(14分)已知:A为含金属离子的淡黄色固体化台物,E、X为空气中常见气体,A、B、C、D含有相同的金属离子,其转化关系如下图(部分产物已略去)。
请回答下列问题
(1)这种金属离子的离子结构示意图为_____________;
(2)X的电子式_______________;
(3)B中所含化学键的类型是_____________;
常温常压下,7.8gA与足量的水充分反应放出热量a kJ,写出该反应的热化学方程式
_________________________________________________________________.
(4)①C也可转化为B,写出该转化的化学方程式_______________________________;
②B与D反应的离子方程式为_______________________________________.
(5)将一定量的气体X通入2LB的溶液中,向所得溶液中边逐滴加入稀盐酸边振荡至过量, 产生的气体与盐酸物质的量的关系如图(忽略气体的溶解和HCl的挥发)。
请回答:a点溶液中所含溶质的化学式为__________ ,b点溶液中各离子浓度由大到小的关系是_________________________________。
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硝酸是极其重要的化工原料,工业上将产生的NO2在密闭容器中用水多次反复循环吸收制备硝酸。
(1)工业上用水吸收NO2生产HNO3,生成的气体经多次氧化、吸收的循环操作充分转化为硝酸(假定上述过程无其他损失)。试写出上述反应的化学方程式:___________________________________________。
(2)为了证明NO也可以与氧气和水共同反应生成HNO3,某学生设计了如图所示装置(有关夹持装置已略去)。
①检查装置气密性良好后,为观察到NO气体生成,打开K1,关闭K2,应从U形管的长管口注入稀硝酸至____________后,迅速关闭K1,观察到U形管内的现象是_______________________________________________________________。
②装置Ⅲ中发生反应的化学方程式为__________________________________。
③蘸NaOH溶液的棉花团的作用是_______________________________________。
④打开K2,至装置Ⅱ中长玻璃管中的气体呈无色后,打开K3,反应一段时间后,长玻璃管中并未充满液体。设计简单方法检验长玻璃管中的气体是否含NO________________________________。
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下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。
a | |||||||||||||||||||||||
b | c | e | f | ||||||||||||||||||||
g | h | ||||||||||||||||||||||
试回答下列问题:
(1)写出元素g的基态原子电子排布式______________________。
(2)f在空气中燃烧产物的分子构型为____________,中心原子的杂化形式为____________,该分子是___________(选填“极性”、“非极性”)分子。
(3)由a原子跟e原子以1 : 1相互交替结合而形成的晶体,晶型与晶体e相同。两者相比熔点更高的是_____________(填化学式),试从结构角度加以解释______________________。
(4)c单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示,其晶胞特征如图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。
若已知c的原子半径为d厘米,NA代表阿伏加德罗常数,c的相对原子质量为M,请回答:①晶胞中c原子的配位数为_____,表示原子空间占有率的代数式为_____________。
②该晶体的密度为_____________g/cm3(用含有关字母的代数式表示),b、h中,与c单质晶体中原子的堆积方式相同的是__________(填元素符号)。
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研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<0 (Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=____(用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)=8.0×10-3 mol·L-1·min-1,则平衡后NO的转化率α1=____。其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2____α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2____(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小,可采取的措施是____。
(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2 mol NaOH的水溶液与0.2 mol NO2恰好完全反应得1 L溶液A,溶液B为0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液,则两溶液中c(NO)、c(NO)和c(CH3COO-)由大到小的顺序为_______________。(已知HNO2电离常数Ka=7.1×10-4 mol·L-1,CH3COOH的电离常数Ka=1.7×10-5 mol·L-1)
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铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_______________。
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_____(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3) “电解Ⅰ”是电解熔融 Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是_______________。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。
阳极的电极反应式为_______________,阴极产生的物质A的化学式为_______________。
(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_______________。
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高聚物的合成与结构修饰是制备具有特殊功能材料的重要过程。下图是合成具有特殊功能高分子材料W()的流程:
已知:(R、R1、R2代表烃基)
I、RCH2OH
II、
⑴反应①的反应类型是_______________。
⑵反应②是取代反应,其化学方程式是___________________________________________。
