【题目】丙烯(C3H6)是石油化工行业重要的有机原料之一,主要用于生产聚丙烯、二氯乙烯、异丙烯等产品。
(1)丙烷脱氢制备丙烯。由图可得C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH=___kJ/mol。
①为了同时提高反应速率和反应物的平衡转化率,可采取的措施是___。
②目前在丙烷脱氢制丙烯时常加入适量的O2,让其同时发生下列反应:
2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) ΔH=-235kJ/mol,通入O2的目的是___。
(2)以C4H8和C2H4为原料发生烯烃歧化反应C4H8+C2H42C3H6(g) ΔH>0。
①某温度下,上述反应中,正反应速率为v正=k正c(C4H8)c(C2H4)、逆反应速率为v逆=k逆c2(C3H6),其中k正、k逆为速率常数,该反应使用WO3/SiO2为催化剂,下列说法中正确的是___。
A.催化剂参与了歧化反应,但不改变反应历程
B.催化剂使k正和k逆增大相同的倍数
C.催化剂降低了烯烃歧化反应的活化能,增大了活化分子百分数
D.速率常数的大小与反应历程无关系
②已知t1min时达到平衡状态,测得此时容器中n(C4H8)=amol,n(C2H4)=2amol,n(C3H6)=bmol且平衡时C3H6的体积分数为25%。再往容器内通入等物质的量的C4H8和C2H4,在新平衡中C3H6的体积分数___25%。(填“>”、“<”、“=”)
(3)工业上可用丙烯加成法制备1,2—二氯丙烷(CH2ClCHClCH3),主要副产物为3—氯乙烯(CH2=CHCH2Cl),反应原理为
Ⅰ.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2ClCHClCH3(g)
Ⅱ.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)
一定温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)。在催化剂作用下发生反应I、Ⅱ,容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。
①用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率,即v=,则前120min内平均反应速率v(CH2ClCHClCH3)=___kPamin-1。
②该温度下,若平衡时HCl的体积分数为12.5%,反应Ⅰ的平衡常数Kp=__kPa-1。(Kp为以分压表示的平衡常数,保留小数点后2位。)
【答案】+124.2 升高温度 丙烷直接裂解是吸热反应,通入足量O2可提供裂解所需的能量,并保持热平衡 BCD > 0.09 0.21
【解析】
(1)据图可知i:C3H8(g)=CH4(g)+C2H2(g)+H2(g)△H1=156.6kJmol-1
ii:C3H6(g)=CH4(g)+C2H2(g)△H2=32.4kJmol-1
根据盖斯定律由i-ii可得C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的△H=+124.2kJ/mol;
①该反应焓变大于0,为吸热反应,所以升高温度既可以提高反应速率也可以提高反应物的平衡转化率;而催化剂虽然能增大反应速率,但不改变平衡转化率,加压可以提高反应速率,但平衡逆向移动,转化率减小;加入一定量的C3H8也可以提高反应速率,但同时也会增大压强,反应物的转化率会减小,综上所述可行的方法为升高温度;
②丙烷直接裂解是吸热反应,通入足量O2与丙烷反应会放出热量,可提供裂解所需的能量,并保持热平衡;
(2)①A.催化剂会改变反应历程,从而降低反应的活化能,提高反应速率,故A错误;
B.催化剂可以加快反应速率,但不影响平衡状态,即催化剂对正逆反应速率的影响是一致的,故B正确;
C.催化剂可以降低反应的活化能,从而使能量较低的分子也成为活化分子,增大了活化分子的百分数,故C正确;
D.反应平衡时,v正=k正c(C4H8)c(C2H4)=v逆=k逆c2(C3H6),所以,而平衡常数的大小与温度有关,所以速率常数的大小与温度有关,与反应历程无关,故D正确;
综上所述选BCD;
②平衡时C3H6的体积分数为25%,则容器内气体总物质的量为4b mol,所以有(a+2a+b)mol=4b mol,所以a=b;根据反应方程式可知,初始投料为n(C4H8)=1.5a mol,n(C2H4)=2.5amol,n(C4H8):n(C4H8)<1:1,对于可逆反应,同一温度下,当投料比与计量数之比相等时生成物的体积分数最大,再往容器内通入等物质的量的C4H8和C2H4,使初始投料比更接近1:1,产物的体积分数增大,所以新平衡中C3H6的体积分数大于25%。
(3)①反应Ⅱ前后气体系数之和相同,反应I为气体减少的反应,所以压强的减小是由反应I引起的,且根据系数变化可知△p(CH2ClCHClCH3)与容器压强的变化相同,所以12min内△p(CH2ClCHClCH3)=(80-69.2)kPa=10.8kPa,则v(CH2ClCHClCH3)== 0.09 kPamin-1;
