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英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“...

英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法从石墨中成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如下:

1)下列有关石墨烯的说法正确的是_________

A.12g石墨烯含化学键数为NA

B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面

C.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力

D.石墨烯中每个C原子连接3个六元环,每个六元环占有6C原子

2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。

①基态铜原子能量最高的电子占据的能级符号是_________;第四周期元素中,最外层电子数与铜原子相同的元素还有___________

②下列分子属于非极性分子的是__________

a.甲烷    b.二氯甲烷     c.      d.乙醇

③乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还大的丁烷,请解释原因____________________________

④酞菁与酞菁铜染料分子结构(如图),酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是____

          

⑤金与铜可形成的金属互化物合金(如图),它的化学式可表示为_________;在Au周围最近并距离相等的Cu_____,2Cu原子核的最小距离为d pm,该晶体的密度可以表示为__________g/cm3(阿伏伽德罗常数用NA表示).

 

BC 3d K、Cr a、c 乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键 sp2 Cu3Au或AuCu3 12 【解析】 (1)A.石墨烯中一个碳原子具有1.5个σ键,所以12g石墨烯含σ键数为1.5NA,选项A错误; B.碳碳双键上所有原子都处于同一平面,所以导致石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面,选项B正确; C.石墨结构中,石墨层与层之间存在分子间作用力,所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力,选项C正确; D、石墨烯晶体中最小的环为六元环,每个碳原子连接3个C-C化学健,则每个C原子连接3个六元环,每个六元环占有的C原子数为6×=2,选项D错误; 答案选BC; (2)①铜是29号元素,其基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1,基态铜原子能量最高的电子占据的能级符号是3d; 第四周期元素中,最外层电子数与铜原子相同的元素还有K、Cr; ②a.甲烷为正四面体结构,结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,选项a正确; b.二氯甲烷为四面体分子,结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,选项b错误; c.苯为平面正六边形,结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,选项c正确; d.乙醇结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,选项d错误; 答案选ac; ③乙醇分子间存在氢键,使得其熔、沸点升高,而丁烷分子间不存在氢键; ④酞菁分子中碳原子形成3个σ键和1个π键,所以采取sp2杂化;酞菁铜分子中能提供孤电子对的氮原子才是配位原子,所以酞菁铜分子中心原子的配位数为2; ⑤该晶胞中含铜原子个数为6=3,含有金原子数为8=1,所以其化学式为Cu3Au或AuCu3,根据图示,铜原子周围最近并距离相等的金原子有4个。根据化学式,在Au周围最近并距离相等的Cu有12个;若2个铜原子核的最小距离为d pm,则晶胞的棱长为d pm=d10-10 cm, 该晶体的密度==。  
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羰基硫(COS)广泛存在于以煤为原料的各种化工原料气中,能引起催化剂中毒、化学产品质量下降和大气污染。

(1)羰基硫的结构与二氧化碳相似,电子式为______________,硫原子的结构示意图______________

(2)羰基硫的氢解和水解反应是两种常用的脱硫方法:

氢解反应:COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)    ΔH1=+7kJ/mol

水解反应:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)  ΔH2=-34kJ/mol

已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  ΔH=-484kJ/mol

表示CO燃烧热的热化学方程式为________

(3)氢解反应平衡后保持温度和压强不变通入适量的He,则正反应速率___________,COS的转化率_______(填增大”、“减小不变”)。

(4)若在绝热、恒容的密闭体系中,投入一定量COS(g)H2(g),发生氢解反应,下列示意图能说明t1时刻反应达到平衡状态的是______(填字母序号)。(下图中υ、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量)

(5)某温度下,在体积为2 L密闭的容器中通入2molCOS(g)4molH2O(g)发生上述水解反应,5 min后达到平衡,测得COS(g)的转化率是75%,回答下列问题:

v(H2S)=________mol/(L·min)

②该温度下平衡常数K=__________

 

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随着材料科学的发展,金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用,并被誉为“合金维生素”工业上回收废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。该工艺的主要流程如图所示:

已知部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示:

物质

VOSO4

V2O5

NH4VO3

(VO22SO4

溶解性

可溶

难溶

难溶

易溶

 

