我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法.
I.已知反应Fe2O3(s)+3CO(g)
2Fe(s)+3CO2(g)△H=﹣23.5kJ•mol﹣1,该反应在1000℃的平衡常数等于64。在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过l0min后达到平衡.
(1)CO的平衡转化率=
(2)欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是
a.提高反应温度
b.增大反应体系的压强
c.选取合适的催化剂
d.及时吸收或移出部分CO2
e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
Ⅱ.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),请根据图示回答下列问题:
(1)从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)= 。
(2)若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表:
| 容器 |
反应物投入的量 |
反应物的转化率 |
CH3OH的浓度 |
能量变化 (Q1、Q2、Q3均大于0) |
| 甲 |
1mol CO和2mol H2 |
α1 |
c1 |
放出Q1kJ热量 |
| 乙 |
1mol CH3OH |
α2 |
c2 |
吸收Q2kJ热量 |
| 丙 |
2mol CO和4mol H2 |
α3 |
c3 |
放出Q3kJ热量 |
则下列关系正确的是( )
A.c1=c2 B.2Q1=Q3 C.2α1=α3 D.α1+α2=1
Ⅲ.以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,图三是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图.回答下列问题:
(1)B极上的电极反应式为
(2)若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗的甲烷的体积为 (标况下)。
(本题16分)已知醛或酮可以发生如下反应:
苯丙氨酸(
)是合成APM的原料之一。APM的结构简式如图所示。
(1)指出APM的结构中含氧官能团的名称__________
(2)下列关于APM的说法中,正确的是 _。
| A.属于糖类化合物 | B.分子式为C14H18N2O5 |
| C.既能与酸反应,又能与碱反应 | D.能发生酯化反应,但不能发生加成反应 |
E.1 molAPM与NaOH反应最终生成1mol H2O
(3)APM在酸性环境水解的产物中,相对分子质量为133的有机物与氨基乙酸(H2N-CH2COOH)以1:1发生缩合反应形成一个含有六元环的化合物。该环状化合物的结构简式为______。
(4)苯丙氨酸的一种合成途径如下图所示:
①烃 A的结构简式为。1 molD完全燃烧消耗O2_______mol.
② 写出C → D反应的化学方程式:___________________________.
③ 某苯的同系物苯环上的一硝基取代物只有一种,该硝基取代物W是苯丙氨酸的同分异构体。W的结构简式为______________________。
X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素,其相关信息如下表:
| 元素 |
相关信息 |
| X |
X的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2XO3 |
| Y |
Y是地壳中含量最高的元素 |
| Z |
Z的基态原子最外层电子排布式为3s23p1 |
| W |
W的一种核素的质量数为28,中子数为14 |
| T |
常温常压下,T单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积 |
| P |
P的价层电子排布为[Ar]3d104s2 |
(1)W位于元素周期表第________周期第________族;W的原子半径比X的________(填“大”或“小”)。
(2)TY2中心原子的杂化方式为_______;XY2中一个分子周围有__________个紧邻分子;堆积方式与XY2晶胞类型相同的金属有_________(从“Cu、Mg、K、Po”中选出正确的),其空间利用率为_______。
(3)Z的第一电离能比Mg的________(填“大”或“小”);写出Z单质与NaOH溶液反应的化学方程式 。
(4)写出W的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式;W的最高价氧化物与XY2的熔点较高的是,原因是。
(5)处理含XO、TO2烟道气污染的一种方法,是将其在催化剂作用下转化为单质T。已知:
① XO(g)+ 1/2O2(g)=XO2(g) ΔH="-283.0" kJ·mol-1
②T(s)+O2(g)=TO2(g)ΔH="-296.0" kJ·mol-1
此反应的热化学方程式是______________________________。
(6)P在周期表的区;P和T形成的化合物PT在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方PT晶体结构如下图所示,其晶胞边长为540.0 pm,密度为_________ g·cm-3(列式并计算)。
下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。
| a |
b |
||||||||||||||||
| c |
d |
e |
|||||||||||||||
| f |
g |
||||||||||||||||
试回答下列问题(凡涉及的物质均用化学式表示):
(1)a的氢化物的分子构型为,中心原子的杂化形式为;d的最高价氧化物的分子构型为,中心原子的杂化形式为,该分子是(填“极性”或“非极性”)分子。
(2)b、d、e三种元素的氢化物中的沸点最高的是,原因是:。
(3)将g的无水硫酸盐溶解于水中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配合离子,写出该配合离子的结构简式(必须将配位键表示出来)。
(4)f(NH3)5BrSO4可形成两种配合物 ,已知f 3+ 的配位数是6,为确定f的配合物的结构,现对两种配合物进行如下实验:在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,产生白色沉淀,在第二种配合物溶液中加入BaCl2溶液时,则无明显现象,第二种配合物的化学式为,该配合物的配体是、;
(5)c单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示,其晶胞特征如下图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。
c单质晶体中原子的配位数为。若已知c的原子半径为r,NA代表阿伏加德罗常数,c的相对原子质量为M。该晶体的密度为(用字母表示)。
四种元素A、B、C、D,其中A元素原子的原子核内只有一个质子;B的基态原子s能级的总电子数比p能级的总电子数多1;C元素的原子最外层电子数是次外层的3倍; D是形成化合物种类最多的元素。
(1)A、D形成的某种化合物甲是一种重要的化工产品,可用作水果和蔬菜的催熟剂,甲分子中σ键和π键数目之比为________;写出由甲制高聚物的反应方程式。
(2)A、C形成的某种化合物乙分子中含非极性共价键,乙分子属于________(“极性分子”或“非极性分子”);其电子式________;将乙加入浅绿色酸性溶液中,溶液变为棕黄色,写出该反应的离子方程式。
(3)写出B的基态原子电子排布图为 。与PH3相比,BA3易液化的主要原因是___________________________________;
(4)笑气(B2C)是一种麻醉剂,有关理论认为B2C与DC2分子具有相似的结构。故B2C的空间构型是________,其为________(填“极性”或“非极性”)分子 。
氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN,请回答下列问题
(1)基态B原子的电子排布式为_________;B和N相比,电负性较大的是_________,BN中B元素的化合价为_________;
(2)在BF3分子中,F-B-F的键角是_______,B原子的杂化轨道类型为_______,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF4-的立体结构为_______;
(3)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中,层内B原子与N原子之间的化学键为________,层间作用力为________;
(4)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,
硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5pm,立方氮化硼晶胞中含有______各氮原子、________各硼原子,立方氮化硼的密度是_______g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为NA)。