(15分)固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。某高分子化合物F可用下列反应制得:
(1)A的名称为________, D中官能团的名称为________
(2)由A也可以制取E,其发生反应的反应类型依次为________________________
(3)写出下列反应的方程式:
①D→E: _________________________
②B+E→F:_______________________
(4)G是E的同分异构体,满足下列条件的G的结构有__________种。
①结构中含有苯环,且苯环上一氯代物只有一种
②1mol该物质与足量金属钠反应生成22.4升的H2(标况)。
(5)下列关于有机物D或E的说法中,正确的有________(多选不给分)。
A.D是烃的衍生物,属于芳香族化合物
B.D分子中所有的氢原子有可能在同一平面内
C.E的核磁共振氢谱有4个吸收峰
D.E能发生加成反应、取代反应和消去反应
决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。
(1)下图是石墨的结构,其晶体中存在的作用力有 (填序号)
A:σ键
B:π键
C:氢键
D:配位键
E:分子间作用力
F:金属键
G:离子键
(2)下面关于晶体的说法不正确的是___________
A.晶体熔点由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4
B.硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅
C.熔点由高到低:Na>Mg>Al
D.晶格能由大到小:NaF>NaCl>NaBr>NaI
(3)CaF2结构如图Ⅰ所示,Cu形成晶体的结构如Ⅲ所示,Ⅱ为H3BO3晶体结构图(层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键结合)
①图I所示的晶体中与Ca2+离子最近且等距离的Ca2+离子数为 ,图III中未标号的Cu原子形成晶体后周围最紧邻的Cu原子数为 ;
②H3BO3晶体中B原子杂化方式______;
③三种晶体中熔点高低的顺序为 (填化学式),H3BO3晶体受热熔化时,克服的微粒之间的相互作用为_______________。
(4)碳的某种单质的晶胞如图所示,一个晶胞中有_____个碳原子;若该晶体的密度为ρ g/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中最近的两个碳原子之间的距离为_ ____cm(用代数式表示)。
(选考)镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、炭粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,并设计出相关实验流程图
已知:①NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+
②某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的理论pH如表所示:
M(OH)n | Ksp | pH | |
开始沉淀 | 沉淀完全 | ||
Al(OH)3 | 1.9×10-33 | 3.43 | 4.19 |
Fe(OH)3 | 3.8×10-38 | 2.53 | 2.94 |
Ni(OH)2 | 1.6×10-14 | 7.60 | 9.75 |
回答下列问题:
(1)根据表数据判断步骤②依次析出沉淀Ⅱ 和沉淀Ⅲ (填化学式),则pH1 pH2(填填“>”、“=”或“<”),控制两种沉淀析出可利用 。.
A.pH试纸 B.石蕊指示剂 C.pH计
(2)已知溶解度:NiC2O4>NiC2O4•H2O>NiC2O4•2H2O,则反应③的化学方程式是 。第③步反应后,过滤沉淀时需要的玻璃仪器有 .若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因 、 。
(3)④中阳极反应产生的气体E为 ,验证该气体的试剂为 。
(4)试写出反应⑥的离子方程式_____________________________________________。
(14分)半导体生产中常需要控制掺杂,以保证控制电阻率,三氯化磷(PCl3)是一种重要的掺杂剂。实验室要用黄磷(即白磷)与干燥的Cl2模拟工业生产制取PCl3,装置如下图所示:(部分夹持装置略去)
已知黄磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5,PCl3遇水会强烈水解生成 H3PO3和HCl。遇O2会生成POCl3,POCl3溶于PCl3,PCl3、POCl3的熔沸点见下表:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ |
PCl3 | -112 | 75.5 |
POCl3 | 2 | 105.3 |
请回答下列问题:
(1)A装置中制氯气的离子方程式为 。
(2)B中所装试剂是 ,E中冷水的作用是 F中碱石灰的作用是_____。
(3)实验时,检査装置气密性后,先打开K3通入干燥的CO2,再迅速加入黄磷。通干燥CO2的作用 。
(4)粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入黄磷加热除去PCl5后.通过_____(填实验操作名称),即可得到较纯净的PCl3。
(5)通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数
①迅速称取1.00g产品,加水反应后配成250 mL溶液;
②取以上溶液25.00mL,向其中加入10.00 mL 0.1000 mol/L碘水,充分反应;
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液,用0.1000 mol/L的Na2S2O3,溶液滴定
④重复②、③操作,平均消耗Na2S2O3,溶液8.40ml
已知:H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI,I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6,假设测定过程中没有其他反应。根据上述数据,该产品中PC13的质量分数为_______。
(14分)“低碳循环”已引起各国家的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为化学家研究的主要课题。
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需 时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
①实验2条件下平衡常数K= 。
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。
③实验4,若900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时V正 V逆(填“<”,“>”,“=”)。
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
②2CO(g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(g)= H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:____________
(3)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。常温下,向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系 ;
(4)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L ,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 ________mol/L。
(5)以二甲醚(CH3OCH3)、空气、H2SO4为原料,铂为电极可构成燃料电池,其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式: 。
(15分)元素周期表的形式多种多样,下图是扇形元素周期表的一部分,对照中学化学常见长式元素周期表,回答下列问题:
(1)元素C的最高价氧化物的电子式为 ;元素G的离子结构示意图为 。
(2)元素L位于周期表的第 族,1mol/L LM2溶液500ml与0.4 mol K单质恰好完全反应的离子方程式为_______________________________________。
(3)化合物X是由B、E、G三种元素组成,其水溶液呈_____性,原因是____________(用离子方程式表示)。
(4)D和G组成的化合物GD,被大量用于制造电子元件。工业上用G的氧化物、C单质和D单质在高温下制备GD,其中G的氧化物和C单质的物质的量之比为1:3,则该反应的化学方程式为 。
(5)制取粗硅的过程中,SiO是反应中间产物,隔绝空气时SiO和NaOH溶液反应(产物之一是硅酸钠)的化学方程式______________________________________________。