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(12分)二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等...

(12分)二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上以CO和H2为原料生产二甲醚CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应:

①CO(g) + 2H2(g)满分5 manfen5.com CH3OH(g)   △H1=-Q1 kJ·mol-1

②2CH3OH(g)满分5 manfen5.com CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H2=-Q2 kJ·mol-1

③CO(g)+ H2O(g)满分5 manfen5.com CO2(g) + H2(g) △H3=-Q3 kJ·mol-1

回答下列问题:

(1)新工艺的总反应3H2(g)+ 3CO(g)满分5 manfen5.comCH3OCH3(g)+ CO2(g)的热化学方程式为                                                       

(2)工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g) + 2H2(g) 满分5 manfen5.comCH3OH (g)  △H。下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(Κ)。

温度

250℃ 

300℃ 

350℃ 

K

2.041

0.270

0.012

①由表中数据判断ΔH       0 (填“ >”、“=”或“<”)。能够说明某温度下该反应是平衡状态的是      

A.体系的压强不变                   B.密度不变

C.混合气体的相对分子质量不变       D.c(CO)=c(CH3OH)

②某温度下,将 2mol CO和 6mol H2 充入2L的密闭容器中,充分反应 10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,计算此温度下的平衡常数K=          

(3)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g) 满分5 manfen5.com2NH3(g)   ΔH=-92.4kJ•mol-1。实验室模拟化工生产,在恒容密闭容器中充入一定量N2和H2后,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如图1。请回答下列问题:

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①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为               

②在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度,请在图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中c(NH3)随时间变化的示意图。

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(12分) (1)3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2 (g) △H=-(2Q1+Q2+Q3) kJ/mol (2)①ΔH<0 A、C ②Κ=2.04 (3)①使用催化剂 ② (2分) 【解析】 试题分析:(1)已知① CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H1=-Q1 kJ·mol-1 ② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H2=-Q2 kJ·mol-1 ③ CO(g)+ H2O(g) CO2(g) + H2(g) △H3=-Q3 kJ·mol-1 根据盖斯定律,①×2+②+③得3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-(2Q1+Q2+Q3) kJ/mol; (2)①根据表中信息推断,升高温度平衡常数减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,也就是说,逆反应是吸热反应,所以正反应是△H<0的放热反应; ②根据各组分的变化浓度之比等于系数之比,可求平衡浓度: CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) 起始浓度/mol•Lˉ1 1 3 0 变化浓度/mol•Lˉ1 0.8 1.6 0.8 平衡浓度/mol•Lˉ1 0 .2 1.4 0.8 K=c(CH3OH)/[c(CO)•c2(H2)]= 0.8/[0 .2×1.42]=2.041 (3)①实验Ⅰ和实验Ⅱ平衡时N2的浓度相等,说明是相同的平衡状态,但是实验Ⅱ的反应速率快,说明实验Ⅱ加入了催化剂 ②在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度,升高温度平衡向吸热方向移动,即平衡向逆反应方向移动,实验Ⅲ平衡时NH3的浓度比实验Ⅰ小;温度越高,反应速率越快,实验Ⅲ先达到平衡状态。 考点:考查了化学平衡的移动和计算等知识  
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考点分析:
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(10分)欲降低废水中重金属元素铬的毒性,可将Cr2O满分5 manfen5.com转化为Cr(OH)3沉淀除去。三种金属离子生成沉淀的pH表。

 

开始沉淀的pH

完全沉淀的pH

Fe(OH)2

7.0

9.0

Fe(OH)3

1.9

3.2

Cr(OH)3

6.0

8.0

某含铬废水处理的主要流程如下图所示:

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(1)Cr在周期表中的位置为                      

(2)初沉池中加入明矾作沉降剂,其作用的原理是(用离子方程式表示)               

(3)请补充并配平以下反应池中发生主要反应的离子方程式:

