已知25℃时弱电解质电离平衡常数:
Ka(CH3COOH) l.8 xl0-5,Ka(HSCN) 0.13
(1)将20mL,0.10mol/L CH3COOH溶液和20mL,0.10mol/L的HSCN溶液分别与0.10mol/L的NaHCO3溶液反应,实验测得产生CO2气体体积(V)与时间t的关系如图。
反应开始时,两种溶液产生CO2的速率明显不同的原因是 ;
反应结束后所得溶液中c(SCN-)____ c(CH3COO-)(填“>”,“=”或“<”)。
(2)2.0×l0-3mol/L的氢氟酸水溶液中,调节溶液pH(忽略调节时体积变化),测得平衡体系中c(F-),c(HF)与溶液pH的关系如下图。
则25℃时,HF电离平衡常数为:(列式求值)Ka(HF)=
(3)难溶物质CaF2溶度积常数为:Ksp= 1.5×10-10,将4.0×10-3mol/L HF溶液与4.0×l0-4 mol/L的CaCl2溶液等体积混合,调节溶液pH =4(忽略调节时溶液体积变化),试分析混合后是否有沉淀生成?____ (填“有”或“没有”),筒述理由: 。
(18分)甲、乙、丙是常见的三种物质,它们之间有如图所示的转化关系。根据要求回答下列问题:
I.已知:甲是由两种短周期元素组成的化合物,丙的水溶液显碱性。
(1)若构成甲的阴、阳离子个数比为2:3,丙是气体。则构成甲的阴、阳离子半径大小关系为 (用具体的微粒表示)。
(2)若乙是O2,则甲的一种重要用途是 ;产物丙与Cl2按2:1(物质的量)反应得到丁溶液,丁溶液中阴离子浓度从大到小的顺序是 。
Ⅱ.一种灰白色固体粉末X是由两种常见元素组成的化合物,其中金属元素与另一元素的质量比为14:l。在一定条件下X可发生如下图转化关系,有的反应标出全部产物,有的反应标出部分产物。已知P为混合气体,R是无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,C为红褐色物质,M为常见金属单质,Q为常见非金属单质。请回答下列问题:
(1)X的化学式为______________;R的电子式为_________________。
(2)写出气体P的组成 。
(3)写出D→G的离子反应方程式 。
(4)M与钛构成的合金是一种常用的不锈钢材料,某同学在探究该合金的性质时,往含有TiO2+、M3+溶液中加入M至溶液显紫色,该过程中发生的反应有:
①2TiO2+(无色)+Fe+4H+==2Ti3+ (紫色)+Fe2++2H2O
②Ti3+(紫色)+Fe3++H2O ="=" TiO2+ (无色)+Fe2++2H+
③ 。
请写出③可能的反应方程式 。
(5)人们对X的结构研究后发现其金属元素有0价、+2价两种化合价,写出X与稀硫酸反应的化学方程式 。
(6)合硫酸M是一种常见的净水剂,化学式为:[M2(OH)n (SO4)3-]m (n>2,m≤10),其制备可由硫酸M经水解后再聚合得到,其中聚合反应的原理为m[M2(OH)n(SO4)3-
]
[M2(OH)n(SO4)3-
]m,则写出硫酸M水解的化学方程式为 。
(10分)化合物I是一种药物合成中间体,与I相关的反应如下:
根据以上信息回答下列问题。
(1)写出A中所含官能团的名称 ;B→C的反应类型是 。
(2)写出D→E的化学方程式 。
(3)工业上用B与O2在催化剂条件下生产环氧乙烷,化学反应方程式为 。
(4)实验室取1.96g G完全燃烧,将燃烧产物通过碱石灰,碱石灰质量增加4.68g;若将燃烧产物通过浓硫酸,浓硫酸的质量增加0.72g。G的分子式是 。
(5)已知化合物I分子式中碳原子数为13,则化合物H的结构简式是 。
(15分)Ⅰ.施莱辛(Schlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制取氢气:BH4- + 2H2O ="=" BO2- + 4H2↑(反应实质为水电离出来的H+被还原)。研究表明,该反应生成H2的速率受外界条件影响,下表为pH和温度对NaBH4半衰期的影响(半衰期是指反应过程中,某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间)。
体系 pH |
不同温度下的半衰期(min) |
|||
0℃ |
25℃ |
50℃ |
75℃ |
|
8 |
4.32×100 |
6.19×10-1 |
8.64×10-2 |
