【题目】天然气是一种清洁能源和重要化工原料。
(1)下列事实能说明CH4分子呈正四面体结构的是___(填字母)。
A.CH4分子的4个C—H共价键键长相等
B.CH4分子中每个键角都是109°28′
C.CH2F2没有同分异构体
D.CCl4的沸点高于CH4的
(2)甲烷与下列烃的通式相同的是___(填字母)。
(3)已知断裂几种化学键要吸收的能量如下:
化学键 | C—H | O=O | C=O | H—O |
断裂1mol键吸收的能量/kJ | 415 | 497 | 745 | 463 |
16gCH4在O2中完全燃烧生成气态CO2和气态水时___(填吸收”或放出”)约___ kJ热量。
(4)天然气/空气燃料电池中,若KOH为电解质,负极反应式为___。等质量的甲烷分别以稀硫酸、KOH溶液为电解质溶液完全放电时,理论上提供的电能之比为___。
【答案】B、C c、d 放出 688 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 1∶1
【解析】
(1)因为甲烷中4个C-H键完全相同,若各共价键达到静电平衡使分子结构稳定只能是平面正方形或者正四面体结构,
A.若甲烷为平面正方形,其C—H共价键键长也相等,故A错误;
B.若甲烷为平面正方形,则键角为90°,而CH4分子中每个键角都是109°28′,说明其为正四体结构,故B正确;
C.若甲烷为平面正方形,则CH2F2应有两种结构,而实际上CH2F2没有同分异构体,说明甲烷的空间结构为正四面体,故C正确;
D.CCl4的沸点高于CH4是因为二者均为分子晶体,分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高,与甲烷的空间构型无关,故D错误;
综上所述选BC;
(2)甲烷为烷烃,烷烃的通式为CnH2n+2;a为乙烯,分子式为C2H4,不符合烷烃通式;b为苯,分子式为C6H6,不符合烷烃通式;c、d分子式均为C4H10,符合烷烃通式,所以选cd;
(3)焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,则热化学反应方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=415kJmol-1×4+497kJmol-1×2-(745kJmol-1×2+463kJmol-1×4)=-688 kJmol-1,焓变小于0为放热反应,16g甲烷的物质的量为1mol,所以16gCH4在O2中完全燃烧生成气态CO2和气态水时放出688kJ能量;
(4)天然气/空气燃料电池中,CH4被氧化,O2被还原,原电池中负极发生氧化反应,电解质溶液为碱性溶液,所以负极反应为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;等质量的甲烷分别以稀硫酸、KOH溶液为电解质溶液完全放电时,转移的电子数相同,提供的电能之比为1:1。
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【题目】25℃时,Fe(OH)2和Cu(OH)2的饱和溶液中,金属阳离子的物质的量浓度的负对数[-lgc(M2+)]与溶液pH的变化关系如图所示,已知该温度下Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2]。下列说法正确的是
A. 曲线a表示Fe(OH)2饱和溶液中的变化关系
B. 除去CuSO4溶液中含有的少量Fe2+,可加入适CuO
C. 当Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存时,溶液中c(Fe2+):c(Cu2+)=104.6 :1
D. 向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH固体,可转化为Y点对应的溶液
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【题目】亚氯酸钠常用作漂白剂。某化学小组设计实验制备亚氯酸钠,并进行杂质分析。
实验I 按图装置制备NaC1O2晶体
已知:①C1O2为黄绿色气体,极易与水反应。
②NaC1O2饱和溶液在低于38℃时析出NaC1O2·3H2O晶体,高于38℃时析出NaC1O2晶体,温度高于60℃时NaC1O2分解生成NaC1O3和NaCl。
(1)装置A中b仪器的名称是____;a中能否用稀硫酸代替浓硫酸____(填“能”或“不能”),原因是____。
(2)A中生成C1O2的化学反应方程式为____。
(3)C中生成NaC1O2时H2O2的作用是____;为获得更多的NaC1O2,需在C处添加装置进行改进,措施为____。
(4)反应后,经下列步骤可从C装置的溶液中获得NaC1O2晶体,请补充完善。
i.55℃时蒸发结晶 ii.__________ ii.用40℃热水洗涤 iv.低于60℃干燥,得到成品
实验Ⅱ 样品杂质分析
(5)上述实验中制得的NaC1O2晶体中还可能含有少量中学常见的含硫钠盐,其化学式为____,实验中可减少该杂质产生的操作(或方法)是____(写一条)。
