(15分)已知化学平衡、电离平衡、水解平衡和溶解平衡均符合勒夏特列原理。请回答下列问题:
(1)可逆反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)是炼铁工业中一个重要反应,其温度与平衡常数K的关系如下表:
T(K) | 938 | 1100 |
K | 0.68 | 0.40 |
①写出该反应平衡常数的表达式__________。
②若该反应在体积固定的密闭容器中进行,在一定条件下达到平衡状态,若升高温度,混合气体的平均相对分子质量_____;充入氦气,混合气体的密度____(选填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的下列六种溶液的pH如下表:
溶质 | CH3COONa | NaHCO3 | Na2CO3 | NaClO | NaCN | C6H5ONa |
pH | 8.8 | 9.7 | 11.6 | 10.3 | 11.1 | 11.3 |
①上述盐溶液中的阴离子,结合质子能力最强的是
②根据表中数据判断,浓度均为0.01 mol·L-1的下列五种物质的溶液中,酸性最强的是 ;
将各溶液分别稀释100倍,pH变化最小的是 (填编号)。
A.HCN B.HClO C.C6H5OH D.CH3COOH E.H2CO3
③据上表数据,请你判断下列反应不能成立的是 (填编号)。
A.CH3COOH+ Na2CO3=NaHCO3+CH3COONa B.CH3COOH+NaCN=CH3COONa+HCN
C.CO2+H2O+2NaClO=Na2CO3+2HClO D.CO2+H2O+2C6H5ONa=Na2CO3+2C6H5OH
④要增大氯水中HClO的浓度,可向氯水中加入少量的碳酸钠溶液,反应的离子方程式为
(3)已知常温下Cu(OH)2的Ksp=2×10-20。又知常温下某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,如果要生成Cu(OH)2沉淀,则应调整溶液pH大于 ;要使0.2 mol·L-1的CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全 ( 使Cu2+浓度降至原的千分之一)则应向溶液里加NaOH溶液,使溶液pH为 。
高三化学填空题极难题查看答案及解析
太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池,第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池,第三代就是铜铟镓硒CIGS(CIS中掺入Ga)等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。
(1)亚铜离子(Cu+)基态时的价电子排布式表示为________。
(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)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。
①[B(OH)4]-中B的原子杂化类型为________________________;
②不考虑空间构型,[B(OH)4]-的结构可用示意图表示为________________________。
(4)单晶硅的结构与金刚石结构相似,若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键,则得右图所示的金刚砂(SiC)结构;若在晶体硅所有Si—Si键中插入O原子即得SiO2晶体。
①在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为________________;
②判断a. SiO2,b.干冰,c.冰3种晶体的熔点从小到大的顺序是 ________(填序号)。
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甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。
(1)工业生产甲醇的常用方法是:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H = —90.8kJ/mol。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = —571.6kJ/mol;
H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H = —241.8kJ/mol;
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = —566.0kJ/mol
CH3OH(g) = CH3OH(l) △H = —37.3kJ/mol
①计算液体CH3OH的燃烧热为________________________。
②若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),下列表示该反应达到平衡状态的标志有________________________(填字母序号)。
A.有1个H—H键生成的同时有 3个C—H键生成
B.CO百分含量保持不变
C.容器中混合气体的压强不变化
D.容器中混合气体的密度不变化
(2)制甲醇所需要的H2,可用下列反应制取:H2O(g)+CO(g) H2(g)+ CO2(g) △H<0,某温度下该反应的平衡常数K=1。若起始时c(CO)=1mol•L-1,c(H2O)=2mol•L-1,试回答下列问题:
①该温度下,反应进行一阶段时间后,测得H2的浓度为0.5mol•L-1,则此时该反应v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”);
②若反应温度不变,达到平衡后,H2O的转化率为________。
(3)某实验小组设计了如右图7所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时,OH— 向________________极移动(填“a”或“b”);
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池负极反应的离子方程式为________。
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盐酸氟西汀(商品名叫“百忧解”)是一种口服抗抑郁药,用于治疗抑郁症、强迫症及暴食症,其合成路线如下:
(1)反应②~⑥中属于还原反应的是________(填序号)。
(2)化合物F中含________个手性碳原子;化合物F和G中水溶性较强的是________。
(3)分析A的同分异构体中,有一种能发生银镜反应且核磁共振氢谱图有4种峰的有机 物,写出它和银氨溶液发生银镜反应的离子方程式________。
(4)反应①可视为两步完成,第1步:HCHO先和HN(CH3)2反应;第2步:产物再和A发生取代反应生成B。试写出第1步反应产物的结构简式________。
(5)已知: ,
写出以、HCHO、HN(CH3)2为有机原料,合成的合成路线流程图(无机试剂任用)。
合成路线流程图示例如下:
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(12分)【选做题】本题包括A、B两小题,请选定其中一小题作答。若多做,则按A小题评分。
A.【物质结构与性质】
我国从国外进口某原料经测定主要含有A、B、C、D、E五种前四周期元素,且原子序数依次增大。元素A、B、C、D、E的原子结构等信息如下:
元素 | 元素性质或原子结构 |
A | 周期表中原子半径最小的元素 |
B | 原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同 |
C | 最外层p轨道半充满 |
D | 位于短周期,其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍 |
E | 位于ds区且原子的最外层电子数与A的相同 |
请回答下列问题(用A、B、C、D、E所对应的元素符号作答):
(1)B、C、D第一电离能由小到大为______________。
(2)E的二价离子的电子排布式为______________。
(3)A2B2D4常用作除锈剂,该分子中B的杂化方式为____________;1 mol A2B2D4分子中含有σ键数目为____________。
