“低碳循环”已引起各国家的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为化学家研究的主要课题。
Ⅰ.用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:
C+ KMnO4+ H2SO4→ _CO2↑+ MnSO4 + K2SO4+ H2O
Ⅱ.工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO(同时产生H2),CO和水蒸气在一定条件下发生反应也能制取氢气:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ/mol
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为V L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应。相关数据如下:
容器编号 |
起始时各物质物质的量/mol |
达到平衡的时间 |
达平衡时体系能量的变化/kJ |
|||
CO |
H2O |
CO2 |
H2 |
|||
① |
1 |
4 |
0 |
0 |
t1 min |
放出热量:32.8 kJ |
② |
2 |
8 |
0 |
0 |
t2 min |
放出热量:Q |
(1)容器①中反应达平衡时,CO的转化率为 。
(2)计算容器②中反应的平衡常数K= 。
(3)下列叙述正确的是 (填字母序号)。
a.平衡时,两容器中H2的体积分数相等
b.容器②中反应达平衡状态时,Q =" 65.6" kJ
c.反应开始时,两容器中反应的化学反应速率相等
d.容器①中,反应的化学反应速率为:
e.平衡时,容器中的转化率:① < ②
Ⅲ.工业上利用用CO2来生产燃料甲醇的反应原理:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),某些化学键的键能数据如下表:
则该热化学反应方程式为 。
Ⅳ.将CH3OH设计成燃料电池,其利用率更高,下图是利用甲醇燃料电池进行某种电化学反应的示意图。
①写出该燃料电池的负极电极方程式 。
②若A、B是石墨电极,X为NaCl溶液,当A极产生22.4L气体(标况下),则理论上消耗CH3OH 克。
③若乙池要实现铁上镀铜,则A电极选择 。
(6分)在NaCl、NaOH、Na2O2、O2、H2O2、HCl中。只含有离子键的是 ___,只含有极性键的是,只含有非极性键的是,既含有离子键又含有极性键的是,既含有离子键有含有非极性键的是,既含有极性键又含有非极性键的是____________。
(10分)下列各种不同粒子16O、1H、28Si、3H、O2、18O、29Si、O3、2H、中:
(1)有_______种不同的核素;有_________种不同的元素
(2)互为同位素的是________________,________________,________________.
A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素,其原子序数依次增大。A的原子中没有成对电子;B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;D及其同主族元素的氢化物沸点变化趋势如图;F是地壳中含量最高的金属元素;G与F同主族。请回答下列问题:
(1)写出F元素基态原子的核外电子排布式;
(2)B、C、D三种元素电负性由大到小的顺序是(用元素符号表示);
(3)下列有关上述元素的说法,正确的是(填序号);
①CA3沸点高于BA4,主要是因为前者相对分子质量较大
②Ni(BD)4常温下为液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂,因此固态Ni(BD)4属于离子晶体
③C的氢化物的中心原子采取sp2杂化
④F单质的熔点高于E单质,是因为F单质的金属键较强
⑤比G的原子序数少1的元素第一电离能高于G
(4)CA3分子的空间构型为,1 mol B2A4分子中含有molσ键;
(5)ED是优良的耐高温材料,其晶体结构与NaCl晶体相似。ED的熔点比NaCl高,其原因是。
说明:O摄氏度=273K
常用于除去高速公路冰雪的是“氯盐类”融雪剂,如NaCl、MgCl2等,请回答:
(1)“氯盐类”融雪剂主要成分的晶体类型为;
(2)冰比硫化氢熔点高的原因是,冰分子中氧原子的杂化轨道类型为;
(3)已知X、Y和Z为第三周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:
电离能/kJ·mol-1 |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
X |
578 |
1817 |
2745 |
11578 |
Y |
738 |
1451 |
7733 |
10540 |
Z |
496 |
4562 |
6912 |
9543 |
元素Y第一电离能大于X的原因是;
(4)融雪剂对环境危害很大,如和路基上的铁等金属形成原电池,加快路面破损。铁元素应用广泛,Fe2+与KCN溶液反应得Fe(CN)2沉淀,KCN过量时沉淀溶解,生成黄血盐,结构如图。
①写出铁元素基态原子价电子的轨道表示式;
②已知CN- 与 N2 结构相似,1 mol CN- 中键数目为;
(17分)A、 B、C、D为四种元素,A原子的1S轨道为半充满;在元素周期表中,B的电负性最大;C2+的电子排布式和Ar相同;D的原子序数为24。
(1)判断元素:A、B、C、D。
(2)以上这四种元素中,属于d区的是______________________(填元素符号)。
(3)C在周期表中的位置为________周期________族。
(4)写出CB2的电子式。
(5)元素D的化合物(DO2Cl2)在有机合成中可作氧化剂或氯化剂,能与许多有机物反应。请回答下列问题:
①与D同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与D原子相同的元素还有__________(填元素符号
②DO2Cl2常温下为深红色液体,能与CCl4、CS2等互溶,据此可判断DO2Cl2是__________(填“极性”或“非极性”)分子。