【题目】CH4既是一种重要的能源,也是一种重要的化工原料。
(1)甲烷的电子式为__。
(2)甲烷高温分解生成氢气和碳。在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧,其目的是__。
(3)以CH4为燃料可设计成结构简单、能量转化率高、对环境无污染的燃料电池,其工作原理如图所示,则通入a气体的电极名称为__,通入b气体的电极反应式__。(质子交换膜只允许H+通过)
(4)在一定温度和催化剂作用下,CH4与CO2可直接转化成乙酸,这是实现“减排”的一种研究方向。
①在不同温度下,催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示,则该反应的最佳温度应控制在__左右。
②该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜(CuAlO2,难溶物)。将CuAlO2溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体,其离子方程式为__。
(5)CH4还原法是处理NOx气体的一种方法。已知一定条件下CH4与NOx反应转化为N2和CO2,若标准状况下8.96LCH4可处理22.4LNOx,则x值为__。
【答案】 提供CH4分解所需的能量 负极 O2+4H++4e-=2H2O 250℃ 3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑ 1.6
【解析】
(1)甲烷属于共价化合物,以共用电子对形成共价键;
(2)甲烷分解需要热量,燃烧可提供部分能量;
(3)由图可知,通入气体a的一端发生氧化反应,故应通入甲烷,该极为负极,通入b为氧气,得到电子,在酸性条件下生成水;
(4)①根据乙酸反应速率最大,催化活性最高选择;②CuAlO2溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体,生成的盐为硝酸铝、硝酸铜,反应还有水生成,写出离子方程式并配平;
(5)根据电子转移守恒计算;
根据以上分析解答。
(1甲烷属于共价化合物,以共用电子对形成共价键,甲烷的电子式为:;
答案为:。
(2)甲烷高温分解生成氢气和碳。在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧,其目的是提供甲烷分解所需的能量;
答案为:提供CH4分解所需的能量。
(3)由图可知,通入气体a的一端发生氧化反应,故应通入甲烷,该极为负极,通入b为氧气,得到电子,在酸性条件下生成水,正极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O;
答案为:负极 ;O2+4H++4e-=2H2O 。
(4)①250℃时乙酸反应速率最大,催化活性最高;
答案为:250℃。
②CuAlO2溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体,生成的盐为硝酸铝、硝酸铜,反应还有水生成,反应离子方程式为:3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑。
答案为:3CuAlO2+16H++NO3-=3Cu2++3Al3++8H2O+NO↑。
(5)反应中C元素化合价由CH4里的-4价变成CO2里的+4价,N元素由NOx里的+2x变成N2里的0,根据氧化还原反应中得失电子数目相等可得关系式:8.96L[4-(-4)]=22.4L2x,解得x=1.6;
答案为:1.6。
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【题目】某地酸雨可能含有下表中的离子。取一定量该地酸雨分成A、B、C、D四份,进行如下探究:
请回答下列问题:
(1)该酸雨中肯定存在的离子有____________________________________________。
(2)不能肯定存在的阴离子是________,能证明该阴离子是否存在的简单实验操作为________________________________________________________________________。
(3)写出溶液中滴加淀粉KI溶液所发生反应的离子方程式:______________________________。
(4)为了探究NO参与的硫酸型酸雨的形成,在烧瓶中充入含有少量NO的SO2气体,慢慢通入O2,再喷射适量蒸馏水即得硫酸型酸雨,NO的作用为__________________。
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【题目】常温下,1mol化学键断裂形成气态原子所需要的能量用表示。结合表中信息判断下列说法不正确的是( )
共价键 | H-H | F-F | H-F | H-Cl | H-I |
E(kJ/mol) | 436 | 157 | 568 | 432 | 298 |
A. 432kJ/mol>E(H-Br)>298kJ/mol B. 表中最稳定的共价键是H-F键
C. H2(g)→2H(g) △H=+436kJ/mol D. H2(g)+F2(g)=2HF(g) △H=-25kJ/mol
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【题目】草酸是一种二元弱酸,可用作还原剂、沉淀剂等。某校课外小组的同学设计利用C2H2气体制取H2C2O4·2H2O。回答下列问题:
(1)甲组的同学以电石(主要成分CaC2,少量CaS及Ca3P2杂质等)为原料,并用下图1装置制取C2H2。
①电石与水反应很快,为了减缓反应速率,装置A中除用饱和食盐水代替水之外,还可以采取的措施是__________(写一种即可)。
②装置B中,NaClO将H2S、PH3 氧化为硫酸及磷酸,本身被还原为NaCl,其中PH3被氧化的离子方程式为______。该过程中,可能产生新的杂质气体Cl2,其原因是: _____________(用离子方程式回答)。
(2)乙组的同学根据文献资料,用Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸氧化C2H2制取H2C2O4·2H2O。制备装置如上图2所示:
①装置D中多孔球泡的作用是______________________。
②装置D中生成H2C2O4的化学方程式为____________________________。
③从装置D中得到产品,还需经过_____________(填操作名称)、过滤、洗涤及干燥。
(3)丙组设计了测定乙组产品中H2C2O4·2H2O的质量分数实验。他们的实验步骤如下:准确称取m g产品于锥形瓶中,加入适量的蒸馏水溶解,再加入少量稀硫酸,然后用c mol·L-1酸性KMnO4标准溶液进行滴定至终点,共消耗标准溶液V mL。
①滴定终点的现象是______________________。
②滴定过程中发现褪色速率开始很慢后逐渐加快,分析可能的原因是_______________。
③产品中H2C2O4·2H2O的质量分数为_______________(列出含 m、c、V 的表达式)。
