1、用图示装置及药品制备有关气体,其中能达到实验目的的是( )
选项 | A | B | C | D |
装置及药品 | ||||
实验目的 | 制H2S | 制氨气 | 制NO2 | 制氯气 |
A.A
B.B
C.C
D.D
2、氨广泛用于生产化肥、制冷剂等方面。回答下列问题:
(1)实验室可用上图所示装置合成氨。
①亚硝酸钠与氯化铵反应的离子方程式为NO2-+NH4+N2↑+2H2O。
②锥形瓶中盛有一定量水并滴有几滴酚酞试剂。反应一段时间后,锥形瓶中溶液变红,则气体X的成分为N2、水蒸气、________和________(填化学式)。
(2)最近斯坦福大学研究人员发明了一种SUNCAT的锂循环系统,可持续合成氨,其原理如图所示。
①图中反应Ⅱ属于________(填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。
②反应Ⅲ中能量转化的方式是________(填“电能转变为化学能”或“化学能转变为电能”)。
(3)液氨可用作制冷剂,液氨汽化时________(填“释放”或“吸收”)能量;液氨泄漏遇明火会发生爆炸。已知部分化学键的键能数据如下表所示:
共价键 | N-H | O=O | N≡N | O-H |
键能/kJ·mol-1 | 391 | 498 | 946 | 463 |
则反应4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)的反应热ΔH=________。
3、烯烃在化工生产过程中有重要意义。下面是以烯烃A为原料合成粘合剂M的路线图。
回答下列问题:
(1)下列关于路线图中的有机物或转化关系的说法正确的是_______(填字母)。
A.A能发生加成、氧化、缩聚等反应
B.B的结构简式为CH2ClCHClCH3
C.C的分子式为C4H5O3
D.M的单体是CH2=CHCOOCH3和CH2=CHCONH2
(2)A中所含官能团的名称是_______,反应①的反应类型为_________。
(3)设计步骤③⑤的目的是_________, C的名称为________。
(4)C和D生成粘合剂M的化学方程式为____________。
(5)满足下列条件的C的同分异构体共有__种(不含立体异构),写出其中核磁共振氢谱有3组峰的同分异构体的结构简式:_____________。
①能发生银镜反应 ② 酸、碱性条件下都能水解 ③ 不含环状结构
(6)结合信息,以CH3CH=CHCH2OH为原料(无机试剂任选),设计制备CH3CH=CHCOOH的合成路线。合成路线流程图示例如下:_____________
4、N和Si是合成新型非金属材料的两种重要元素。请回答:
(1)基态Si原子的价层电子排布图为 ;Si原子可形成多种氢化物,其中Si2H6中Si原子的价层电子对数目为 。
(2)ClO3-、ClO4-中Cl都是以 轨道与O原子 轨道成键,其微粒的立体结构分别为 、 。
(3)N和Si形成的原子晶体中,N原子的配位数为 。
(4)NaN3常作为汽车安全气囊的填充物,其焰色反应为黄色。大多数金属元素有焰色反应的微观原因为 ;N3-中σ键和π键的数目之比为 。B、F与N三种元素同周期,三种基态原子的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)
(5)SiO2的晶胞与金刚石(如图所示)相似,可以看作Si原子替代C原子后,在两个成键的Si原子间插入1个O原子形成。则:
①晶胞中最小的环含有_____个原子。
②若晶体密度为ρg·cm3,阿伏伽德罗常数为NA,晶胞中两个最近的Si原子核之间的距离为____pm(用代数式表示)。
5、(14分)乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料,工业生产乙醇的一种反应原理为:2CO(g)+4H2 (g) CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=—256.1kJ·mol—1。
已知:H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol—1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=—41.2kJ·mol—1
(1)以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇,其热化学方程式如下:
2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H= 。
(2)CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4+H2OCO+3H2,该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表:
温度/℃ | 800 | 1000 | 1200 | 1400 |
平衡常数 | 0.45 | 1.92 | 276.5 | 1771.5 |
①该反应是_____反应(填“吸热”或“放热”);
②T℃时,向1L密闭容器中投入1molCH4和1mol H2O(g),平衡时c(CH4)=0.5mol·L—1,该温度下反应CH4+H2OCO+3H2的平衡常数K= 。
(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5 为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制的最佳温度在 左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。写出CH4与NO2发生反应的化学方程式: 。
(4)乙醇-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2—离子。该电池负极的电极反应式为 。
6、物质的结构决定物质的性质。请回答下列涉及物质结构和性质的问题:
(1)第二周期中,元素的第一电离能处于B与N之间的元素有_________种。
(2)某元素位于第四周期Ⅷ族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,则其基态原子的价层电子排布式为_________________