②恒容密闭容器中气体的压强之比等于物质的量之比,等于体积之比;初始压强为80kPa,则不妨设初始投料为CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)各40mol,根据表格数据可知平衡时压强为57.6kPa,则气体的总物质的量为57.6mol;△n总=(80-57.6)mol=22.4mol,则反应I中生成的n(CH2ClCHClCH3)=22.4mol,消耗的nI(CH2=CHCH3)= nI(Cl2)=22.4mol;HCl的体积分数为12.5%,则n(HCl)=57.6mol×12.5%=7.2mol,根据反应II的方程式可知消耗的nII(CH2=CHCH3)= nII(Cl2)=7.2mol,所以平衡时n(CH2=CHCH3)= n(Cl2)=(40-22.4-7.2)mol=10.4mol;综上所述平衡时n(CH2ClCHClCH3)=22.4mol,n(CH2=CHCH3)= n(Cl2)=10.4mol,则p(CH2ClCHClCH3)=22.4kPa,p(CH2=CHCH3)= p(Cl2)=10.4kPa,所以Kp==0.21kPa-1。
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【题目】氨基酸微量元素螯合物在饲料生产应用、解决过量添加无机盐造成环境污染等方面有重要应用。该类螯合物通常以蛋氨酸、赖氨酸、甘氨酸等为配位体,以铜、铁、锌、锰、铬、钴等元素为中心离子。
(1)甘氨酸中共有_____个σ键,所含元素的电负性由大到小的顺序为______,官能团中C原子的杂化方式为_______。
(2)上述金属元素中,基态原子有五个未成对电子的原子的核外电子排布式为______。
(3)蛋氨酸铜的结构式如下图。该螯合物中含有的化学键类型有_________(填序号)。
a.配位键 b.极性键 c.离子键 d.非极性键
(4)Cr是周期表中第ⅥB族元素,化合价可以是0~+6的整数价态。某化合物的化学式为Na3CrO8,其阴离子结构可表示为,则Cr的化合价为______。
呈四面体构型,结构为
,
由两个
四面体组成,这两个
四面体通过共用一个顶角氧原子彼此连接,结构为
。则由n(n>1)个
通过顶角氧原子连结的链式结构的化学式为____。
(5)实验室中可用KSCN或K4[Fe(CN)6]来检验Fe3+。FeCl3 与KSCN溶液混合,可得到配位数为5的配合物的化学式是____;K4[Fe(CN)6]与Fe3+反应可得到一种蓝色沉淀KFe[Fe(CN)6],该物质晶胞的结构如下图所示(K+未画出),则一个晶胞中的K+个数为____。
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【题目】近日,由浙江大学饶灿教授课题组发现的一种新矿物LiAl5O8,被国际矿物学协会命名为“竺可桢石”,英文名为Chukochenite。回答下列问题:
(1)基态Li+核外电子的电子云轮廓图为___________。
(2)第二电离能:I2(Mg)___________I2(Al)(填“>”“<”或“=”)。
(3)已知:O2-、F-的半径依次为140 pm、136 pm,Li2O、LiF的熔点依次为1840K、1121K。Li2O的熔点高于LiF的主要原因是____________。
(4)LiAlH4是重要供氢剂和还原剂,工业上利用AlC3和LiH在特殊条件下合成LiAlH4。
①氯化铝蒸气中存在Al2Cl6分子且每个原子价层都达到8电子结构,画出Al2Cl6的结构式___________。(要注明配位键和普通共价键),铝的杂化类型是___________。
②AlH的空间结构是_____________。
(5)某锂钴复合氧化物晶胞如图1所示。该化合物的化学式为_______________。Co3+和NH3形成配离子[Co(NH3)6]3+,游离态NH3中键角∠HNH___________(填“大于”“小于”或“等于”)[Co(NH3)6]3+中键角∠HNH。
(6)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。LiCl·3H2O属于正交晶系(长方体形)。品胞参数为0.75 nm、1.0 nm、0.56 nm。如图2为沿z轴投影的晶胞中所有氯原子的分布图和原子分数坐标。
①据此推断该晶胞中氯原子数目为___________。LiCl·3H2O的摩尔质量为M g·mol-1,晶胞密度为d g·cm-3,则阿伏加德罗常数NA为___________mol-1(列出计算表达式)。
②图2中A、B两原子核间距离为___________nm(只列计算式)。
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【题目】(1)利用如图装置,进行NH3与金属氧化物MxOy反应生成M、N2、H2O,通过测量生成水的质量来测定M的相对原子质量。a中试剂是浓氨水。
①仪器a的名称为_________,仪器b中装入的试剂可以是___________。
②按气流方向正确的装置连接顺序为_________(填字母,装置可重复使用)。
(2)亚硝酸钠是一种工业盐,在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略)及药品,探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。
已知:ⅰ.NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O
