(14分)短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大,A是元素周期表中原子半径最小的元素,B是形成化合物种类最多的元素,C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,D是同周期中金属性最强的元素,E的负一价离子与C的某种氢化物分子含有相同的电子数。
(1)A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为 。
(2)已知:
① E-E→2E △H=+a kJ/mol;
② 2A→A-A △H=-b kJ/mol;
③ E+A→A-E △H=-c kJ/mol;
写出298K时,A2与E2反应的热化学方程式 。
(3)在某温度下容积均为2L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使之发生反应:2A2(g)+BC(g)
X(g) △H=-Q kJ/mol(Q>0,X为A、B、C三种元素组成的一种化合物)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下:
实验 | 甲 | 乙 | 丙 |
初始投料 | 2 molA2、1 molBC | 1 molX | 4 molA2、2 molBC |
平衡时n(X) | 0.5mol | n2 | n3 |
反应的能量变化 | 放出Q1kJ | 吸收Q2kJ | 放出Q3kJ |
体系的压强 | P1 | P2 | P3 |
反应物的转化率 |
|
|
|
①在该温度下,假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min,则A2的平均反应速率v (A2)= 。
②计算该温度下此反应的平衡常数K = 。
③三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是 (填字母)。
A.α1+α2=1
B.Q1+Q2=Q
C.α3<α1
D.P3<2P1=2P2
E.n2<n3<1.0mol
F.Q3=2Q1
④在其他条件不变的情况下,将甲容器的体积压缩到1L,若在第8min达到新的平衡时A2的总转化率为75%,请在下图中画出第5min 到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。
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(4)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温燃料电池,被称为第二代燃料电池,是未来民用发电的理想选择方案之一,其工作原理如图所示。
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现以A2(g)、BC(g)为燃料,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质。写出该碳酸盐燃料电池(MCFC)正极的电极反应式____________________________。
(14分,每空各2分)(1)离子键、极性键(或共价键)
(2)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=(a+b-2c)kJ·mol-1
[△H表示成-(2c-a-b)kJ·mol-1也可]
(3)① 0.125mol·L-1·min-1
② 4 L2/mol2 ③ ABD ④![]()
(4)O2+4e-+2CO2=2CO32-
【解析】
试题分析:短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大,A是元素周期表中原子半径最小的元素,则A是氢元素。B是形成化合物种类最多的元素,则B是碳元素。C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,所以C是氧元素。D是同周期中金属性最强的元素,则D是钠元素,E的负一价离子与C的某种氢化物分子含有相同的电子数,因此E是氯元素。
(1)A、C、D形成的化合物是氢氧化钠,其中含有的化学键类型为离子键、极性键(或共价键)。
(2)已知:① E-E→2E △H=+a kJ/mol;② 2A→A-A △H=-b kJ/mol;③ E+A→A-E △H=-c kJ/mol,则根据盖斯定律可知①+③×2—②即得到A2与E2反应的热化学方程式H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=(a+b-2c)kJ·mol-1。
(3)①依据原子守恒可知X是甲醇,根据表中数据可知甲中平衡时生成甲醇是0.5mol,则根据方程式可知消耗氢气是1mol,浓度是0.5mol/L,所以在该温度下,假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min,则H2的平均反应速率v (A2)=0.5mol/L÷4min=0.125mol·L-1·min-1。
②根据①中分析可知平衡时氢气、CO和甲醇的物质的量分别是1mol、0.5mol和0.5mol,浓度分别是0.5mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L,所以该温度下此反应的平衡常数K=
。
③三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是 (填字母)。
A.乙容器中的1mol甲醇换算成反应物是2mol氢气和1molCO,即甲、乙中平衡是等效的,所以α1+α2=1,A正确;B.根据以上分析可知甲、乙中平衡等效,则Q1+Q2=Q,B正确;C.丙相当于在甲的基础上增大压强,平衡向正反应方向进行,转化率增大,即α1<α3,C错误;D.丙相当于在甲的基础上将容器容积进行一般,增大压强,平衡向正反应方向进行,根据勒夏特例原理可知再次平衡时丙中压强小于甲中压强的2倍,即P3<2P1=2P2,D正确;E.根据以上分析可知n3=2n2>1.0mol,E错误; F.丙相当于在甲的基础上增大压强,平衡向正反应方向进行,则Q3>2Q1,F错误,答案选ABD。
④在其他条件不变的情况下,将甲容器的体积压缩到1L,则瞬间甲醇的浓度增大一倍,平衡向正反应方向进行,甲醇浓度开始再逐渐增大,若在第8min达到新的平衡时氢气的总转化率为75%,根据方程式可知平衡时生成甲醇2mol×0.75/2=0.75mol,浓度是0.75mol/L,所以第5min 到新平衡时甲醇的物质的量浓度的变化曲线可表示为
。
(4)燃料电池中氧气再正极得到电子,发生还原反应。由于是熔融的碳酸盐为电解质,则正极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-。
考点:考查元素推断、化学键、盖斯定律、外界条件对平衡状态的影响、平衡状态计算及燃料电池应用
科目:高中化学 来源:2014-2015学年山东省高三上学期期末考试化学试卷(解析版) 题型:填空题
(14分)工业上以粗食盐(含有少量Ca2+、Mg2+杂质)、氨、石灰石等为原料,可以制备Na2CO3。其过程如下图所示。
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请回答:
(1)在处理粗盐水的过程中,可加入石灰乳和纯碱作为沉淀剂,则所得滤渣的成分除过量的沉淀剂外还有 。
(2)将CaO投入含有大量的NH4Cl的母液中,能生成可循环使用的NH3,该反应的化学方程式是 。
(3)向饱和食盐水中首先通入的气体是 ,过程Ⅲ中生成NaHCO3晶体的反应的化学方程式是 。
(4)碳酸钠晶体失水的能量变化示意图如下:
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Na2CO3·H2O (s) 脱水反应的热化学方程式是 。
