铜及其化合物有广泛的应用。氯化亚铜(CuCl)微溶于水,不溶于酒精,在潮湿空气中易水解氧化。某课外小组以某工业废渣(主要成分为硅、铜、碳等)为原料制备CuCl的流程示意图如图所示。
(1)“滤渣”的主要成分为______(填化学式)。
(2)“还原”过程中Cu2+还原为CuCl,请写出反应的离子方程式:_________。
(3)还原过程中加入的Na2SO3过量,目的是除去氧气防止CuCl被氧化,原理是______(用化学方程式表示)。
(4)CuCl在潮湿的环境中容易被氧化生成Cu2(OH)3Cl,反应化学方程式是__________。
(5)CuCl粗品中含有Cu2+加入铜粉和盐酸,Cu2+转化为CuCl,反应的离子方程式是__________,操作Ⅲ中包括对滤饼的醇洗,醇洗的目的是_________。
(6)CuCl在含有Cl-的溶液中存在平衡:CuCl+2Cl- [CuCl3]2-,加水稀释,Cl-浓度__________(填写“变大”、“变小”或“”不变)。
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(1)2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能符合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油,该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。
已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8kJ/mol
C8H18 (1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1) ΔH3=-5518kJ/mol
试写出25℃、101kPa条件下,CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式________
(2)利用CO2及H2为原料,在合适的催化剂(如Cu/ZnO催化剂)作用下,也可合成CH3OH,涉及的反应有:
甲:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=-53.7 kJ·mol-1平衡常数 K1
乙:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H=+41.2 kJ·mol-1平衡常数K2
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K=______(用含K1、K2的表达式表示),该反应H_____0(填“大于”或“小于”)。
②提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有___________(填写两项)。
③催化剂和反应体系的关系就像锁和钥匙的关系一样,具有高度的选择性。下列四组实验,控制CO2和H2初始投料比均为1:2.2,经过相同反应时间(t1min)
温度(K) | 催化剂 | CO2转化率(%) | 甲醇选择性(%) | 综合选项 |
543 | Cu/ZnO纳米棒材料 | 12.3 | 42.3 | A |
543 | Cu/ZnO纳米片材料 | 11.9 | 72.7 | B |
553 | Cu/ZnO纳米棒材料 | 15.3 | 39.1 | C |
553 | Cu/ZnO纳米片材料 | 12.0 | 71.6 | D |
由表格中的数据可知,相同温度下不同的催化剂对CO2的转化为CH3OH的选择性有显著影响,根据上表所给数据结合反应原理,所得最优选项为___________(填字母符号)。
(3)以CO、H2为原料合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)。在体积均为2L的三个恒容密闭Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分别都充入1molCO和2molH2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。图1为三个容器中的反应均进行到5min时H2的体积分数示意图,其中有一个容器反应一定达到平衡状态。CO的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图所示。
①0~5 min时间内容器Ⅱ中用CH3OH表示的化学反应速率为__________。
②三个容器中一定达到平衡状态的是容器________(填写容器代号)。
③工业实际合成CH3OH生产中,采用图2中M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和化学平衡知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的理由_________________________。
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对甲基肉桂酸乙酯是一种既环保又低成本的制药中间体,其合成路线如下:
已知:RCHO+CH3CHO RCH=CHCHO+H2O(R代表烃基或H)
(1)A的系统命名为______, C中含氧官能团的名称为____________。
(2)反应II的化学方程式为______,III的反应类型为______。
(3)检验淀粉水解产物为D,所需试剂为______________。
(4)写出①中G与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式_____________。
