題目列表(包括答案和解析)
甲醇(CH3OH)是一種重要的化工原料,合成甲醇的主要反應(yīng)為:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH < 0。
原料氣的加工過程中常常混有一定量CO2,為了研究不同溫度下CO2對該反應(yīng)的影響,以CO2、CO和H2的混合氣體為原料在一定條件下進行實驗,結(jié)果表明,原料氣各組分含量不同時,反應(yīng)生成甲醇和副產(chǎn)物甲烷的碳轉(zhuǎn)化率是不相同的。實驗數(shù)據(jù)見下表:
CO2%-CO%- H2% (體積分數(shù)) | 03070 | 22870 | 42670 | 82270 | 201070 | |||||||||||
反應(yīng)溫度/℃ | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | |
碳轉(zhuǎn) 化率 (%) | CH3OH | 4.9 | 8.8 | 11.0 | 36.5 | 50.7 | 68.3 | 19.0 | 33.1 | 56.5 | 17.7 | 33.4 | 54.4 | 8.0 | 12.0 | 22.6 |
CH4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2.8 | 2.8 | 2.8 |
(1)由上表數(shù)據(jù)可得出多個結(jié)論。
結(jié)論一:在一定條件下,反應(yīng)溫度越高,碳轉(zhuǎn)化率__________。
結(jié)論二:___________________________________________________________
____________________________________________________________________。
為了驗證結(jié)論二,有科學(xué)家又用以下五組不同組成的原料氣再次進行實驗。
組別 | 體積分數(shù)(%) | |||
CO | CO2 | H2 | N2 | |
第1組 | 19.7 | 0.0 | 59.1 | 21.2 |
第2組 | 20.7 | 0.3 | 62.1 | 16.9 |
第3組 | 16.9 | 1.3 | 50.7 | 31.1 |
第4組 | 19.8 | 5.5 | 59.4 | 15.3 |
第5組 | 20.3 | 10.9 | 60.9 | 7.9 |
進行該驗證實驗時,控制不變的因素有________________、_________________、__________
__________________________________等。
(A)【物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】
下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分別代表某一種化學(xué)元素。
(1)T3+的核外電子排布式是____________。
(2)Q、R、M的第一電離能由大到小的順序是___________________(用元素符號表示)。
(3)下列有關(guān)上述元素的說法中,正確的是______________________(填序號)。
①G單質(zhì)的熔點高于J單質(zhì),是因為G單質(zhì)的金屬鍵較強
②J比X活潑,所以J可以在溶液中置換出X
③將J
④RE3沸點高于QE4,主要是因為前者相對分子質(zhì)量較大
⑤一個Q2E4分子中含有五個σ鍵和一個π鍵
(4)加拿大天文臺在太空發(fā)現(xiàn)了EQ9R,已知分子中所有原子均形成8電子或2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),是直線形分子,不存在配位鍵。寫出其結(jié)構(gòu)式:_________________。
(5)G與R單質(zhì)直接化合生成一種離子化合物G3R。該晶體具有類似石墨的層狀結(jié)構(gòu)。每層中,G原子構(gòu)成平面六邊形,每個六邊形的中心有一個R原子。層與層之間還夾雜一定數(shù)量的原子。請問這些夾雜的原子應(yīng)該是____________(填G或R的元素符號)。
(B)【實驗化學(xué)】
某資料顯示,能使雙氧水分解的催化劑有很多種,生物催化劑(如豬肝)、離子型催化劑(如FeCl3)和固體催化劑(如MnO2)等都是較好的催化劑。某實驗小組通過測定雙氧水分解產(chǎn)生的O2的壓強,探究分解過氧化氫的最佳催化劑以及探究最佳催化劑合適的催化條件。
(一)探究一:
實驗步驟
(1)往錐形瓶中加入50 mL 1.5%的雙氧水
(2)分別往錐形瓶中加
(3)采集和記錄數(shù)據(jù)。
(4)整理數(shù)據(jù)得出下表
不同催化劑“壓強對時間斜率”的比較
催化劑 | 豬肝 | 馬鈴薯 | 氯化銅 | 氯化鐵 | 氧化銅 | 二氧化錳 |
壓強對時間的斜率 | 0.191 87 | 0.002 42 | 0.007 93 | 0.030 5 | 0.015 47 | 1.833 6 |
①該“探究一”實驗的名稱是_____________________________________________________。