请问答下列问题:

(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,其化学方程式可表示为____

(2)滤液中含钒的主要成分________(写化学式)。反应①的离子方程式___________________

(3)萃取和反萃取过程中所需的主要玻璃仪器为_____________。若反萃取使用硫酸用量过大,进一步处理会增加_______(填化学式)的用量,造成成本增大。

(4)该工艺反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,写出该步发生反应的离子方程式___________________。“沉淀”过程中,沉钒率受温度、氯化铵系数(NH4Cl的质量与调节pH之后的料液中VO3-的质量比)等的影响,其中温度与沉钒率的关系如图所示,温度高于80℃沉钒率降低的可能原因是___________________________

(5)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:

pH

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

2.1

钒沉淀率%

88.1

94.8

96.5

98.0

98.8

98.8

96.4

93.1

89.3

 

结合上表,在实际生产中,③中加入氨水,调节溶液的最佳pH值为____。若矾沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<_____。(已知:25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39

(6)废钒催化剂中V2O5的质量分数为6%(原料中的所有钒已换算成V2O5)。取100g此废钒催化剂按上述流程进行实验,当加入105mL 0.1mol•L-1KClO3溶液时,溶液中的钒恰好被完全处理,假设以后各步钒没有损失,则该工业生产中钒的回收率是______________

 

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过氧化钙是一种温和的氧化剂,常温下为白色的固体,无臭无味,能潮解,难溶于水,可与水缓慢反应;不溶于醇类、乙醚等,易与酸反应,常用作杀菌剂、防腐剂等。某实验小组拟选用如下装置(部分固定装置略)制备过氧化钙。

      

(1)请选择必要的装置,按气流方向连接顺序为_____________(填仪器接口的字母编号,装置可重复使用)。

(2)根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:①检验装置的气密性后,装入药品;②打开分液漏斗活塞通入一段时间气体,加热药品;③反应结束后,_______________(填操作);④拆除装置,取出产物。

(3)一小组同学利用CaCl2在碱性条件下与H2O2反应制得。制备CaO2的实验方案和装置示意图如下:

①三颈烧瓶中发生的主要反应的化学方程式为___________________________________

②支管B的作用是_________________________

③步骤③中洗涤CaO2·8H2O的液体X的最佳选择是____________

A.无水乙醇         B.浓盐酸            C.水            D.CaCl2溶液

④该反应常用冰水浴控制温度在0℃左右,其可能的原因该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2·8H2O产率;________________________________________

(4)测定产品中CaO2含量的实验步骤如下:

步骤一:准确称取a g产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体,再滴入少量2 mol·L-1的硫酸,充分反应。

步骤二:向上述锥形瓶中加入几滴________(作指示剂)。

步骤三:逐滴加入浓度为c mol·L-1的Na2S2O3溶液至反应完全,滴定至终点,记录数据,再重复上述操作2 次,得出三次平均消耗Na2S2O3溶液的体积为V mL。

CaO2的质量分数为________(用字母表示)。(已知:I2 + 2S2O===2I+ S4O

 

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电解质溶液电导率越大导电能力越强。常温下用0.100 mol·L1盐酸分别滴定10.00 mL浓度均为0.100 mol·L1NaOH溶液和氨水溶液。利用传感器测得滴定过程中溶液的电导率如图所示。下列说法正确的是

A.曲线代表滴定氢氧化钠溶液的曲线

B.滴定氨水的过程应该选择酚酞作为指示剂

C.b点溶液中:c(H)c(OH)c(NH4)c(NH3·H2O)

D.abcd四点的溶液中,水的电离程度最大的是c

 

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某可充电电池的原理如图所示,已知ab为惰性电极,溶液呈酸性。放电时右槽溶液颜色由紫色变为绿色。下列叙述正确的是(  

A.放电时,H+从左槽迁移进右槽

B.放电过程中,左槽溶液颜色由黄色变为蓝色

C.充电时,b极接直流电源正极,a极接直流电源负极

D.充电过程中,a极的电极反应式为:VO2+ + 2H++ e=VO2+ + H2O

 

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