A、B、C、D、F属于元素周期表中的短周期元素,并且其中只有一种金属元素。A是元素周期表所有元素中原子半径最小的;B和C原子都只有两个电子层,B原子的一个电子层了电子数是另一层的两倍;C的原子的两层电子数之和是两层电子数之差的两倍;D原子的一个电子层的电子数是另两层电子数之和;E的+1价阳离子与C的阴离子有相同的电子层结构。请按要求同答下列问题:
(1)D元素在元素周期表中的位置是 ,写出由A和C组成的原子个数比为1:1的化合物的电子式 。
(2)由上述元素组成的化合物中属于直线型分子是 (只要求写出两种,用化学式表示)。
(3)上述元素形成的化合物中通常能污染空气的是 (至少写出两种),其中有两种污染物有同种元素并能相互反应,该反应的化学方程式为 。反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比是 。
(4)写出由B、C、E三种元素组成两种氧化物互相反应有气体生成的化学方程式 ;
(5)由A、B、C、E四种元素形成的化合物的水溶液与过量石灰水反应的离子方程式是: 。
氮气化学性质很稳定,可以通过氮的固定将空气中的氮气转化氮的化合物。氮的化合物可用于进一步合成化肥、炸药以及合成树脂等。
(1)写出氮分子的电子式______________。
(2)人工合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol,在一定条件下的恒容密闭容器中,该反应达到平衡,要提高N2的转化率,可以采取的措施是________(填序号)。
A.分离出NH3 |
B.加入催化剂 |
C.升高温度 |
D.增加N2的浓度 |
E.增加H2的浓度
(3)氨的接触氧化制取硝酸的过程中,900℃时,氨氧化反应阶段可能发生的反应有
编号 |
热化学方程式 |
平衡常数 |
Ⅰ |
4NH3(g)+5O2(g)![]() |
K1=1×1053 |
Ⅱ |
4NH3(g)+3O2(g)![]() |
K2=1×1065 |
Ⅲ |
2NO(g)![]() |
K3 |
反应Ⅲ的△H3=____________(用△H1、△H2表示);反应Ⅱ的平衡常数的表达式K2=__________;
该温度下K3的计算结果为__________。
(4)催化反硝法可用于治理水中硝酸盐的污染。催化反硝法中,H2能将NO3-还原为N2。25℃时,反应进行10min,溶液的pH由7变为12。反应的离子方程式为____________________________;其平均反应速率为v(NO3-)______________mol/(L•min)。
(5)实验室用下图所示装置制取NH3。若将收集NH3的试管改为集气瓶且瓶口向上排空气法收集NH3,并确保不污染环境,请画出其气体收集装置和尾气吸收装置,标出所用试剂(自选)名称。
(14分)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
请回答下列问题:
(1)制备合成气:将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应(i);CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。
①已知100℃时达到平衡的时间为5min,则从反应开始到平衡,用氢气表示的平均反应速率为:v(H2)=。
②图中p1p2(填“<”、”“>”或“=”)。
③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应如下:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为。
(2)合成甲醇:在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下,向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g),发生反应(ii),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图2所示。
①反应(ii)需在(填“高温”或“低温”)才能自发进行。
②据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变,原因是(用化学方程式表示)。
③在500℃恒压条件下,请在图2中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:
CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是(填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是。
(18分)Ⅰ.(8分)次磷酸(H3PO2)是一种一元中强酸,具有较强的还原性。试回答下列问题:
(1)P的原子结构示意图为;
(2)NaH2PO2为(填“正盐”或“酸式盐”),溶液中有关离子浓度从大到小的顺序为。
(3)H3PO2可将溶液中的银离子还原为银单质,若该反应的氧化产物的化学式为H3PO4 , 则氧化剂与还原剂的物质的量之比为。
Ⅱ.无机化合物A主要用于有机合成和药物制造,是具有良好前景的储氢材料。A中含有金属Li元素,遇水强烈水解,对化合物A加强热则其会发生分解反应(非氧化还原反应),生成化合物E和气体C。在一定条件下,2.30g固体A与5.35gNH4Cl固体恰好完全反应,生成固体B和4.48L气体C (标准状况)。已知气体C极易溶于水得到碱性溶液, 电解无水B可生成金属单质D和氯气。请回答下列问题:
(1)A的化学式是,C的电子式是。
(2)写出化合物A与足量盐酸反应的化学方程式:。
(3)物质A在加强热分解的化学方程式为:。
钛、铜可以作为多种催化剂的主体。如以TiO2覆盖在Cu2Al2O4表面作催化剂,可以将CO2与CH4直接转化成乙酸。
请回答下列问题:
(1)钛有和
两种原子,它们互称为,Ti的基态原子电子排布式为。
(2)Cu在元素周期表中的位置是。乙酸分子中碳原子的杂化形式有。
(3)由Ca、Ti、O三种元素组成某矿物晶体,其晶胞结构如图所示。则该矿物的化学式为。
(4)用TiCl4与热水反应可制备TiO2,反应的化学方程式是。
(5)用稀硝酸溶解Cu2Al2O4的离子方程式是。
(6)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板上的Cu。
已知:ⅰ、CuSO4(aq)+ H2(g)="=" Cu(s)+H2SO4(aq) ΔH=-64.4kJ/mol
ⅱ、2H2O2(l)="=" 2H2O(l)+ O2(g)ΔH= -196.4 kJ/mol
ⅲ、H2(g)+O2(g)="=" H2O(l)ΔH= -285.8 kJ/mol
写出Cu与H2SO4、H2O2反应生成CuSO4(aq)和H2O(l)的热化学方程式:。
二氧化硫为重要的含硫化合物,是形成酸雨的主要污染物之一。
(1)在实验室中,若用70%的硫酸溶液和亚硫酸钠粉末反应制取二氧化硫,并要求方便控制反应速率,可选用下图所示气体发生装置中的_____(填下列序号字母)。
(2)SO2经催化氧化可生成SO3,该反应的热化学方程式为:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H="a" kJ·mol-1
在T1℃时,将2 mol SO2、1mol O2充入容积为2 L的密闭容器A中,充分反应并达到平衡,此过程中放出热量98.3 kJ,测得SO2的平衡转化率为50%,则a=_____,T1℃时,上述反应的平衡常数K1=____L·mol-1。若将初始温度为T1℃的2 mol SO2和1 molO2充入容积为2 L的绝热密闭容器B中,充分反应,在T2℃时达到平衡,在此温度时上述反应的平衡常数为K2。则K1______ K2 (填“>”、“<”或“=”)。
(3)某热电厂上空大气中所含二氧化硫严重超标,现对该区域雨水样品进行探究。首先用pH试纸测定雨水样品的pH,操作方法为_________________________________________,测得样品pH约为3;为进一步探究由SO3所形成酸雨的性质,将一定量的SO2通入蒸馏水中,配成pH为3的溶液,然后将溶液分为A、B两份,向A中加入适量的NaOH固体,使溶液恰好呈中性(不考虑氧化性物质和其它酸性物质的影响),则此中性溶液中离子的浓度间存在的关系式为:[Na+]=_______;将溶液B久置于空气中,与久置前相比,久置后的溶液B中水的电离程度将___(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)工业上常用如下图所示的流程处理工业尾气中的SO2:
上述流程中有一种物质可以再生循环利用,该物质再生的化学方程式为_______________________。