②該實驗所得出的結(jié)論是_______________________________________________________。
(二)探究二:二氧化錳催化的最佳催化條件
該實驗小組的同學(xué)在進行探究二的實驗時,得到了一系列的圖表和數(shù)據(jù)。參看下圖和表格分別回答相關(guān)問題。
3%的雙氧水與不同用量二氧化錳的壓力—時間圖
表:不同濃度的雙氧水在不同用量的二氧化錳作用下收集相同狀況下同體積O2所需時間
MnO2 時間 H2O2 | |||
1.5% | 223 s | 67 s | 56 s |
3.0% | 308 s | 109 s | 98 s |
4.5% | 395 s | 149 s | 116 s |
分析圖、表中數(shù)據(jù)我們可以得出:
③同濃度的雙氧水的分解速率隨著二氧化錳用量的增加而_________________,因而反應(yīng)時間_______________。
④如果從實驗結(jié)果和節(jié)省藥品的角度綜合分析,你認為當(dāng)我們選用3.0%的雙氧水,加入___________ g的二氧化錳能使實驗效果最佳。你判斷的理由是______________________。
⑤該小組的某同學(xué)通過分析數(shù)據(jù)得出了當(dāng)催化劑用量相同時雙氧水的濃度越小反應(yīng)速率越快的結(jié)論,你認為是否正確____________,你的理由是________________________________。
(12分)元素周期表中第四周期元素由于受3d電子的影響,性質(zhì)的遞變規(guī)律與短周期元素略有不同。
⑴第四周期過渡元素的明顯特征是形成多種多樣的配合物。
①CO可以和很多過渡金屬形成配合物,如羰基鐵[Fe(CO)5]、羰基鎳[Ni(CO)4]。CO分子中C原子上有一對孤對電子,C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),CO的結(jié)構(gòu)式為 ,與CO互為等電子體的離子為 (填化學(xué)式)。
②金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱,生成液態(tài)Ni(CO)4分子。423K時,Ni(CO)4分解為Ni和CO,從而制得高純度的Ni粉。試推測Ni(CO)4易溶于下列 。
a.水 b.四氯化碳 c.苯 d.硫酸鎳溶液
⑵第四周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)的增大,總趨勢是逐漸增大的。鎵的基態(tài)原子的電子排布式是 ,Ga的第一電離能卻明顯低于Zn,原因是 。
⑶用價層電子對互斥理論預(yù)測H2Se和BBr3的立體結(jié)構(gòu),兩個結(jié)論都正確的是 。
a.直線形;三角錐形 b.V形;三角錐形
c.直線形;平面三角形 d.V形;平面三角形
⑷Fe、Co、Ni、Cu等金屬能形成配合物與這些金屬原子的電子層結(jié)構(gòu)有關(guān)。
①Fe(CO)5常溫下呈液態(tài),熔點為-20.5℃,沸點為103℃,易溶于非極性溶劑,據(jù)此可判斷Fe(CO)5晶體屬于 (填晶體類型)。
②CuSO4·5H2O(膽礬)中含有水合銅離子因而呈藍色,寫出膽礬晶體中水合銅離子的結(jié)構(gòu)簡式(必須將配位鍵表示出來) 。
(12分)元素周期表中第四周期元素由于受3d電子的影響,性質(zhì)的遞變規(guī)律與短周期元素略有不同。
⑴第四周期過渡元素的明顯特征是形成多種多樣的配合物。
①CO可以和很多過渡金屬形成配合物,如羰基鐵[Fe(CO)5]、羰基鎳[Ni(CO)4]。CO分子中C原子上有一對孤對電子,C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),CO的結(jié)構(gòu)式為 ,與CO互為等電子體的離子為 (填化學(xué)式)。
②金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱,生成液態(tài)Ni(CO)4分子。423K時,Ni(CO)4分解為Ni和CO,從而制得高純度的Ni粉。試推測Ni(CO)4易溶于下列 。
a.水 b.四氯化碳 c.苯 d.硫酸鎳溶液
⑵第四周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)的增大,總趨勢是逐漸增大的。鎵的基態(tài)原子的電子排布式是 ,Ga的第一電離能卻明顯低于Zn,原因是 。
⑶用價層電子對互斥理論預(yù)測H2Se和BBr3的立體結(jié)構(gòu),兩個結(jié)論都正確的是 。
a.直線形;三角錐形 b.V形;三角錐形
c.直線形;平面三角形 d.V形;平面三角形
⑷Fe、Co、Ni、Cu等金屬能形成配合物與這些金屬原子的電子層結(jié)構(gòu)有關(guān)。
①Fe(CO)5常溫下呈液態(tài),熔點為-20.5℃,沸點為103℃,易溶于非極性溶劑,據(jù)此可判斷Fe(CO)5晶體屬于 (填晶體類型)。
②CuSO4·5H2O(膽礬)中含有水合銅離子因而呈藍色,寫出膽礬晶體中水合銅離子的結(jié)構(gòu)簡式(必須將配位鍵表示出來) 。
