X、Y、Z三种短周期元素,原子序数依次增大,X的最外层电子数为次外层电子数的2倍,Y原子核外共有8个电子,Z是它所属周期中金属性最强的元素,可以和Y形成化合物Z2Y和Z2Y2。则:
(1)X的元素符号是 ,Y的元素名称是 ,Z的离子结构示意图为 ;
(2)Y元素在周期表第 周期 族
(3)化合物Z2Y的电子式为 。
(4)Z2Y2和XY2反应的化学方程式是:
开发氢能是实现社会可持续发展的需要。下图是以含H2S杂质的天然气为原料制取氢气的流程图。
回答下列问题:
(1)反应②的化学方程式为。
(2)反应④的离子方程式为。
(3)步骤③中制氢气的原理如下:
Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.4 kJ·mol-1
Ⅱ:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
①对于反应Ⅰ,一定可以提高平衡体系中H2的百分含量,又能加快反应速率的措施是(填字母代号)。
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强
②利用反应Ⅱ,将CO进一步转化,可提高H2的产量。若1.00 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO的转化率为。
③若该天然气中硫化氢的体积分数为5%,且甲烷与水蒸气反应转化成二氧化碳和氢气的总转化率为80%,则通过上述流程1.00 m3天然气理论上可制得氢气m3(同温同压条件下)。
(4)一定条件下,如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(生成的有机物为气体,忽略其他有机物)。
①生成目标产物的电极反应式为。
②该储氢装置的电流效率为η=。(η= ×100%,计算结果保留小数点后1位)
水是极弱的电解质,改变温度或加入某些电解质会影响水的电离。请回答下列问题:
(1)纯水在100 ℃时,pH=6,该温度下0.1 mol·L-1的NaOH溶液中,溶液的pH=。
(2)25 ℃时,向水中加入少量碳酸钠固体,得到pH为11的溶液,其水解的离子方程式为,由水电离出的c(OH-)=mol·L-1。
(3)体积均为100 mL、pH均为2的盐酸与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,
则HX是(填“强酸”或“弱酸”),理由是。
(4)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的物理量。已知:
化学式 |
电离常数(25 ℃) |
HCN |
K=4.9×10-10 |
CH3COOH |
K=1.8×10-5 |
H2CO3 |
K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11 |
①25 ℃时,等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液和CH3COONa溶液,溶液的pH由大到小的顺序为(填化学式)。
②25 ℃时,在0.5 mol/L 的醋酸溶液中由醋酸电离出的c(H+)约是由水电离出的c(H+)的倍。
化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题:
(1)已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和76 ℃,AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成lmol AX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为。
(2)反应AX3(g)+X2(g)AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)=。
②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为(填实验序号);与实验a相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是:b、c。
③用p0表示开始时总压强,p表示平衡时总压强,α表示AX3的平衡转化率,则α的表达式为 。
二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水。工业上用潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60时反应制得。某学生拟有左下图所示的装置模拟制取并收集ClO2。
(1)B必须放在冰水浴中控制温度,其原因是
(2)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知NaClO2饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2·3H2O,在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2。根据右上图所示的NaClO2的溶解度曲线,请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2的操作步骤:a;b;③洗涤;④干燥。
(3)亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂,广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下。
①Ⅰ、Ⅲ中发生反应的还原剂分别是、(填化学式)。
②Ⅱ中反应的离子方程式是。
③A的化学式是,装置Ⅲ中A在极区产生。
④ClO2是一种高效水处理剂,可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。写出该制备反应的化学方程式。
⑤NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl。取等质量变质前后的NaClO2试样均配成溶液,分别与足量FeSO4溶液反应时,消耗Fe2+的物质的量。(填“相同”,“不同”或“无法判断”)
2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)CO2是大气中含量最高的一种温室气体,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。目前,由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展,其化学反应是:
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H>0。
①写出该反应的平衡常数表达式。
②判断该反应在一定条件下,体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是。
A.容器中密度不变 |
B.单位时间内消耗2molCO2,同时消耗1mol二甲醚 |
C.v(CO2)︰v(H2)=1︰3 |
D.容器内压强保持不变 |
(2)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO (g) 2CO2 (g) +N2 (g)在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。
据此判断:
①该反应的ΔH0(选填“>”、“<”)。
②当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)已知:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)△H =" -a" kJ•mol-1。
①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下:
温度(℃) |
250 |
300 |
350 |
K |
2.041 |
0.270 |
0.012 |
若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c(CO)="0.4" mol·L-1、c(H2)="0.4" mol·L-1、c(CH3OH)="0.8" mol·L-1, 则此时v正v逆(填“>”、“<”或“=”)。
②某温度下,在体积固定的2L的密闭容器中将1 mol CO和2 mol H2混合,测得不同时刻的反应前后压强关系如下:
时间(min) |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
压强比(P后/P前) |
0.98 |
0.90 |
0.80 |
0.70 |
0.70 |
0.70 |
达到平衡时CO的转化率为。