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近期大面积持续“油荒”、“电荒”,严重影响了工业生产,人民的生活,能源成了我们亟...

近期大面积持续“油荒”、“电荒”,严重影响了工业生产,人民的生活,能源成了我们亟待解决的问题.目前,我国的能源结构主要是煤,还有石油、天然气、核能等,这些能源都是一次不可再生且污染环境的能源,研究和开发清洁而又用之不竭的能源是未来发展的首要任务.科学家预测“氢能”将是未来21世纪最理想的新能源.

(1)目前世界上的氢绝大部分是从石油、煤炭和天然气中制取.请写出工业上由天然气制氢气的化学反应方程式.

(2)利用硫-碘热循环法制取氢也是化学家常用的一种方法,总反应方程式为:

2H2O 6ec8aac122bd4f6e2H2+O2,其循环过程分三步进行:

(a)SO2+I2+H2O→A+B      (b)A→?+?      (c)B→?+?+?

①完成以上三步反应,并确定哪步反应最难进行.

②请对硫-碘热循环法制取氢的优劣和前景作一分析.

 

(1)CH4+2H2O (g)  CO2+4H2   (3分) (2)(a)SO2+I2+H2O=2HI+H2SO4(1分)  (b)2HI=H2+I2(1分)  (c)2H2SO4=2SO2+O2+2H2O(1分)  ①由于硫酸很稳定,所以反应(c)最难进行(1分) ②该循环过程需要很高的热能,也就是说在较高温度下才能进行,生成的SO2和I2可以循环使用,其它产物对环境无污染,但耗能太大,所以此法也不可取,若把太阳能用到上述循环中,该工艺将是合理的。(3分) 【解析】(1)该反应式的书写要注意工业上充分利用天然气,获得更多的氢气,必须利用廉价的水来提供氢,而不是直接分解.另外产物是二氧化碳,而不一氧化碳,这样甲烷的利用率才更高.其反应式为:CH4+2H2O (g)  CO2+4H2   (3分) (2)根据所学知识写出(a)式,再注意原料的循环利用,在此基础上根据原料的“循环利用”再推断后两个. (a)SO2+I2+H2O=2HI+H2SO4(1分)  (b)2HI=H2+I2(1分)  (c)2H2SO4=2SO2+O2+2H2O(1分)  ①由于硫酸很稳定,所以反应(c)最难进行(1分) ②该循环过程需要很高的热能,也就是说在较高温度下才能进行,生成的SO2和I2可以循环使用,其它产物对环境无污染,但耗能太大,所以此法也不可取,若把太阳能用到上述循环中,该工艺将是合理的。(3分)
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考点分析:
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说明: 6ec8aac122bd4f6e(12分)1919年,Langmuir提出:原子数相同、电子数相同的分子,互称为等电子体。后来扩展为“等电子原理”,即等电子体的结构相似、物理性质相近。该原理常被用来发现或者合成具有特殊功能的晶体和有机物等诸多领域。如:X是一种新型无机材料,它与碳化硅(SiC)结构相似、物理性质相近,符合该原理。X有如下的转变:

 

 

 

 

 

 

 

 

其中:C是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体;D为白色沉淀且具有两性;E溶液的焰色反应中呈黄色火焰。回答以下问题:

(1)写出X的化学式:________,X属于________晶体(填“原子”、“分子”或“离子”)。

(2)写出X与A溶液反应的化学方程式:____________________        __________;

写出K与J反应的化学方程式:____________________________         _____。

说明: 6ec8aac122bd4f6e(3)X与SiC的复合粉末是新一代大规模集成电路的理想散热材料。最近日本科学家研究出一种新物质与氮气制备该纳米级复合材料的方法,请将该反应补充完整(方框中填新物质的化学式)。   +2N26ec8aac122bd4f6e4X+SiC+3C。

 

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(10分)以下一些氧化物和单质之间可以发生如下图所示的反应:

 

6ec8aac122bd4f6e

 

其中,氧化物(I)是红棕色固体,氧化物(II)、(III)、(IV)在反应条件下都是气体。

(1)氧化物(I)的化学式(分子式)是             

氧化物(II)的化学式(分子式)是             

(2)反应①的化学方程式是                                         

反应②的化学方程式是                                         

反应③的化学方程式是                                         

 

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(13分)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且互不同族;其中只有两种为金属;X原子的最外层电子数与次外层电子数相等;X与W、Y与Z这两对原子的最外层电子数之和均为9。单质Y和W都可与浓的NaOH溶液反应。请回答下列问题:

(1)Y、Z、W的原子半径由小到大的顺序是________________________。

(2)ZW2的电子式是____________,它在常温下呈液态,形成晶体时,属于______晶体。

(3)工业生产单质Y的原理是_____________________________(用化学方程式表示)。

(4)X与Y化学性质相似,则X与浓的NaOH溶液反应的化学方程式是__________________。

(5)0.1 mol的单质W与50 mL 1.5 mol/L的FeBr2溶液反应,则被氧化的Fe2+ 和Br-的物质的量之比是___________  

 

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(10分)化学实验中,如使某步中的有害产物作为另一步的反应物,形成一个循环,就可不再向环境排放该种有害物质。例如:

 

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

(l)在上述有编号的步骤中,需用还原剂的是       ,需用氧化剂的是       (填编号)。

(2)在上述循环中,既能与强酸反应又能与强碱反应的两性物质是     (填化学式)

(3)完成并配平步骤①的化学方程式,标出电子转移的方向和数目:

□Na2Cr2O7+□KI+□HCl→□CrCl3+□NaCl+□KCl+□I2+□     

 

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(10分)(混合物平均摩尔质量通常可表示为:6ec8aac122bd4f6e,利用此概念可以讨论许多化学问题:

(1)相同条件下,潮湿空气的密度____(选填“>”、“<”或“=”)干燥空气的密度,理由是___________________________________________________________________;

(2)在一定条件下的密闭容器中,以碳和水蒸气为反应物,发生反应:

C(s)+H2O(g)6ec8aac122bd4f6eCO(g)+H2(g);达到平衡后保持温度不变并加压,则6ec8aac122bd4f6e(混合气)将      (填写“变大”、“变小”或“不变”);

(3)以物质的量之比为1:2相混合的Na2SO3和K2SO3的混合物共a g,与足量盐酸反应生成的SO2物质的量n(SO2)=____________mol(用含a的代数式表示)。

 

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