研究硫及其化合物的性质有重要意义。
(1)Cu2S在高温条件下发生如下反应:
2Cu2S(s)+3O2(g)=2Cu2O(s)+2SO2(g) ⊿H=-773kJ/mol
当该反应有1.2mol电子转移时,反应释放出的热量为 kJ。
(2)硫酸工业生产中涉及反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。
①压强:P1 P2(填“>”、“=”或“<”)。
②平衡常数:A点 B点(填“>”、“=”或“<”)。
③200℃下,将一定量的SO2和O2充入体积不变的密闭容器中,经10min后测得容器中各物质的物质的量浓度如下表所示:
气体 |
SO2 |
O2 |
SO3 |
浓度(mol/L) |
0.4 |
1.2 |
1.6 |
能说明该反应达到化学平衡状态的是 。
a.SO2和O2的体积比保持不变
b.体系的压强保持不变
c.混合气体的密度保持不变
d.SO2和SO3物质的量之和保持不变
计算上述反应在0~10min内,υ(O2)= 。
(3)一定温度下,用水吸收SO2气体时,溶液中水的电离平衡 移动(填“向左”“向右”或“不”);若得到pH=3的H2SO3溶液,试计算溶液中 。(已知该温度下H2SO3的电离常数:Ka1=1.0×10-2 mol/L,Ka2=6.0×10-3 mol/L)
液晶高分子材料应用广泛。新型液晶基元---化合物Ⅳ的合成线路如下:
(1)化合物Ⅰ的分子式为__________ ,1mol化合物Ⅰ最多可与_____molNaOH溶液反应。
(2)CH2=CH-CH2Br与NaOH水溶液反应的化学方程式为_________________________。
(3)化合物Ⅰ的同分异构体中,苯环上一溴代物只有2种且能发生银镜反应的化合物有多种,写出其中一种同分异构体的结构简式_____ 。
(4)在一定条件下,化合物也可与Ⅲ发生类似反应③的反应生成有机物Ⅴ。Ⅴ的结构简式是______________。
某科研小组以难溶性钾长石(K2O•Al2O3•6SiO2)为原料,提取Al2O3、K2CO3等物质,工艺流程如下:
(1)煅烧过程中钾长石中的钾元素和铝元素在Na2CO3作用下转化为可溶性的NaAlO2和KAlO2,写出Al2O3转化为NaAlO2的化学方程式是: 。
(2)已知NaAlO2和KAlO2易发生如下水解反应:AlO2—+ 2H2O Al(OH)3 + OH— ,“浸取”时应保持溶液呈 性(填“酸”或“碱”)。
(3)“转化”时加入NaOH的主要作用是 (用离子方程式表示)。
(4)上述工艺中可以循环利用的主要物质是 、 和水。
(5)以Al2O3为原料,以石墨为电极,通过电解法可制得金属铝。电解池中接电源负极的一极的电极反应式是 。长时间电解后,需要更换新的石墨电极的是 极(填“阴”或“阳”)。
烃A是一种重要的基本化工原料,用质谱法测得其相对分子质量为28。下图是以A为原料合成药物中间体E和树脂K的路线。
已知:I.
II.
(R、R’表示烃基或氢原子)
(1)A中官能团是 ,E的结构简式是 。
(2)B→C的化学方程式为 。
(3)G→H涉及到的反应类型是 ,H→I涉及到的反应类型是 。
(4)写出与E具有相同官能团的所有同分异构体的结构简式(写出两种即可):
(不考虑顺反异构,不考虑—OH连在双键碳上的结构)。
目前,新能源不断被利用到现代的汽车中,高铁电池技术就是科研机构着力研究的一个方向。
(1)高铁酸钾-锌电池(碱性介质)是一种典型的高铁电池,则该种电池负极材料是 。
(2)工业上常采用NaClO氧化法生产高铁酸钾(K2FeO4),K2FeO4在碱性环境中稳定,在中兴和酸性条件下不稳定。反应原理为:
Ⅰ在碱性条件下,利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4
3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH=2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O
Ⅱ Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4:Na2FeO4 + 2KOH=K2FeO4 + 2NaOH
主要的生产流程如下:
①写出反应①的离子方程式 。
②流程图中“转化”(反应③)是在某低温下进行的,说明此温度下Ksp(K2FeO4) Ksp(Na2FeO4)(填“>”或“<”或“=”)。
(3)已知K2FeO4在水溶液中可以发生:4FeO42—+10H2O4Fe(OH)3↓+8OH—+3O2↑,则K2FeO4可以在水处理中的作用是 。
(4)FeO42—在水溶液中的存在形态图如图所示。
①若向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2,HFeO4-的分布分数的变化情况是 。
②若向pH=6的这种溶液中滴加KOH溶液,则溶液中含铁元素的微粒中, 转化为 (填化学式)。
目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法,可以将CO2变废为宝。
(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g) △H= _1275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) △H= _556.0 kJ·mol-1
③H2O(l) = H2O(g) △H="+" 44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式 。
(2)某同学利用甲醇燃料电池为电源,设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。则电源中a极为 极(填“正”或“负”),其电极反应式为 。装置上端A极电极材料是 (填化学式),B电极上的电极反应式为 。
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:CO(g) +H2O(g) CO2(g) + H2(g),得到如下三组数据:
实验组 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所需时间/min |
|
H2O |
CO |
CO2 |
|||
