二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s) △H1=-159.47kJ·mol-1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+72.49kJ·mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3=-86.98kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)下列示意图中,能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线是 。
[a表示2NH3(g)+CO2(g),b表示H2NCOONH4(s),c表示CO(NH2)2(s)+H2O(g)]
反应Ⅲ在 (填“较高温度”或“较低温度”)下能自发进行。
(2)反应中影响CO2转化率的因素很多,下图甲为一定条件下,不同水碳比n(H2O)/n(CO2)和温度影响CO2转化率变化的趋势曲线。
①其他条件相同时,为提高CO2的转化率,生产中可以采取的措施是 (填“提高”或“降低”)水碳比。
②当温度高于190℃后,CO2转化率出现如图甲所示的变化趋势,其原因是 。
(3)根据反应Ⅰ,在恒定温度下,将氨气和二氧化碳按2:1的物质的量之比充入体积为10L的密闭容器中(容器体积不变,固体体积忽略不计),经20min达到平衡,反应物浓度的变化曲线如图乙所示,若保持温度和体积不变,25min时再向容器中充入2mol氨气和1mol二氧化碳,在40min时重新达到平衡,请在图乙中画出25~45min内氨气的浓度变化曲线。
(4)尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3。
①下列物质中与尿素有类似性质的是 。
A.H2NCOONH4 | B.HOCH2CH2OH |
C.HOCH2CH2NH2 | D.H2NOCCH2CH2CONH2 |
②已知电解质在水中的电离平衡常数(25℃)如下表:
弱电解质 |
H2CO3 |
NH3·H2O |
电离平衡常数 |
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则常温下0.1mol·L-1的(NH4)2CO3溶液呈碱性的原因 。
现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表:
元素编号 |
元素性质或原子结构 |
T |
M层上有2对成对电子 |
X |
最外层电子数是次外层电子数的2倍 |
Y |
常温下单质为双原子分子,其氢化物水溶液呈碱性 |
Z |
元素最高正价是+7价 |
(1)元素T的原子最外层共有______种不同运动状态的电子。元素X的一种同位素可测定文物年代,这种同位素的符号是_________。
(2)元素Y与氢元素可形成离子YH,YH
离子的结构式为。
(3)元素Z与T相比,非金属性较强的是_______(填元素名称),下列表述中能证明这一事实的是________。
a.常温下Z的单质和T的单质状态不同
b.Z的氢化物比T的氢化物稳定
c.一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应
d.Z更易与H2化合
e.Z和T均可与铁化合,但Fe在与Z生成的化合物中价态更高
(4)写出两种由上述某两种元素组成的非极性分子的结构式
,。
已知A、B、C、D、E五种分子所含原子数目依次为1、2、3、4和6,且都含有18个电子。又知B、C和D是由两种元素的原子组成。请回答:
(1)组成A分子的元素在元素周期表中的位置是 ;
(2)B和C的分子式分别是_______和_______,C分子的立体构型呈_____形,属于_______分子(填“极性”或“非极性”);
(3)若向D的稀溶液中加入少量二氧化锰,有无色气体生成,则D的结构式是________,该反应的化学方程式为__________________;
(4)若将1mol E在氧气中完全燃烧,只生成1mol CO2和2mol H2O,则E是 (填名称)。E可以作为燃料电池的燃料,请写出以E为燃料,O2做氧化剂,KOH为电解质溶液组成的燃料电池的负极反应方程式 。
(1)把CoCl2溶于水后加氨水直到先生成的Co(OH)2沉淀又溶解后再加氨水,使生成2+,此时向溶液中通入空气,得到的产物中有一种其组成可用CoCl3·5NH3表示。把分离出CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液,则析出AgCl沉淀。经测定,每1mol CoCl3·5NH3只生成2molAgCl。请写出表示此配合物结构的化学式:此配合物中的Co化合价为
(2)主族元素R的最高价氧化物R2O 4.7g溶于95.3g水中,所得溶液的质量分数为5.6%,R原子核中含有20个中子;主族元素Q,其单质与水剧烈反应放出O2,并能跟R形成典型离子化合物RQ。R的元素名称是_______,Q单质与水反应的化学方程式为______________。将4.7g R2O溶于_______g水中,可使每50个水分子中溶有1个R+离子。
X、Y、Z三种常见元素的单质,甲、乙是两种常见的化合物,相互间有如右图转化关系。
回答下列问题:
(1) 若X基态原子外围电子排布式为3s2,甲是由第二周期两种元素的原子构成的非极性气态分子, Y原子的基态轨道表示式为,乙的电子式为。
(2) 若X基态原子外围电子排布式为3s1,Y具有许多优越的性能,被称为未来金属,甲中共含有90个电子,则其分子式为,Y的电子排布式为。
(3) 若X、Y均为金属单质,X基态原子外围电子排布式为3s23p1,甲为具有磁性的黑色固体,则X与甲反应的化学方程式为:,Y原子基态电子排布式为。
用VSEPR模型和杂化轨道理论相关知识填表:
分子或离子 |
孤对电子对数 |
VSEPR模型名称 |
中心原子杂化轨道类型 |
分子或离子的立体构型名称 |
CH4 |
0 |
正四面体形 |
sp3 |
正四面体形 |
BeCl2 |
||||
SO2 |
||||
CH3+ |
||||
SO42- |
||||
NCl3 |