工业上制取氢气除电解水外还有多种方法.
(1)工业上可用组成为K2O•M2O3•2RO2•nH2O的无机材料纯化制取氢气.
①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期,两种元素原子的质子数之和为27,则R在周期表的位置为 .
②常温下,不能与M单质发生反应的是 (填序号).
a.CuSO4溶液 b.Fe2O3 c.浓硫酸 d.NaOH溶液 e.Na2CO3固体
(2)工业上也可利用化石燃料开采、加工过程中产生的H2S废气制取氢气.
①高温热分解法 已知:H2S(g)⇌H2(g)+S(g)
在恒温密闭容器中,控制不同温度进行H2S分解实验.以H2S起始浓度均为c mol•L﹣1测定H2S的转化率,结果见图1.图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线,b为表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率的变化曲线.据图计算985℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K= ;随着温度的升高,曲线b向曲线a逼近的原因是
②电化学法:该法制取氢气的过程如图2所示.反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式,其目的是 ;反应池中发生反应的化学方程式为 .
反应后的溶液进入电解池,电解总反应的离子方程为 .
(3)H2S在足量氧气中燃烧可以得SO2,若在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO2和0.10mol O2,半分钟后达到平衡,测得容器中含SO3 0.18mol.若继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2,则平衡 移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),再次达到平衡后,SO3的物质的量的取值范围为 mol.
“C1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2 L的密闭容器中,分别发生反应:
CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) △H =﹣49.0 kJ/mol。相关数据如下:
容器 |
甲 |
乙 |
反应物投入量 |
1 mol CO2(g)和3 mol H2(g) |
1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g) |
平衡时c(CH3OH) |
c1 |
c2 |
平衡时能量变化 |
放出29.4 kJ |
吸收a kJ |
请回答:①a = 。
②若甲中反应10 s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。
(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P1P2,(填“大于”或“小于”);压强为P2时,在y点:v(正)v(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2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H<0。在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO):n(CO)=2:1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t1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0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L-1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V1V2(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。
【化学选修——有机基础化学】某有机化合物A的结构简式如图所示,回答下列问题。
(1)A能发生消去反应的官能团名称为。
(2)A在NaOH水溶液中加热得B和C,C是芳香族化合物。
①B的结构简式是。
②C酸化后可得到D,D不能发生的反应是(填选项标号)
a.取代反应 b.水解反应 c.加成反应 d.消去反应
(3)D可以发生如下转化,且E与F互为同分异构体。
①F的结构简式是。
②由D生成E的化学方程式。
(4)符合下列三个条件的D的同分异构体种类有种(不包括D)。
①只含有邻二取代苯环结构;
②与D具有相同的官能团;
③不与FeCl3溶液发生显色反应
【化学—物质结构与性质】硼及其化合物在现代工业、生活和国防中有重要应用价值。
(1)硼原子的电子排布式是。
(2)最简单的硼烷是B2H6(乙硼烷),结构见下图,其中B原子的杂化方式为。
(3)BF3和BCl3都有强烈接受孤电子对的倾向,如三氟化硼气体与氨气相遇,立即生成白色固体,写出该白色固体结构式,并标注出其中的配位键。
(4)近年来,人们肯定硼是人和动物氟中毒的重要解毒剂。硼在体内可与氟形成稳定的配合物,并以和氟相同的途径参加体内代谢,但毒性比氟小,且易随尿排出,故认为硼对氟化物具有解毒作用。
(5)经结构研究证明,硼酸晶体中B(OH)3单元结构如图(1)所示。各单元中的氧原子通过O—H…O氢键连结成层状结构如图(2)所示。层与层之间以微弱的分子间力相结合构成整个硼酸晶体。
①H3BO3是一元弱酸,写出它与水反应的化学方程式,
②根据结构判断下列说法正确的是。
a.硼酸晶体属于原子晶体
b.硼酸晶体有鳞片状的外层
c.硼酸晶体是分子晶体
d.硼酸晶体有滑腻感,可作润滑剂
e.在B(OH)3单元中,B原子以sp3杂化轨道和氧原子结合而成
f.H3BO3分子的稳定性与氢键有关
g.含1mol H3BO3的晶体中有3mol氢键
h.分子中硼原子最外层为8e-稳定结构
③硼酸常温下为白色片状晶体,溶于水(273K时溶解度为6.35),在热水中溶解度明显增大(373K时为27.6)。请分析其中原因。
元素单质及其化合物有广泛用途,请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题:
(1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外),以下说法正确的是。
a.原子半径和离子半径均减小
b.金属性减弱,非金属性增强
c.氧化物对应的水化物碱性减弱,酸性增强
d.单质的熔点降低
(2)氧化性最弱的简单阳离子的结构示意图是。
(3)晶体硅(熔点1410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:
在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式。
(4)Na2S溶液长期放置有硫析出,原因为(用离子方程式表示)。
(5)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)平衡常数为K1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数为K2
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的平衡常数为K3=(用K1、K2来表达)
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.SO2和NO的体积比保持不变
d.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,则平衡常数K=。
(6)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式。
元素周期表中ⅣA族元素(C、Si、Ge、Sn、Pb)的单质及其化合物的用途广泛。
(1)在ⅣA族元素中,其最高价氧化物对应水化物酸性最强的是______(填化学式),简单气态氢化物沸点最低的是_____________(填化学式)。
(2)金刚砂(SiC)的晶体结构与金刚石、晶体硅类似,它们均为____晶体,其中熔沸点最低的是____(填名称)。
(3)焦炭可用于制备电石、生产水煤气等,电石的主要成分是CaC2,CaC2的电子式是___________;制备电石还需要用到CaCO3。组成CaCO3的三种元素的第一电离能按从大到小的顺序排列为____________(填元素符号)。
(4)甲硅烷(SiH4)是一种无色的液体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成二氧化硅固体和水。在室温下,10g SiH4燃烧放出热量446kJ,请写出其燃烧的热化学方程式:。
(5)铅是一种金属元素,可用作蓄电池的材料,其合金可作铅字、轴承、电缆包皮之用,还可做体育运动器材铅球等。配平下列化学反应方程式,把系数以及相关物质(写化学式)填写在空格上, 并标出电子转移的方向和数目。
______PbO2+_____MnSO4+_____HNO3=___HMnO4+___Pb(NO3)2+___PbSO4↓+____