含氮废水进入水体中对环境造成的污染越来越严重。某校环保小组的同学认为可以用金属铝将水中的NO3-还原成N2,从而消除氮污染。
(1)配平以下有关的离子反应方程式:
NO3-+Al+H2O―→N2↑+Al(OH)3+OH-
(2)以上反应中失电子的物质是 ,每生成1 mol还原产物,将有 电子发生转移。
(3)现需除去1 m3含氮0.3 mol的废水中的NO3-(设氮元素都以NO3-的形式存在),则至少需要消耗金属铝的物质的量为
(4)该小组对某无色溶液所含离子进行分析,若溶液中只含有下列8种离子中的某几种:Na+、H+、Mg2+、Ag+、Cl-、OH-、HCO3-、NO3-。已知该溶液可与Al2O3反应则:
①该溶液与Al2O3反应后有Al3+生成,则原溶液中一定含有________,一定不会含有大量的________。
②该溶液与Al2O3反应后有AlO2-生成,则原溶液中一定含有________,可能含有大量的________。
③写出该溶液与Al2O3反应生成AlO2-的离子方程式:___________________。
某固体混合物中,可能含有下列离子中的几种:K+、NH4+、Mg2+、Ba2+、Cl-、SO42-、CO32-,将该混合物溶于水后得澄清溶液,现取三份各100mL该溶液分别进行如下实验:
(1)在一份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成;
(2)在另一份溶液中加入足量的NaOH溶液并加热,收集到1.12L气体(标准状况下);
(3)在第三份溶液中加入足量的BaCl2溶液有沉淀生成,经称量其质量为6.27g,在该沉淀中加入足量的盐酸,沉淀部分溶解,剩余固体质量为2.33g。
根据上述实验回答下列问题:
①溶液中一定不存在的离子是____________;
②溶液中一定存在的阴离子有________,其物质的量浓度分别为__________;
③推断K+是否存在并说理由:_________。
二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用.工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚.
请回答下列问题:
(1)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:_____ _____.
(2)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)═CH3OH(g);△H=﹣90.8kJ•mol﹣1
②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=﹣23.5kJ•mol﹣1
③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g);△H=﹣41.3kJ•mol﹣1
总反应:3H2(g)+3CO(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=___________;则该反应( )
A.任何温度下都能进行 |
B.任何温度下都不能进行 |
C.高温下能自发进行 |
D.低温下能自发进行 |
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是__________(以上都填字母代号).
a.高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚
(3)已知反应②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)某温度下的平衡常数为400.此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
浓度/(mol•L﹣1) |
0.44 |
0.6 |
0.6 |
①比较此时正、逆反应速率的大小:v正__________ v逆 (填“>”、“<”或“=”).
②若加入CH3OH后,经10min反应达到平衡,此时c(CH3OH)=__________.
某二元弱酸(简写为H2A)溶液,按下式发生一级和二级电离:
H2AH++HA- HA-H++A2-
已知相同浓度时的电离度α(H2A)>α(HA-)(α表示弱电解质的电离程度),设有下列四种溶液:
A.0.01 mol·L-1的H2A溶液
B.0.01 mol·L-1的NaHA溶液
C.0.02 mol·L-1的HCl与0.04 mol·L-1的NaHA溶液等体积混合液
D.0.02 mol·L-1的NaOH与0.02 mol·L-1的NaHA溶液等体积混合液
据此,填写下列空白(填代号):
(1)c(H+)最大的是________,最小的是________。
(2)c(H2A)最大的是________,最小的是________。
(3)c(A2-)最大的是________,最小的是________。
在密闭容器中投入一定量的A和B发生反应:m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)。
(1)若开始时加入A物质m mol,B物质n mol,则达到平衡时 A、B的转化率____________.(填“相等”或“不等”)
(2)相同的压强下,充入一定量的A、B后,在不同温度下C的百分含量与时间T的关系如图3所示。则T1(填“>”、“<”或“=”) T2,该反应的正反应的△H(填“>”、“<”或“=”) 0。
(3)一定条件下,从正反应开始达到化学平衡过程中,混合气体的平均相对分子质量随时间的变化如图4所示,测得达到平衡时A、B、C、D的物质的量均为1 mol。
①若在恒温恒容的条件下,向原平衡体系中再通入A、B、C、D各1 mol,则体系中气体的平均相对分子质量(填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”)______ 。
②若恒温恒压的条件下,向原平衡体系中再通入A、B、C、D各1 mol,则体系中气体的密度(填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”) 。
(4)若该反应的逆反应速率与时间的关系如下图所示:
可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而t2、t8时都改变了条件,试判断t2时改变的条件是 。
