【化学——物质结构与性质】
氢能是一种洁净的可再生能源,制备和储存氢气是氢能开发的两个关键环节。
Ⅰ.氢气的制取
(1)水是制取氢气的常见原料,下列说法正确的是 (填序号)。
A.H3O+的空间构型为三角锥形
B.水的沸点比硫化氢高
C.冰晶体中,1 mol水分子可形成4 mol氢键
(2)科研人员研究出以钛酸锶为电极的光化学电池,用紫外线照射钛酸锶电极,使水分解产生氢气。已知钛酸锶晶胞结构如图,则其化学式为 。
Ⅱ.氢气的存储
(3)Ti(BH4)2是一种储氢材料。
①Ti原子在基态时的核外电子排布式是 。
②Ti(BH4)2可由TiCl4和LiBH4反应制得,TiCl4熔点-25.0℃,沸点136.94℃,常温下是无色液体,则TiCl4晶体类型为 。
(4)最近尼赫鲁先进科学研究中心借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料(C16S8)进行研究,从理论角度证明这种分子中的原子都处于同一平面上(结构如图所示),每个平面上下两侧最多可储存10个H2分子。
①元素电负性大小关系是:C S(填“>”、“=”或“<”)。
②分子中C原子的杂化轨道类型为 。
③有关键长数据如下:
|
C—S |
C=S |
C16S8中碳硫键 |
键长/pm |
181 |
155 |
176 |
从表中数据可以看出,C16S8中碳硫键键长介于C—S与C=S之间,原因可能是: 。
④C16S8与H2微粒间的作用力是 。
[化学—选修物质结构与性质] (15分)
Q、R、X、Y、Z为周期表前四周期元素,原子序数依次递增。已知:
①Q为周期表中原子半径最小的元素;
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同;③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍;
④Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体,Q、R两种元素组成的原子个数比为1:1的化合物N是中学化学中常见的有机溶剂;
⑤Z有“生物金属”之称,Z4+离子和氩原子的核外电子排布相同。
请回答下列问题:(答题时,Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示)
(1)化合物M的空间构型为,其中心原子采取杂化;化合物N的固态时的晶体类型为。
(2)R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为。
(3)由上述一种或多种元素组成的与RY2互为等电子体的分子为(写分子式)。
(4)由R、X、Y三种元素所组成的RXY离子在酸性条件下可与NaClO反应,生成X2、RY2等物质。上述反应的离子方程式为。
(5)Z原子基态时的外围电子排布式为,Z的一种含氧酸钡盐的晶胞结构如右图所示,晶体内与每个“Z”原子等距离且最近的氧原子数为。
[化学—选修化学与技术] (15分)
H2O2的水溶液是一种常用的杀菌剂。
(1)H2O2旧的工业制法是以Pt为阳极、石墨为阴极电解硫酸氢铵溶液,再将电解产物水解。化学方程式为:。写出电解硫酸氢铵溶液的阴极和阳极反应工。
阴极:;
阳极:;
(2)H2O2新的工业制法是先将乙基蒽醌加氢还原,再将中间产物去氢氧化即得H2O2,反应方程式为
乙基蒽醌在此变化过程中的作用以及与旧的工业制法相比新工业制法的优点是
。
(3)H2O2的实验室制法之一是将过氧化钡加入到稀硫酸中,该反应的化学方程式为
(4)写出一种定量测定H2O2水溶液中H2O2含量的化学方程式
(5)写出符合(4)反应原理的简要实验步骤
锌银电池比能量大、电压平稳,广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液,电池总反应为。请回答下列问题:
(1)该电池的正极材料是;电池工作时,阳离子向(填“正极”或“负极”)移动;负极的反应式为。
(2)①电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌,然后用炭还原来制取,化学反应方程式为,此法为;
A.电解法 B.热还原法 C.热分解法
②电极材料氧化银可回收利用得到银,其化学方程式为。
(3)可用石墨为电极电解提纯氢氧化钾电解液。电解池内的阳离子交换膜只允许阳离子通过,其工作原理如图所示。
①该电解池的阴极反应式为;
②除去杂质后的氢氧化钾溶液从出口(填“A”或“B”)导出;
③实验结束后,在相同条件下,a处与b处产生的气体体积比为。
酸石粉主要成分为CaCO3。在下图各物质的相互转化中,K、I、J是日常生活中的调味剂,I、J、M、G为有机物,Mr(J)=60,Mr(M)=88,反应①②③均是工业生产中的重要反应。
请回答下列问题:
(1)K的化学式:,J的分子式:。
(2)反应①中,含10g CaCO3的酸石粉,在℃、
kPa时,完全分解生成A(s)和B(g),吸引a kJ热量(杂质不反应),该反应的热化学方程式为。
(3)反应④的化学平衡常数的表达式:K=,已知则该反应是反应(填“吸热”或“放热”)。
(4)反应⑤的化学方程式为。
(5)反应⑥生成J,符合绿色化学原则的原因是。
已知有机物A分子中含有苯环且只有一个侧链,C中除苯环外还有一个四元环。有机物A的相对分子质量M不超过200,其中氧元素的质量分数为26.7%,完全燃烧只生成水和二氧化碳。与之有关的有机物转化关系如下:(注意:部分反应产物省略)
(1)①~⑤中所涉及的反应类型为;
(2)有机物A中含氧官能团的名称为________________,A的结构简式为____________。
(3)有机物C的结构简式为____________________________
(4)有机物A~F中互为同分异构体的有____________,______________(填写字母A、B、……)
(5)16.2g有机物B、C、D组成的混合物完全燃烧,消耗O2的物质的量为mol(6)写出A+D→E的化学方程式_____________________________。