【题目】氧气是一种清洁能源,氧气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=206.2 kJ
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=247.4 kJ
2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)ΔH=169.8 kJ
以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4与 H2O(g)反应生成CO2(g)和 H2(g)的热化学方程式为_______。
【答案】CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)ΔH=+165.0 kJ
【解析】
已知:①CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJmol-1;②CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJmol-1,结合盖斯定律可知,①×2-②得到CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g),以此来解答。
已知:①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=206.2 kJ,② CH4(g)+CO2(g)= 2CO(g)+2H2(g)ΔH=247.4 kJ
,结合盖斯定律可知,①×2-②得到CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g),△H=(+206.2kJmol-1)×2-(+247.4kJmol-1)=+165kJmol-1,则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=+165kJmol-1,。
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【题目】以氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)为代表的第三代半导体材料目前已成为全球半导体研究的前沿和热点,如砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍,而耗能即为10%,推广砷化镓等发光二极管(LED)照明,是节能减排的有效举措。请回答下列问题:
(1)基态镓原子的价电子排布式为___。
(2)镓失去电子的逐级电离能(单位:kJ·mol-1)的数值依次为577、1985、2962、6192,由此可推知镓的主要化合价为__和+3。砷的电负性比镓__(填“大”或“小”)。
(3)比较下列镓的卤化物的熔点和沸点,GaCl3、GaBr3、GaI3的熔、沸点依次升高,分析其变化原因:__。
镓的卤化物 | GaCl3 | GaBr3 | GaI3 |
熔点/℃ | 77.75 | 122.3 | 211.5 |
沸点/℃ | 201.2 | 279 | 346 |
GaF3的熔点超过1000℃,可能的原因是__。
(4)①砷化镓是将(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)方法制备得到的,该反应在700℃进行,反应的方程式为:___。
②反应物AsH3分子的几何构型为__,(CH3)3Ga中镓原子杂化方式为__。
(5)砷化镓熔点为1238℃,立方晶胞结构如图所示,晶胞参数为a=565pm,As的配位数为__,晶体的密度为__(设NA为阿伏加德罗常数的数值,列出算式即可)g·cm-3。
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【题目】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W原子的最外层电子数是其质子数的,X原子的核电荷数等于Z原子的最外层电子数,元素Y的最高正化合价为+2价。下列说法正确的是( )
A.单质的沸点:W<X
B.简单离子的半径:Z>Y
C.X、Z的氧化物对应的水化物均为强酸
D.X、Y可形成离子化合物X3Y2
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【题目】白磷与氧可发生如下反应:P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:P—PakJ·mol-1、P—ObkJ·mol-1、P=OckJ·mol-1、O=OdkJ·mol-1。根据图示的分子结构和有关数据计算该反应的反应热______。
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【题目】利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸的温度,然后把温度计上的酸用水冲洗干净;②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;③将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度。回答下列问题:
(1)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________(填序号)。
A.用温度计小心搅拌
B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C.轻轻地振荡烧杯
D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=________(结果保留一位小数)。
(3)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸,理由是_______
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【题目】设NA为阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.0.1mol MnO2与40mL 10mol/L的浓盐酸充分反应,生成的氯气分子数为0.1NA
B.0.1mol铁粉与足量水蒸气反应生成的H2分子数目为0.1NA
C.分子数目为0.1NA的N2和NH3混合气体,原子间含有的共用电子对数目为0.3NA
D.用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,若加入0.05mol的Cu2(OH)2CO3固体恰好能使溶液恢复到原来的浓度,则该电解过程中转移电子的数目为0.2NA
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【题目】科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。
(1)O原子核外电子的运动状态有____种。
(2)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为____。
(3)下列关于CH4和CO2的说法正确的是____(填序号)。
a.固态CO2属于分子晶体,在晶体中一个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子
b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子
c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2
d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp
(4)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2
①基态Ni原子的电子排布式为____,该元素位于元素周期表的第____周期____族。
②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有____mol σ键。
(5)一定条件下,CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。
①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是____。
②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知图中笼状结构的空腔直径为0.586nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是____。
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【题目】下列关于有机化合物的说法正确的是
A. (CH3)3C-CH=CH2与氢气完全反应后,生成2,2,3-三甲基戊烷
B. 工业上由乙烯制乙醇、苯制环己烷均属于加成反应
C. C5H11Cl的同分异构体有3种
D. 分子中所有碳原子一定在同一平面上
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【题目】甲烷是天然气的主要成分,是一种重要的清洁能源和化工原料。
(1)用煤制天然气时会发生多个反应,通过多种途径生成CH4。
已知:C(s)十2H2(g) CH4(g) △H=-73kJ/mol
2CO(g) C(s)+CO2(g) △H=-171kJ/mol
CO(g)十3H2(g) CH4(g)+H2O(g) △H=-203kJ/mol。
写出CO(g) 与H2O(g) 反应生成H 2(g) 和CO2(g) 的热化学方程式____________。
(2)天然气中含有H2S杂质,某科研小组用氨水吸收得到NH4HS溶液,已知T℃k(NH3·H2O) =1.74×10-5; k1(H2S) =1.07×10-7, k2(H2S) =1.74×10-13,NH4HS溶液中所含粒子浓度大小关系正确的是____________。
A c(NH4+)>c(HS-)>c(OH-) >c(H+)
B c(HS-) > c(NH4+)> (S2-) >c(H+)
C c(NH4+)>c(HS-) >c(H2S) >c(H+)
D c(HS-) >c(S2-) >c(H+)>c(OH-)
(3)工业上常用CH4与水蒸气在一定条件下来制取H2,其原理为: CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
①一定温度时, 在一个体积为2L的恒容密闭容器中, 加入1molCH4和1.4mol水蒸气发生上述反应, 5min后达平衡, 生成0.2mol CO, 用H2表示该反应的速率为____________。此反应的平衡常数为____________(结果保留到小数点后三位)。
②下列说法中能说明此反应达到平衡状态的是____________。
A 体系的压强不再发生变化
B 生成1molCH4的同时消耗3molH2
C 各组分的物质的量浓度不再改变
D 体系的密度不再发生变化
E 反应速率V(CH4):V(H2O):u(CO):u(H2)=1:1:1:3
(4)甲醇水蒸气重整制氢反应:CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49kJ/mol。某温度下, 将[n(H2O) :n(CH3OH) ] =1:1的原料气充入恒容密闭容器中,初始压强为p1,反应达到平衡时总压强为p2,则平衡时甲醇的转化率为____________。
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