甲醇是重要的化工原料,可用于制备丙烯、氢气等。
(1)MTO法由甲醇制备丙烯时的反应原理是:甲醇先脱水生成二甲醚,然后二甲醚与甲醇的平衡混合物脱水转化为含丙烯较多的低聚烯烃。某温度下,在密闭容器中加入CH3OH气体,发生脱水反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),一段时间后测得各组分的浓度如表所示。
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
5min浓度(mol·L-1) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
10min浓度mol·L-1) | 0.04 | 0.8 | 0.8 |
15min浓度(mol•L-1) | 0.04 | 0.8 | 0.8 |
该温度下,反应的平衡常数数值是___,CH3OH的平衡转化率是___。
(2)利用甲醇水蒸气重整制氢法是获得氢气的重要方法。反应原理如下:
反应i(主反应):CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)△H=+49kJ•mol-1
反应ii(副反应):H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ•mol-1
①温度高于300℃则会同时发生CH3OH转化为CO和H2的副反应,该反应的热化学方程式是___。
②反应中,经常使用催化剂提高化学反应速率,但催化剂对反应具有选择性。一定条件下,测得CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示(CO、CO2的选择性:转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比)。
从图中可知,反应的适宜温度为___,随着温度的升高,催化剂对___(填“反应i”或“反应ii”)的选择性越低。
③TiO2纳米电极电化学还原法可将副产物CO2在酸性水溶液中电解生成甲醇,生成甲醇的电极反应式是___。
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近日,《自然—通讯》发表了我国复旦大学魏大程团队开发的一种共形六方氮化硼修饰技术,可直接在二氧化硅表面生长高质量六方氮化硼薄膜。
(1)下列N原子的电子排布图表示的状态中,能量最高的是___,能量最低的是___(用字母表示)。
A. B.
C. D.
(2)第二周期主族元素中,按第一电离能大小排序,第一电离能在B和N之间的元素有___种。
(3)Na与N形成的NaN3可用于制造汽车的安全气囊,其中阴离子的空间构型为___,Na在空气中燃烧则发出黄色火焰,这种黄色焰色用光谱仪摄取的光谱为___光谱(填“发射”或“吸收”)。
(4)已知NH3分子的键角约为107°,而同主族磷的氢化物PH3分子的键角约为94°,试用价层电子对互斥理论解释NH3的键角比PH3的键角大的原因:___。
(5)BH3·NH3是一种有效、安全的固体储氢材料,可由BH3与NH3反应生成,B与N之间形成配位键,氮原子提供___,在BH3·NH3中B原子的杂化方式为___。它的性质与乙烷有所不同:在标准状况下为无色无味的白色固体,在水中溶解度也较大,其原因是___。
(6)立方氮化硼属于原子晶体,其晶胞结构如图1所示,可认为氮原子处于硼原子围成的某种空隙中,则氮原子处于硼原子围成的___(填空间结构)空隙中。图2是立方氮化硼晶胞沿z轴的投影图,请在图中圆球上涂“●”标明N的相对位置___。
已知立方氮化硼的密度为dg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中硼原子与氮原子的最近距离为___nm。(只要求列算式)
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元素周期表中的28号元素Ni有重要的用途,它有良好的耐高温、耐腐蚀、防锈功能,在电池、催化剂方面也有广泛应用。工业上以硫化镍矿(含少量杂质硫化铜、硫化亚铁)为原料制备并精制镍的基本流程如下:
已知:电极电位(E)能体现微粒的氧化还原能力强弱,如:
H2-2e-=2H+ E=0.00V Cu-2e-=Cu2+ E=0.34V
Fe-2e-=Fe2+ E=-0.44V Ni-2e-=Ni2+ E=-0.25V
(1)镍在周期表中的位置为_______________________________。
(2)高镍矿破碎细磨的作用______________________________________。
(3)焰色反应实验可以用光洁无锈的镍丝代替铂丝蘸取化学试剂灼烧,原因是______________________。
