(16分)随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍关注
⑴目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1 L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJ/mol
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___________mol/(L·min)。氢气的转化率为 。
②下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___________。
A.升高温度 B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离 D.再充入1mol CO2和3mol H2
⑵工业上也可以用CO和H2合成甲醇,反应原理为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-128.8kJ/mol,在温度不变的情况下,若在增大容器体积的
同时不断充入氢气,使H2的浓度保持不变,则平衡 ;
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动
C.不移动 D.无法判断
作出此判断的理由是 。
【化学—选修3:物质结构与性质】(15分)A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大的六种元素,其中A、B、C是同一周期相邻的三种元素,C的氢化物水溶液呈碱性;D的基态原子3p轨道上有3个未成对电子;E、F为副族元素,4s能级均只有一个电子。回答下列问题:
(1)A、B、C三种元素按电负性由小到大的顺序是_________(用元素符号表示)。
(2)B与氧原子能形成四原子阴离子,其中B的杂化方式为_____________;C的三氯化物分子的立体构型为____________________________________。
(3)任写一种与BC—离子互为等电子体的离子__________________(写出化学式)。
(4)F原子的外围电子排布式为_____________,F晶体中原子的堆积方式是下图中的_________(填写“甲”、“乙”或“丙”)。
(5)E的离子可以形成多种配合物,将ECl3溶液蒸发浓缩,析出深绿色晶体。该晶体中E3+、Cl—、H2O的物质的量之比为1∶3∶6,且E的配位数为6。向1.0mol该晶体的溶液中加入足量AgNO3溶液产生143.5g白色沉淀,则该配合物的化学式为__________________________。
(6)AD是一种耐磨材料,其结构与金刚石相似,下图为其晶体结构单元,它可由A的三溴化物和D的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成。
①写出合成AD的化学方程式:________________________。
②已知晶体中A与D原子的最近距离为a pm,则该晶体密度的表达式为_________g/cm3。(不需化简,阿伏加德罗常数为NA)
【化学选修2:化学与技术】海洋是地球上最广阔的水体的总称,其含水量约占地球上总水量的97%。
(1)海水中含有许多化学物质,不能直接饮用,所以将海水转化为淡水是一项重大科研课题。电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示,电渗析法淡化海水时阴极室可获得的重要化工原料有。
时间 |
4℃ |
10℃ |
20℃ |
35℃ |
55℃ |
90℃ |
5分钟 |
0 |
0.2 |
0.4 |
0.7 |
0 |
0 |
10分钟 |
0 |
1.0 |
1.3 |
1.2 |
0.1 |
0 |
15分钟 |
0.1 |
1.9 |
2.2 |
2.8 |
0.2 |
0 |
(2)海水中含有大量的NaCl,盐田法仍是目前海水制盐的主要方法。盐田分为贮水池、池和结晶池,建盐田必须在处建立(填写序号)。
A.选在离江河入海口比较近的地方
B.多风少雨
C.潮汐落差大且又平坦空旷的海滩
(3)盐田中所得为粗盐,若想用粗盐制烧碱,需对所用食盐水进行两次精制。第一次精制主要是用沉淀法除去粗盐水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等离子,流程如下:
已知:20°C部分沉淀的溶解度(g)如下表:
CaSO4 |
CaCO3 |
BaSO4 |
BaCO3 |
2.6×10-2 |
7.8×10-4 |
2.4×10-4 |
1.7×10-3 |
①检测Fe3+是否除尽的方法是__________________________________________。
②运用表中数据解释过程I选用BaCl2而不选用CaCl2的原因_______________。
(4)工业上通常以NaCl、CO2和NH3为原料制取纯碱,请写出第一步制取NaHCO3的化学方程式__________。
(5)工业制得的纯碱常含有NaCl杂质,用下述方法可以测定样品中NaCl的质量分数。
①检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________________________;
②样品中NaCl质量分数的数学表达式为_____________________。