1 |
650 |
2 |
4 |
1.6 |
5 |
2 |
900 |
1 |
2 |
0.4 |
3 |
3 |
900 |
1 |
2 |
0.4 |
1 |
①该反应的正反应为 (填“吸”或“放”)热反应。
②实验1中,以v(H2)表示的平均反应速率为 。
③900℃时,按CO(g)、H2O(g)、CO2(g) 和H2(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器,则此时反应的v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”中之一)。
④实验3跟实验2相比,改变的条件可能是 。
苄佐卡因是一中医用麻醉药品,学名对氨基苯甲酸乙酯,它以对硝基甲苯为主要起始原料经下列反应制得:
请回答下列问题:
(1)写出B的结构简式:B 。
(2)用1H核磁共振谱可以证明化合物C中有 种氢原子处于不同的化学环境。
注:E、F、G结构如下:
、、
(3)E、F、G中有一化合物经酸性水解,其中的一种产物能与FeCl3溶液发生显色反应,写出该水解反应的化学方程式 。
(4)苄佐卡因(D)的水解反应如下:
化合物H经聚合反应可制成高分子纤维,广泛用于通讯、导弹、宇航等领域。请写出该聚合反应的化学方程式 。
近年来我国汽车拥有量呈较快增长趋势,汽车尾气已成为重要的空气污染物。在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染。
(1)已知:
① N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ/mo1
② 2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221.0kJ/mo1
③ C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ/mo1
尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H= 。
(2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,在某温度时,按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率,用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响);
①前2s内的平均反应速率v(N2)= 。
②在该温度下,反应的平衡常数K= L·mo1-1(写出计算结果)。
③对于该可逆反应,通过综合分析以上信息,至少可以说明 (填字母)
A.该反应的反应物混合后很不稳定 |
B.该反应一旦发生将在很短的时间内完成 |
C.该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小 |
D.该反应在一定条件下能自发进行 |
E.该反应使用催化剂意义不大
(3)为节约能源,减少污染,该研究小组继续探究一种高铁电池,这是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为
该电池放电时负极反应式为 ,每有1mo1K2FeO4被还原,转移电子的物质的量为 ,充电时阳极反应式为 。
氮元素的单质及其化合物的研究和应用在工农业生产中有着非常重要的地位。工业制硝酸的主要反应之一是
(1)如果将4mol NH3和5mol O2放入容器中,达到平衡时放出热量0.8akJ,则平衡时NH3的转化率为 。
(2)在一定条件下,容积固定的密闭容器中进行上述反应,NO的浓度与时间关系如图所示,则NO的a、b、c三点的反应速率v(a正)、v(b逆)、v(c正)的大小关系是 。
(3)t℃时,在容积固定的密闭容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度如下表:
①第2min到第4mim,反应速率v(O2)= ;
②第2min时改变了条件,改变的条件可能是 (从所给选项中选择);
A.降低温度 | B.增加了生成物 | C.减小压强 | D.使用了高效催化剂 |
③在与第4min相同的温度下,若起始向容器中加入NH3、O2、NO和H2O(g)的浓度都为2moI/L,则该反应 (填“正反应方向进行”、“逆反应方向进行”、“不移动”)。
(4)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥,在温度70—95℃时,工业尾气中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,将其转化为N2,尿素与NO、NO2三者等物质的量反应的化学方程式为 。
(5)目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
则1mol甲烷直接将NO2还原为N2的烩变为____ 。
能源的开发利用与人类社会的可持续性发展息息相关。
I.已知:Fe2O3(s)+3C(s)= 2Fe(s)+3CO(g) △H1="a" kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H2="b" kJ·mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H3="c" kJ·mol-1
则C的燃烧热________kJ·mol-1
II.(1)依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是____(填序号)。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g) B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(1)
C.2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g) D.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境,依据所选反应设计成一个原电池,请写出该原电池的负极反应:___________。
