【题目】碳元素形成的有机化合物在动植物体内及人类生存环境中有着相当广泛的存在,起着非常重要的作用。请结合下列有关含碳化合物的研究,完成下列填空。
(1)为了高效利用能源并且减少CO2的排放,可用下列方法把CO2转化成甲醇燃料:
①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=akJmol1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=bkJmol1
③CH3OH(g)=CH3OH(l) △H=ckJmol1
④H2O(g)=H2O(l) △H=dkJmol1
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为___。
(2)用甲醇燃料电池电解处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72),用如图装置模拟该过程:
①请完成电解池中Cr2O72转化为Cr3+的离子方程式___。
②当甲池中消耗甲醇1.6g时,乙池中两电极的质量差为___g。
(3)葡萄糖和果糖为同分异构体,在一定条件下,C6H12O6(葡萄糖)C6H12O6(果糖) △H﹤0。该反应的速率方程式可表示为v(正)=k(正)c(葡)、v(逆)=k(逆)c(果),k(正)和k(逆)在一定温度下为常数,分别称作正、逆反应速率常数。T1温度下,k(正)=0.06s1,k(逆)=0.002s1。
①T1温度下,该反应的平衡常数K1=___。
②该反应的活化能Ea(正)___Ea(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③该T2温度下,从开始反应到平衡的过程中,葡糖糖的质量分数变化如图所示。可以确定温度T2___T1(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)H2A为二元弱酸。室温下配制一系列c(H2A)+c(HA)+c(A2)=0.100molL1的H2A与NaOH的混合溶液。测得H2A、HA、A2的物质的量分数c(x)%(c(x)%=×100%)随pH变化如图所示。
①当c(Na+)=0.100molL1时,溶液中离子浓度的大小顺序为___。
②室温下,若将0.100molL1的H2A与amolL1的NaOH溶液等体积混合,使溶液的pH=7。则H2A的Ka2=___molL1(用a表示)。
【答案】CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-a-c(或-a+1.5b-c+2d) Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 8.4 30 小于 大于 c(Na+)﹥c(HA-)﹥c(H+)﹥c(A2-)﹥c(OH-)
【解析】
(1)利用盖斯定律推算出CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式;
(2)甲池为甲醇燃料电池,其中M为负极,N为正极;乙池为电解池,乙池中左边铁为阳极,右边的铁为阴极,阳极产生的Fe2+还原Cr2O72-,将Cr2O72转化为Cr3+;利用串联电路中转移的电子数相等,计算当甲池中消耗甲醇1.6g时,乙池中两电极的质量差;
(3)①根据速率方程式,当达到平衡时,v(正)= v(逆),k(正)c(葡) = k(逆)c(果),该反应的平衡常数K==,然后根据k(正)和k(逆)在一定温度下的数值,带入计算;
②根据该反应为放热反应,故正反应的活化能小于逆反应的活化能;
③根据图像信息,计算T2温度下的平衡常数,然后与T1温度下的平衡常数相比,对应放热反应而言,温度越高平衡常数越小;
(4)①当c(Na+)=0.100molL1时,H2A与NaOH恰好反应生成NaHA,结合图中的信息,溶液中离子浓度的大小;
②由电荷守恒可知,c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),由物料守恒可知c(H2A)+c(HA)
+c(A2)=0.050molL1,结合图像信息,计算出c(HA-)、c(A2-)、c(H+),然后计算H2A的Ka2=。
(1)利用盖斯定律:1.5×②-①-③+2×④,得CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=(-a+1.5b-c+2d) kJmol1;
(2)①乙池中左边铁为阳极,其电极反应式为Fe-2e-= Fe2+,Fe2+还原Cr2O72-,将Cr2O72转化为Cr3+,其反应方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;