(3)乙烯酮(CH2=C=O)是一种重要的有机中间体,可用CH3COOH在(C2H5O)3P=O存在下加热脱H2O得到。乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是_____________,1mol (C2H5O)3P=O分子中含有的σ键与π键的数目比为__________________。
(4)已知固态NH3、H2O、HF的氢键键能和结构如下:
解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因___________________。
(5)碳化硅的结构与金刚石类似(如图所示),其硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能。碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有___________个,与碳原子等距离最近的碳原子有__________个。已知碳化硅晶胞边长为a pm,则碳化硅的密度为__________g·cm3。
7、以TiO2为催化剂,在光照条件下可将还原为HCOO-等有机物。
(1)制备TiO2:
TiCl4转化为TiO2·xH2O的化学方程式是_______。
(2)光催化还原的反应过程如下图所示。
A侧产生HCOO-的反应式为_______。
在光照和TiO2存在下,以体积相同的0.25mol·L-1Na2CO3溶液为反应物,相同时间后检测HCOO-浓度,结果如下表。
实验 | 溶液中添加的其它成分 | 通入的气体 | |
ⅰ | - | - | 73.5 |
ⅱ | - | CO2 | 92.6 |
ⅲ | - | O2 | 2.1 |
ⅳ | Na2SO3 | - | 158.1 |
(3)推测HCO也能在该条件下被还原为HCOO-,结合表中数据说明推测的依据:_______。
(4)实验iii中HCOO-浓度明显低于实验i,可能的原因是_______。
(5)研究实验iv中HCOO-浓度明显高于实验i的原因,设计并完成实验v。
实验v:光照条件下,未添加TiO2时重复实验iv,没有检测到SO。
①实验v中检测SO的操作和现象为_______。
②对比实验iv、v,分析实验iv中Na2SO3的作用:_______(答出2点)。
8、C1化学又称一碳化学,研究以含有一个碳原子的物质为原料合成工业产品的有机化学及工艺,因其在材料科学和开发清沽燃料方面的重要作用已发展成为一门学科。燃煤废气中的CO、CO2均能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇:
①3H2(g)+CO2(g) CH3OH (g) + H2O(l) △H1
②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H2
Ⅰ.已知:18g水蒸气变成液态水放出44KJ的热量。
化学键 | C-H | C-O | C=O | H-H | O-H |
键能/KJ/mol | 412 | 351 | 745 | 436 | 462 |
则△H1_____________________
Ⅱ.一定条件下,在恒容的密闭容器中投入1molCO 和2mol H2,反应②在催化剂作用下充分反应,CH3OH在平衡混合气中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图l所示:
(1)图中压强的相对大小是P1______P2(填“>”“<”或“=”),判断的理由是________
(2)A、B、C三点的化学平衡常数的相对大小K(A)______K(B)_____ K(C)(填“>”“<”或“=”) ,计算C点的压强平衡常数Kp=__________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)
(3)300℃,P2条件下,处于E点时V正________V逆(填“>”“<”或“=”)
(4)某温度下,不能说明该反应己经达到平衡状态的是______________。
a.容器内的密度不再变化
b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH)=l: 2:l
c.容器内气体体积分数不再变化
d. 容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
e.容器内各组分的质量分数不再变化
(5)反应开始至在C点达平衡,各物质的浓度随时间变化曲线如图2所示,保持温度不变,t1时改变条件为_________,此时平衡_______。(填“正向移动”“逆向移动”“不移动” )
Ⅲ.工业上可通过甲醛羰基化法制取甲酸甲酯,25℃时,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g),部分研究如下图所示:
①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素的是_____(填下列序号字母)
a. 3.5×106Pa b. 4.0×106Pa c. 5.0×106Pa
②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中,采用的温度是80℃,其理由是_______
9、氮的化合物种类繁多,性质也各不相同。请回答下列问题:
(1)已知:
①SO3(g)+NO(g)=NO2(g)+SO2(g) ∆H1=+41.8kJ·mol-1
②2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ∆H2=-196.6kJ·mol-1
则2NO2(g)=2NO(g)+O2(g)的∆H=_______。
(2)NO作为主要空气污染物,其主要来源是汽车尾气,研究人员用活性炭对汽车尾气中的NO进行吸附,并发生反应:C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) ∆H<0.在恒压密闭容器中加入足量活性炭和一定量NO气体,反应相同时间时,测得NO的转化率α(NO)随温度的变化如图所示:
图中a、b、c三点中,达到平衡的点是_______;温度为1100K时,N2的平衡体积分数为_______。