____Cr2O72- + ____HSO3- + _______ = ____Cr3+ + ___SO42- + ____H2O。

(4)根据“沉淀法”和“中和法”的原理,向沉淀池中加入NaOH溶液,此过程中发生主要反应的离子方程式是:H++OH- = H2O和____________________。证明Cr3+沉淀完全的方法是______________________。

 

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(11分)A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:

阳离子

Ag、Na

阴离子

NO3SO42-Cl

下图Ⅰ所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、 B、 C三种溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了27 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如下图Ⅱ所示。据此回答下列问题:

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(1)M为电源的________(填“正”或“负”)极,乙中阳离子向       (填“c”或“d”)定向移动,A是________(填写化学式)。

(2)计算电极f上生成的气体在标准状况下的体积为                

(3)b电极上发生的电极反应为                                

乙烧杯的电解池总反应的化学方程式为_________________________________。

(4)要使丙恢复到原来的状态,应加入物质的质量为             

 

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(14分)(1)某研究性学习小组用一定物质的量浓度的盐酸滴定10.00 mL一定物质的量浓度的NaOH溶液,滴定时使用pH计精确测量滴定过程中溶液的pH变化(温度为25℃),并绘制出滴定过程中溶液pH的变化曲线如下图所示。

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实验过程中需要使用的仪器有铁架台、滴定管夹、                、________、          ,由图可计算出标准HCl溶液的物质的量浓度为___________(忽略溶液混合时的体积变化)。

(2)该小组同学在探究上述NaOH溶液与酚酞溶液作用时,发现了一个意外现象:向少量酚酞溶液中滴加NaOH溶液,开始时溶液变红色,但继续滴加NaOH溶液至一定量时红色消失。对此意外现象形成的原因,该小组同学分别提出了各自的看法并进行相应的实验设计。

甲:可能是NaOH溶液与空气中的CO2反应造成的。

乙:可能是溶液在碱性条件下继续与空气中的氧气反应造成的。

丙:可能与NaOH溶液的浓度有关。

【理论分析】①乙同学认为甲同学的猜想明显错误,他的理由是__________      _____

【实验设计】②为证实乙同学的猜想,还需做如下实验,请完成下表:

实验步骤

设计此步骤的目的

将配制的NaOH溶液加热

 

在加热后的溶液中滴加酚酞,并在上方滴加一些植物油

 

③通过以上实验,三位同学看到:溶液先变成红色,一会儿红色消失。因此溶液褪色与氧气无关。若丙同学的猜想正确,请你设计一个简单的实验加以证明(按要求填写在下表中):

实验方案

观察到的现象和结论

 

 

 

 

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(11分)现有七种元素,其中A、B、C、D、E为短周期主族元素,F、G为第四周期元素,它们的原子序数依次增大。A元素的核外电子数和电子层数相等,B元素原子的核外p电子数比s电子数少1, C原子的第一至第四电离能:I1=738 kJ·mol-1、I2=1451 kJ·mol-1、I3=7733 kJ·mol-1、I4=10540 kJ·mol-1,D原子价电子层的p轨道半满,E元素的主族序数与周期数的差为4, F是前四周期中电负性最小的元素,G在周期表的第七列。

(1)BA3的电子式为________,晶体类型为               

(2)B元素基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有________个取向,原子轨道呈________形。

(3)某同学根据上述信息,推断C基态原子的核外电子排布图为满分5 manfen5.com,该同学所画的电子排布图违背了__________________。

(4)比较B和D的电负性较大的是________(填元素符号),BE3中心原子的杂化类型          ,其分子构型为           

(5)G位于周期表的________区,该元素的核外电子排布式为              

(6)检验F元素的方法是____________。

 

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有一硝酸盐晶体,其化学式为R(NO3)x·yH2O,相对分子质量为242。 取1.21 g该晶体溶于水,配成100mL溶液,将此溶液用石墨作电极进行电解,当有0.01mol电子发生转移时,溶液中金属全部析出。经称量阴极增重0.32g。下列叙述正确的是

A.x=3      

B.金属R的相对原子质量为56

C.y=2       

D.电解后溶液的pH=1(电解过程中溶液体积变化忽略不计)

 

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