(15分)碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
(1)在一恒温、恒容密闭容器中发生反应: Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g),
H<0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。对该反应的说法正确的是
(填字母编号)。
| A.增加Ni的量可提高CO的转化率,Ni的转化率降低 |
B.缩小容器容积,平衡右移, H减小 |
| C.反应达到平衡后,充入CO再次达到平衡时,CO的体积分数降低 |
| D.当4vNi(CO)4=v(CO)时或容器中混合气体密度不变时,都可说明反应已达化学平衡状态 |
(2)CO与镍反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒,工业上常用SO2将CO氧化,二氧化硫转化为单质硫。
已知:C(s)+
O2(g)==CO(g)
H= -Q1 kJ·mol-1
C(s)+ O2(g)==CO2(g)
H= -Q2 kJ·mol-1
S(s)+O2(g)==SO2(g)
H= -Q3 KJ·mol-1
则SO2(g)+2CO(g)==S(s)+2CO2(g)
H= kJ·mol-1。
(3)金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。图(1)是四种金属氧化物(Cr2O3、SnO2、PbO2、Cu2O)被一氧化碳还原时
与温度(t)的关系曲线图。
700oC时,其中最难被还原的金属氧化物是 (填化学式),用一氧化碳还原该金属氧化物时,若反应方程式系数为最简整数比,该反应的平衡常数(K)数值等于 。
(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理如上图(2)所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应式为 。
若该燃料电池使用一段时间后,共收集到20mol Y,则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为 L。
1985年,科学家发现C60分子是由60个碳原子构成的,它的形状像足球(图C),因此又叫足球烯。1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管,它是由六边环形的碳原子构成的管状大分子(图D),图A、图B分别是金刚石和石墨的结构示意图。图中小黑点或小黑圈均代表碳原子。
试回答下列问题:
(1)金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管物理性质存在较大差异的原因是 。
(2)常温下足球烯和碳纳米管的化学性质是否比金刚石和石墨活泼?____________(填“活泼”和“一样”)理由是 。
(3)由下边石墨的晶体结构俯视图可推算在石墨晶体中,每个正六边形平均所占有的C原子数与C—C键数之比为 。
(4)在金刚石的网状结构中,含有共价键形成的碳原子环,其中最小的环上有_____(填数字)个碳原子,每个碳原子上的任两个C—C键的键角都是 (填角度)。
(5)燃氢汽车之所以尚未大面积推广,除较经济的制氢方法尚未完全解决外,还需解决制得H2后的贮存问题,在上述四种碳单质中有可能成为贮氢材料的是 。
A、B、C、D是按原子序数由小到大排列的第2、3周期的元素的单质。B、E均为组成空气的成分。F的焰色反应呈黄色。在G中,非金属元素与金属元素的原子个数比为1∶2。在一定条件下,各物质之间的相互转化关系如下(图中部分产物未列出):
请填写下列空白:
(1)A是______________________,C是______________________。
(2)H与盐酸反应生成E的化学方程式是______________________________________。
(3)E与F反应的化学方程式是______________________________________________。
(4)F与G的水溶液反应生成I和D的离子方程式是____________________________。
在右图中填上元素周期表中与硅上下相邻、左右相邻的元素符号,并完成下列问题:
(1)其中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素是_________,酸的化学式为______________。
(2)硅酸的酸性比_____________、_____________强,比_____________、____________弱。
在电弧作用下使石墨蒸发,在真空中冷凝,得到空心球状分子,其相对分子质量分别为720和840,写出这两种分子的化学式:____________和___________。它们与石墨的关系是_____________;其中一种分子可与金属钾形成超导化合物,该物质的相对分子质量为837,则此化合物的化学式为______________。
有A、B、C三种非金属元素,A原子与B原子的核外电子总数恰好等于C原子的一半,B原子与C原子的最外层电子数相同,它们各自的质子数与中子数均相等,1 mol C溶于苛性钠溶液中产生2 mol气体。
(1)它们的名称分别是:A_____________,B_____________,C_____________。
(2)写出1 mol C溶于苛性钠溶液中产生2 mol气体的化学反应方程式:_________________。
(3)B、C的最高价氧化物对应水化物中酸性较强的是_________________(写酸的化学式),在自然界中能稳定存在的A的同位素原子名称为__________________________。
(4)C的氧化物与B反应生成C单质的化学反应方程式为____________________________,C的氧化物与纯碱在一定条件下反应的化学方程式为________________________________。