(3)现代技术用氨气将汽车尾气中的NOx还原为N2和H2O,反应原理是NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g) ∆H<0。
①实际生产中NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)的反应温度不宜过高的原因是_______。
②500℃时,在2L恒容密闭容器中充入1molNO、1molNO2和2molNH3,8min时反应达到平衡,此时NH3的转化率为40%,体系压强为p0MPa,则0~8min内用N2表示的平均反应速率v(N2)=_______mol·L-1·min-1,500℃时该反应的平衡常数Kp=_______MPa(用含p0的代数式表示,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
10、 3-苯基乳酸是一些重要的化学合成物前体,并广泛应用于医药、化工、生物合成等领域,可作为日常食品的防腐剂。实验室通过苯丙氨酸的重氮化及水解反应制取3-苯基乳酸。方法如下:
物质 | 摩尔质量 | 色态 | 有关性质 | 熔点 |
HNO2 | 47g/mol | / | 水溶液无色,弱酸,不稳定,遇热即分解 | / |
苯丙氨酸 | 165g/mol | 白色固体 | 溶于水 | 270 ~275°C |
3-苯基乳酸 | 166g/mol | 白 色晶体 | 微溶于水,易溶于有机溶剂 | 122~ 124°C |
实验步骤:
①三颈烧瓶中加入6.0g苯丙氨酸,再加入70mL稀硫酸,冷却至5°C,边搅拌边滴加60mLNaNO2溶液(0.10g·mL-1),维持温度搅拌50min,然后改成35°C热水浴再搅拌10min。
②往烧瓶中加入25mL乙酸乙酯,搅拌后先将混合液中的水相分离,再经一系列操作得到粗产品6.0g。
③取粗产品0.6g于锥形瓶中,加入1mL95%的乙醇, 溶解后再加入25mL蒸馏水、2滴酚酞试,用1.0mol·L-1NaOH标准溶液滴定至终点,重复3次实验,平均消耗V(NaOH)=24.12mL。测定后,对粗产品进一步提纯。
(1)仪器a的名称为_________,配制60mL0.10g·mL-1 NaNO2溶液需要的玻璃仪器有_____、胶头滴管、玻璃棒、烧杯。
(2)加入稀硫酸的作用是______,涉及到的化学方程式___________。
(3)步骤①中先在5°C温度下搅拌50min,后改为35°C搅拌10min的原因是_________。
(4)步骤②中乙酸乙酯的作用是_________,后续提纯粗产品的方法是___________。
(5)判断滴定终点的方法是________,计算得产品的纯度是_______。 (保留3位有效数字)
11、用两块相同的纯铜片作为电极,电解硫酸铜溶液,电解时,若电流强度为0.5A,电解时间为10min,每个电子的电量为1.60×10-19C,NA=6.02×1023mol-1。
(1)电路中通过的电量Q=___C。
(2)两块铜片质量相差了___g。
12、多晶硅可用作光伏转换器的材料,锌还原法生产多晶硅涉及以下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)已知:;
,对于反应
,图中
_______
(填“大于”“小于”或“等于”)。结合下图分析,
_______0(填“大于”或“小于”)。
(2)在锌还原法生产多晶硅的密闭体系中,下列说法错误的是_______(填标号)。
A.增大的浓度有利于提高
的转化率
B.若气体的平均相对分子质量不再变化,说明反应Ⅰ、反应Ⅱ均达平衡
C.平衡后,若压缩体积,反应I平衡正向移动,反应II平衡不移动
D.选用合适的催化剂可以提高硅在单位时间内的产量
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和
的混合气体,发生反应Ⅰ和Ⅱ,反应Ⅱ的净速率
,其中
分别为正、逆反应的速率常数,p为气体的分压。降低温度时,
_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)图甲为不同温度下达到平衡时各组分的物质的量分数,图乙为在催化剂作用下同一时间内,硅产率与反应温度的关系曲线,M点到N点硅产率缓慢下降的可能原因是_______,N点后硅产率快速下降的主要原因是_______。
(5)在一定温度下,向一定体积的密闭容器中,按的比例充入
和
的混合气体,此时压强为
,达到平衡后体系压强为
,其中
的分压为
,则反应Ⅰ的
_______。已知:
,其中
为
和
为各组分的平衡分压。
13、烟气(主要污染物SO2、NO、NO2)的大量排放造成严重的大气污染,国内较新研究成果是采用以尿素为还原剂的脱硫脱硝一体化技术。
(1)脱硫总反应:2SO2(g)+2CO(NH2)2(aq)+4H2O(l)+O2(g)=2(NH4)SO4(aq)+ 2CO2(g),已知该反应能自发进行,则条件是_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
(2)电解稀硫酸制备O3(原理如图),则产生O3的电极反应式为_______。
(3)室温下,往恒容的反应器中加入固定物质的量的SO2和NO,通入O3充分混合。反应相同时间后,各组分的物质的量随n(O3):n(NO)的变化如图。臭氧量对反应SO2(g)+O2(g)= SO3(g)+O2(g)的影响不大,试用过渡态理论解释可能原因_______。
(4)通过控制变量法研究脱除效率的影响因素得到数据如图所示,下列说法正确的是_______。
A.烟气在尿素溶液中的反应:v(脱硫) <v(脱硝)
B.尿素溶液pH的变化对脱硝效率的影响大于对脱硫效率的影响
C.强酸性条件下不利于尿素对氮氧化物的脱除
D.pH=7的尿素溶液脱硫效果最佳
(5)尿素的制备:2NH3(g)+ CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ∆H<0。一定条件下,往10 L恒容密闭容器中充入2 molNH3和1 molCO2。
①该反应10 min后达到平衡,测得容器中气体密度为4.8g/L,平衡常数K=_______。
②如图是该条件下,系统中尿素的物质的量随反应时间的变化趋势,当反应时间达到3min时,迅速将体系升温,请在图中画出3-10min内容器中尿素的物质的量的变化趋势曲线_______。