(4)与化合物BD互为等电子体的阴离子化学式为__________(任写一种)。
(5)B2A6、C2A4分子中均含有18个电子,它们的沸点相差较大,主要原因是__________________。
(6)BD2在高温高压下所形成晶体的晶胞如图所示。一个该晶胞中含________个D原子。
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(14分)氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
(1)某课外学习小组欲制备少量NO气体,写出铁粉与足量稀硝酸反应制备NO的离子方程式: 。
(2)LiFePO4是一种新型动力锂电池的电极材料。
①下图为某LiFePO4电池充、放电时正极局部放大示意图,写出该电池放电时正极反应方程式: 。
②将LiOH、FePO4·2H2O(米白色固体)与还原剂葡萄糖按一定计量数混合,在N2中高温焙烧可制得锂电池正极材料LiFePO4。焙烧过程中N2的作用是 ;实验室中以Fe3+为原料制得的FePO4·2H2O有时显红褐色,FePO4·2H2O中混有的杂质可能为 。
(3)磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。
①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一,反应在1300℃的高温炉中进行,其中SiO2的作用是用于造渣(CaSiO3),焦炭的作用是 。
②不慎将白磷沾到皮肤上,可用0.2mol/L CuSO4溶液冲洗,根据步骤Ⅱ可判断,1molCuSO4所能氧化的白磷的物质的量为 。
③步骤Ⅲ中,反应物的比例不同可获得不同的产物,除Ca3(PO4)2外可能的产物还有 。
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(14分)CH4和CO2反应可以制造价值更高的化学产品。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分的浓度为:
物 质 | CH4 | CO2 | CO | H2 |
平衡浓度(mol·L-1) | 0.5 | 0.5 | 2.0 | 2.0 |
①此温度下,该反应的平衡常数K=__________________(注明单位)。
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=a kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H2=b kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3=c kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=________kJ·mol-1。
(2)用Cu2Al2O4做催化剂,发生反应: CO2+CH4 CH3COOH, 请回答:
①温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图。
250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 。
②为提高上述反应CH4的转化率,可采取的措施有 (写2种)。
③Cu2Al2O4可溶解在稀硝酸中,被氧化的元素为 ,每消耗3mol Cu2Al2O4时被还原的HNO3为 mol。
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,
①若寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是 。
a.可在碱性氧化物中寻找
b.可在具有强氧化性的物质中寻找
c.可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中寻找
②Li4SiO 4可用于吸收、释放CO2, 原理是: 500℃时,CO2与Li4SiO4接触生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,该原理的化学方程式 。
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(18分)脱水环化是合成生物碱类天然产物的重要步骤,某生物碱V合成路线如下:
(1)写出Ⅳ中含氧官能团的名称 。
(2)写出Ⅳ物质的分子式 。
(3)写出下列反应的类型② ,③ 。
(4)反应②的化学方程式 。
(5)Ⅰ和Ⅲ在浓硫酸催化加热时反应的化学方程式 。
(6)下列说法正确的是 。
A.Ⅰ和Ⅴ均属于芳香烃
B.Ⅱ能发生银镜反应
C.Ⅱ能与4molH2发生加成反应
D.反应③属于酯化反应
(7)A的结构简式 。
(8)Ⅵ与Ⅰ互为同分异构体,Ⅵ遇FeCl3发生显色反应,其苯环上的一氯代物只有2种。写出满足上述条件的Ⅵ的结构简式 。
(9)一定条件下,化合物Ⅶ()也能发生类似反应④的环化反应,Ⅶ的环化产物的结构简式 。
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(14分)“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2 L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 | ||
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1 mol,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-1
②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1
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10 mL 0.01 mol·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2×10-4 mol·L-1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 ______________mol·L-1。
(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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铁、铜及其化合物在日常生产、生活有着广泛的应用。请回答下列问题:
(1)铁在元素周期表中的位置 。
(2)配合物Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x晶体属于______(填晶体类型).Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x=______ .Fe(CO)x在一定条件下发生反应:
Fe(CO)x(s) Fe(s)+ xCO(g)。已知反应过程中只断裂配位键,由此判断该反应所形成的化学键类型为 。
(3)写出CO的一种常见等电子体分子的结构式______;两者相比较沸点较高的为______(填化学式).CN-中碳原子杂化轨道类型为 ,S、N、O三元素的第一电离能最大的为 (用元素符号表示)。
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如图所示。
①基态铜原子的核外电子排布式为 。
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目 。
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如附图所示(黑点代表铜原子)。
①该晶体的化学式为 。
②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0,则铜与M形成的化合物属于 (填“离子”、“共价”)化合物。
③已知该晶体的密度为 g.cm-3,阿伏伽德罗常数为NA,则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为 pm(只写计算式)。
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