(4)造渣除铁时发生的化学反应方程式___________________________________(产物以氧化形式表示)。
(5)电解制粗镍时阳极发生的主要电极反应式_____________________________________。
(6)工业上由NiSO4溶液制得Ni(OH)2后,再滴加NaC1O溶液,滴加过程中发生反应的离子方程式为_________________________________________________________。
(7)电解精炼镍的过程需控制pH为2~5,试分析原因______________________________,阳极泥的成分为________________(写名称)。
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(1)HClO 分子中各原子均满足稳定结构。写出 HClO 的电子式_____。
(2)碳酸氢钠水溶液呈碱性,试分析原因:_____(用离子方程式表示)。
(3)维生素 B1 的结构简式如图所示,维生素 B1 晶体溶于水的过程, 需要克服的微粒间作用力,除范德华力外还有_____。
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铝、锌、铁在人类生产和生活中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:
(1)Fe2+电子排布式为___,Zn的基态原子能级最高的电子的电子云轮廓图形状为___。
(2)已知Al的第一电离能为578kJ·mol-1、Mg的第一电离能为740kJ·mol-1,请解释Mg的第一电离能比Al大的原因___。
(3)Zn2+可形成[Zn(NH3)6]SO4络合物,1mol[Zn(NH3)6]2+配离子中含σ键___mol,其阴离子中心原子的杂化方式是___,NH3的沸点高于PH3的原因是___。
(4)已知Zn2+等过渡元素离子形成的水合离子的颜色如下表所示:
离子 | Sc3+ | Cr3+ | Fe2+ | Zn2+ |
水合离子的颜色 | 无色 | 绿色 | 浅绿色 | 无色 |
请根据原子结构推测Sc3+、Zn2+的水合离子为无色的原因:___。
(5)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为___,其中Fe的配位数为___。
(6)Fe和N可组成一种过渡金属氮化物,其晶胞如图所示。六棱柱底边边长为xcm,高为ycm,NA为阿伏加德罗常数的值,则晶胞的密度为___g·cm-3(列出计算式即可)。
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废铅蓄电池的回收中产生大量的铅膏,回收利用铅膏能有效减少铅污染,充分利用铅资源。
(1)铅膏制备PbO。铅膏经过预处理后(主要成分为PbSO4)加入Na2CO3溶液,使之转化为PbCO3,然后充分灼烧得到PbO。
①PbCO3分解产生aPbCO3•bPbO中间产物。PbCO3和PbSO4加热升温过程中固体的质量变化见图1。PbCO3在300 ℃时分解的产物为_____________。
②工业上用PbCO3热分解制备的PbO而不直接热分解PbSO4制备的PbO的原因是_____________。
(2)沉淀除铅。铅膏经过转化后得到含铅的Na2SO4废液,需要进一步除去废水中的铅。
①常温下,该废液中浓度为0.01 mol·L−1,则该废液中Pb2+浓度最大为_____________。[Ksp(PbSO4)=1.8×10−8]
②随温度升高和浓度增大废液中Pb2+浓度显著增大,所以工业通常采用向废液中加入Na2CO3、NaHCO3或NaOH等碱性沉淀剂产生Pb(OH)2沉淀除铅。废液随着pH的变化生成Pb(OH)2的质量如图2。向含铅废液中投放NaHCO3发生的离子方程式为_____________。在实际生产中采用NaHCO3或Na2CO3沉铅,不采用NaOH的原因是_____________。
(3)电化学除铅。利用脉冲电源(间歇性通入电流)电解法转化废液中的Pb2+实现铅资源化利用,可以提高除铅效率(除铅效率与Pb2+浓度有关),其原理示意图3。
①写出阳极的电极反应式:__________。
②采用脉冲电解比普通电源电解的优点是__________。
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过渡金属元素的单质及化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途,根据所学知识回答下列问题:
(1)基态Ni2+的核外电子排布式_______________;配合物Ni(CO)4常温下为液态,易溶于CCl4,苯等有机溶剂,固态Ni(CO)4,属于_______________晶体;镍的羰基配合物Ni(CO)4是获得高纯度纳米镍的原料,该配合物中镍原子的价电子排布为3d10,则其杂化轨道类型为_______________,Ni(CO)4是_______________(填“极性”或“非极性” )分子。