(5)对甲基肉桂酸乙酯的结构简式为_________。
(6)I是H的同系物,比H 少l个-CH2-;符合下列条件的I的同分异构体共_____种(不考虑立休异构)。
①由只含一个环的苯的二元取代物 ②水解可以生成最大质荷比为46的酸
(7)参照对甲基肉桂酸乙酯的合成路线,以E为原料(无机试剂自选)设计一条制备1-丁烯的合成路线____________。
合成路线示例如下:
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已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它们的原子序数依次增大。其中A原子的核外p电子数比s电子数少l,C是电负性最大的元素,D原子次外层电子数是最外层电子数的2倍,E原子次外层全充满,且最外层只有l个电子。
(1)写出基态D原子的外围电子排布式_________________。
(2)A、B、C三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_______(用元素符号表示), A、B两元素分别与D形成的共价键中,极性较强的键是_________。
(3)现有A的氢化物X,其中心原子的杂化类型为______,其分子空问构型为_______。1mol配离子[E(X)4]2+中含δ键的数目为_____NA,E2+容易与X形成配离子,但不易与AC3形成配离子,其原因是_________。
(4)己知E单质的晶体堆积模到为面心立方最密堆积,则晶体中E原子的配位数为_____,假设E原子为刚性小球.已知E原子半径为r,列式表示该晶体的空间利用率__________。(空间利用率指晶体中全部原子所占体积与晶体总体积之比)。
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用含SO2的硫酸工业尾气联合制备(NH4)2SO4和MnxOy,其工艺流和如下:
(1)反应I的化学方程式为__________;反应II控制温度60℃~70℃之间的原因是________。反应I到反应II的过程中可循环利用的物质是__________________。
(2)反应III中以SO2作___________剂。
(3)MnCO3的作用是除去滤液中的Fe3+,写出除去Fe3+的离子反应方程式___________。
(4)MnS的作用是提供S2-除去Ni2+和Cu2+;当Ni2+恰好完全沉淀时[c(Ni2+)= 1.0×10-5 mol·L -1〕,溶被中Cu2+的浓度是_______ mol·L -1(已知Ksp(CuS)=8.4×10-45, Ksp(NiS)=1.4×10-24,) 。
(5)从MnSO4溶液中获得MnSO4·nH2O的方法是_____________。
(6) “锻烧”时温度与剩余固体质量变化曲线如下图:
该曲线中B点所表示的固体氧化物的化学式为_______________。
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纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而备受关往,下表为制取纳米级Cu2O的三种方法:
方法I | 用炭粉在高温条件下还原CuO |
方法Ⅱ | 电解法,反应为2Cu +H2OCu2O+H2↑。 |
方法III | 用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2 |
(1)工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ,其原因是反应条件不易控制,若控制不当易生成________________而使Cu2O产率降低
(2) 已知:2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s);△H = -akJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H = -bkJ·mol-1
Cu(s)+ 1/2O2(g)=CuO(s);△H = -ckJ·mol-1
则方法Ⅰ发生的反应:2CuO(s)+C(s)= Cu2O(s)+CO(g);△H =_________kJ·mol-1
(3)方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如下图,阳极生成Cu2O,其电极反应式为___________________。
(4)方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。该反应的化学方程式为_________________________。
(5)肼又称联氨,易溶于水,是与氨类似的弱碱,用电离方程式表示肼的水溶液显碱性的原因___________________。
(6)向1L恒容密闭容器中充入0.1molN2H4,在30℃、Ni-Pt催化剂作用下发生反应N2H4(g) N2(g)+2H2(g),测得混合物体系中, (用y表示)与时间的关系如图所示。0-4min时间内H2的平均生成速率v(H2)= ____ mol/(L·min);该温度下,反应的平衡常数=___________________。
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乙炔是一种重要的工业原料,由它制备人造橡胶——顺式聚异戊二烯的一种合成路线如下:
已知:在一定条件下可发生下列反应:
① E
②
(1)乙醛的核磁共振氢谱中有______种峰,峰面积之比为_______。