ⅱ.气体液化的温度:NO2(21℃)、NO(-152℃)
①反应前应打开弹簧夹,先通入一段时间氮气,目的是________________。
②为了检验装置A中生成的气体产物,仪器的连接顺序(从左向右连接):A→_________;组装好仪器后,接下来进行的操作是__________。
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【题目】已知A、B、C为中学化学中常见的单质,在室温下A为固体,B和C为气体,向D溶液中加入KSCN溶液后,溶液显红色。在适宜的条件下可发生如下转化:
试回答下列问题:
(1)写出A、B、C的化学式:A_____、B_______、C_________。
(2)反应E溶液+A→F溶液+C的离子方程式为:______________ ; D溶液+A→F溶液的离子方程式为:___________;若向F溶液中加入NaOH溶液,观察到的现象为:_________。
(3)写出除去D溶液中F杂质的离子方程式:________。
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【题目】
废旧可充电电池主要含有Fe、Ni、Cd、Co等金属元素,一种混合处理各种电池回收金属的新工艺如下图所示。
已知:Ⅰ.滤液①中含有Ni(NH3)62+、Cd(NH3)42+、Co(NH3) 62+等物质。
Ⅱ.萃取和反萃取的反应原理分别为:
Ni(NH3)62++ 2HRNiR2+2NH4++4NH3 ;NiR2+2H+
Ni2+ +2HR
(1)为了加快浸取速率,可采取的措施为__________(任写一条)。
(2)已知浸取过程中NH3和NH4+的物质的量之和与Ni、Cd、Co浸取率的关系如表2所示。
表2 浸取过程中氨总量与各离子浸取率的关系
编号 | n(NH3)+ n(NH4+)/mol | Ni浸取率/% | Cd浸取率/% | Co浸取率/% |
① | 2.6 | 97.2 | 88.6 | 98.1 |
② | 3.5 | 86.0 | 98.8 | 86.7 |
③ | 4.8 | 98.4 | 98.8 | 94.9 |
④ | 5.6 | 97.7 | 85.1 | 96.8 |
⑤ | 9.8 | 95.6 | 84.1 | 96.1 |
则可采用的最佳实验条件编号为_____。
(3)Co(OH)3与盐酸反应产生气体单质,该反应的化学方程式______。
(4)操作①的名称为_________、过滤、洗涤。
(5)向有机相中加入H2SO4能进行反萃取的原因为_______(结合平衡移动原理解释)。
(6)将水相加热并通入热水蒸气会生成CdCO3沉淀,并产生使红色石蕊试纸变蓝的气体,该反应的离子方程式为___。
(7)上述工艺流程中可能循环使用的物质为______。
(8)已知Ksp(CdCO3)=1.0×10-12,Ksp(NiCO3)=1.4×10-7。若向物质的量浓度均为0.2mol/L的Cd2+和Ni2+溶液中滴加Na2CO3溶液(设溶液体积增加1倍),使Cd2+恰好沉淀完全,即溶液中c(Cd2+)=1.0×10-5mol/L时,是否有NiCO3沉淀生成(填“是”或者“否”)____。
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【题目】正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体,有与石墨相似的层状结构,受热易分解,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示),则下列有关说法中不正确的是
A. 正硼酸晶体属于分子晶体
B. 正硼酸分子的稳定性与氢键无关
C. 1molH3BO3晶体中含有3mol氢键
D. B原子杂化轨道的类型sp2,层间的H3BO3分子通过共价键相连
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【题目】在容积一定的密闭容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应:C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.若该反应在T1、T2℃时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
C.在T2℃时,若反应体系处于状态D,则此时v正>v逆
D.若状态B、C、D的压强分别为p(B)、p(C)、p(D),则p(C)=p(D)>p(B)
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【题目】下图是用KClO3与浓盐酸反应制取氯气的简易装置。下列说法正确的是
A.A中固体也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、二氧化锰等代替
B.装置A发生反应的方程式为KClO3+6HCl(浓)=3Cl2↑+KCl+3H2O
C.待没有气泡产生后,向A中加入足量AgNO3,根据沉淀质量可求出剩余盐酸的量
D.装置B盛放的是饱和食盐水,目的为除去HCl
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