【选修3—物质结构与性质】(14分)
前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序数依次增大,已知:X原子的2p轨道为半充满状态;Y原子的L层有2个未成对电子;Z与Y位于同主族;W的+2价简单离子核外电子层排布与Ar原子相同;R原子的d轨道上有3个空轨道。请回答下列问题:
(1)R原子的基态电子排布式为 。
(2)X、Y原子的第一电离能大小顺序为 。(用元素符号表示)
(3)X的常见单质分子结构中σ键数目为 。
(4)Z的最高价氧化物对应水化物的酸根离子空间构型为 ,中心原子的杂化轨道类型为 。
(5)某矿物晶体由Y、W、R三种元素组成,其晶胞结构如图所示。
则该矿物的化学式为 ,若已知该晶胞的边长为a cm,则该晶胞的密度为 g/cm3。(用含a、NA的代数式表示)
【选修2—化学与技术】(14分)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为 ;该操作将I2还原为I-的目的是 。
(2)操作X的名称为 。(1分)
(3)氧化时,在三颈瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在400C左右反应(实验装置如图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是 ;锥形瓶里盛放的溶液为 。
(4)利用下图所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。
①阳极的电极反应式为 。
②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有SO32-生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(14分)X、Y、Z、Q、R是五种短周期元素,原子序数依次增大。X、Y两元素最高正价与最低负价之和均为0;Q与X同主族;Z、R分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素。请回答下列问题:
(1)五种元素原子半径由大到小的顺序是(写元素符号)_________________________。
(2)QX的电子式为___________;QX与水反应放出气体的化学方程式为____________。
(3)X、Z两元素能形成两种化合物的电子式分别为 和 。
(4)由以上某些元素组成的化合物A、B、C、D有如下转化关系
①其中C是溶于水显酸性的气体;D是淡黄色固体。写出C的结构式__________________;
②如果A、B均由三种元素组成,B为两性不溶物,由A转化为B的离子方程式 __。
(14分)汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户,汽车尾气中含有CO、NOx等有毒气体,其污染问题也成为当今社会急需解决的问题。
(1)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图:
则该反应的热化学方程式为_____________________________。
(2)对汽车加装尾气净化装置,可使CO、NOx有毒气体相互反应转化为无毒气体。
2xCO+2NOx == 2xCO2+N2,当转移电子物质的量为0.4x mol时,该反应生成标准状况下的N2体积_____________________L。
(3)一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料。可以还原金属氧化物,还可以用来合成很多有机物如甲醇等。在压强为0.1 MPa条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下反应生成甲醇: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g);△H= -b kJ•mol-1
①该反应的平衡常数表达式为_____________________________。
②若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是______________
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1 mol CO和3 mol H2
③经测定不同温度下该反应的平衡常数如下:
温度(℃) | 250 | 300 | 350 |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c(CO) =0.4 mol/L、c(H2)=0.4 mol/L、c(CH3OH)=0.8 mol·L-1, 则此时v正___________v逆(填>、<或=)。
(4)甲醇是重要的基础化工原料,又是一种新型的燃料,最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极加入甲醇,电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-离子。该电池的正极反应式为_____________________________。电池工作时,固体电解质里的O2-向_______极移动。
(12分)某强酸性溶液X中仅含有Ba2+、Al3+、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO32-、SO32-、SO42-、Cl-、NO3-中的一种或几种,取该溶液进行连续实验,实验过程如下:
根据以上信息,回答下列问题:
(1)仅根据上述连续实验不能确定溶液X中是否含有的阳、阴离子分别是_____________。
(2)用离子方程表达下列反应:
①中生成气体A:___________ __。
②中生成溶液H:____________ _。
(3)若②中所用氢氧化钠浓度为2mol/L,当加入l0 ml时开始产生沉淀,55 ml时沉淀的量达到最大值0.03 mol,继续滴加沉淀的量保持不变,随后再滴加沉淀部分溶解,到60ml时沉淀的量降为0.025 mol且保持不变,则原溶液中c(Fe2+)为___________mol/L、c(Fe3+)为___________mol/L、c(Cl-)为___________mol/L。(若有些离子不存在,请填0 mol/L)
可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0, 在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件,化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是:
A.维持温度、反应体系容积不变,t1时充入SO3(g)
B.维持压强不变,t1时升高反应体系温度
C.维持温度、容积不变,t1时充入一定量Ar
D.维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g)