②1.6gCH3OH的物质的量为=0.05mol,M为负极,其电极反应式为CH3OH-6e-+ H2O= 6H++ CO2↑,n(e-)=6n(CH3OH)=6×0.05mol=0.3mol,串联电路中转移的电子数相等,乙池中左边铁为阳极,其电极反应式为Fe-2e-= Fe2+,故消耗Fe的物质的量为0.15mol,乙池中左边铁消耗的质量为0.15mol×56g/mol=8.4g,右边的铁为阴极,电极反应式为2 H++2e-= H2↑,即右边的铁电极的质量不变,所以当甲池中消耗甲醇1.6g时,乙池中两电极的质量差为8.4g;
(3)①根据速率方程式,当达到平衡时,v(正)= v(逆),k(正)c(葡) = k(逆)c(果),该反应的平衡常数K=
=,T1温度下,k(正)=0.06s1,k(逆)=0.002s1,故T1温度下,K==30;
②室温下,若将0.100molL1的H2A与amolL1的NaOH溶液等体积混合,使溶液的pH=7,c(H+)=10-7 molL1,由电荷守恒可知,c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),因为溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),c(Na+)= c(HA-)+2c(A2-)=0.5a molL1,由物料守恒可知c(H2A)+c(HA)+c(A2)
=0.050molL1,结合图像信息,当溶液呈中性时,c(H2A)比较小,忽略不计,c(A2)=(0.5a-0.050) molL1,c(HA)=(0.1-0.5a) molL1,室温下,Ka2== =。
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【题目】镍镉电池是应用广泛的二次电池,其总反应为:
Cd+2NiOOH+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2
制造密封式镍镉电池的部分工艺如下:
I.Ni(OH)2的制备
以硫酸镍(NiSO4)为原料制备Ni(OH)2的主要过程如下图所示。制备过程中,降低Ni(OH)2沉淀速率,可以避免沉淀团聚,提升电池性能。
已知:Ni2++6NH3H2O[Ni(NH3)6]2++6H2O
(1)操作a是 ____。
(2)制备过程中,需先加氨水,再加过量NaOH,请
①先加氨水的目的是 ___。
②用化学平衡移动原理分析加入NaOH需过量的原因是____。
(3)用无水乙醇代替水洗涤滤渣的优点是_____答出1条即可)。
II.镍镉电池的组装
主要步骤:①将Ni(OH)2和Cd(OH)2固定,中间以隔膜隔开(如下图所示);②将多组上述结构串联;③向电池中注入KOH溶液;④密封。
(4)下列对镍镉电池组装和使用的分析正确的是____(填字母序号)。
a.密封镍镉电池可以避免KOH变质
b.镍电极为电池的负极,镉电极为电池的正极
c.电池组装后,应先充电,再使用
III.过度充电的保护
电池充电时,若Cd(OH)2和Ni(OH)2耗尽后继续充电,会造成安全隐患,称为过度充电。制造电池时,在镉电极加入过量的Cd(OH)2可对电池进行过度充电保护,该方法称为镉氧循环法。
(5) Cd(OH)2耗尽后继续充电,镉电极上生成的物质为____。
(6)已知:①隔膜可以透过阴离子和分子:②O2可以与Cd发生反应生成Cd(OH)2。请结合两个电极上的电极反应式说明用镉氧循环法实现过度充电保护的原理:______________________。
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【题目】下列有关说法正确的是( )
A. 1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2NA
B. 在反应KIO3+6HI=KI+3I2+3H2O中,每生成3 mol I2转移的电子数为6NA
C. 根据反应中HNO3(稀) NO,而HNO3(浓) NO2可知,氧化性:HNO3(稀)>HNO3(浓)
D. 含有大量NO3—的溶液中,不能同时大量存在H+、Fe2+、Cl-
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【题目】写出下列有机物的系统命名或结构简式:
(1) _________________
(2) ________________
(3) __________
(4) ______________
(5)2,2-二甲基-3-乙基己烷____________________
(6)1,1,2,2-四氯丙烷____________________
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【题目】已知A、B为常见的浓酸溶液;X、Y、Z、W均为氧化物,其中X是红棕色气体,Y的固体可用于人工降雨,W既能使澄清石灰水变浑浊,又能使品红溶液褪色。根据如图所示转化关系(反应条件略),回答下列问题:
(1)Y是__________(填化学式)。
(2)将B露置在空气中一段时间,溶液质量增加但溶液浓度降低,表明B具有_____性;利用这种性质可以进行______(填字母)实验操作。
干燥二氧化硫 检验 c 干燥氨气 钝化铝片
(3)写出X与Z的反应方程式:________________。
(4)W具有漂白性,氯水也有漂白性,两者同时使用,漂白效果将_________(填“增强”或“减弱”),原因是____________(用化学方程式表示)。
(5)反应①中氧化产物和还原产物的物质的量之比为____。
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【题目】某学习小组为测定放置已久的小苏打样品中纯碱的质量分数,设计如下实验方案:
(1)方案一:称取一定质量的样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称取剩余固体质量,计算。
①完成本实验需要不断用玻璃棒搅拌,其目的是_______________________________。
②若实验前所称样品的质量为m g,加热至恒重时固体质量为a g,则样品中纯碱的质量分数为________。
(2)方案二:按如图所示装置进行实验,并回答下列问题:
①实验前先检查装置的气密性,并称取一定质量的样品放入A中,将稀硫酸装入分液漏斗中。D装置的作用是________________。
②实验中除称量样品质量外,还需分别称量_______装置反应前、后质量(填装置字母代号)。
③根据此实验得到的数据,测定结果有误差。因为实验装置还存在一个明显的缺陷,该缺陷是_________。
④有同学认为,用E装置替代A装置能提高实验准确度。你认为是否正确?_________(填“是”或“否”)。
(3)方案三:称取一定量的样品置于锥形瓶中,加适量水,用盐酸进行滴定,从开始至有气体产生到气体不再产生,所滴加的盐酸体积如图所示,则小苏打样品中纯碱的质量分数为_________(保留两位有效数字)。
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【题目】探究铝片与Na2CO3溶液的反应。
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无明显现象 | 铝片表面产生细小气泡 | 出现白色浑浊,产生大量气泡(经检验为H2和CO2) |
下列说法不正确的是
A. Na2CO3溶液中存在水解平衡:CO32- + H2O HCO3- + OH-
B. 对比Ⅰ、Ⅲ,说明Na2CO3溶液能破坏铝表面的保护膜
C. 推测出现白色浑浊的原因:AlO2- + HCO3- + H2O = Al(OH)3↓+ CO32-
D. 加热和H2逸出对CO32- 水解平衡移动方向的影响是相反的
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【题目】下列描述中正确的是
A. CS2为V形的极性分子
B. ClO3—的空间构型为平面三角形
C. SF6中有6对相同的成键电子对
D. SiF4和SO32—的中心原子均为sp2杂化
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【题目】硫和锌及其化合物用途广泛。回答下列问题:
(1)基态硫原子的价电子排布图为___________。
(2)已知基态锌、铜的电离能如表所示:
由表格数据知,I2(Cu)>I2(Zn)的原因是__________。
(3)H2O分子中的键长比H2S中的键长______(填“长”或“短”)。H2O分子的键角比H2S的键角大,其原因是_______。
(4)S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3,S32-的空间构型为_________。
(5)噻吩()广泛应用于合成医药、农药、染料工业。
①噻吩分子中的大π键可用符号 表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为 ),则噻吩分子中的大π键应表示为______。
②噻吩的沸点为84 ℃,吡咯()的沸点在129~131 ℃之间,后者沸点较高,其原因是___。1 mol吡咯含____mol σ键。
(6)硫化锌是一种半导体材料,其晶胞结构如图所示。
已知:硫化锌晶体密度为d g·cm3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则Zn2和S2之间的最短核间距(x)为_________nm(用代数式表示)。
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