黄铜矿(CuFeS2)是制铜及其化合物的主要原料之一,还可以制备硫及铁的化合物。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2
若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是________(填元素符号)。
(2)上述冶炼过程中产生大量SO2。下列处理方案合理的是________(填代号)。
a.高空排放 b.用于制备硫酸
c.用纯碱溶液吸收制Na2SO3 d.用浓硫酸吸收
(3)过二硫酸钾(K2S2O8)具有强氧化性,可将I-氧化为I2:S2O82-+2I-=2SO42-+I2
通过改变反应途径,Fe3+可催化上述反应。试用离子方程式表示Fe3+对上述反应的催化过程。________、
________。
(不必配平,每空1分)。
(4)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。方法为
①用稀盐酸浸取炉渣,过滤。
②滤液先氧化,再加入过量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得。
据以上信息回答以下问题:选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂:稀盐酸 稀硫酸 KSCN溶液 KMnO4溶液 NaOH溶液 碘水
所选试剂为________。证明炉渣中含有的实验现象为________
________。
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(16分)一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料。
(l)在高温下CO可将SO2还原为单质硫。
已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566.0kJ/mol
②S(s)+ O2(g)=SO2(g)ΔH=-296.0kJ/mol
请写出CO还原SO2的热化学方程式______ 。
(2)工业土用一氧化碳制取氢气的反应为:CO(g)+H2O(g) CO2(g) +H2(g)。已知420℃时,该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时,在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol,5min末达到平衡,则此时CO的转化率为_________,H2的平均生成速率为 mol·L-1min-1,其他条件不变时,升温至520℃,CO的转化率增大,该反应为___________反应(填“吸热”或“放热”);
(3)CO与H2反应还可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图
电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,则c电极是 (填“正极”或“负极”),c电极的反应方程式为 。若用该电池电解精炼铜(杂质含有Ag和Fe),粗铜应该接此电源的___________极(填“c”或“d”),反应过程中析出精铜64g,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标况下的体积为 L。
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结晶玫瑰和高分子树脂P的合成路线如下图所示:
已知①A的分子式为C7H8
②
③(R、R1、R2代表烃基或氢原子)
回答下列问题:
(1)C的名称是_____________,E中官能团的名称是____________;
(2)①D→I的反应类型为____________;
②B→C的化学方程式为____________;
(3)由I生成结晶玫瑰的化学方程式为____________;
(4)①在上述流程中“E→F”及“G→H”在P的合成过程中的作用是____________。
②高分子P的结构简式为____________;
(5)已知I在一定条件下水解生成J(C8H8O3),写出满足下列条件的J的同分异构体的结构简式____________。
A.遇三氯化铁溶液显紫色
B.苯环上的一氯取代物只有一种
C.与足量的氢氧化钠溶液反应,1mol该物质可消耗3molNaOH。
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纳米技术制成的金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热,可用作燃料。已知A和B为短周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:
离能(kJ·mol-1) | I1 | I2 | I3 | I4 |
A | 932 | 1 821 | 15 390 | 21 771 |
B | 738 | 1 451 | 7 733 | 10 540 |
(1)某同学根据上述信息,推断B的核外电子排布如图所示,该同学所画的电子排布图违背了________。
(2)ACl2分子中A的杂化类型为________。
(3)氢气作为一种清洁能源,必须解决它的储存问题,C60可用作储氢材料。已知金刚石中的C—C的键长为154.45 pm,C60中C—C键长为145~140 pm,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,你认为是否正确________,并阐述理由___________________。
(4)科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如图所示,该物质在低温时是一种超导体。写出基态钾原子的价电子排布式______________,该物质的K原子和C60分子的个数比为________。
(5)继C60后,科学家又合成了Si60、N60,C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是______________________________,NCl3分子的VSEPR模型为________。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键,且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构,则一个Si60分子中π键的数目为________。
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固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。某高分子化合物F可用下列反应 制得:
(1)A的名称为________, D中官能团的名称为________
(2)由A也可以制取E,其发生反应的反应类型依次为________________________
(3)写出下列反应的方程式:
①D→E: _________________________ ②B+E→F:_______________________
(4)G是E的同分异构体,满足下列条件的G的结构有__________种
①结构中含有苯环,且苯环上一氯代物只有一种
②1mol该物质与足量金属钠反应生成22.4升的H2(标况)。
(5)下列关于有机物D或E的说法屮,正确的有________(多选不给分)
(A)D是烃的衍生物,属于芳香族化合物
(B)D分子中所有的氢原子有可能在同一平面内
(C)E的核磁共振氢谱有4个吸收峰
(D)E能发生加成反应、取代反应和消去反应
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“低碳循环”已引起各国家的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为化学家研究的主要课题。
(1)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),得到如下三组数据:
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 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
① 实验2条件下平衡常数K= 。
② 实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。
③ 实验4,若900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2 、H2均为1mol,则此时V正 V逆(填“<” ,“>” ,“=”)。
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:____________
(3)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。常温下,向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系 ;
(4)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L ,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 _______________mol/L。
(5)以二甲醚(CH3OCH3)、空气、H2SO4为原料,铂为电极可构成燃料电池,其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式: 。
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脱水偶联反应是一种新型的直接烷基化反应,例如:
(1)化合物Ⅰ中含有的官能团的名称为________,1mol该物质完全水解最少需要消耗
________mol NaOH。
(2)化合物Ⅱ可使________溶液(限写一种)褪色;化合物Ⅲ(分子式为C10H11C1)可与NaOH水溶液共热生成化合物Ⅱ,相应的反应类型为______.