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【题目】肼(N2H4)/空气燃料电池的能量转化率高,装置如图所示。电池放电时,电流由铜极经外电路流向铂极。下列说法错误的是( )
A.在铜极区填充空气
B.放电过程中,OH-向铂极迁移
C.负极反应式为N2H4—4e-=N2+4H+
D.放电过程中,铂极附近溶液pH降低
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【题目】有机物R是金银花的一种成分,具有广谱抗病毒功效,键线式为(已知CH2=CHCH2OH的键线式为)。下列说法错误的是( )
A.R能发生加成、氧化、取代反应
B.用酸性高锰酸钾溶液可以确认R含碳碳双键
C.R分子中所有碳原子可能共平面
D.CHO与R互为同分异构体
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【题目】E是合成某药物的中间体,其一种合成路线如图:
(1)A中含氧官能团的名称是___。
(2)A→B的反应条件和试剂是___。
(3)D→E的反应类型是___。
(4)写出B→C的化学方程式___。
(5)E的分子式为___。
(6)B的环上二溴代物有___种(不考虑立体异构)。
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【题目】氢是人们公认的清洁能源,作为低碳和零碳能源正在脱颖而出,氢的获得及以氢为原料的工业生产工艺成为科技工作者研究的重要课题。
(1)工业生产中可利用H2还原CO2制备清洁能源甲醇。
①将一定量的CO2和H2充入到某恒容密闭容器中,测得在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率与温度的变化如图所示:
催化效果最好的是催化剂_____________(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”),该反应在a点达到平衡状态,a点的转化率比b点的高,其原因是______________________________________________________。
②甲醇(CH3OH)燃料电池(NaOH溶液介质)的负极电极反应式 ___________。
(2)利用CO和水蒸气可生产H2,反应的化学方程式:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中进行如下反应,得到三组数据如下表所示:
①该反应的正反应为___________反应(选填“放热”或“吸热” )。
②900℃时,达到平衡时的反应速率v(H2O)=____________,达到平衡时c(H2)=__________(保留2位小数)。
(3)利用废弃的H2S的热分解可生产H2:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)。现将0.20 mol H2S(g)通入到某恒压(压强p=a MPa)密闭容器中,在不同温度下测得H2S的平衡转化率如下图所示:
已知:对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数。 温度为T4℃时,该反应的平衡常数Kp=___________(用a的代数式表示)。
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【题目】理解和应用信息在有机合成中具有重要作用,请依据下列信息回答问题:
(1)该反应类型为_______________
(2)下列物质能发生上述反应的是______
A.与
B.与HCHO
C.与
(3)和在上述条件下能够合成分子式为C8H14O2的物质,该物质的结构简式为________________
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【题目】铅的单质、氧化物、盐在现代工业中有着重要用途。
(1)铅能形成多种氧化物,如碱性氧化物PbO、酸性氧化物PbO2、类似Fe3O4的Pb3O4,盛有PbO2的圆底烧瓶中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,其反应的化学方程式为_______。
(2)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:
过程1中分离提纯的方法是___,滤液2中的溶质主要是____填物质的名称)。过程1中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_______。
(3)将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液,电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式_________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为____。
③电解过程中,Na2PbCl4电解液浓度不断减小,为了恢复其浓度,应该向____极室(填“阴”或者“阳”)加入____(填化学式)。
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