(2)氯化亚铜是一种白色固体,实验测得其蒸气密度是同条件下氢气密度的99.5倍,则氯化亚铜的分子式为_______________;氯化亚铜的盐酸溶液可定量吸收CO形成配合物Cu2(CO)2Cl2·2H2O(结构如图所示),该反应可用于测定空气中CO的含量,每个Cu2(CO)2Cl2·2H2O分子中含_______________个配位键。
(3)铜能与类卤素(SCN)2 反应生成 Cu(SCN)2,(SCN)2 分子中含有σ键与π键的数目比为__________; 类卤素 (SCN)2 对应的酸有两种,理论上硫氰酸(H-S-C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H-N=C=S)的沸点,其原因是_______________。
(4)立方NiO(氧化镍)晶体的结构如图所示,其晶胞边长为apm,列式表示NiO晶体的密度为_______________g/cm3(不必计算出结果,阿伏加德罗常数的值为NA)。
人工制备的NiO晶体中常存在缺陷(如图):一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代,其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。已知某氧化镍样品组成Ni0.96O,该晶体中Ni3+与Ni2+的离子个数之比为_______________。
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ClO2是一种黄绿色或橙黄色的气体,极易溶于水,可用于水的消毒杀菌、水体中Mn2+等重金属除及烟气的脱硫脱硝。回答下列问题:
(1)将过硫酸纳(Na2S2O8)溶液加入亚氯酸钠(NaClO2)中可制备ClO2,NaClO2中Cl元素的化合价
是_________,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_____________。
(2)将ClO2通入MnSO4溶液,溶液中可检测到Cl-同时有黑色MnO2沉淀生成。
①ClO2和MnO2均属于氧化物,理由是___________________。
②该反应的离子方程式为_____________________。
(3)为研究ClO2脱硝的适宜条件,在1L200 mg • L-1 ClO2溶液中加NaOH溶液调节pH,通入NO气体并测定NO的去除率,其关系如下图所示:
①实验中使用的C1O2溶液的物质的量浓度为____________(保留三位有效数字);要使NO的去除率更高,应控制的条件是__________________________。
②当溶液pH>7时,NO的去除率增大的原因是ClO2与NaOH溶液反应可生成更强的吸收剂NaC1O2,写出碱性条件下NaClO2脱除NO反应的离子方程式:___________________。
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近年来,由于石油价格不断上涨,以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好,以煤为原杵在不同条件下可合成下列物质(部分条件未标出),C是一种植物生长调节剂,用它可以催熟果实。根据以下化学反应框图填空:
(1)写出A的电子式_____;C的空间构型为平面结构,键角约为_____。
(2)写出乙醇在Cu催化下与O2反应时的方程式_____。
(3)B中所含官能团的名称是_____。
(4)若分别完全燃烧等质量的HC=C—CH=CH2和乙炔,所需氧气的量_____(选填“前者多”“后者多”“一样多”)。
(5)苯乙烯()与环辛四烯互为同分异构体,写出由苯乙烯合成聚苯乙烯的化学方程式_____。
(6)异丙苯()是苯的同系物。由苯与2—丙醇反应制备异丙苯属于_____反应;由异丙苯制备对溴异丙苯的反应试剂和反应条件为_____。
(7)异丙苯有多种同分异构体,其中一溴代物最少的芳香烃的结构简式是_____。
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硼是一种奇特的元素,它来自超新星爆发和宇宙射线的散列辐射。
(1)写出BF3电子式___________,B与F形成共价键时,共用电子对偏向_____原子,判断依据是_________________。
(2)硼酸(H3BO3)在水中电离出阴离子[B(OH)4]-,请写出硼酸的电离方程式___________。
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