【题目】可燃冰主要含有甲烷水合物(CH4·nH2O),还含少量CO2等物质。
(1)可燃冰中,CH4分子的空间构型为_______,CO2的电子式为________
(2)工业利用甲烷制氢气,化学方程式为CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g)
①下列措施能加快反应速率的是_______
a.降低温度 b.增加CH4浓度 c.使用催化剂
②若上述反应在恒容的密闭容器中进行,下列叙述中能说明该反应已达平衡状态的是______
a.c(H2) = 3c(H2O) b.混合气体的质量不再变化 c.单位时间内生成1 mol CO,同时消耗3 mol H2
(3)某种甲烷燃料电池工作原理如图所示:
①电子移动方向为________,(填“a→b"或“b→a")
②b电极的电极反应式为____________。
(4)甲烷可催化还原NO,反应历程如图所示:
①该历程中,反应i为CH4+ 12Fe2O3=8Fe3O4+CO2+2H2O,
则反应ii的化学方程式为____________
②工业上催化还原2molNO,理论上需要______LCH4 (标准状况下)。
【答案】正四面体形(或正四面体) bc c a→b O2+2H2O+4e-=4OH- 4Fe3O4+2NO= 6Fe2O3+N2 11.2
【解析】
甲烷为立体结构,二氧化碳为共价化合物;升高温度,增大反应物浓度,加入催化剂等都可以加快反应速率;燃料电池中,燃料通入的一极为负极,氧气通入的一极为正极。
(1)CH4分子的空间构型为正四面体结构,CO2分子中碳氧原子间共用两对电子,其电子式为。
(2) ①a.降低温度,反应速率减慢,a错误;
b.增加CH4浓度,反应速率加快,b正确;
c.使用催化剂,反应速率加快,c正确;
答案选bc。
②a.当c(H2) = 3c(H2O)时,不能说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡状态,a错误;
b.反应物和生成物均为气体,根据质量守恒,混合气体的质量一直不变,不能说明达到平衡状态,b错误;
c.单位时间内生成1 mol CO,同时消耗3 mol H2,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,c正确;
答案选c。
(3)①电池中电子由负极移向正极,综上分析,a为负极,b为正极,故电子移动方向为a→b。②b电极为正极发生还原反应,氧气得电子生成氢氧根离子,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
(4)①根据反应历程图可知,该历程中,反应i为CH4+ 12Fe2O3=8Fe3O4+CO2+2H2O,反应ii中四氧化三铁与一氧化氮反应生成氮气和氧化铁,化学方程式为4Fe3O4+2NO= 6Fe2O3+N2。
②根据化学方程式可知,工业上催化还原2molNO,则需要消耗4mol Fe3O4,则理论上需要CH40.5mol,标准状况下体积为11.2L。
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【题目】下列叙述中,错误的是( )
A.摩尔是物质的量的单位
B.36g水中含氢原子数目为4NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C.在0.5molNa2SO4中,含有的Na+数约是6.02×1023
D.等质量的O2与O3,所含氧原子数之比为3:2
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【题目】A是化学实验室中最常见的有机物,它易溶于水并有特殊香味,并能进行如图所示的多种反应。
(1)写出A的结构简式:______________________,其官能团名称为__________。
(2)下列反应的化学方程式:
反应①:____________________________________________;
反应③:___________________________________________;
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【题目】充满NO2和O2混合气体30mL的试管倒立于水中,最终试管中剩余5mL气体,则原试管中NO2和O2的体积比可能是
A.1︰1B.3︰1C.5︰1D.9︰1
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【题目】雾霾天气严重影响人们的生活和健康。其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO2、NOx等污染。
请回答下列问题:
(1)汽车尾气中NOx和CO的生成:已知汽缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)2NO(g)—Q。恒温、恒容密闭容器中,下列说法中,能说明该反应达到化学平衡状态的是____。
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的压强不再变化
C.N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2
D.氧气的转化率不再变化
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag—ZSM—5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为___,在=1的条件下,为更好的除去NOx,应控制的最佳温度在___K左右。
(3)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质),一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃和T2℃时,测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表:
物质 温度(℃) | 活性炭 | NO | E | F |
初始 | 3.000 | 0.10 | 0 | 0 |
T1 | 2.960 | 0.020 | 0.040 | 0.040 |
T2 | 2.975 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
①写出NO与活性炭反应的化学方程式:___。
②若T1<T2,则该反应的Q__0(填“>”“<”或“=”)。
③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1molNO气体,则达到新化学平衡时NO的转化率为___。
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【题目】碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料,实验室以纯铜屑为原料制取的流程如下:
(1)“溶解”步骤反应的离子方程式为_______.温度宜控制在50℃左右,若高于50℃,溶液中O2溶解量减少、Cu的转化率降低,若低于50℃ ,_____
(2)“反应”步骤生成Cu2(OH)2CO3的化学方程式为_________。反应后溶液中铜元素残留量受pH和反应时间的影响如图所示:
判断反应的最佳条件: pH为___、反应时间为____h。
(3)检验Cu2(OH)2CO3洗涤是否完全的方法是____________________
(4) Cu2(OH)2CO3也可以表示为CuCO3·Cu(OH)2。 查阅文献,上述反应条件下还可能生成少量CuCO3·Cu(OH)2。为测定产品的纯度[产品中Cu2(OH)2CO3的质量分数],取10.97g干燥样品,400℃左右加热,测得固体质量随时间变化关系如图所示。
已知: 8.00g固体为黑色纯净物。
有关物质的摩尔质量如表:
物质 | CuCO3·Cu(OH)2 | CuCO3·2Cu(OH)2 | CuO |
摩尔质量/g·mol-1 | 222 | 320 | 80 |
请计算产品的纯度(写出计算过程,结果保留3位有效数字)。______
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【题目】短周期元素a、b、c、d、e的原子序数依次增大。a的简单阴离子与锂离子具有相同的电子层结构,b原子最外层电子数等于内层电子数的2倍。d的单质与稀盐酸剧烈反应放出a2。在1L0.2mol·L-1a2e的水溶液中缓慢通入ec2气体,该溶液的pH与ec2气体体积(标准状况)的关系如图所示。下列说法不正确的是
A.a和b可构成所有原子共平面的分子
B.在b、c、e的气态氢化物中,c的最稳定
C.d的氯化物一定能破坏水的电离平衡
D.e的最高价含氧酸与其氢化物可能发生氧化还原反应
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【题目】在一定条件下某体积一定的密闭容器中发生的反应aA(g)+bB(g)xC(g)符合下图甲所示关系(c%表示平衡混合气体中C的百分含量,T表示温度,p表示压强)。则图乙中纵轴y是指
A. 平衡混合气的密度
B. 平衡混合气中B的百分含量
C. 平衡混合气的总物质的量
D. 平衡混合气的平均相对分子质量
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