Ⅰ.图甲是在一定温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学方程式(ΔH的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示): 。
Ⅱ.(1)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)表面与水发生下列反应,
已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH="-92.4" kJ·mol-1,
2H2(g)+O2(g)====2H2O(l) ΔH="-571.6" kJ·mol-1,
则2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) ΔH= ;
(2)在微生物作用的条件下,NH4+经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下:
①第一步反应是________反应(填“放热”或“吸热”),判断依据是______________________________________。
②1 mol NH4+ (aq) 全部氧化成NO3-(aq)的热化学方程式是__ ________。
结合下表回答下列问题(均为25℃时的数据)
(1)上述五种酸中,酸性最强的是 (填化学式)。HCO3-的电离平衡常数表达式K= 。
(2)已知硼酸(H3BO3)与足量NaOH溶液发生酸碱中和反应的离子方程式为:H3BO3+ OH-= B(OH)4-, 则硼酸为 元酸,硼酸的电离方程式为 。
(3)常温下,0.01 mol·L-1的HNO2溶液加水稀释的过程中,下列各项数据增大的是 (填代号)。
①c(H+ ) ②c (NO2- )/ c(H+) ③Ka(HNO2)
④c(H+ )/ c(HNO2) ⑤c(OH -) ⑥
(4)右图描述的是醋酸与HNO2在水中的电离度与浓度关系,其中反映醋酸的是曲线 (填“甲”或“乙”,已知:电离度=已电离的溶质分子数/原有溶质分子总数) 。
(5)根据表中提供的数据可知,在溶液中能大量共存的微粒组是 (填代号)。
A.H2CO3、HCO3-、 CH3COO-、CN- | B.HCO3-、 CH3COOH、CN-、CO32— |
C.HCN、 HCO3-、CN-、CO32— | D.HCN、 HCO3-、CH3COO-、CN- |
(6)设计一个现象明显、操作简便的实验方案证明HNO2酸性强于碳酸(不用叙述仪器和具体操作)。
某学生欲用电解纯净CuSO4溶液的方法来测定铜的相对原子质量。其实验过程如图所示:
(1)步骤①所加的A的化学式为 ;已知:常温下Fe(OH)3的溶度积Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时就认为沉淀完全,设溶液中CuSO4的浓度为3.0 mol·L-1,则加入A调pH范围是_____ ___ (已知lg2=0.3)
(2)步骤②中所用的部分仪器如右图:则A应接在直流电源的 极(填“正”或“负” )。
(3)石墨电极上的电极反应式 。
(4)下列实验操作中必要的是(填字母) 。
A.称量电解前电极的质量 |
B.电解后,电极在烘干称重前,必须用蒸馏水冲洗 |
C.刮下电解后电极上析出的铜,并清洗、称重 |
D.电极在烘干称重的操作中必须按“烘干→称重→再烘干→再称重”进行 |
E.在有空气存在的情况下,烘干电极必须采用低温烘干的方法
(5)铜的相对原子质量为 (用带有n、V的计算式表示)。
(6)若②用甲醇—O2—熔融碳酸盐电池提供电能,写出该电池负极的电极反应式
已知2A(g)+B(g)2C(g),向容积为1L的密闭容器中加入0.050 mol A和0.025mol B,在500℃时充分反应,达平衡后测得c(C)="0.040" mol·L-1,放出热量Q1kJ。
(1)能说明上述反应已经达到化学平衡状态的是 (填写序号)。
A.v(C)=2v(B)
B.容器内压强保持不变
C.v逆(A)=2v正(B)
D.容器内气体的密度保持不变
(2)若在相同的容器中只加入0.050 mol C,500℃时充分反应达平衡后,吸收热量Q2kJ,则Q1与Q2之间的关系式可表示为 (用含Q1、Q2的代数式表示);
(3)500℃时,上述反应的化学平衡常数K= 。
(4)已知:K(300℃)>K(350℃),该反应是 (填“放”或“吸”)热反应;若反应温度升高,A的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)某温度下,A的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图所示,平衡状态由a 变到b时,化学平衡常数K(A) K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
(每空2分,共12分)非金属元素H、C、O、S、Cl能形成多种用途很广泛的单质和化合物,试完成下列填空。
(1)O2-的电子式为__________;
(2)O、Cl两元素形成的单质和化合物常用来杀菌消毒,试举例__________(写化学式,任写两种);
(3)H2O在常温下为液态,H2S为气态,H2O的沸点高于H2S的主要原因是__ _;
(4)Cl2是一种大气污染物,液氯储存区贴有的说明卡如下(部分):
危险性 |
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储运要求 |
远离金属粉末、氨、烃类、醇类物质;设置氯气检测仪 |
泄漏处理 |
NaOH、NaHSO3溶液吸收 |
包装 |
钢瓶 |
①用离子方程式表示“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用__ __。
②若液氯泄漏后遇到苯,在钢瓶表面氯与苯的反应明显加快,原因是__ __。
③将Cl2通入适量KOH溶液中,产物中可能有KCl、KClO、KClO3。当溶液中c(Cl-)∶c(ClO-)===11∶1时,则c(ClO-)∶c(ClO)比值等于___。
(每空2分,共6分)储氢纳米碳管研究成功体现了科技的进步。但用电弧法合成的碳纳米管常伴有大量的杂质——碳纳米颗粒,这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯。其反应式为:
