[化学—选修3:物质结构与性质]原子序数依次增大的X、Y、Z、G、Q、R、T七种元素,核电荷数均小于36。已知X的一种1:2型氢化物分子中既有σ键又有π键,且所有原子共平面;Z的L层上有2个未成对电子;Q原子s能级与p能级电子数相等;R单质是制造各种计算机、微电子产品的核心材料;T处于周期表的ds区,原子中只有一个未成对电子。
(1)Y原子核外共有________种不同运动状态的电子,基态T原子有________种不同能级的电子。
(2)X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为________(用元素符号表示)。
(3)由X、Y、Z形成的离子ZXY-与XZ2互为等电子体,则ZXY-中X原子的杂化轨道类型为________。
(4)Z与R能形成化合物甲,1mol甲中含________mol化学键,甲与氢氟酸反应,生成物的分子空间构型分别为________,________。
(5)G、Q、R氟化物的熔点如下表,造成熔点差异的原因为______ __。
氟化物 | G的氟化物 | Q的氟化物 | R的氟化物 |
熔点/K | 993 | 1539 | 183 |
(6)向T的硫酸盐溶液中逐滴加入Y的氢化物的水溶液至过量,反应的离子方程式为 __。
(7)X单质的晶胞如图所示,一个X晶胞中有________个X原子;若X晶体的密度为p g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中最近 的两个X原子之间的距离为________cm(用代数式表示)。
[化学—选修2:化学生活与技术]以黄铁矿为原料,采用接触法生产硫酸的流程可简示如下:
请回答下列问题:
(1)在炉气制造中,生成SO2的化学方程式为_________________________________________;
(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气________、________及干燥,如果炉气不经过精制,对SO2催化氧化的影响是___________________________________________;
(3)精制炉气(含SO2体积分数为7%、O2为11%、N2为82%)中SO2平衡转化率与温度及压强关系如下图所示。在实际生产中,SO2催化氧化反应的条件选择常压、450 ℃左右(对应图中A点),而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件,其原因分别是____________。
(4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是________,从而充分利用能源。
已知可溶性硫化物在溶液中能与硫单质反应,生成可溶性的多硫化物(如Na2Sn)。回答下列问题:
Ⅰ.在浓Na2S溶液中滴入少量氯水,经振荡,未发现沉淀物生成,其原因是(用离子方程式表示)___________________________________________________。
Ⅱ.浓硫酸具有氧化性,不同浓度的硫酸氧化性不同。为了探究浓度对硫酸氧化性的影响,某学习小组进行了如下探究:称取一定量无锈铁钉(碳素钢)放入一定体积浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。为了测定气体Y中SO2的含量,设计如下三种方案:
方案①:取V mL(标准状况)气体Y通入足量氯水中,然后加入足量BaCl2溶液,经“适当操作”后得干燥固体m g。
方案②:向200.0 mL 0.200 mol/L酸性高锰酸钾溶液中缓慢通入2.24 L(标准状况)气体Y,之后取出20.00 ml溶液转入锥形瓶中加适量水稀释,用浓度为0.100 mol/L的KHC2O4标准液进行滴定,最终消耗标准液10.00ml。
(1)方案①中“适当操作”是指 (填操作名称);检验所得固体是否洗涤干净的操作为 ;
(2)已知室温下,0.1mol/L 的KHC2O4溶液中,c(C2O42- )>c(H2C2O4)。在方案②中,滴定操作过程中标准液应装在 (填仪器名称);滴定至终点的现象为 ;
(3)根据方案②计算气体Y中SO2的物质的量分数为 ;
Ⅲ.分析上述实验中SO2体积分数的结果,某同学认为气体Y中还可能含有少量的H2和CO2。为此设计了下列探究实验装置检验其中的杂质气体(夹持装置已略去)。
(1)仪器D的名称是 ;B中试剂的作用是 ;
(2)简述确认气体Y中含有CO2的实验现象:________________________________。
(3)根据“F干燥管中无水硫酸铜是否变蓝色”确认气体Y中是否有氢气,你认为是否合理?______(填“合理”或“不合理”),简述理由:___________________________________。
以废旧锌锰干电池处理得到的混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下图所示。
请回答下列问题:
(1)MnxZn1-xFe2O4中铁元素化合价为+3,则锰元素的化合价为__________。
(2)活性铁粉除汞时,铁粉的作用是_________(填“氧化剂”或“还原剂”),发生反应的离子方程式为: 。
(3)除汞是以氮气为载气吹入滤液中,带出汞蒸气经KMnO4溶液进行吸收而实现的。在恒温下不同pH时,KMnO4溶液对Hg的单位时间去除率及主要产物如下图所示。
①写出pH=2时KMnO4溶液吸收汞蒸气的离子方程式 。
②在强酸性环境中汞的单位时间去除率高,其原因除氢离子浓度增大使KMnO4溶液的氧化性增强外,还可能是: ,设计相应的实验证明: 。
(4)已知Fe、Al、Mn的氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH如下表所示,当Al3+完全沉淀时,若要使Mn2+不沉淀,则 Mn2+的最大浓度为: 。已知:Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
开始沉淀pH | 1.8 | 4.1 | 8.3 |
完全沉淀pH | 3.2 | 5.0 | 9.8 |
(5)用惰性电极电解K2MnO4溶液制备KMnO4的装置如下图所示。
①a应接直流电源的____________(填“正”或“负”)极。
②已知25℃,两室溶液的体积均为100 mL,电解一段时间后,右室溶液的pH由10变为14,则理论上可制得_______mol KMnO4 (忽略溶液的体积和温度变化)。
乙醇、甲醚是被广泛使用的新型清洁燃料,工业生产乙醇的一种反应原理为:
2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-256.1kJ•mol-1。
已知:H2O(l)=H2O(g)△ H=+44kJ•mol-1 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ•mol-1
(1)以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇,其热化学方程式如下:
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H=__________________kJ•mol-1
(2)把2molH2和1molCO通入1L的反应器中,一定条件下发生反应:
2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示。
①以下能说明2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)达平衡状态的是___________
A.密度不再变化
B.CH3CH2OH蒸汽的体积分数不再变化
C.c(CO)/c(H2)不变
D.[c(CH3OCH3)•c(H2O)]/[c(CO)•c(H2)]不变
②图中的压强大小为: ,△H___________0(填“>”“<”或“=”),若在P3和316℃时,测得容器中n(H2)=n(CH3OCH3),此时反应的v(正)______v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
③P3和316℃时反应的平衡常数________________
(3)汽车使用乙醇汽油并不能更加有效减少NOx的排放,气缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g)2NO(g) △H>0
①汽车启动后,气缸内温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是_________________
②汽车尾气净化中的一个反应如下:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746.8kJ/mol-1。在恒容的密闭容器中,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是_______
(4)乙醇-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-离子。该电池负极的电极反应式为__________________。用该电池为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O充电,充电一段时间后(假定两极充电前质量相等),测得两极质量差为6.4g时,通过电路电子的物质的量为__________________。
足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO、NO2、N2O4的混合气体,这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是
A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL