增强环保意识。爱护环境是每个公民的职责。利用碳的氧化物合成甲醇等资源化利用对环境保护具有重要意义。请回答下列问题:
(1)溶于海水的CO2有4种存在形式.其中HCO3-占95%,除上述两种形式外,碳的存在形式还有__________ (填微粒符号) ;利用右图装置进行的实验中,a室的电极反应式为__________。
(2)下列为合成甲醇的有关化学方程式
①2H2(g) +CO(g) CH3OH(g)
②H2(g)+CO2(g) H2O(g) +CO(g)
③2H2(g) + CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
某温度下,上述三个反应的平衡常数数值分别为2.5,2.0和K3,则K3值为__________。
(3)一定条件下,甲醇可同时发生:
A.2CH3OH(g)=CH3OCH3 +H2O(g)
B.2CH3OH(g)=C2H4(g)+2H2O(g).
上述反应过程中能量变化如图所示:
①写出反应速率较大的序号并说明原因__________。
②若在容器中加入催化剂,则E2-E1将__________〔填“变大”、“不变”或“变小”〕。
(4)一定温度时,容积相同的甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,按不同方式投入反应物,发生反应2H2(g) +CO(g) CH3OH(g) △H=-90 kJ/mol,测得达平衡时的有关数据如下表:
①表中数据存在的关系为:│Q1│+│Q2│__________90(填>、=或<,下同)。2c2__________c3。
②在温度不变、恒容条件下,该反应的平衡常数数值Kp=4.80×10-2,若甲容器中反应达平衡状态时,p(CH3OH)=24.0 kPa,则平衡时,混合气体中CH3OH的物质的量分数为__________ (Kp是用平衡分压代替平衡浓度所得的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
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HNO2是一种弱酸,且不稳定,易分解生成NO和NO2;它能被常见的强氧化剂氧化;在酸性溶液中它也是一种氧化剂,如能把Fe2+氧化成Fe3+。AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物。试回答下列问题:
(1)人体正常的血红蛋白含有Fe2+。若误食亚硝酸盐(如NaNO2),则导致血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而中毒,服用维生素C可解毒。下列叙述不正确的是________(填序号)。
A.亚硝酸盐被还原 B.维生素C是还原剂
C.维生素C将Fe3+还原为Fe2+ D.亚硝酸盐是还原剂
(2)下列方法中,不能用来区分NaNO2和NaCl的是________(填序号)。
A.测定这两种溶液的pH
B.分别在两种溶液中滴加甲基橙
C.在酸性条件下加入KI—淀粉溶液来区别
D.用AgNO3和HNO3两种试剂来区别
(3)某同学把新制的氯水加到NaNO2溶液中,观察到氯水褪色,请写出反应的离子方程式:_____________ 。
(4) Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO4。若用反应所得的酸性溶液,将Fe2+转化为Fe3+,要求产物纯净,可选用的最佳试剂是________(填序号)。
a.Cl2 b.Fe c.H2O2 d.HNO3
(5)若FeSO4和O2的化学计量数比为2∶1,试配平下列方程式: FeSO4+ K2O2 → K2FeO4+ K2O+ K2SO4+ O2↑,当转移了1.5NA个电子时,在标况下可收集到 升氧气。
(6)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效的绿色水处理剂,高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是______________________ 。
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(14分)SO2、NO2、可吸人颗粒物是雾霾的主要组成。
(1)SO2可用氢氧化钠来吸收。现有0.4 molSO2,若用200 mL,3mol·L—1NaOH溶液将其完全吸收,生成物为 (填化学式)。经测定所得溶液呈酸性,则溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
(2)CO可制做燃料电池,以KOH溶液作电解质,向两极分别充入CO和空气,工作过程中,负极反应方程式为: 。
(3)氮氧化物和碳氧化物在催化剂作用下可发生反应:2CO+2NON2+2CO2,在体积为0.5L的密闭容积中,加入0.40mol的CO和0.40 mol的NO,反应中N2的物质的量浓度的变化情况如图所示,从反应开始到平衡时,CO的平均反应速率υ(CO)= 。
(4)用CO2合成二甲醚的化学反应是:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H>0。
合成二甲醚时,当氢气与二氧化碳的物质的量之比为4︰1,CO2的转化率随时间的变化关系如图所示。
①A点的逆反应速率υ逆(CO2) B点的正反应速率为υ正(CO2)(填“>”、“<”或“=")。
②氢气的平衡转化率为 。
(5)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料,它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧实验中相关的反应有:
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H1 ①
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(1) △H2 ②
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(1) △H3 ③
请写出上述三个反应中△H1、△H2、△H3三者之间关系的表达式,△H1= 。
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乙酸苯甲酯可以用乙烯和另外一种化工原料通过下列合成反应制得,它对花香和果香的香韵具有提升作用,故常用于化妆品工业和食品工业的添加剂。设计合成方案如下:
(1)写出下列物质的结构简式:A________,C:________,F:________
(2) 判断化学反应类型:A→B________,E→F________
(3)D有很多同分异构体,含有酯基和一取代苯结构的同分异构体有五个,其中三个的结构简式是
请写出另外两个同分异构体的结构简式:________和
(4)写出C→D的化学方程式:________
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化合物G是一种医药中间体,常用于制备抗凝血药。可以通过下图所示的路线合成:
已知:RCOOHRCOCl;D与FeCl3溶液能发生显色。
请回答下列问题:
⑴B→C的转化所加的试剂可能是__________,C+E→F的反应类型是_______。
⑵有关G的下列说法正确的是_________。
A.属于芳香烃 B.能与FeCl3溶液发生显色反应
C.可以发生水解、加成、氧化、酯化等反应 D.1mol G最多可以跟4mol H2反应
⑶E的结构简式为_________。
⑷F与足量NaOH溶液充分反应的化学方程式为__________________________________。
⑸写出同时满足下列条件的E的同分异构体的结构简式_______________。
①发生水解反应②与FeCl3溶液能发生显色反应③苯环上有两种不同化学环境的氢原子
⑹已知:酚羟基一般不易直接与羧酸酯化。而苯甲酸苯酚酯()是一种重要的有机合成中间体。试写出以苯酚、甲苯为原料制取该化合物的合成路线流程图(无机原料任用)。注:合成路线的书写格式参照如下示例流程图:_________________
CH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3
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(15分)【化学——物质结构与性质】太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。其材料除单晶硅,还有铜铟镓硒等化合物。
(1)镓的基态原子的电子排布式是 。
(2)硒为第4周期元素,相邻的元素有砷和溴,则3种元素的第一电离能从大到小顺序为 (用元素符号表示)。
(3)气态SeO3分子的立体构型为________。
(4)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是___________。
(5)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性,其化合物往往具有加合性,因而硼酸(H3BO3)在水溶液中能与水反应生成[B(OH)4]-而体现一元弱酸的性质,则[B(OH)4]-中B的原子杂化类型为 ;
(6)金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,反应的离子方程式为 ;
(7)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构。在晶胞中,Au原子位于顶点,Cu原子位于面心,则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为_____________,若该晶胞的边长为a pm,则合金的密度为_________ g·cm-3(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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硼酸(H3BO3)与铝酸(H3AlO3)结构相似,可写成B(OH)3。
(1)已知H3BO3的电离常数为5.8×10﹣10,H2CO3的电离常数为Ka1=4.4×10﹣7、Ka2=4.7×10﹣11。向盛有饱和硼酸溶液的试管中,滴加0.1mol/L Na2CO3溶液, (填“能”或“不能”)观察到气泡逸出。
(2)已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3+OH﹣=B(OH)4﹣,写出硼酸的电离方程式 ,它是 元酸。(填“一”或“二”或“三”)
(3)硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成B(OCH3)3,B(OCH3)3可与NaH反应制得易溶于水的强还原剂硼氢化钠(NaBH4)。①NaBH4中氢元素的化合价为 ,写出生成NaBH4的化学方程式 。
②写出生成B(OCH3)3的化学方程式 。
③用NaBH4和过氧化氢可以设计成一种新型碱性电池。该电池放电时,每摩尔NaBH4释放8mole﹣。写出这种电池放电反应的离子方程式 。
(4)H3BO3可以通过电解的方法制备。工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。