1.22×10-2 |
10 |
4.32×102 |
6.19×101 |
8.64×100 |
1.22×100 |
12 |
4.32×104 |
6.19×103 |
8.64×102 |
1.22×102 |
14 |
4.32×106 |
6.19×105 |
8.64×104 |
1.22×104 |
(1)已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,用离子方程式表示出溶液显碱性的原因 ,溶液中各离子浓度大小关系为 。
(2)从上表可知,温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响? 。
(3)反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响? 。
Ⅱ.肼(N2H4)又称联氨,常温下是一种无色油状液体,沸点为113.5℃。肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图)。
温度较低时主要反应①:N2H4 + O2 N2 + 2H2O
温度较高时主要反应②:N2H4 + 2O22NO + 2H2O
不考虑其他反应,完成下列填空:
(4)若反应①在250℃时的平衡常数为K1,350℃时的平常数为K2,
则K1 K2(填“>”、“<”或“=”)。
(5)反应于1100℃时达到平衡后,下列措施能使容器中增大的有 (填字母序号)。
A.恒容条件下,充入He气 B.增大容器体积
C.恒容条件下,充入N2H4 D.使用催化剂
(6)若将n mol肼和2n molO2充入某容积为n L的刚性容器中,在800℃和一定压强、合适催化剂的作用下,反应①和②同时达到平衡,实验测得N2的产率x,NO的产率为y,则该条件下反应②的平衡常数K= (用x、y的代数式表示,不必化简)。
(10分)有机玻璃(PMMA)成分为聚甲基丙烯酸甲酯,因其透光性好、性能优良、价格低廉,广泛应用于商业,轻工、建筑、化工等方面,甚至人工角膜也是有机玻璃。其单体的结构和工业合成路线如图所示。
已知:(1)
(2)
请回答下列问题:
(1)写出B中官能团名称 ,PMMA的结构简式 。
(2)判断D→E的反应类型 。
(3)写出E+F→G的化学反应方程式 。
(4)写出C的一种能与新制氢氧化铜反应的同分异构体 。
(15分)碳酸二甲酯(DMC)是一种近年来受到广泛关注的环保型绿色化工产品。在催化剂作用下,可由甲醇和CO2直接合成DMC:CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O,但甲醇转化率通常不会超过1%是制约该反应走向工业化的主要原因。某研究小组在其他条件不变的情况下,通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数(TON)的影响来评价催化剂的催化效果。计算公式为:。
(1)已知25℃时,甲醇和DMC的标准燃烧热分别为△H1和△H2,则上述反应在25℃时的焓变△H3= 。
(2)根据反应温度对TON的影响图(下左图)判断该反应的焓变△H______0(填“>”、“=”或“<”),理由是________________________________。
(3)根据反应时间对TON的影响图(上中图),已知溶液总体积10mL,反应起始时甲醇0.25mol,催化剂0.6×10—5 mol,计算该温度下,4~7 h内DMC的平均反应速率:________;计算10 h时,甲醇的转化率:________。
(4)根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图(上右图),判断下列说法正确的是 。
a.由甲醇和CO2直接合成DMC,可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源,在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
b.在反应体系中添加合适的脱水剂,将提高该反应的TON
c.当催化剂用量低于1.2×10—5 mol时,随着催化剂用量的增加,甲醇的平衡转化率显著提高
d.当催化剂用量高于1.2×10—5 mol时,随着催化剂用量的增加,DMC的产率反而急剧下降