【题目】(14分)新型洁净能源能够解决环境污染、能源短缺等问题,真正把“绿水青山就是金山银山”落实到我国的各个角落。氢气作为清洁高效、可持续“零碳”能源被广泛研究,而水煤气变换反应(WGSR)是一个重要的制氢手段。
(1)WGSR 的氧化还原机理和羧基机理如图所示。则热化学方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH中,对ΔH表述错误的是________(填字母)。
A.氧化还原机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7
B.羧基机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7
C.氧化还原机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5a+ΔH7
D.羧基机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH7
E.ΔH=ΔH1++ΔH7
(2)水煤气变换反应在不同条件时CO的转化率不同,下图为压力、温度、不同温度时钾的化合物对CO的转化率的影响关系图,请认真观察图中信息,结合自己所学知识及生产实际,写出水煤气变换反应的条件:温度选择________℃;钾的化合物中_______催化效果最明显;压力选择______Mpa,选用此压力的原因为________。
(3)如图是Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni三种催化剂在合金团簇上WGSR最佳反应路径的基元反应能量图,反应能垒(活化能)最_______(填“高”或“低”)的步骤,为整个反应的速控步骤;三种催化剂催化反应的速控步骤__________(填“相同”或“不相同”);三种催化剂中,___________在合金团簇上的WGSR各基元反应能垒较小,对 WGSR 表现出较好的催化活性。
(4)已知某密闭容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),CO的平衡物质的量浓度c(CO)与温度T的关系如图所示。若T1、T2、T3时的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3由小到大的关系为____________。
【答案】CD(2分) 600(1分) KHCO3(1分) 25(1分) 在23~25 MPa,随着压力的升高,CO 转化率先快速增加,但在压力达到 25 MPa之后,CO 转化率的增加减缓(2分) 高(1分) 不相同(1分) Au12Cu(2分) K3<K2<K1(3分)
【解析】
(1)根据盖斯定律可知①ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7;②ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5b+ΔH7;③ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7;④ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH6,E项可由(①+③)÷2得出。
(2)根据温度对CO转化率的影响图可知,600℃,CO转化率最高,故温度选择600 ℃;根据不同温度时钾的化合物对CO转化率的影响图可知,相同温度时KHCO3对CO转化率高,故选KHCO3;根据压力对CO转化率的影响图可知,在23~25 MPa,随着压力的升高,CO 转化率先快速增加,但在压力达到 25 MPa之后,CO 转化率的增加减缓,综合各种因素,25 MPa时比较经济实惠,故选择25 MPa。
(3)反应能垒(活化能)最高的步骤,是反应最慢的步骤,也是整个反应的速控步骤;由反应途径图可知,三种催化剂催化的反应能垒最高的步骤不一致,有前有后,速控步骤不相同;由反应途径图可知,Au12Cu在合金团簇上的 WGSR各基元反应能垒较小,对 WGSR 表现出较好的催化活性。
(4)由题图可知,温度越高平衡时c(CO)越大,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,即ΔH<0,该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,故K3<K2<K1。
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【题目】W、X、Y、Z是四种常见的短周期主族元素,其原子半径随原子序数的变化如右图所示。已知Y、Z两种元素的单质是空气的主要成分,W原子的最外层电子数与Ne原子的最外层电子数相差1。请回答下列问题:
(1)写出四种元素的元素符号:X____ Y____ Z____ W____
(2)HYO3的酸性比HWO强,有人据此认为Y的非金属性强于W,你认为这种看法是否正确___,说明理由__________________________________。
(3)甲和乙分别是由W、X、Y、Z四种元素中的三种元素组成的常见化合物,化合物甲具有漂白消毒杀菌作用,其化学式为________;化合物乙是一种常见的强酸,会因保存不当而变成黄色液体,其原因是_______________________________。把红热的木炭投入黄色液体,剧烈反应,方程式为_____________________,将产生的气体通过澄清石灰水时气体变为无色,但未见有浑浊现象,原因是______________。(写出有关反应的化学方程式)
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【题目】“茶倍健”牙膏中含有茶多酚,但茶多酚是目前尚不能人工合成的纯天然、多功能、高效能的抗氧化剂和自由基净化剂.其中的没食子儿茶素(EGC)结构如图所示.关于EGC的下列叙述中正确的是( )
A.EGC的分子式为C15H14O5,属于芳香烃类化合物
B.1molEGC与4molNaOH恰好完全反应
C.该物质能够发生取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应、显色反应
D.分子中所有的原子处在同一个平面上
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【题目】光卤石(组成为KCl·MgCl2·nH2O)是制取钾肥和冶炼金属镁的重要原料。为测定光卤石的组成,某化学小组在实验室进行如下实验。回答下列问题:
(一)光卤石中结晶水含量测定,所用装置如图所示。
