【題目】隨著能源與環(huán)境問題越來越被人們關注,碳-化學(C1化學)成為研究的熱點。“碳一化學”即以單質碳及CO、CO2、CH4、CH3OH等含一個碳原子的物質為原料合成工業(yè)產品的化學與工藝.
(1)將CO2轉化成有機物課有效實現碳循環(huán)。CO2轉化成有機物的例子很多,如:
a.6CO2+6H2OC6H12O6+6O2
b.CO2+3H2OCH3OH+H2O
c.CO2+CH4CH3COOH
d.2CO2+6H2CH2=CH2+4H2O
在以上屬于人工轉化的反應中,原子利用率最高的是_______(填序號)。
(2)CO可用于合成甲醇。在壓強0.1MPa條件下,在體積為bL的密閉容器中充入和,在催化劑作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。平衡時CO的轉化率與溫度、壓強的關系如圖。
①該反應屬于_______反應(填“吸熱”或“放熱”)。若一個可逆反應的平衡常數K值很大,對此反應的說法正確的是____(填序號)。
a.反應使用催化劑意義不大
b.該反應發(fā)生將在很短時間內完成
c.該反應達到平衡時至少有一種反應物百分含量很小
d.該反應一定是放熱反應
②100℃時,該反應的平衡常數K=________(用a,b的代數式表示)。
(3)二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀的新型燃料,也可替代氟利昂作制冷劑等,對臭氧層無破壞作用。工業(yè)上可利用煤的氣化產物(水煤氣)合成二甲醚。
①工業(yè)上利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下:
a.2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H1=-90.8kJmol-1
b.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJmol-
c.CO(g)+H2O(g)CO2(g0+H2(g)△H3=-41.3kJmol
總反應:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=___.
②對于反應b,在溫度和容積不變的條件下,能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是_____(填字母)。
a.n(CH3OH)=n(CH3OCH3)=n(H2O)
b.容器內壓強保持不變
c.H2O(g)的濃度保持不變
d.CH3OH的消耗速率與CH3OCH3的消耗速率之比為2:1
(4)以KOH溶液為電解質,用二甲醚-空氣組成燃料,其中負極的電極反應式為_______。
(5)碳化合物在治理汽車尾氣方面也大有可為,如CO、CH4等在一定條件下均可以與氮氧化物生成無污染的物質。寫出CO與氮氧化物(NOx)在有催化劑的條件下反應的化學方程式____________。
【答案】 c 放熱 c b2/a2 -246.4kJmol-1 cd CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 2xCO+2NOx2xCO2+N2
【解析】(1)反應物全部轉化為生成物,原子利用率最高,上述四個反應中,只有c符合題意要求;正確選項 c。
(2)①根據圖像可知,當壓強不變時,溫度升高,CO的轉化率減小,平衡左移,該反應為放熱反應;可逆反應的平衡常數很大,說明反應進行的程度很大,不能說明該反應在通常條件下一定可以發(fā)生,該反應可能需要催化劑才可以進行,a錯誤;可逆反應的平衡常數很大,說明反應進行的程度很大,不能說明該條件下反應速率很快,b錯誤;可逆反應的平衡常數很大,說明反應進行的程度很大,反應達平衡時至少有一種反應物的百分含量很小,c正確;可逆反應的平衡常數很大,說明反應進行的程度很大,不能說明該反應是吸熱還是放熱,d錯誤;正確答案:放熱 ;c 。
②100℃,平衡時CO的轉化率為0.5,所以參加反應的CO的物質的量為0.5amol。
所以平衡時,CO的濃度為0.5a/b= a/2b mol/L, H2的濃度為a/b=mol/L,CH3OH的濃度為0.5a/b=a/2b mol/L,100℃時該反應的平衡常數K═=;正確答案:b2/a2。
(3)由蓋斯定律可知,通過①×2+②+③可得所求反應方程式,則ΔH=-90.8×2-23.5-41.3=-246.4 kJ/mol;正確答案:-246.4kJmol-1。
②平衡時各物質物質的量相等決定于開始加入物質的多少和反應限度,與平衡狀態(tài)無關,所n(CH3OH)=n(CH3OCH3)=n(H2O) ,無法判斷是否達到平衡狀態(tài),a錯誤;該反應是體積不變的反應,容器內壓強恒為定值,無法判斷是否達到平衡狀態(tài), b錯誤;反應達到平衡后,各物質的濃度保持不變,因此H2O(g)的濃度保持不變,可以判斷反應達到平衡狀態(tài), c正確;C. 當CH3OH的消耗速率與CH3OCH3的消耗速率之比為2:1時,才能表示正逆反應速率,且滿足計量數關系,說明達到了平衡狀態(tài), d正確;正確選項cd。