1、B 2、C 3、、C 4、A 5C 6、B 7、C 8、D 9、B 10、BC 11、C 12、BD 13、AC 14、B的
15.題答案:(10分)(每空2分)
(I)(1)10600n/197m% (2)沿玻璃棒向過濾器中的沉淀上加蒸餾水至淹沒沉淀,靜置使其全部濾出,重復(fù)2~3次 (3)① 加入BaCl2溶液,生成的沉淀質(zhì)量大,測量的相對誤差;②過量的Ca2+可與OH-生成微溶的Ca(OH)2沉淀影響測定結(jié)果
(II)(1)4 (2)① 裝置中原有空氣中的CO2沒有排出,最終也被堿石灰吸收 ②反應(yīng)完成后,裝置中的CO2沒有全部被堿石灰吸收 ③空氣中的CO2和水蒸氣被堿石灰吸收
16.16(12分)
(1)Al2O3 + Na2CO32NaAlO2 +CO2↑;(2分)
(2)NaFeO2 + 2H2O = Fe(OH)3↓ + NaOH(2分)。
(3)由于溶液在硅酸鈉和偏鋁酸鈉發(fā)生水解,降低pH值有利于水解平衡向正反應(yīng)方向移動,當(dāng)pH調(diào)到7~8時,使它們水解完全,從而除去SiO32-和AlO2-。(共2分)
(4)2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O(2分)
(5)①當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏瘟虼蛩徕c溶液,溶液藍色褪去,半分鐘內(nèi)不復(fù)現(xiàn)(2分)
②94.08%(2分)。
17、(共10分)
(1)HNO3 Ag (每空1分)
(2)氧氣 氫氧化銅懸濁液(或其他合理答案) (每空2分)
(3)①4Ag++2H2O = 4Ag↓+4H++O2↑ (2分)
②HCHO+2Ag(NH3)2++2OH- HCOO-+NH4++2Ag↓+3NH3+H2O (2分)
18.(8分)
(1)BD(2分)
(2)C (1分)該反應(yīng)達到平衡時,平衡常數(shù)K=,增大容器體積時,c(CH3OH)和c(CO)等比例減小,由于H2濃度不變,此時的值仍然等于K,所以平衡不移動。(1分)
(3)越高(1分)
原料氣含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率,CO2含量過高碳轉(zhuǎn)化率又降低且有甲烷生成。(1分)
(4)溫度 壓強 CO和H2的體積分數(shù)之比 (2分)
19、(共12分)
(1) 取代(或水解) 消去(每空1分)
(2) (2分)
(3)+ NaOH
(4)(2分,對1 個即可)
(5)(4分。到(CH2=CH)2CuLi給2分,到苯乙烯給3分,到聚苯乙烯給4 分,漏條件整體扣1 分)
20.(共8分)(1)由題意知(C6H10O5)n+nH2O 3nCH4↑+3nCO2↑
162n 3n
(2)要保證CO和H2的充分利用,則只能是生成的CO和H2必須是1:2。在100m3的天然氣中有CH495m3和CO25m3。解設(shè)通入的水蒸氣為Xm3,則有
CH4+CO2→2H2+2CO CH4+H2O→3H2+CO
5 5 10 10 X X 3X X
2CH4 + O2→ 4H2 + 2CO
95-5-X 2(95-5-X) 95-5-X
所以有,可以得出X=10(m3),
(3)80.5t
21.(共12分)
(1)平面正三角形(1分) N>S>Si(1分)
(2)N2O4(1分) 第四周期ⅤA(1分) 3d54s2(1分)
(3) N2,CO,C22-,CN-(4個中任選3個,每個1分) 1(0.5分) 2(0.5分)
(4)4(1分) 8(1分) 8(0.5分) 16(0.5分)
解析:(1) SiO32-、SO32-、NO3-三種離子中中心原子的雜化類型均為sp2雜化,離子構(gòu)型為平面正角形,鍵角為120°(3)π鍵和σ鍵共存在,多重鍵中只有一個是σ鍵,其余均為π鍵,如雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵,叁鍵中有1個σ鍵和2個π鍵。(4)PO43-中P原子以4個sp3雜化軌道和4個O原子成鍵,所以P為4配位氧。根據(jù)題意可先計算出Si晶胞中Si原子數(shù):8×+6×+4=8(個),SiO2晶胞中Si原子數(shù)目與硅晶胞中Si原子數(shù)目相同,再可結(jié)合SiO2晶體中硅氧原子數(shù)目1:2的特點可確定晶胞中O原子數(shù)有16個(對題中描述的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可視為干擾條件)。
21B.答案:(1) MnO2 + 4H+ + 2Cl- = Mn2+ + Cl2 + 2H2O (1分)
(2) 假設(shè)一 氯氣使布條褪色 假設(shè)二 HClO使布條褪色 假設(shè)三 鹽酸使布條褪色
實驗①:把紅色干布條放入充滿氯氣的集氣瓶中,布條不褪色;
實驗②把紅色布條伸入稀鹽酸中,紅色布條不褪色 (每空1分)
結(jié)論:次氯酸使布條褪色 (1分)
(3) 下層液(1分) 上層液 (1分)
(4)會造成環(huán)境污染 (1分) (或其它合理答案) (2分)
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