(2)题给信息中反应②的反应类型是_____________。
(3)C中含氧官能团的名称是_______,D的系统命名法的名称是______。
(4)D分子中最多______个原子共面。
(5)下列物质能与E发生化学反应的是_______(填编号)。
a.溴水 b.酸性高锰酸钾 c.乙酸
(6)写出A→B的化学方程式_______。
(7)写出D生成顺式聚异戊二烯的化学方程式______________。
(8)写出与A物质具有相同官能团的异戊二烯的三种同分异构体结构简式_______、______、______。
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早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu.Fe三种金属元素组成,回答下列问题:
(1)①铜元素位于周期表中_____区。Cu2+离子的价层轨道表示式为____。
②锰、铁、钴三种元素的逐级电离能如下表:
电离能/KJ/mol | I1 | I2 | I 3 | I4 |
Mn | 717.3 | 1509.0 | 3248 | 4940 |
Fe | 762.5 | 1561.9 | 2957 | 5290 |
Co | 760.4 | 1648 | 3232 | 4950 |
铁元素的第三电离能明显低于锰元素和钴元素,其原因是____。
③实验室可用赤血盐K3[Fe(CN)6]检验Fe2+离子,在赤血盐中铁元素的化合价为____,中心离子的配位数为______。
(2)利用反应:X+C2H2+NH3→Cu2C2+NH4Cl(未配平)可检验乙炔。
①化合物X晶胞结构如图,据此可知X的化学式为_______。
②乙炔分子中σ键与π键数目之比为______,碳原子的杂化方式为_______;NH4+空间构型为______(用文字描述)。
(3)①下列三种化合物a.AlCl3 b.NaCl c.Al2O3沸点由高到低依次是_______(填编号),其原因是____________。
②Al单质中原子采取面心立方最密堆积,其晶胞边长为0.405nm,列式表示Al单质的密度_______g/cm3(不必计算出结果)。
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地下水受到硝酸盐污染已成为世界范围内一个相当普遍的环境问题。用零价铁去除水体中的硝酸盐(NO3-)是地下水修复研究的热点之一。
(1)Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
作负极的物质是___________;正极的电极反应式是_____________。
(2)将足量铁粉投入水体中,测定NO3-去除率和pH,结果如下:
在pH =4.5的水体中,NO3-的去除率低的原因是_____________。
(3)为提高pH =4.5的水体中NO3-的去除率,某课题组在初始pH =4.5的水体中分别投入①Fe2+、②Fe、③Fe和Fe2+做对比实验结果如图:
此实验可得出的结论是____,Fe2+的作用可能是_________。(2)中NO3-去除率和铁的最终物质形态不同的原因______________。
(4)地下水呈中性,在此条件下,要提高NO3-的去除速率,可采取的措施有_______。(写出一条)
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硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿( PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下:
已知:(i) PbCl2 (s)+2C1-(aq)=PbCl42-(aq) △H>0
(ii)有关物质的Ksp和沉淀时的pH如下:
物质 | Ksp | 物质 | 开始沉淀时pH | 完全沉淀时pH |
PbSO4 | 1.0×10-8 | Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
PbCl2 | 1.6×10-5 | Pb(OH)2 | 6 | 7.04 |
(1)步骤I反应加入盐酸后可以观察到淡黄色沉淀生成,请写出的离子方程式___________。
(2)用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因____________。
(3)在上述生产过程中可以循环利用的物质有______________。
(4)写出步骤Ⅲ中PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀的离子方程式________________。
(5)铅的冶炼、加工会使水体中重金属铅的含量增大造成严重污染。某课题组制备了一种新型脱铅剂(用EH表示),能有效去除水中的痕量铅,脱铅过程中主要发生的反应为:2EH(s)+Pb2+E2Pb(s)+2H+。则脱铅的最合适的pH范围为____(填编号)
A.4~5 B.6~7 C.9~10 D.11~12
(6)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KC1混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb。
①放电过程中,Li+向_______移动(填“负极”或“正极”)。
②负极反应式为_____________。
③电路中每转移0.2mol电子,理论上生成_________g Pb。
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