(5)产品纯碱中常含有NaCl。取a g混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b g固体。则该产品中Na2CO3的质量分数是 。
(6)熔融Na2CO3可作甲烷——空气燃料电池的电解质,该电池负极的反应式是 。
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年江苏省南通市高三第一次模拟化学试卷(解析版) 题型:选择题
某药物中间体X,其结构如图所示。下列说法正确的是
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A.X分子中含有手性碳原子
B.X可发生氧化、消去、取代等反应
C.X既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应
D.1mol X与H2反应,最多消耗4mol H2
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年湖北省枣阳市高三上学期期末考试理综化学试卷(解析版) 题型:实验题
(15分)苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料,某化学小组采用如图装置
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以苯甲酸、甲醇为原料制取苯甲酸甲酯。有关物质的物理性质见下表所示:
苯甲酸 | 甲醇 | 苯甲酸甲酯 | |
熔点/℃ | 122.4 | -97 | -12.3 |
沸点/℃ | 249 | 64.3 | 199.6 |
密度/g.cm-3 | 1.2659 | 0.792 | 1.0888 |
水溶性 | 微溶 | 互溶 | 不溶 |
Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入0.1mol苯甲酸和0.4mol 甲醇,再小心加入 3mL浓硫酸,混匀后,投入几粒沸石,小心加热使反应完全,得苯甲酸甲酯粗产品。
(1)甲装置的作用是: ;冷却水从 (填“a”或“b”)口进入。
(2)化学小组在实验中用过量的反应物甲醇,其理由是 。
Ⅱ.粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等,现拟用下列流程进行精制
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(1)试剂1可以是 (填编号),作用是 。
A.稀硫酸 B.碳酸钠溶液 C.乙醇
(2)操作2中,收集产品时,控制的温度应在 ℃左右。
(3)实验制得的苯甲酸甲酯精品质量为10g,则苯甲酸的转化率为 (结果保留三位有效数字)。
(4)本实验制得的苯甲酸甲酯的产量低于理论产量,可能的原因是 (填编号)。
A.蒸馏时从100℃开始收集产品
B.甲醇用量多了
C.制备粗品时苯甲酸被蒸出
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年湖北省枣阳市高三上学期期末考试理综化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列有关说法正确的是
A.棉、麻、羊毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O
B.蛋白质、淀粉、纤维素都能在人体内水解并提供能量
C.石英光导纤维,在遇到强碱或强酸时均可以发生“断路”
D.黑色金属材料通常包括铁、铬、锰以及它们的合金,是应用非常广泛的金属材料
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年甘肃省天水市高三第五次检测考试理综化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是
选项 | 实验操作 | 实验现象 | 结论 |
A | 向某溶液中先滴加氯水,再滴加少量KSCN溶液。 | 溶液变成血红色 | 溶液中含有Fe2+ |
B | 向10mL 0.2 mol/L NaOH溶液中滴入2滴0.1 mol/L MgCl2溶液,产生白色沉淀后,再滴加2滴0.1 mol/LFeCl3溶液 | 白色沉淀转化为红褐色沉淀 | 证明在相同温度下的Ksp: Mg(OH)2 >Fe(OH)3 |
C | 常温下,向浓硫酸中投入铁片 | 铁片不溶解 | 常温下,铁不与浓硫酸反应 |
D | 向盛有碘水的试管中加入CCl4后充分振荡静置 | 液体分层,上层基本无色,下层紫红色 | 碘在CCl4中的溶解度较大 |
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年福建省漳州市八校高三第二次联考化学试卷(解析版) 题型:填空题
(8分)PM2.5是连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx 等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
离子 | K+ | Na+ | NH4+ | SO42- | NO3- | Cl- |
浓度/mol?L-1 | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
根据表中数据计算PM2.5试样的pH 。
(2)NOx 汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
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则N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为
(3)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
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①用离子方程式表示反应器中发生的反应:
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极,KOH溶液作为电解质溶液,负极的电极反应式_ _。
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年福建省漳州市八校高三第二次联考化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列说法正确的是
A.糖类、油脂、蛋白质都是由C、H、O三种元素组成的
B.葡萄糖和蔗糖不是同分异构体,但属于同系物
C.“地沟油”经过加工处理后,可以用来制肥皂和生物柴油
D.油脂在碱性条件下水解为丙三醇和高级脂肪酸
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科目:高中化学 来源:2014-2015陕西岐山县高二上学期期末考试化学(文)试卷(解析版) 题型:填空题
(4分)NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来,发现少量的NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管,增强免疫和记忆的功能,而成为当前生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题。
(1)NO对环境的危害在于
A.破坏臭氧层 B.高温下能使一些金属氧化
C.造成酸雨 D.与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu+ 离子的酶的活化中心中,亚硝酸根离子可转化为NO,写出Cu+ 和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式:___________________
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