【化学——物质结构与性质】(15分)
已知A、B、C、D都是短周期元素,它们的原子半径大小为B>C>D>A。B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同;D原子有2个未成对电子。A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体。E的硫酸盐溶液是制备波尔多液的原料之一。回答下列问题(用元素符号或化学式表示)。
(1)M分子中B原子轨道的杂化类型为,
1mol M中含有σ键的数目为________。
(2)化合物CA3的沸点比化合物BA4的高,其主要原因是________。
(3)写出与BD2互为等电子体的C3-的结构式。
(4)E+的核外电子排布式为 ________________,图12是E的某种氧化物的晶胞结构示意图,氧的配位数为________________。
(5)向E的硫酸盐溶液中通入过量的CA3,写出该反应的离子方程式:________。
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【化学——化学与技术】(15分)硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。
(1)若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂,你认为厂址宜选在
________的郊区(填选项的标号)
A.有丰富黄铁矿资源的城市 B.风光秀丽的旅游城市
C.消耗硫酸较多的工业城市 D.人口稠密的文化、商业中心城市
(2)据测算,接触法制硫酸过程中,若反应热都未被利用,则每生产1t 98%硫酸需消耗3.6×105kJ能量。若反应:SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g) △H=-98.3kJ·mol-1;放出的热量能在生产过程中得到充分利用, 请通过计算判断每生产1t98%硫酸只需外界提供(或可向外界输出)________千焦能量;
(3)CuFeS2是黄铁矿的另一成分,煅烧时,CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2,该反应的化学方程式为________ 。
(4)由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成),其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)
沸腾炉温度/℃ | 600 | 620 | 640 | 660 |
矿渣中CuSO4的质量分数/% | 9.3 | 9.2 | 9.0 | 8.4 |
已知CuSO4在低于660℃时不会分解,请简要分析上表中CuSO4的质量分数随温度升高而降低的原因 。
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(13分)“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:
___ C+ ___ KMnO4+________H2SO4 = ____CO2↑+ ____MnSO4 + ____K2SO4+________
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下二组数据:
实验组 | 温度℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
①实验1中以v (CO2) 表示的反应速率为________(保留小数点后二位数,下同)。
②实验2条件下平衡常数K=_________,该反应为 ________(填“吸”或“放”)热反应。
(3)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH = -1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH = -566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH = -44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式:
。
⑷某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如右图所示的电池装置。
①该电池负极的电极反应为:________。
②该电池工作时,溶液中的OH-向______极移动。
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(14分)常见化学反应方程式A+BX+Y+H2O。请回答:
(1) 若A为易溶于水的盐,B是强碱,实验室常用此反应制备气体X,写出该反应的化学方程式________,检查其中气体X的方法是。
(2) 若A为黑色固体,Y是黄绿色气体,写出Y 的电子式________,该反应的离子方程式 是________。将气体Y通入NaOH溶液中加热发生反应,当消耗6.72L(标准状况)Y气体时,转移0.5mol电子,写出该反应的化学方程式________。
(3) 若A为金属单质,B是稀硝酸,当A与B以物质的量之比为1:4进行反应,生成无色气体X,遇空气立即变为红棕色。且A可溶于Y溶液中。
①写出该反应的化学方程式________。
②含0.5molY的溶液溶解了一定量A后,若溶液中两种金属阳离子的物质的量恰好相等,则被还原的Y是________mol。
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C、Ti的单质及其化合物在现代社会有广泛用途。
(1)基态钛原子的电子排布式为________。
(2)CS2分子中含有σ键和π键之比为______;NO2+与CO2是等电子体,NO2+的电子式为___ ,键角为_______。
(3)CH3CHO沸点低于CH3CH2OH的原因是_____ ;CH3 CHO分子中碳原子杂化类型为_____。
(4)钛酸钡(BaTiO3)晶体的某种晶胞如图所示。NA为阿伏加德罗常数值,Ba2+、O2-、Ti4+的半径分别为a pm、b pm、c pm。
①与钡离子等距离且最近的氧离子有______个;
②假设晶体中的Ti4+、Ba2+分别与O2-互相接触,则该晶体的密度表达式为______g.cm-3。
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研究NO2、NO、CO污染物处理,对建设美丽中国具有重要意义。
(1)①NO2(g)+CO(g)==CO2(g)+NO(g) △H1=-234.00kJ/mol
②1/2N2(g)+1/2O2(g)=NO(g) △H2=-89.75kJ/mol
③2NO(g)+O2(g)==2NO2(g) △H3=-112.30kJ/mol。
若NO2气体和CO气体反应生成无污染气体,其热化学方程式为______________。
(2)某温度下,向10L密闭容器中分别充入0.1molNO2和0.2molCO,发生反应:2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g) ,经10min反应达到平衡,容器的压强变为原来的。
①0~10min内,CO的平均反应速率v(CO)=__________;
②若容器中观察到_____ ,可判断该反应达到平衡状态;
③为增大污染物处理效率,起始最佳投料比为______;
④平衡后,仅将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,则平衡_____(填“右移”或“左移”或“不移动”)。
(3)在高效催化剂作用下用NH3还原NO2进行污染物处理。
①相同条件下,选用A、B、C三种催化剂进行反应,生成氮气的物质的量与时间变化如图a。活化能最小的是______(用E(A)、E(B)、E(C)表示三种催化剂下该反应活化能)。
②在催化剂A作用下测得相同时间处理NO2的量与温度关系如图b。试说明图中曲线先增大后减小的原因________(假设该温度范围内催化效率相同)。
(4)有人设想在含有NO2的酸性污水中加人填充有铝粉的多孔活性炭颗粒进行水的净化。试结合电极反应说明多孔活性炭的主要作用_____。
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有原子序数依次增大的A、B、C、D、E五种元素,A是短周期中族序数等于周期数的非金属元素;B元素的原子既不易失去也不易得到电子,其基态原子中每种能级电子数相同;C元素的价电子构型为nsnnpn+1;D的最外层电子数与电子层数之比为3:1;E是地壳中含量仅次于铝的金属元素,其合金用途最广,用量最大。
(1)E元素在周期表中的位置 ;E元素价电子排布式为 。
(2)A分别与B、C、D能形成电子数为10的化合物,它们的沸点由高到低的顺序是 (写分子式)。
(3)B与D形成的非极性分子的电子式为________。
(4)B、C、D三种元素的第一电离能由大到小的顺序是____________(用元素符号表示)。
(5)C的单质分子中σ键和π键的个数比为________。
(6)已知在25℃、101kPa下:ABC(aq)+A2D(1)BC-(aq)+A3D+(aq) ΔH=+45.6kJ·mol-1
A3D+(aq)+DA-(aq)=2A2D(1)ΔH=-57.3kJ·mol-1
则在25℃、101kPa的稀溶液中,ABC与DA-反应的热化学方程式是(以离子方程式表示): 。
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实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | |
H2O | CO | CO2 | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 3 |
3 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1 |
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