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【题目】(1)元素周期表体现了元素周期律,元素周期律的本质是原子核外电子排布的周期性变化。
①下表中的实线是元素周期表的部分边界。请在表中用实线补全周期表的边界_____________。
②元素甲是第三周期第VIA族元索,请在右边方框中按上图中氢元素的样式写出元素甲的原子序数、元素符号、元素名称和相对原子质量(取整数)________________。
③元素乙的M层电子数比K层电子数多1,则乙原子半径与甲原子半径比较: _______>________(用元素符号表示)。甲、乙的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱为_______>________(用化学式表示)。
④请写出55号元素在元素周期表中的位置:_______________________________
(2) 工业合成氨的反应N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)是一个可逆反应、反应条件是高温、 高压,并且需要合适的催化剂。已知形成1mol H一H键、1mol N一H键、Imol 键放出的能量分别为436kJ、391kJ、946kJ。
①若1mol N2完全反应生成NH3可____________(填“吸收”或“放出”)热量_________ kJ。
②如果将1mol N2和3mol H2混合,在一定条件下使其充分反应,测得的热量数值总小于上述数值,
其原因是_______________________________________________________________
③实验室模拟工业合成氨时,在容积为2L的密闭容器中进行,反应经过10min后,生成10molNH3则用N2表示的化学反应速率是_______________。
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【题目】用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2,实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积),下列分析正确的是( )
A.OE段表示的平均速率最快
B.EF段,用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1
C.OE、EF、FG三段中,该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为2∶6∶7
D.F点收集到的CO2的量最多
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【题目】某密闭容器中充入等物质的量的A和B,一定温度下发生反应A(g)+xB(g) 2C(g),达到平衡后,在不同的时间段内反应物的浓度随时间的变化如图甲所示,正逆反应速率随时间的变化如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.30~40 min间该反应使用了催化剂
B.化学方程式中的x=1,正反应为吸热反应
C.30 min时降低温度,40 min时升高温度
D.8 min前A的平均反应速率为0.08 mol·L-1·min-1
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【题目】消除含氮、硫等化合物的污染对建设美丽家乡,打造宜居环境具有重要意义。
I.用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染,NOx若以NO为例,在恒容容器中进行反应:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0。
(1)以下选项可以判断反应达到平衡状态的是_______。
A..4v正(NH3)=5v逆(N2) B.反应体系中气体密度不变
C..反应体系中气体压强不变 D.反应体系中气体平均摩尔质量不变
(2)图I中曲线表示转化率与反应时间的关系。若改变起始条件,使反应过程由a状态转为b状态进行,可采取的措施是_______
A.降低温度 B.增大反应物中NO的浓度
C.加催化剂 D.向密闭容器中通入氩气
II.燃煤烟气中含有大量SO2和NO。某科研小组研究臭氧氧化的碱吸收法同时脱除SO2和NO工艺,反应进程如图II所示。
反应1:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)
反应2:SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)
已知该体系中温度80℃以上臭氧发生分解反应:2O33O2。且100℃时臭氧的分解率约为10%。请回答:
(1)写出反应1的热化学方程式_______,反应1在高温下不能自发进行,则该反应的熵变ΔS_______0(填“大于”或“小于”)。
(2)其他条件不变,向五个体积固定为1L的密闭容器中均充入含1.0 mol NO、1.0 mol SO2的模拟烟气和2.0mol O3,在不同温度下反应相同时间后体系中NO和SO2的转化率如图所示:
①若P、Q两点为非平衡点,试分析P点转化率大于Q点的可能原因_______。100℃,t秒时反应1进行到P点,反应从开始到t秒时NO的平均速率v(NO)=_______mol·L1·s1(用含t的式子表示)。
②若Q点为平衡点,100℃下反应2的平衡常数的数值约为_______(精确到0.01)。
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【题目】无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al2O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下:
(1) 氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为____________________。
(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2,此反应的离子方程式为__________。
(3)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3,需加入少量Al,其作用是________。
(4)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度,称取16.25 g无水AlCl3样品,溶于过量的NaOH溶液中,过滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,得其质量为0.32 g。
① 写出上述除杂过程中涉及的离子方程式___________、____________。
② AlCl3产品的纯度为________。
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