(8分)【化学—物质结构与性质】
已知a、b、x、y、z五种元素的原子序数依次增大,其中a原子的半径是所有原子中半径最小的,b原子中的电子有6种不同的运动状态,y原子的L层有2对成对电子,z元素的电负性是前四周期中最小的。
(1)x、y两种元素的第一电离能的大小为x y(填“>”、“<”或“=”),用原子结构的知识解释原因 ;
(2)固体物质M的化学式为x a 5 ,它的所有原子最外层都符合相应的稀有气体原子的最外电子层结构。则该化合物中a元素的化合价为 和 ;该化合物中x原子的杂化方式为 ;
(3)如果把晶胞顶点与最近三个面心所围成的空隙叫做四面体空隙,z原子可作为容体掺入C60 晶体的空隙中,形成具有良好的超导性的掺杂C60 化合物。现把C60 抽象成质点,该晶体的晶胞结构如图所示,若每个四面体空隙填入一个z元素的原子,则 z元素全部填满C60 晶体的四面体空隙后,所形成的掺杂C60 化合物的化学式为 。
(8分)【化学—化学与技术】
碘酸钾是一种白色结晶,无臭无味,酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂,与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用,被还原为单质碘;在碱性介质中,碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定,加热至560 ℃开始分解。工业生产碘酸钾的流程如下,在反应器中发生反应的化学方程式为:6I2 +11KClO3 +3H2O=6KH(IO3)2 + 5KCl + 3Cl2
试回答下列问题:
(1)步骤①反应器发生的反应中,转移电子总数为___________;
(2)步骤②中,用硝酸而不用HI,其原因可能是______________________;
(3)步骤③要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气,排出氯气的原因为________;
(4)步骤⑧用氢氧化钾调节溶液的pH,反应的化学方程式为:________;
(14分)
某实验小组用工业上废弃固体(主要成分Cu2S和Fe2O3)混合物制取粗铜和Fe2(SO4)3晶体,设计的操作流程如下:
(1)除酒精灯和铁架台或三脚架外,①中所需的容器和夹持仪器分别为 、
,①和⑥中都用到的仪器为 ;
(2)试剂x的化学式为 ;x与溶液B反应的离子方程式为 ;
(3)某同学取少量的溶液B向其中加入过量的某种强氧化剂,再滴加KSCN溶液,发现溶液变红色,放置一段时间后,溶液褪色,该同学猜测溶液褪色的原因是溶液中的SCN- 被过量的氧化剂氧化所致。
现给出以下试剂:1.0 mol·L-1 硫酸、1.0 mol·L-1 NaOH溶液、0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液、20%KSCN溶液、蒸馏水。请你设计合理实验验证乙同学的猜测是否合理。简要说明实验步骤和现象 ;
(4)某同学用实验制得的Fe2(SO4)3 晶体配制0.1 mol·L-1 的Fe2(SO4)3 溶液,在称量出Fe2(SO4)3 晶体后,溶解该晶体的具体操作为 。
(14分)碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
(1)用CO2 和H2 合成CH3OH具有重要意义,既可以解决环境问题,还可解决能源危机。已知: + = + 2 △H = -725.5 kJ·mol-1
2H2 (g)+O2(g) = 2H2O(l) △H = -565.6 kJ·mol-1 ,
请写出工业上用CO2 和H2 合成CH3OH(l)的热化学方程式: ;
(2)一种新型燃料电池,一极通入空气,一极通入CH3OH(g),电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。则在该熔融电解质中,O2-向 ( 填“正”或“负”)极移动,电池负极电极反应为: ;
(3)如图是一个电化学装置示意图。用CH3OH-空气燃料电池做此装置的电源。如果A是铂电极,B是石墨电极,C是 CuSO4 溶液,通电一段时间后,向所得溶液中加入8 g CuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度和pH.则电解过程中收集到标准状况下的气体体积为 ;
(4)常温下0.01 mol·L-1 的氨水中 = 1×10- 6 ,则该溶液的pH为____,溶液中的溶质电离出的阳离子浓度约为 ;将 pH = 4的盐酸溶液V1 L与 0.01 mol·L-1 氨水V2 L混合,若混合溶液pH = 7,则V1 和V2 的关系为:V1 V2 (填“>”、“<”或“=”)。
(14分)已知B是一种由三种短周期(各位于不同周期)元素组成的正盐,该盐在常用锌锰干电池中做电解质;Y在常温下为液态,E的相对分子质量比D大16,它们存在如下转化关系(反应条件及部分产物已略去):
请回答下列问题:
(1)B的化学式为 ;F与Cu反应的离子方程式为_________;
(2)C可与过量的Cl2 反应生成HCl和物质A,A可发生水解反应生成NH3 和HClO,则C与过量Cl2 反应的化学方程式为 ,反应中的还原剂为 ;
(3)D气体和CO都是汽车尾气的主要成分,降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:2D(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g);△H<0。若在一定温度下,将1.4 mol D、1.2 mol CO充入1 L固定容积的容器中,反应过程中各物质的浓度变化如图所示。
①该反应的化学平衡常数为 K = ;
②若保持温度不变,20 min 时再向容器中充入CO、N2
各0.8 mol,平衡将 移动(填“向左”、 “向右”或“不”)
③20 min时,若改变反应条件,导致CO 浓度发生如图
所示的变化,则改变的条件可能是 (填序号);
a.缩小容器体积 b.增加CO2 的量
c.升高温度 d.加入催化剂
关于下列各图的叙述,正确的是
A.甲表示1mol H2 (g)完全燃烧生成水蒸气吸收241.8 kJ热量
B.甲表示2 mol H2(g)所具有的能量一定比2 mol气态水所具有的能量多483.6 kJ
C.乙表示常温 下,稀释HA、HB两种酸的稀溶液时,溶液pH随加水量的变化,则同
温同浓度的NaA溶液的pH小于NaB溶液的pH
D.乙图中起始时HA的物质的量浓度大于HB