(1)装置A的作用是_____________,其中仪器 R的名称是_______。装置B盛放的试剂是______;装置D的作用是_____________________________。
(2)实验包括如下步骤,正确的先后顺序为____________(填序号)。
①点燃装置C中的酒精灯;②打开装置A中R的活塞;③组装仪器,并检查装置的气密性;④装入药品;⑤关闭装置A中R的活塞;⑥熄灭装置C中的酒精灯。
(3)写出装置C中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式:________________________(光卤石用“KCl·MgCl2·nH2O”表示)。
(4)若装置C中硬质玻璃管的质量为ag,实验前称量得硬质玻璃管和样品的总质量为bg,充分反应并冷却后,称量得硬质玻璃管和剩余固体的总质量为cg。则KCl·MgCl2·nH2O中n=______(用含a、b、c的代数式表示)。
(二)测定纯净的光卤石中Mg2+的质量分数。
取wg纯净的光卤石溶于稍过量的稀硝酸中,再用水稀释,配制成250mL溶液。取25.00 mL溶液于锥形瓶中,滴几滴K2CrO4溶液(作指示剂),用c mol·L-1的AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗V mL AgNO3标准溶液。
(5)纯净的光卤石中所含镁元素的质量分数为_____%(用含w、c、V的代数式表示)。
(6)其他操作均正确,若滴定开始时仰视读数,滴定终点时俯视读数,则测得的结果会_____(填“偏高”偏低”或“无影响”)。
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【题目】化学反应A2(g)+B(g)=2AB(g)的能量交化如图所示。下列有关叙述不正确的是
A.AB(g)的键能为b kJ·mol-1
B.反应热△H=+(a-b)kJ·mol-1
C.该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量
D.断裂1 mol A-A键和1 mol B-B键,吸收a kJ能量
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【题目】在容积为2 L的恒容密闭容器中,一定温度下,发生反应:aM(g)+bN(g)cQ(g)。气体M、N、Q的物质的量随时间的变化如右图所示,则下列叙述正确的是( )
A. 体系平衡时与反应起始时的压强之比为3∶2
B. 平衡时,M的转化率为50%,若条件改为恒温恒压,则达平衡时M的转化率小于50%
C. 若开始时向容器中充入2 mol M和1 mol N,达到平衡时,M的体积分数小于50%
D. 在5 min时,再向体系中充入少量He,重新达到平衡前v(正)>v(逆)
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【题目】(15分)Ⅰ.目前我国锅炉烟气脱硝技术有新发现,科学家对O3氧化烟气脱硝同时制硝酸进行了实验研究,其生产硝酸的机理如下:
回答下列问题:
(1)NO3分子内存在两个过氧键,且氧均满足8电子稳定结构,请写出NO3中N的化合价______;NO3极不稳定,常温下即可爆炸分解,试从电子成键角度解释NO3不稳定的原因:__________________。
(2)N2O5与O3作用也能生成NO3与氧气,根据反应前后同种元素,价态相同,不参与氧化还原反应的原则,请分析反应N2O5+O32NO3+O2中,N2O5的作用是__________________(填“氧化剂”“还原剂”或“既是氧化剂,又是还原剂”)。
(3)请写出在有水存在时,O3与NO以物质的量之比为3∶2完全反应的总化学方程式___________。
Ⅱ.下图为某学习兴趣小组对Cu与稀硝酸反应的改进实验装置图:
(4)按如图组装好仪器,检查气密性后,装药品,实验时,先关闭a,打开b,将装置B下移,使之与稀硝酸接触产生气体,当________________(填实验现象),立刻将之上提,并关闭b,这样操作的目的为________________________________。
(5)将铜丝下移,使之与稀硝酸接触,A中现象是________________,稍后将铜丝上拉,使之与稀硝酸分离;打开a,挤压E,使少量空气进入A中,A中现象是______________。
(6)打开b,交替挤压E和F,至装置内氮氧化物气体被氢氧化钠溶液充分吸收,写出NO2气体与氢氧化钠溶液充分反应的离子方程式:______________________________。
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【题目】25℃时,在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(),发生反应:,体系中c(Pb2+)和c(Sn2)变化关系如右图所示。下列判断正确的是
A.往平衡体系中加入少量金属铅后,c(Pb2+)增大
B.往平衡体系中加入少量固体后,c(Sn2-)变小
C.升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明该反应
D.25℃时,该反应的平衡常数K=2.2
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【题目】碳酸钾主要用作食品膨松剂,也用于彩色电视机工业。
(1)K2CO3溶液呈________(填“酸”或“碱”)性,其原因是_________(用离子方程式表示);请设计一个简单的实验方案证明上述观点:__________。
(2)下列有关0.1 mol·L-1的K2CO3溶液的叙述错误的是________(填标号)。
A.c(K+)=2c(CO32-) B.c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H2CO3)
C.c(CO32-)+c(HCO3-)=0.1 mol·L-1 D.c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
(3)室温下将0.1 mol·L-1的K2CO3溶液与0.1 mol·L-1的盐酸等体积混合,所得溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为_________________。
(4)将CO2通入0.1 mol·L-1的K2CO3溶液中至溶液呈中性,则溶液中2c(CO32-)+c(HCO3-)=_________mol·L-1(忽略溶液体积变化)。
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