(16分)“C 1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH、HCOOH等)为原料合成工业产品的化学工艺,对开发新能源和控制环境污染有重要意义。
(1)一定温度下,在两个容积均为2L的密闭容器中,分别发生反应:
CO2 (g)+3H2(g)CH3OH g)+H2O(g) △H=-49.0kJ/mol。相关数据如下:
请回答:
①a=_______。
②若甲中反应10s时达到平衡,则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是_________mol·L-1·S-1
(2)甲烷的一个重要用途是制取H2,其原理为:CO2 (g)+ CH4 (g) 2CO(g)+2H2(g)在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH4与CO2在一定条件下发生反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示,则压强P1______P2(填“大于”或“小于”);压强为P2时,在y点:
(正)_________
(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)一定条件下,治理汽车尾气的反应是 。在恒温恒容的密闭容器中通入
的混合气体,发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到
时刻一定达到平衡状态的是__________(选填字母)。
(4)甲酸(HCOOH)是一种弱酸,现用0.1mol·L-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00mL、浓度均为0.1mol·L-1叫的盐酸和甲酸溶液,滴定曲线如下:
滴定开始前,三种溶液中由水电离出的c(H+)最大的是_________;V1和V2的关系V1_________V2(填“>”、“=”或“<”);M点对应的溶液中,各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是_________。
已知:
为合成某种液晶材料中间体M,有人提出如下不同的合成途径:
(1)常温下,下列物质能与A发生反应的有(填序号)
a.苯 b.Br2/CCl4 c.乙酸乙酯 d.KMnO4/H+溶液
(2)M中官能团的名称是,由C→B反应类型。
(3)由A催化加氢生成M的过程中,可能有中间生成物和(写结构简式)生成。
(4)检验B中是否含有C可选用试剂是(任写一种名称)。
(5)物质B也可由C10H13Cl与NaOH水溶液共热生成,C10H13Cl的结构简式
(6)C的一种同分异构体E具有如下特点:
a.分子中含-OCH2CH3 b.苯环上只有两种化学环境不同的氢原子
写出E在一定条件下发生加聚反应的化学方程式。
硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是。
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有。
(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为;碳化硅又称,其晶体结构与相似。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和。
物质 |
Si |
SiCl4 |
SiHCl3 |
SiH2Cl2 |
SiH3Cl |
HCl |
SiH4 |
沸点/℃ |
2355 |
57.6 |
31.8 |
8.2 |
-30.4 |
-84.9 |
-111.9 |
③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为。
(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是。
请回答下列问题:
(1)N、Al、Si、Zn四种元素中,有一种元素的电离能数据如下:
电离能I1I2I3I4… |
In/kJ.mol-15781817274511578… |
则该元素是(填写元素符号)。
(2)基态锗(Ge)原子的电子排布式是,Ge的最高价氯化物分子式是,该元素可能的性质或应用有;
A.是一种活泼的金属元素 B.其电负性大于硫
C.其单质可作为半导体材料 D.其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点
(3)关于化合物,下列叙述正确的有
A.分子间可形成氢键
B.分子中既有极性键又有非极性键
C.分子中有7个σ键和1个π键
D.该分子在水中的溶解度大于2-丁烯
(4)NaF的熔点的熔点(填>、=或<),其原因是。
可降解聚合物P的合成路线如下:
已知:
(1)A的含氧官能团名称是。
(2)羧酸a的电离方程是。
(3)B→C的化学方程式是。
(4)化合物D苯环上的一氯代物有2种,D的结构简式是。
(5)E→F中反应①和②的反应类型分别是。
(6)F的结构简式是。
(7)聚合物P的结构简式是。
废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁,利用电解法可回收WC和Co,工艺流程简图如下:
(1)电解时废旧刀具做阳极,不锈钢做阴极,HCl溶液为电解液,阴极主要的电极反应为;
(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是Fe(OH)3,回收的洗涤液代替水配制电解液,目的是回收利用其中的;
(3)溶液I的主要成分是NH4Cl,洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响,但焙烧时会造成环境污染,原因是;
(4)将Co2O3还原成Co粉的化学方程式为。