(16分)甲醇又称“木醇”或“木精”,沸点64.7℃,是无色有酒精气味易挥发的液体。甲醇有毒,误饮5~10mL能双目失明,大量饮用会导致死亡。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料,可用于制造甲醛和农药,并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
(1)工业上可利用CO2和H2生产甲醇,方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O (g) △H=Q1kJ·mol-1
又查资料得知:①CH3OH(l)+1/2 O2(g)CO2(g)+2H2(g) △H=Q2kJ·mol-1
②H2O(g)=H2O(l) △H= Q3kJ·mol-1,则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为 。
(2)工业上可用CO和H2O (g) 来合成CO2和H2,再利用(1)中反应原理合成甲醇。某温度下,将1molCO和1.5molH2O充入10L固定密闭容器中进行化学反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H>0,当反应进行到10min时达到平衡,此时测得H2为0.6 mol。回答下列问题:
①0~10min内H2O(g)的平均反应速率为 。
②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率,可以采用的方法是 。
a.升高温度 b.缩小容器的体积
c.增大H2O (g)的浓度 d.加入适当的催化剂
③若保持温度容积不变再向其中充入1molCO和0.5molH2O(g),重新达到化学平衡状态时,此时平衡混合气体中H2的体积分数为 。
(3)甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池,下图是以甲醇燃料电池(甲池)为电源的电解装置。已知:A、B、C、D、E、F都是惰性电极,丙中为0.1 mol/L CuSO4溶液 (假设反应前后溶液体积不变) ,当向甲池通入气体a和b时,D极附近呈红色。回答下列问题:
①a物质是 , A电极的电极反应式为 。
②乙装置中的总化学反应方程式为 。
③当乙装置中C电极收集到224mL(标况下)气体时, 丙中溶液的pH=——。
合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有:
① CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.1 kJ/mol
② CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3 kJ/mol
③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH3
请回答下列问题:
⑴ 在一密闭容器中进行反应①,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。反应进行的前5 min内, v(H2)=▲;10 min时,改变的外界条件可能是▲。
|
CO |
H2O |
CO2 |
H2 |
0.5 mol |
8.5 mol |
2.0 mol |
2.0 mol |
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是▲(填代号)。
a.v(正)>v(逆) b.v(正)<v(逆) c.v(正)=v(逆) d.无法判断
下列A、B两题分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修课程模块的内容,请你选择其中一题作答,如果两题全做,则按A题评分。
A.分子式为Pt(NH3)2Cl2的配位化合物有顺铂和反铂两种同分异构体。顺铂的结构式为,具有抗癌作用;反铂的结构式为
,无抗癌作用。
⑴ C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是▲;Ni元素与Pt元素位于同一族,写出Ni元素基态原子的电子排布式:▲。
⑵ 顺铂和反铂的物理性质有很大差异,其中只有一种易溶于水,请你通过所学知识判断哪一种易溶于水,并说明理由:▲。
⑶ 金属铂的原子堆积方式为与铜型(面心立方堆积),一个金属铂的晶胞中含有▲个铂原子。
⑷ NH3还能与很多化合物通过配位键发生相互作用。例如:科学家潜心研究的一种可作储氢材料的化合物 X是NH3与第二周期另一种元素的氢化物相互作用的产物,X是乙烷的等电子体;加热化合物 X会缓慢释放H2,转变为化合物Y,Y是乙烯的等电子体。
① 化合物X的结构式为▲(必须标明配位键)。
② 化合物X、Y分子中,N元素分别发生了▲杂化。
铁在冷的浓硫酸中能发生钝化。某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时,观察到铁完全溶解,并产生大量气体。实验室现有下列试剂:0.01 mol/L 酸性KMnO4溶液、0.1 mol/L KI溶液、3%H2O2溶液、淀粉溶液、蒸馏水。请你协助他们探究所得溶液和气体的成分。提出猜想
Ⅰ.所得溶液中的金属离子可能含有Fe2+和Fe3+中的一种或两种;
Ⅱ.所得气体中可能含有▲中的一种或两种。
实验探究
实验操作 |
预期现象 |
结论 |
|
验证猜想Ⅰ |
步骤①:取少量0.01 mol/L 酸性KMnO4溶液,滴入所得溶液 |
▲ |
▲ |
步骤②:▲ |
▲ |
含有Fe3+ |
|
验证猜想Ⅱ |
将所得气体通入如下装置 |
▲ |
含有两种气体 |
下图所示为常见气体制备、分离、干爆和性质验证的部分仪器装置(加热设备及夹持固定装置均略去),请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意选用,必要时可重复选择,
、
为活塞)。
(1)若气体入口通入
和
的混合气体,
内放置
,选择装置获得纯净干燥的
,并验证其还原性及氧化产物,所选装置的连接顺序为(填代号)。能验证
氧化产物的现象是。
(2)停止
和
混合气体的通入,E内放置
,按
装置顺序制取纯净干燥的
,并用
氧化乙醇。此时,活塞
应,活塞
应。需要加热的仪器装置有(填代号),
中反应的化学方程式为。
(3)若气体入口改通空气,分液漏斗内改改加浓氨水,圆地烧瓶内改加
固体,
内装有铂铹合金网,按
装置程序制取干燥氧气,并验证氨的某些性质。
①装置
中能产生氨气的原因有。
②实验中观察到
内有红棕色气体现出,证明氨气具有性。
四种元素
、
、
、
位于元素周期表的前四周期,已知它们的核电荷数依次增加,且核电荷数之和为51;
原子的
层
轨道中有2个电子;
与
原子的价层电子数相同;
原子的
层电子数与最外层电子数之比为4:1,其
轨道中的电子数与最外层电子数之比为5:1。
(1)
、
可分别与
形成只含一个中心原子的共价化合物
、
,它们的分子式分别是、; 杂化轨道分别是、;
分子的立体结构是。
(2)
的最高价氧化物和
的最高价氧化物的晶体类型分别是晶体、晶体:
(3)
的氧化物与
的氧化物中,分子极性较小的是(填分子式);
(4)
与
比较,电负性较大的, 其+2价离子的核外电子排布式是