二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气,其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气,也可用作燃烧电池的燃料,具有很好的好展前景。
(1)已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol,则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为 。
(2)工业上采用电浮远凝聚法处理污水时,保持污水的pH在5.0,通过电解生成Fe(OH)3胶体,吸附不溶性杂质,同时利用阴极产生的H2,将悬浮物带到水面,利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示:
①乙装置以熔融碳酸盐为电解质,稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式 ;下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是 。
A.MgCO3 B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.(NH4)2CO3
②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3沉淀的离子方程式: 。
③已知常温下Kap[Fe(OH)3]=4.0×10—38,电解一段时间后,甲装置中c(Fe3+)= 。
④已知:H2S的电离平衡常数:K1=9.1×10—8、K2=1.1×10—12;H2CO3的电离平衡常数:K1=4.31×10—7、K2=5.61×10—11。测得电极上转移电子为0.24mol时,将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列各项正确的是
A.发生反应的离子方程式为:CO2+S2—+H2O=CO32—+H2S
B.发生反应的离子方程式为:CO2+S2—+H2O=HCO3—+HS—
C.c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS—)+c(S2—)]
D.c(Na+)+c(H+)=2c(CO32—)+2c(S2—)+c(OH—)
E.c(Na+)>c(HCO3—)>c(HS—)>c(OH—)
【改编】氯化铁是常见的水处理剂,工业上制备无水FeCl3的一种工艺如下:
(1)试写出吸收塔中吸收剂Q(FeCl2)反应的离子方程式: 。
(2)取0.5mL三氯化铁溶液滴入50mL沸水中,再煮沸片刻得红褐色透明液体,该过程可用离子方程式表示为___________________________________。
(3)六水合氯化铁在水中的溶解度如下:
温度/℃ |
0 |
10 |
20 |
30 |
50 |
80 |
100 |
溶解度(g/100gH2O) |
74.4 |
81.9 |
91.8 |
106.8 |
315.1 |
525.8 |
535.7 |
从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是:加入少量盐酸、 、 、过滤、洗涤、干燥。
(4)常温下,若溶液的pH控制不当会使Fe3+沉淀,pH=4时,溶液中c(Fe3+)= mol·L-1。(常温下Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)。
(5)FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定:称取mg无水氯化铁样品,溶于稀盐酸,再转移到100mL容量瓶,用蒸馏水定容;取出10.00mL,加入稍过量的KI溶液,充分反应后,滴入淀粉指示剂并用c mol·L―1 Na2S2O3溶液滴定用去V mL。(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-))
①滴定终点的现象是: 。
②样品中氯化铁的质量分数为 (用字母m、c、V来表示)。
(6)用FeCl3溶液(32%~35%)腐蚀印刷线路板的废液中含FeCl3、FeCl2和CuCl2。
①若用电化学方法使废液再生。
阳极反应为:2Fe2+– 2e-= 2Fe3+
阴极反应为:___________________
②若用化学方法,回收废液中铜的方法是(用反应式表示并简述操作要点):_______________________
【原创】在元素周期表前四周期中原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中,A+无电子,B的最简单气态氢化物能引起温室效应,C的氧化物是导致光化学烟雾的主要原因,D原子核外电子有8种不同的运动状态, E的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多,F元素的基态原子最外能层只有一个电子,其它能层均已充满电子。
(1)写出基态E原子的价电子排布式 。
(2)A与C形成CA3型分子,分子中C原子的杂化类型为 ,分子的立体结构为 ;
(3)根据等电子体原理,写出BD化合物的电子式 ;
(4)A2D由液态形成晶体时密度减小,主要原因是 (用文字叙述)。
(5)已知D、F能形成一种化合物,其晶胞的结构如图所示,则该化合物的化学式为
(用元素符号表示);该化合物在稀硫酸中发生歧化反应,写出该化学反应方程式 。
【选做题】本题包括A、B两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若都做,则按A小题评分。
【改编】A.[物质结构与性质]磷化硼是一种高折射率红棕色晶体,可通过单质B与Zn3P2(或PH3)反应,也可热解PCl3·BCl3制得。
(1)锌原子基态时核外电子排布式为 。
(2)BCl3中硼原子的杂化轨道类型为 ,PH3空间形状为 (用文字描述)。
(3)PCl3能够与配合物Ni(CO)4发生配体置换反应:Ni(CO)4 +4PCl3 = Ni(PCl3)4 +4CO。
①与CO互为等电子体的一种分子的化学式为 。
②1molPCl3中含键数目为 。
(4)立方BP的晶胞结构如图所示,晶胞中含B原子数目为 。
常温下钛的化学活性很小,在较高温度下可与多种物质反应。工业上由金红石(含TiO2大于96%)为原料生产钛的流程如下:
(1)TiCl4遇水强烈水解,写出其水解的化学方程式 。
(2)①若液氯泄漏后遇到苯,在钢瓶表面氯与苯的反应明显加快,原因是 。
②Cl2含量检测仪工作原理如下图,则Cl2在Pt电极放电的电极反应式为 。
③实验室也可用KClO3和浓盐酸制取Cl2,方程式为:KClO3 + 6HCl(浓) =" KCl" + 3Cl2↑ + 3H2O。
当生成6.72LCl2(标准状况下)时,转移的电子的物质的量为 mol。
(3)一定条件下CO可以发生如下反应:4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H。
①该反应的平衡常数表达式为K= 。
②将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示,下列判断正确的是 (填序号)。
a.△H <0
b.P1<P2<P3
c.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%
③采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚(简称DME)。观察下图回答问题。
催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
【改编】某化学兴趣小组对碳的氧化物做了深入的研究并取得了一些成果。
已知:C(s)+O2(g)CO2(g) △H=-393kJ•mol-1;
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=-566kJ•mol-1;
(1)将水蒸气喷到灼热的炭上实现炭的气化(制得CO、H2),若要得到该反应的热化学方程式,还需要知道反应(用化学方程式表示) 的焓变。
(2)将一定量CO(g)和H2O(g)分别通入容积为1L的恒容密闭容器中,发生反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组序 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所 需时间/min |
|
H2O |
CO |
CO2 |
|||
1 |
500 |
4 |
4 |
2.0 |
6 |
2 |
750 |
2 |
1 |
0.6 |
3 |
3 |
750 |
2 |
1 |
0.6 |
1 |
①500℃时该反应的平衡常数K=______________。
②该反应的逆反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
③实验2中,0~3min时段内,以v(H2)表示的反应速率为 。
④实验3与实验2相比,改变的条件是 。请在下图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c(CO2)随时间变化的曲线,并作必要的标注。
(3)CO还可以用做燃料电池的燃料,某熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,该电池用 Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO 为负极燃气,空气与 CO2的混和气为正极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,则负极电极反应式为 。
(4)常温常压下,饱和CO2水溶液的pH=5.6,c(H2CO3)=1.5×10-5mol/L。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3HCO3-+H+的电离平衡常数K= 。(已知:10-5.6=2.5×10-6)