①写出阳极的电极反应式 。
②分析产品室可得到H3BO3的原因 。
(5)过硼酸钠晶体(NaBO3·4H2O)是一种优良的漂白剂,在70℃以上加热会逐步失去结晶水。 实验测得过硼酸钠晶体的质量随温度变化的情况如下图所示,则T2℃时所得晶体的化学式为 。
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“低碳循环”引起了全世界的高度重视,减排CO2的一种方法是:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH
(1)500℃时有容积为2L的密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2,测得CO2和CH3OH的物质的量随时间变化如图所示。
①反应的ΔS (填“>”或“<”)0,从反应开始到平衡,H2的平均反应速率:
υ(H2)=__________mol/(L·s)。
②该反应的平衡常数K=__________(保留二位有效数字);平衡时H2的转化率为________。
③将上述平衡体系的温度升高至700℃,平衡常数K=5.01,则ΔH 0(填“>”或“<”或“﹦”);为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少,其他条件不变时,可采取的措施有 __________(填序号)。
a.升高温度 b.缩小容器的容积 c.使用合适的催化剂 d.再充入CO2气体
(2)已知:①H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1
③2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1257.5 kJ·mol-1
写出液态甲醇不完全燃烧生成CO气体和液态H2O的热化学方程式:
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【化学——选修3:物质结构与性质】(15分)
(1)按已知的原子结构规律,27号元素在周期表中的位置是 ,其价电子的轨道排布图为 。
(2)若en代表乙二胺( ),则配合物[Pt(en)2]Cl4中心离子的配位原子数为 。
(3)BeCl2是共价分子,可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下,指出Be的杂化轨道类型。
① ②
③
(4)磷化硼(BP)是一种有价值的耐磨硬涂层材料,这种陶瓷材料可作为金属表面的保护薄膜。它是通过在高温氢气氛围下(>750℃)三溴化硼和三溴化磷反应制得。BP晶胞如图所示。
①画出三溴化硼和三溴化磷的空间结构式。
三溴化硼
三溴化磷
②在BP晶胞中B的堆积方式为 。
③计算当晶胞晶格参数为478pm(即图中立方体的每条边长为478pm)时磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离 。
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(15分)燃煤能排放大量的CO、CO2、SO2,PM2.5(可入肺颗粒物)污染也跟冬季燃煤密切相关。SO2、CO、CO2也是对环境影响较大的气体,对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。
(1)如图所示,利用电化学原理将SO2 转化为重要化工原料C
若A为SO2,B为O2,则负极的电极反应式为:________________________;
(2)有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:CO2+3H2CH3OH+H2O
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-b kJ·mol-1;
H2O(g)=H2O(l)△H=-c kJ·mol-1;
CH3OH(g)=CH3OH(l)△H=-d kJ·mol-1,
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:____________________________;
(3)光气 (COCl2)是一种重要的化工原料,用于农药、医药、聚酯类材料的生产,工业上通过Cl2(g)+CO(g)COCl2(g)制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线,右图为某次模拟实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题:
① 0~6 min内,反应的平均速率v(Cl2)= ;
② 若保持温度不变,在第7 min 向体系中加入这三种物质各2 mol,则平衡 移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”);
③ 若将初始投料浓度变为c(Cl2)=0.7 mol/L、c(CO)=0.5 mol/L、c(COCl2)= mol/L,保持反 应温度不变,则最终达到化学平衡时,Cl2的体积分数与上述第6 min时Cl2的体积分数相同;
④ 随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是 ;(填“增大”、“减小”或“不变”)
⑤比较第8 min反应温度T(8)与第15 min反应温度T(15)的高低:T(8)______________T(15)(填“<”、“>”或“=”)。
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