⑶D的核磁共振氢谱中有两组峰且面积之比是1:3,不存在顺反异构。D的结构简式是______。
⑷反应⑤的化学方程式是__________________________________________________。
⑸G的结构简式是__________________。
⑹反应⑥的化学方程式是__________________________________________________。
⑺工业上也可用合成E。由上述①~④的合成路线中获取信息,完成下列合成路线(箭头上注明试剂和反应条件,不易发生取代反应)__________________
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X、Y、Z、W、R、M为元素周期表中前四周期的元素,其原子序数依次增大。X与W、Z与R是分别同族元素;X原子的第一电离能小于同周期前一族元素的原子;Z元素基态原子的核外有3个未成对电子;M元素的单质化学性质稳定,耐腐蚀,其单质及合金是一种优良的航天、航空材料,M的基态原子核外有2个未成对电子。请回答下列问题:
⑴NaZ3可应用于汽车安全气囊,当汽车发生碰撞时,气囊中的NaZ3迅速分解产生大量Z 的单质气体,从而使安全气囊瞬间充气弹出,减轻了乘员受到的伤害。基态Z原子价电子的电子排布图为_____________。与Z3-互为等电子体的分子的化学式为______________(写一个即可),Z3-的空间构型是__________。
⑵W元素可形成[WF6]3-、[WCl4]-配离子,而X只能形成[XF4]-配离子,由此可知决定配合物中配位数多少的因素之一是________________;
⑶已知Y的最高价含氧酸根离子与Na+、K+、NH4+形成的酸式盐溶解度都小于其正盐的溶解度,原因是HCO3-之间以________(填作用力)作用形成长链,减小了HCO3-与水分子之间的作用导致溶解度降低;
⑷R元素通常有白、红、黑三种颜色的单质,其中最稳定的同素异形体G在通常状态下是一种黑色有金属光泽的晶体,G在储能、电子和光伏发电等领域有着广泛的应用前景,是一种比石墨烯更优秀的新型材料。晶体G具有与石墨类似的层状结构,如图一所示。下列有关G的说法正确的是_______________;
A.G中R原子杂化方式为sp3杂化
B.G中层与层之间的作用力是配位健
C.与石墨类似,G的每一层中R原子都在同一平面上
D.R元素三种常见的单质中,G的熔沸点最高
⑸M与O形成的离子晶体在自然界中存在三种形态,其中金红石型是三种形态中最稳定的一种,其晶胞如图二所示,则M、O配位数之比为________;影响离子晶体结构类型的因素有_____________、____________、键性因素。
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我国是干电池的生产和消费大国。某科研团队设计了以下流程对碱性锌锰干电池的废旧资源进行回收利用:
已知:①Ksp(MnS)=2.5×10-13,Ksp(ZnS)=1.6×10-24
②Mn(OH)2开始沉淀时pH为8.3,完全沉淀的pH为9.8
⑴碱性锌锰干电池是以锌粉为负极,二氧化锰为正极,氢氧化钾溶液为电解质。电池总反应为2MnO2+ Zn+2KOH= 2MnOOH+K2ZnO2,请写出电池的正极反应式_____________;
⑵为了提高碳包的浸出效率,可以采取的措施有________________________;(写一条即可)
⑶向滤液1中加入MnS的目的是__________________________________________;
⑷已知MnSO4的溶解度曲线如图所示,从滤液2中析出MnSO4·H2O晶体的操作是蒸发结晶、____________________、洗涤、低温干燥;
⑸为了选择试剂X,在相同条件下,分别用3 g碳包进行制备MnSO4的实验,得到数据如表1,请写出最佳试剂X与碳包中的主要成分发生反应的化学方程式_____________。
⑹工业上经常采用向滤液2中加入NaHCO3溶液来制备MnCO3,不选择Na2CO3溶液的原因是___________________________________;
⑺该科研小组利用EDTA(乙二胺四乙酸二钠,阴离子简写为Y2-)进行络合滴定测定Mn2+在电池中的百分含量,化学方程式可以表示为Mn2++Y2-=MnY。实验过程如下:
准确称量一节电池的质量平均为24.00g,完全反应后,得到200.00mL滤液2,量取10.00mL滤液2稀释至100.00mL,取20.00mL溶液用0.0500mol•L-1EDTA标准溶液滴定,平均消耗标准溶液22.00mL,则该方案测得Mn元素的百分含量为________。(保留3位有效数字)
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I、煤制天然气的工艺流程简图如下:
⑴反应I:C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g) ΔH = +135 kJ·mol-1,通入的氧气会与部分碳发生燃烧反应。请利用能量转化及平衡移动原理说明通入氧气的作用:___________________________。
⑵反应II:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) ΔH = −41 kJ·mol-1。如图表示不同温度条件下,煤气化反应I发生后的汽气比(水蒸气与CO物质的量之比)与CO平衡转化率的变化关系。
① 判断T1、T2和T3的大小关系:______________。(从小到大的顺序)
② 若煤气化反应I发生后的汽气比为0.8,经煤气化反应I和水气变换反应II后,得到CO与H2的物质的量之比为1:3,则反应II应选择的温度是_______(填“T1”或“T2”或“T3”)。
⑶① 甲烷化反应IV发生之前需要进行脱酸反应III。煤经反应I和II后的气体中含有两种酸性气体,分别是H2S和_______。
② 工业上常用热碳酸钾溶液脱除H2S气体得到两种酸式盐,该反应的离子方程式是_______。
II、利用甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体,将甲烷和二氧化碳转化为可利用的化学品,其能源和环境上的双重意义重大。该技术中的化学反应为:
CH4 (g)+3CO2 (g)2H2O(g)+4CO(g) H>0
CH4超干重整CO2的催化转化原理示意如图:
⑷过程II,实现了含氢物种与含碳物种的分离。生成H2O(g)的化学方程式是______________。
⑸假设过程I和过程II中的各步均转化完全,下列说法正确的是_______。((填序号)
a.过程I和过程II中均含有氧化还原反应
b.过程II中使用的催化剂为Fe3O4 和CaCO3
c.若过程I投料,可导致过程II中催化剂失效
(6)一定条件下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入1.2 mol CH4(g)和4.8 mol CO2(g),发生反应CH4 (g)+3CO2 (g)2H2O(g)+4CO(g) H>0,实验测得,反应吸收的能量和甲烷的体积分数随时间变化的曲线图像如图。计算该条件下,此反应的H=________________。
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用哪种试剂,可以把苯酚、乙醇、NaOH、KSCN四种溶液鉴别开来?现象分别是什么?
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