二氧化硫和氮氧化物都是常见的大气污染物,回答下列相关问题。
Ⅰ某温度下氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时,涉及如下反应:
i.2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) △H1< 0其平衡常数为K1
ii.2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) △H2<0其平衡常数为K2
(1)现有反应4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),则此反应的平衡常数K3=(用K1、K2表示),反应热△H3=(用△H1、△H2表示)。
(2)为研究不同条件对反应ii的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO2和足够的NaCl(s),10min时反应ii达到平衡。测得平衡时NO2的转化率α1(NO2) =50%,则:
①10min内υ(ClNO) =,平衡常数K2=;
②若其它条件不变,使反应在恒压条件下进行,平衡时NO2转化率为α2(NO2),则:
α1(NO2) =α2(NO2)(填“>”“<”或“=”)。
II除氮氧化物外,SO2也是重要的大气污染物,需要对其进行吸收处理。
(3)若用一定量的NaOH溶液吸收SO2气体后所得吸收液恰好呈中性,下列有关吸收液中粒子关系正确的是。
A.c(Na+) = c(HSO3-)+ 2c(SO32-) |
B.c(Na+) > c(HSO3-) =c(SO32-) > c(H+) = c(OH—) |
C.2c(Na+) =2c(H2SO3)+2c(HSO3-)+2c(SO32-) |
D.c(Na+) > c(HSO3—) + c(SO32—) +c(H2SO3) |
(4)工业上也可以用Na2SO3溶液吸收SO2,并用电解法处理吸收后所得溶液以实现吸收液的回收再利用,装置如图所示,则
①工作一段时间后,阴极区溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”);
②写出阳极的电极反应式。
(10分)已知元素的电负性、电离能和原子半径等内容一样,也是元素的一种基本性质,
(1)下面给出14种元素的电负性:
元素 |
Al |
B |
Be |
C |
Cl |
F |
Li |
电负性 |
1.61 |
2.04 |
1.57 |
2.55 |
3.16 |
3.98 |
0.98 |
元素 |
Mg |
N |
Na |
O |
P |
S |
Si |
电负性 |
1.31 |
3.04 |
0.93 |
3.44 |
2.19 |
2.58 |
1.90 |
试结合元素周期律知识完成下列问题:
①根据上表给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是:同周期元素从左至右,电负性逐渐,同主族元素从上至下,电负性逐渐。
②预测元素电负性的大小关系:BrI,电负性最小的元素在周期表中的位置是(放射性元素除外)。
③习惯上把SrI2作为离子化合物,把BaS作为共价化合物。(电负性Sr="0.95" I="2.66" Ba="0.89" S=2.58)我们把两成键原子的电负性差值用△X表示,用△X的数值范围可判断离子键或共价键,试判断AlBr3中化学键的类型是。
(2)如果给核外电子足够的能量,这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响:①原子核对核外电子的吸引力②形成稳定结构的倾向。下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量:
锂 |
X |
Y |
|
失去第1个电子 |
519 |
502 |
580 |
失去第2个电子 |
7296 |
4570 |
1820 |
失去第3个电子 |
11799 |
6920 |
2750 |
失去第4个电子 |
9550 |
11600 |
①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第2个电子时所需的能量要远远大于失去第1个电子所需的能量。
②表中X Y为第3周期元素,则X为,Y为。第3周期元素中,元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多的是(均填元素符号)。
(9分)下表是元素周期表的一部分。表中所列的数分别代表某一种化学元素。
① |
② |
③ |
|||||||||||||||
④ |
⑤ |
⑥ |
⑦ |
⑧ |
|||||||||||||
⑨ |
⑩ |
||||||||||||||||
(1)表中①-⑩化学性质最不活泼的元素,其原子结构示意图为 。
(2)表中能形成两性氢氧化物的元素是(用元素符号表示),写出该元素的氧化物与⑨最高价氧化物的水化物反应的离子方程式。
(3)①、②、⑥、⑦四种元素的最高价氧化物的水化物中酸性最强的是(填化学式)。
(4)③、⑦、⑩的氢化物沸点最低的是(填化学式)。③元素与⑩元素两者核电荷数之差是。
(5)设计实验方案:比较⑦与⑩单质氧化性的强弱,请将方案填入下表。
可供选择的试剂:氯水、溴水、酒精、淀粉、CCl4、NaCl溶液、NaBr溶液。
实验步骤 |
实验现象与结论 |