(2)某实验小组模拟工业合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ·mol-1,开始他们将N2和H2混合气体20mol (体积比1:1)充入5L合成塔中。反应前压强为P0,反应过程中压强用P表示,反应过程中与时间t的关系如图所示。
请回答下列问题:
①反应达平衡的标志是(填字母代号)________。
A.压强保持不变
B.气体密度保持不变
C.NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②2min时,以c(N2)变化表示的平均反应速率为________。
③若提高N2的转化率可采取的措施有________。
A.向体系中按体积比1:1再充入N2和H2
B.分离出NH3
C.升高温度
D.充入He气使压强增大
E.加入一定量的N2
(3)25°C时,BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×10-9和1×10-10,某含有BaCO3沉淀的悬浊液中,c(CO32-)=0.2mol·L-1,如果加入等体积的Na2SO4溶液,若要产生 BaSO4沉淀,加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________mol • L-1。
芳香烃A是一种重要的存机化工原料,相对分子质量为92。A在一定条件下可发生如下转化(部分产物及反应条件略去)。
已知:
请回答:
(1)A的化学名称为_______G的结构简式为______。
(2)B的核磁共振氢谱有______个吸收峰,③的反应类型为______。
(3)⑤的化学方程式为 ,
阿司匹林与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 。
(4)符合下列条件的E的同分异构体共有 种,任写出其中一种的结构简式 。
i.能发生银镜反应但不能水解
ii.1 mol同分异构体最多消粍2 mol NaOH
砷(As)在地壳中含量不大,但砷的化合物却是丰富多彩。
(1)砷的基态原子的电子排布式为 。
(2)目前市售的发光二极管,其材质以砷化镓(GaAs)为主。Ga和As相比,电负性较大的是 ,GaAs中Ga的化合价为 。
(3)AsH3是无色稍有大蒜气味的气体,在AsH3中As原子的杂化轨道类型为 ;
AsH3的沸点高于PH3,其主要原因为 。
(4)Na3AsO4可作杀虫剂。AsO43-的立体构型为 ,与其互为等电子体的分子的化学式为 (任写一种)。
(5)H3AsO4和H3AsO3是砷的两种含氧酸,请根据结构与性质的关系,解释H3AsO4比H3AsO3酸性强的原因 。
(6)磷与砷同主族,磷的一种单质白磷(P4)属于分子晶体,其晶胞如图。已知最近的两个白磷分子间距离为 a pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为______g/cm3(只要求列算式,不必计算)。
硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造蓄电池、白色颜料等。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产PbSO4的流程如下:
已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb,还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质。25℃时,Ksp(CaSO4)=4.9x10-5,Ksp(PbSO4)=1.6xl0-8。
(1)已知步骤I有NO气体产生,浸出液中含量最多的阳离子是Pb2+。分别写出PbO、Pb参加反应的化学方程式 。
(2)步骤I需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩佘,目的是 。
(3)母液可循环利用于步骤I,其溶质主要是 (填一种物质化学式),若母液中残留的SO42-过多,循环利用时可能出现的问题是 。
(4)产品PbSO4还需用Pb(NO3)2溶液多次洗涤,目的是除去 。
(5)铅蓄电池的电解液是硫酸,充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb,充电时阴极的电极反应式为 。
最近几年我国已加大对氮氧化物排放的控制力度。消除氮氧化物污染有多种方法。
(l)用CH4还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO (g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
③H2O(g)= H2O(l) △H=-44.0kJ·mol-1
CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式为 。
(2)用活性炭还原法也可处理氮氧化物。有关反应为:2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g) △H<0,起始时向密闭容器中充入一定量的C(s)和NO2(g),在不同条件下,测得各物质的浓度变化状况如下图所示。
①0〜10min内,以CO2表示的平均反应速率v(CO2)= 。
②0~10min,10〜20 min,30〜40 min三个阶段NO2的转化率分别为α1、α2、α3,其中最小的为 ,其值是 。
③计算反应达到第一次平衡时的平衡常数K= 。
④第10min时,若只改变了影响反应的一个条件,则改变的条件为 (填选项字母)。
A.增加C(s)的量 B.减小容器体积 C.加入催化剂
⑤20~30min、40〜50 min时体系的温度分别为T1和T2,则T1_____T2(填“> “<”或“=”), 判断的理由是 。
芳香化合物A、B互为同分异构体,B的结构简式是CH3COO--COOCH2CH3,A经①、②两步反应得C、D和E,B经①、②两步反应得E、F和H。上述反应过程、产物性质及相互关系如下图所示:
(1)B可以发生的反应类型有(填序号) 。
①加成反应 ②酯化反应 ③消去反应 ④取代反应 ⑤聚合反应
B的核磁共振氢谱中会出现_______个峰。
(2)E中含有官能团的名称是 。
(3)A有两种可能的结构,其对应的结构简式为 , 。
(4)B、C、D、F、G化合物中互为同系物的是 。
(5)F与H在浓硫酸作用下加热时发生反应的方程式为:
。