(3)化合物Ⅲ与NaOH乙醇溶液共热生成化合物Ⅳ,Ⅳ的核磁共振氢谱除苯环峰外还有四组峰,峰面积之比为为1:1:1:2,Ⅳ的结构简式为_______.
(4)化合物Ⅴ是CH3COOCH2CH3的一种无支链同分异构体,碳链两端呈对称结构,且在Cu催化下与过量O2反应生成能发生银镜反应的化合物Ⅵ.Ⅵ的结构简式为______.检验Ⅵ中所含官能团,按使用的先后顺序写出所用试剂————————
(5)一定条件下,
也可以发生类似反应①的反应,有机产物的结构简式为________.
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铜及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。
(1)铜可采用如下方法制备:
火法炼铜:Cu2S+O22Cu+SO2
湿法炼铜:CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
上述两种方法中,铜元素均被__________ (填“氧化”还是“还原”)成铜单质。
(2)印刷电路板上使用的铜需要回收利用。
用FeCl3溶液浸泡印刷电路板制备CuCl2·2H2O,实验室模拟回收过程如下:
①步骤1中反应的离子方程式是_______________。
②步骤2所加的氧化剂最适宜的是____________________。
A.HNO3 B.H2O2 C.KMnO4
③步骤3的目的是使溶液的pH升高到5,此时Fe3+浓度为__________
[Ksp(Fe(OH)3)=4×10-38],可选用的“试剂1”是__________(写出一种即可)。
④蒸发浓缩CuCl2溶液时,要滴加浓盐酸,目的是_______________________ (用化学方程式并结合简要的文字说明),再经冷却、结晶、过滤,得到CuCl2·2H2O。
(3)欲实现反应Cu+H2SO4(aq)=CuSO4+H2↑,在你认为能实现该转化的装置中的括号内,标出电极材料(填“Cu”或“C”)。并写出电极反应式。
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X、Y、Z、L、M、N是六种原子序数依次增大的前四周期元素。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素,M是地壳中含量最高的金属元素。N的核电荷数比L的核电荷数的3倍多2, 回答下列问题:
(1)X和Y可以形成10电子、14电子、18电子分子,写出X元素质子数和中子数相等的核素的符号________。由X和Y元素组成的14电子分子的电子式为________ 。
(2)在水溶液中将Fe3+还原为Fe2+,+4Fe3+→4Fe2++……其中化学反应式中的部分物质计量数已给出,该反应的离子方程式为______________________________。
(3)一定条件下,M与TiO2、C(石墨)反应只生成M的氧化物和碳化钛(TiC),二者均为某些高温结构陶瓷的主要成分。已知。该反应生成lmol M的氧化物时放出536kJ的热量,其热化学方程式为 。
(4)Z元素的气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物化合生成一种盐,该盐的水溶液呈________(填“酸”、“碱”或“中”)性,该水溶液中各离子浓度由小到大的顺序________。
(5)N的低价硫酸盐溶液与过氧化钠反应。若N的低价硫酸盐与过氧化钠的物质的量之比为2:1,且无气体生成,则该反应的离子方程式为 。
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二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源,由合成气(组成为H2、CO、和少量CO2)直接制备二甲醚,其中主要过程包括以下四个反应(均为可逆反应):
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g) △H1=—90.1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g) △H2=—49.0 kJ·mol-1
水煤气变换反应 ③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g) △H3=—41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应 ④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=—24.5 kJ·mol-1
(1)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为________。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中进行反应①,下列描述能说明反应到达平衡状态的是________。
a.容器中气体平均相对分子质量保持不变
b.容器中气体密度保持不变
c.CH3OH(g)浓度保持不变
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
(3)一定温度下,将8mol CH3OH(g)充入5L密闭容器中进行反应④,一段时间后到达平衡状态,反应过程中共放出49kJ热量,则CH3OH(g)的平衡转化率为________ ,该温度下,平衡常数K=________;该温度下,向容器中再充入2mol CH3OH(g),对再次达到的平衡状态的判断正确的是________。
a.CH3OH(g)的平衡转化率减小
b.CH3OCH3 (g)的体积分数增大
c.H2O(g)浓度为0.5mol·L-1
d.容器中的压强变为原来的1.25倍
(4)二甲醚—氧气燃料电池具有启动快,效率高等优点,其能量密度高于甲醇燃料电池,若电解质为酸性,二甲醚—氧气燃料电池的负极反应为________;消耗2.8L(标准状况)氧气时,理论上流经外电路的电子________mol
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