(4)二甲醚-空氣組成燃料電池,二甲醚做負極,發(fā)生氧化反應,負極的電極反應式為:CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O;正確答案:CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。
(5)CO與氮氧化物(NOx)在有催化劑的條件下反應生成二氧化碳和氮氣,化學方程式為:2xCO+2NOx2xCO2+N2;正確答案:2xCO+2NOx2xCO2+N2。
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【題目】下列各基態(tài)原子核外電子排布表示正確的是( )
A. 鈉原子—1s22s22p7 B. 銅原子—1s22s22p63s23p63d94s2
C. 鐵原子—1s22s22p63s23p63d8 D. 氪原子—1s22s22p63s23p63d104s24p6
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【題目】下列方法中可以證明2HI(g) H2(g)+I2(g)己達平衡狀態(tài)的是
①單位時間內生成nmolH2的同時生成nmolHI
②一個H-H鍵斷裂的同時有兩個H-I鍵斷裂
③溫度和壓強一定時混合氣體密度不再變化
④c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1
⑤溫度和體積一定時,某一生成物濃度不再變化
⑥溫度和體積一定時,容器內壓強不再變化
⑦一定條件下,混合氣體的平均相對分子質量不再變化
⑧溫度和體積一定時混合氣體的顏色不再變化
A. ②③④⑥ B. ②⑥⑦⑧ C. ①②⑥⑦ D. ②⑤⑧
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【題目】可逆反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+gD(g)的v-t圖象如圖甲所示。若其他條件都不變,只在反應前加入合適的催化劑,則其v-t圖象如圖乙所示,F有下列敘述:①a1=a2;②a1<a2;③b1=b2;④b1<b2;⑤t1>t2;⑥t1=t2。
則以上所述各項正確的組合為
A. ②④⑥ B. ②④⑤ C. ②③⑤ D. ②③⑥
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【題目】現有A、B、C、D、E五種元素,他們性質如下:
A | 周期表中原子半徑最小的元素 |
B | 電負性最大的元素 |
C | C的2p軌道中有三個未成對的單電子 |
D | 原子核外電子數是B與C核外電子數之和 |
E | E能形成紅色(或磚紅色)的E2O和黑色的EO兩種氧化物 |
請回答如下問題:
(1)基態(tài)E原子有_____個未成對電子,二價E離子的核外電子排布式為_______。
(2)A2D分子中D原子的雜化類型是______,D的氧化物DO3分子空間構型為_______。
(3)CA3極易溶于水,其原因主要是_____,試判斷CA3溶于水后,形成CA3· H2O的合理結構:____ (填字母代號), 推理依據是_____。
(4)在ESO4溶液中滴入過量氨水,形成配合物的顏色為______,反應的離子方程式為_____。
(5)ZnD的晶胞結構如圖1所示,在ZnD晶胞中,D2-的配位數為______。
(6)E與金形成的金屬互化物結構如圖2所示,其晶胞邊長為a nm,該金屬互化物的密度為______(用含a、NA的代數式表示)g· cm-3。
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【題目】下圖為元素周期表短周期的一部分,Z原子的電子層數為n,最外層電子數為2n+1。下列敘述錯誤的是 ( )
A. 氫和R、W三種元素形成的陰離子有3種以上
B. RY2分子中每個原子的最外層均為8電子結構
C. R、Y、Z的最高價氧化物對應水化物的酸性依次增強
D. X、Z的氫化物的熱穩(wěn)定性和還原性,都依次減弱
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【題目】短周期主族元素W、X、Y、Z、R原子序數依次增大?脊艜r利用W的一種同位素測定一些文物的年代,X是地殼中含量最多的元素,Y、Z的質子數分別是W、X的質子數的2倍。下列說法錯誤的是
A. Y單質可以與WX2發(fā)生置換反應
B. 工業(yè)上常用電解熔融的Y與R形成的化合物的方法制取Y
C. 原子半徑:Y>Z>R;簡單離子半徑:Z>X>Y
D. 可以用澄清的石灰水鑒別WX2與ZX2
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