短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置如图所示,其中W的氧化物是酸雨形成的主要物质。
(1) 写出W的原子结构示意图: 。
(2) 将足量X的最高价氧化物通入含Y元素的阴离子溶液中。反应的离子方程式为 。
(3) 已知:①X(s) + O2(g) =XO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
②H2(g) + 1/2 O2(g) =H2O(g) ΔH=-242.0 kJ·mol-1
③XH4(g) + 2O2(g) =XO2(g) + 2H2O(g) ΔH=-802.0 kJ·mol-1
则XH4气体分解成氢气和X固体的热化学方程式为 。
(4) ZO是由单质X和ZO2反应制取单质Z的中间产物。隔绝空气时,ZO与NaOH溶液反应(产物含有一种固体单质和一种钠盐)的化学方程式为_______________。
(5) 利用原电池原理,可用W的一种氧化物、O2和H2O来制备W的最高价氧化物对应水化物。写出该电池负极反应式:___________。
(6) 将W的气态氢化物通入一定量的NaOH溶液中,在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,生成气体与HCl的物质的量的关系如图所示(忽略气体的溶解和HCl的挥发)。
①O点溶液中所含溶质的化学式为____________。
②a点溶液中,c(Na+): c(Cl-)= _______________。
(探究题)汽油不仅是最重要的燃料,而且是重要的化工原料,它既可以裂解得到气态化工原料如乙烯等,还可以在催化剂催化下改变分子结构,由链烃变成芳香烃,如己烷变成苯,庚烷变成甲苯,这个变化叫异构化。请根据以汽油为原料的下列衍变关系,写出相应的化学方程式及反应类型。
(1)________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________。
(3)________________________________________________________________。
(4)________________________________________________________________。
(13分)(1)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)+B(g)
2C(g)+D(s) △H1<0反应,按下表数据投料,反应达到平衡状态,测得体系压强升高。
①该反应的平衡常数表达式为K=___。升高温度,平衡常数将____(填“增大”“减小”或“不变”)。
②能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________。
A.容器中压强不变
B.混合气体的密度不变
C.υ(A):υ(B):υ(C)=2:1:2
D.c(A)=c(C)
(2)为研究不同条件对反应2NO(g)+Cl2(g)
2C1NO(g)△H2<0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 C12,10 min时反应达到平衡。测得NO的转化率为
。其他条件保持不变,反应在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率为
,则
__________
,(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2—离子。电池工作时负极反应式为_________________。用该燃料电池作电源,以石墨为电极电解足量的硫酸铜溶液,当电路中通过0.1 mol电子时,若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入_____(填物质名称),其质量约为_______g。
选做(12分)《化学——化学与技术】氯碱工业是最基本的化学工业之一,它的产品应用广泛。请回答下列问题:
(1)氯碱工业是利用电解食盐水生产为基础的工业体系。
(2)电解前,为除去食盐水中的Mg2+、Ca2+、SO42-等杂质离子,加入下列试剂的顺序合理的是(填下列各项中序号)。
a、碳酸钠、氢氧化钠、氯化钡
b、碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠
c、氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡
d、氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠
(3)“盐泥”是电解食盐水过程中形成的工业“废料”。某工厂的盐泥组成如下:
| 成分 |
NaCl |
Mg(OH)2 |
CaCO3 |
BaSO4 |
其他不溶物 |
| 质量分数(%) |
15~20 |
15~20 |
5~10 |
30~40 |
10~15 |
利用盐泥生产MgSO4·7H2O晶体的工艺流程如下图所示。
回答下列问题:
①酸洗过程中加入的酸为,加入的酸应适当过量,控制pH为5左右,反应温度在50℃左右。持续搅拌使之充分反应,以使Mg(OH)2充分溶解并转化为MgSO4,在此过程中同时生成CaSO4。其中碳酸钙可以转化为硫酸钙的原因是。
②过滤所得滤渣的主要成分为。
③根据下图分析,蒸发结晶过滤所得晶体A主要成分为。
④真空干燥MgSO4·7H2O晶体的原因是。
(16分)碳、氮、硫、氯是四种重要的非金属元素。
(1)CH4(g)在O2(g)中燃烧生成CO(g)和H2O(g)的△H难以直接测量,原因是。
已知:a.2CO(g)+ O2(g)==2CO2(g) △H =-566.0 kJ·mol-1
b.CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) △H =-890.0 kJ·mol-1
则CH4(g)在O2(g)中燃烧生成CO(g)和H2O(g)的热化学方程式为 。
(2)工业上合成氨气的反应为:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H<0。现将10 mol N2和26 mol H2置于容积可变的密闭容器中,N2的平衡转化率(
)与体系总压强(P)、温度(T)的关系如图所示。回答下列问题:
①反应达到平衡状态B时,容器的容积10 L,则T1时,合成氨反应的平衡常数K= L2·mol-1。
②平衡状态由A变到C时,对应的平衡常数K(A)K(C)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)在25℃时,HSCN、HClO、H2CO3的电离常数如下表:
| HClO |
HSCN |
H2CO3 |
| K=3.2×10-8 |
K=0.13 |
Kl=4.2×10-7[来源 K2=5.6×10-11 |
①1 mol·L-1的KSCN溶液中,所有离子的浓度由大到小的顺序为>>>。
②向Na2CO3溶液中加入过量HClO溶液,反应的化学方程式为 。
③25℃时,为证明HClO为弱酸,某学习小组的同学没计了以下三种实验方案。下列三种方案中,你认为能够达到实验目的的是(填下列各项中序号)。
a.用pH计测量0.1 mol·L-1NaClO溶液的pH,若测得pH>7,可证明HClO为弱酸
b.用pH试纸测量0.01 mol·L-1HClO溶液的pH,若测得pH>2,可证明HClO为弱酸
c.用仪器测量浓度均为0.1 mol·L-1的HClO溶液和盐酸的导电性,若测得HClO溶液的导电性弱于盐酸,可证睨HClO为弱酸
湿式吸收一电解再生法,是采用氧化一电解的双反应器对含硫化氢的废气进行脱硫制氢。实验表明,双反应器法可以在较宽的范围内实现对硫化氢的有效吸收,并可同时制取氢气和硫磺,该法基本流程见图l,其中氧化吸收器中为FeCl3溶液,电解反应器可实现FeCl3溶液的恢复及H2的制备。
(1)氧化反应器中发生的主要反应的离子有程式为________
(2)电解反应器中,阳极反应式是________
(3)某研究小组在实验室中模拟上述过程,研究FeCl3溶液吸收H2S气体的效率,实验时要先向FeCl3溶液中通人N2,其目的是________。对影响吸收效率的因素提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:H2S气体的通入速率;
假设二:;
假设三: .
请你设计实验就假设一进行验证,将实验步骤及结论补充完整(注:可用pH计测量溶液中的H+浓度)
(4)将FeCl3溶液吸收H2S气体后的溶液过滤后,取少量向其中加入BaCl2溶液,发现有白色沉淀生成(注:BaS溶于盐酸)。则白色沉淀可能是_______你的判断理由是_______