(本小题14分)氮气是制备含氮化合物的一种重要物质,而含氮化合物的用途广泛。
(1)图中表示两个常见的固氮反应:
①N2+3H22NH3
②N2+O22NO的平衡常数(lg K)与温度的关系,
根据图中的数据判断下列说法正确的是________(填序号)。
A.反应②为放热反应 |
B.常温下,反应①的反应速率很大,而反应②的反应速率很小 |
C.升高温度,反应①的反应速率增大,反应②的反应速率减小 |
D.在常温下,利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大 |
(2)工业上也可在碱性溶液中通过电解的方法实现由N2制取NH3:2N2+6H2O4NH3+3O2,通入N2的一极是________(填“阴极”或“阳极”),阳极的电极反应式是____ ___。
(3)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应:
①N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+
O2(g) ΔH=a kJ/mol。
已知:②N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol,
2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol,则a=__________。
(4)已知:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1316 kJ·mol-1,氨是一种潜在的清洁能源,可用作碱性燃料电池的燃料。
①当温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图像正确的是________(填代号)。
②该燃料电池的负极反应式是____________。
(5)工业上合成氨时,温度过高,氨气的产率降低,试从化学平衡移动原理的角度加以解释:_____________。
世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒,而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体,易溶于水、不稳定、呈黄绿色,在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释,同时要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO2的流程如下:请回答下列问题。
(1)ClO2中所有原子(填“是”或“不是”)都满足8电子结构。上图所示电解法制得的产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色,除去杂质气体可选用。
A.饱和食盐水B.碱石灰C.浓硫酸D.蒸馏水
(2)稳定性二氧化氯是为推广二氧化氯而开发的新型产品,下列说法正确的是。
A.二氧化氯可广泛用于工业和饮用水处理
B.应用在食品工业中能有效地延长食品贮藏期
C.稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围
D.在工作区和成品储藏室内,要有通风装置和监测及警报装置
(3)欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备,化学反应方程式为,此法缺点主要是产率低、产品难以分离,还可能污染环境。
(4)我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠(NaClO2)反应制备,化学方程式是,此法相比欧洲方法的优点是。
(5)科学家最近又研究出了一种新的制备方法,利用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液还原氯酸钠,化学反应方程式为,此法提高了生产及储存、运输的安全性,原因是。
MnO2、KMnO4等是中学化学中的常用试剂。请回答下列问题:
(1)MnO2在H2O2分解反应中作催化剂。若将MnO2加入酸化的H2O2溶液中,MnO2 溶解产生Mn2+,反应的离子方程式是。
(2)用MnO2制KMnO4的工艺流程如图
电解池中两极材料均为碳棒,在水或酸性溶液中K2MnO4发生歧化而变成MnO2和KMnO4。
①写出240℃熔融时发生反应的化学方程式,投料时必须满足n(KOH):n(MnO2) 。
②阳极的电极反应为。
③B物质是(写化学式,下同),可以循环使用的物质是。
④钾离子交换膜的一种材料是聚丙烯酸钾(),聚丙烯酸钾单体的结构简式为。
⑤上述制得的KMnO4产品0.165 g,恰好与0.335 g经硫酸酸化的Na2C2O4反应完全,该KMnO4的
纯度是(精确到0.1%)。
丙烷在燃烧时能放出大量的热,它也是液化石油气的主要成分,作为能源应用于人们的日常生产和生活。已知:
①2C3H8(g) +7O2(g) = 6CO(g)+8H2O(g)△H = -2389.8 kJ/mol
②2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)△H = -566 kJ/mol
③H2O(l) = H2O(g)△H =" +" 44.0 kJ/mol
(1)写出C3H8燃烧时燃烧热的热化学方程式。
(2)C3H8在不足量的氧气里燃烧,生成CO、CO2、H2O(g),将所有的产物通入一个体积固定的密闭
容器中,在一定条件下发生如下可逆反应: CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)
该反应的平衡常数与温度的关系如下表:
温度/℃ |
400 |
500 |
800 |
平衡常数K |
9.94 |
9 |
1 |
保持温度为800℃,在甲、乙两个恒容密闭容器中,起始时按照下表数据进行投料,充分反应直至达到平衡。
H2O |
CO |
CO2 |
H2 |
|
甲 (质量/g) |
1.8 |
8.4 |
a |
1 |
乙 (质量/g) |
1.8 |
2.8 |
0 |
0 |
①起始时,要使甲容器中反应向正反应方向进行,则a的取值范围是;达到平衡
时,乙容器中CO的转化率为。
②如图表示上述甲容器中反应在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某一个条件而发生变化的情况。则t2时刻改变的条件可能是、(答两个要点即可)。
(3)CO2可用NaOH溶液吸收得到Na2CO3或NaHCO3。
① Na2CO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为 ;
② 已知25℃时,H2CO3的电离平衡常数K1 = 4.4×10-7 mol/L、K2 = 4.7×10-11 mol/L,当Na2CO3溶液的pH为11时, 溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-) = 。
③ 0.1 mol/L Na2CO3溶液中c(OH-) - c(H+ ) = [用含c(HCO3-)、c(H2CO3)的符号表示]。
已知水杨酸酯E为紫外线吸收剂,可用于配制防晒霜。E的一种合成路线如下:
请回答下列问题:
(1)一元醇A中氧的质量分数约为21.6%。则A的分子式为。结构分析显示A只有一个甲基.A的名称为。
(2)B能发生银镜反应,该反应的化学方程式为。
(3)C有种结构;若一次取样,检验C中所含官能团,按使用的先后顺序写出所用试剂。
(4)第③步的反应类型为;D所含官能团的名称为。
(5)写出同时符合下列条件的水杨酸的同分异构体的结构简式:(任写一种) 。
a.分子中含有6个碳原子在一条线上;
b.分子中所含官能团包括水杨酸具有的官能团
(6)写出E的结构简式。
已知A、B、C、D、E、F、G为前四周期七种元素且原子序数依次增大,其中A的基态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,C原子核外成对电子数比未成对电子数多1个,其氢化物常用作致冷剂,D原子未成对电子与周期数相同,在E元素所在周期中的基态该原子的第一电离能最小;F原子价电子nsn-lnpn+l;G单质是硬度最大的金属。
请回答下列问题:
(1)G元素基态原子价电子排布式为。
(2)B、C、D三种元素的最简单氢化物的键角由小到大的顺序为____(填元素符号),常温下硬度最大的B单质、E2F、H2D及H2F的沸点由大到小的顺序为____(填化学式)
(3)D元素与氟元素相比,电负性:D氟元素(填“>”、“=”或“<”),下列表述中能证明这一事实的是(填选项序号)-
A.常温下氟气的颜色比D单质的颜色深
B.氟气与D的氢化物剧烈反应,产生D的单质
C.氟与D形成的化合物中D元素呈正价态
D.比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目
(4)离子化合物CA5的晶体中含有多种化学键:但一定不含有的化学键是(填选项序号)。
A.极性键B.非极性键C.配位键D.金属键
(5)B2A4是重要的基本石油化工原料。B2A4分子中B原子轨道的杂化类型为____;1molB2A4分子中含键mol。
(6)如图是E的氯化物的晶胞示意图,最近两个E离子之间距离为a cm,则该晶体密度为(已知阿伏加德罗常数为NA).