C+K2Cr2O7+H2SO4→CO2↑+K2SO4+Cr2(SO4)3+H2O
(1)完成并配平上述反应的化学方程式并标出电子转移方向与数目(单线桥法);
___
(2)此反应的氧化产物是__ __;
(3)上述反应中若产生0.1 mol CO2气体,则转移电子的物质的量是__0.4__ mol。
已知 X、Y、Z、Q、R、E六种元素中,原子序数X<Y<Z<Q<R<E,其结构或性质信息如下表。
元素 |
结构或性质信息 |
X |
原子的L层上s电子数等于p电子数。 |
Y |
原子核外的L层有3个未成对电子。 |
Z |
在元素周期表的各元素中电负性仅小于氟。 |
Q |
单质常温、常压下是气体,原子的M层上有1个未成对的p电子。 |
R |
核电荷数是Y与Q的核电荷数之和 |
E |
原子序数比R大3 |
请根据信息回答有关问题:
(1)元素Y的原子核外共有 种不同运动状态的电子,有 种不同能级的电子。
(2)X、Y、Z三种元素的电负性由高到低的排列次序依次为(写元素符号) 。
(3)X、Z、Q元素均表现最低化合价时的三种氢化物中,沸点由高到低的排列次序依次为(写化学式) 。
(4)R的最高化合价为 。R的一种配合物的化学式为RCl3·6H2O。已知0.01 molRCl3·6H2O在水溶液中用过量硝酸银溶液处理,产生0.02 mol AgCl沉淀。此配合物最可能是 。
A.[R(H2O)6]Cl3
B.[R(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C.[R(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D.[R(H2O)3Cl3]·3H2O
(5)元素E能形成八面体构型的配合物离子[E (YH3) x Q 2]+,则中心离子为(写化学式) ,配位体为(写化学式) ,x 的值为 。
X、Y、Z、W、Q、R六种短周期主族元素,原子序数依次增大,Z基态原子核外有三个未成对电子,Y、Z、W分别与X形成常见化合物的分子结构依次为正四面体、三角锥形和V形,Q的各级电离能如下表,W与R是同族元素。
Q |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
I5 |
… |
电离能(kJ/mol) |
496 |
4562 |
6912 |
9543 |
13353 |
… |
回答下列有关问题:
(1)W原子的价电子排布图为______________________。
(2)化合物X 2W2的电子式_________,化合物XYZ的结构式__________。
(3)相同条件下,YW2、RW2两者在水中的溶解度较大的是 (写分子式),原因是 。
(4)RW3分子中的键角___________,RW32-分子的立体构型是_______________形。
(5)X、Z、W、三种元素所形成的常见离子化合物的化学式为 ,YW2中的化学键类型为 共价键(填“极性”或“非极性”),根据等电子原理,指出与YW互为等电子体且含有Z原子的微粒有 (要求写一种即可)。
今有aX、bY、cZ三种元素。已知:①各原子序数a、b、c均小于20,且a+b+c=25; ②元素Y的原子价电子构型为ns2npn+2; ③X和Y在不同条件下可形成X2Y和X2Y2两种化合物,Y和Z在不同条件下可形成ZY和ZY2两种化合物; ④Z的硫化物的相对分子质量与Z氯化物的相对分子质量之比为38︰77。回答下列问题:
(1)X: (写元素名称);Z的价电子排布图为: 。
(2)X2Y2的电子式 ,属于 化合物(填“离子”或“共价”)。
(3)Z的硫化物的VSEPR模型为 ,分子空间构型为 ;Z的氯化物的VSEPR模型和分子空间构型分别是 、 ,其中Z原子分别以 杂化轨道成键,根据原子轨道成键方式分,Z的硫化物分子中含有的键的种类及数目是 、 。
下表为长式周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。
① |
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② |
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③ |
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④ |
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⑤ |
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⑥ |
⑦ |
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⑧ |
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⑨ |
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⑩ |
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请回答下列问题:
(1)按电子排布,可把周期表中的元素划分成5个区,请在上图中划出区域并注明。
(2)表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子名称为 ;③和⑦形成的一种常见溶剂的化学式为 ,其立体构型为__________,键角为______。
(3)某元素原子的价电子排布式为nsnnpn+1,该元素原子的最外电子层上孤电子对数为 ;该元素与元素①形成的最简单分子X属于 分子(填“极性”或“非极性”)。
(4)元素④的第一电离能 元素⑤(选填“>”、“=”、“<”)的第一电离能;元素⑥的电负性 元素⑦(选填“>”、“=”、“<”)的电负性。
(5)元素⑥和①形成的化合物的结构式为 ; 元素⑨的基态原子核外电子排布式是 。
(6)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素②与元素⑤的氢氧化物有相似的性质。请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式