结构是,σ键与π键的数目比是_______,其中N原子的杂化方式是_______。
(4)已知pKa=-lgKa,CCl3CH2OH 的pKa小于CBr3CH2OH,从分子组成与性质之间的关系解释原因_______。
(5)一定条件下, CO2分子可形成干冰晶体,干冰的晶胞模型如图所示。若阿伏加德罗常数为NA, 干冰的密度为ρg·cm-3, 则晶胞体对角线长度是_______cm。
13、氮的化合物应用广泛,但其对环境造成污染以及治理已成为科学家们的重要研究课题。
Ⅰ.笑气()是一种危险化学品,有关笑气反应的两个热化学方程式如下:
ⅰ.
ⅱ.
(1)写出NO与反应生成
的热化学方程式_______。
(2)NO与生成
的反应,分如下快慢两步进行:
快反应:
;慢反应:
。
①决定总反应速率的是_______(填“快反应”或“慢反应”)。
②当加入的NO和的物质的量不变,改变温度和压强,NO转化50%时(未达平衡),所需的时间如右表所示。已知:NO和
反应生成
的速率方程为
。k是速率常数,随温度升高而增大,K是快反应的平衡常数。
压强/( | 温度/℃ | 时间/s |
1 | 30 | 12.5 |
90 | 25.8 | |
8 | 30 | 0.20 |
90 | 0.60 |
当压强不变,升高温度,总反应速率_______(填“加快”或“减慢”),理由是_______。
Ⅱ.笑气可直接催化分解,该过程发生的反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
(3)某模拟废气的直接催化分解(废气中含、
、
、
)。
①℃时,将模拟废气(
体积分数为35%)以5800
的速度通过催化剂,测得N{O的转化率为45%,则平均反应速率v(
)为_______
。欲提高
的转化率,可采取的措施为适当升温、使用更高效的催化剂、增大催化剂表面积或厚度、_______。
②℃和p kPa时,在恒压密闭容器中进行实验。各组分的相关数据如右表,该温度下反应ⅰ压强平衡常数
_______kPa(保留到小数点后1位)。
物质 | NO | |||||
投料/mol | 37 | 19 | 21 | 6.5 | 0 | 0 |
平衡/mol | 51 | 21 | 20 | 2 | 4 |
Ⅲ.经测定某污水里含量为4.6%,科研人员研究发现可用图所示的装置处理污水中的
原理是利用
把
还原成
。
(4)阳极附近溶液中发生的离子方程式为_______。
(5)在实验室恰好完全处理3.0kg该污水,则理论上阴极区与阳极区溶液质量变化的差为_______g。