2013年10月9日,2013年诺贝尔化学奖在瑞典揭晓,犹太裔美国理论化学家马丁·卡普拉斯、美国斯坦福大学生物物理学家迈克尔·莱维特和南加州大学化学家亚利耶·瓦谢尔因给复杂化学体系设计了多尺度模型而分享奖项。三位科学家的研究成果已经应用于废气净化及植物的光合作用的研究中,并可用于优化汽车催化剂、药物和太阳能电池的设计。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) △H<0同一条件下该反应正反应的平衡常数为K1,逆反应的表达式平衡常数为K2,K1与K2的关系式为 。
(2)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 (填代号)。
(3)在体积为10L的密闭容器中,加入一定量的CO2和H2,在900℃时发生吸热反应并记录前5min各物质的浓度,第6min改变了条件。各物质的浓度变化如下表;
时间/min |
CO2(mol·L-1) |
H2(mol·L-1) |
CO(mol·L-1) |
H2O(mol·L-1) |
0 |
0.2000 |
0.3000 |
0 |
0 |
2 |
0.1740 |
0.2740 |
0.0260 |
0.0260 |
5 |
0.0727 |
0.1727 |
0.1273 |
0.1273 |
6 |
0.0350 |
0.1350 |
0.1650 |
|
①前2min,用CO表示的该化学反应的速率为 ;
②第5—6min,平衡移动的可能原因是 ;
(4)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ·mol-1
2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9 kJ·mol-1
H2O(g) = H2O(l) △H = -44.0 kJ·mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式: 。
在一定条件下,可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O,现有NO和NH3的混合物1mol,充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g,则原反应混合物中NO的物质的量可能是 mol
(6)在一定条件下,也可以用H2处理CO合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是 。
a.汽油 b.甲醇 c.甲醛 d.乙酸
由原子序数依次增大的五种短周期元素A、B、C、D、E,已知A、E同主族,A元素的原子半径最小,B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,C元素最高价氧化物的水化物与其氢化物反应生成一种盐;A、B、C、E四种元素分别都能与D元素形成原子个数比不相同的多种常见化合物,回答下列问题:
(1)B在周期表中的位置是,C元素的单质的电子式。
(2)写出同时含A、B、C、D四种元素的一种盐的化学式。
(3)E与D形成的一种化合物与BD2发生氧化还原反应,该反应的化学方程式为。
(4)用A和D两元素组成的单质可以制成一种燃料电池,电池中装有浓KOH溶液。用多孔的惰性电极浸入浓KOH溶液中,两极均有特制的防止气体透过的隔膜,在一极通入A的单质,另一极通入D的单质。则该电池正极的电极反应式为。
(5)化合物C2A4和C2D4的液体曾被用作火箭推进剂,燃烧反应的生成物是一种气态单质和一种化合物,它们对环境无污染。已知1mol C2A4和C2D4完全反应生成两种气体时放出热量516.8KJ,则该反应的热化学方程式为。
0.2 mol有机物和0.4 mol O2在密闭容器中燃烧后的产物为CO2、CO和H2O(g)。产物经过浓硫酸后,浓硫酸的质量增加10.8 g;再通过灼热CuO充分反应后,固体质量减轻3.2 g;最后气体再通过碱石灰被完全吸收,碱石灰质量增加17.6 g。
(1)判断该有机物的化学式。
(2)若0.1 mol该有机物恰好与4.6 g金属钠完全反应,试确定该有机物的结构简式。(已知:一个碳上接两个羟基是不稳定的)
某种橡胶分解产物为碳氢化合物。对这种碳氢化合物做以下实验:
①若取一定量的橡胶完全燃烧,使燃烧后的气体通过干燥管,干燥管增重0.72克,再通过石灰水,使石灰水增重2.2克。
②经测定,该碳氢气体化合物的密度是相同状况下氢气密度的34倍。
③该碳氢化合物0.1 mol能和32克溴起加成反应。
④经分析,在③的生成物中,溴原子分布在不同的碳原子上,且溴代物中有一个碳原子在支链上。
(1)该碳氢化合物的结构简式是,名称是。
(2)该橡胶的结构简式是,名称是。
(1)如下图所示,组成一种原电池.试回答下列问题(灯泡功率合适):
①电解质溶液为稀H2SO4时上述装置中灯泡亮,此时Al电极上发生反应的电极反应式为: ___;
②电解质溶液为NaOH溶液时,灯泡______(填“亮”或“不亮”, 填“亮”做a题,填“不亮”做b题)。
a.若灯泡亮,则Mg电极上发生的电极反应式为:_______________;
Al电极上发生反应的电极反应式为:_______________;
b.若灯泡不亮,其理由为:________________________。
(2)原电池原理的应用之一是可以设计原电池。请利用反应“Cu+2Fe3+ =2Fe2+ +Cu2+ ”设制一个原电池(正极材料用碳棒)则该电池的负极材料是__________,若导线上转移电子1.5 mol,则溶解铜的质量是__________。另外的重要应用是实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向溶液中滴加少量硫酸铜溶液。其作用是: ______________________________。
(3)氢氧燃料电池(电解质为KOH溶液,惰性材料作电极)负极反应的电极反应式为:______________________________。
碱金属元素在科学研究与生产生活中有着非常广泛的用途。
(1)锂是最轻的金属,如果用锂做一架飞机,两个人就可以抬动。锂在元素周期表中的表示如图所示,填写以下空格。
①Li在元素周期表中的位置:。
②6.941的意义: __________________________。
(2)光电管是利用碱金属铯受到光照射时能形成电流这一光电效应的性质制成的。
①完成铯的原子结构示意图:
②下列有关铯的说法正确的是________。
A.其单质在常温下与水反应不如钠剧烈, | B.其原子半径比钾原子半径小 |
C.其氢氧化物的水溶液不能使氢氧化铝溶解, | D.其碳酸盐易溶于水 |