已知A、B、C、D、E五种元素是周期表中前四周期元素,且原子序数依次增大。其中A、B、C为同周期的非金属元素,且B、C原子中均有两个未成对电子。D、E为同周期元素且分别位于s区和d区。五种元素所有的s能级电子均为全充满。E的d能级电子数等于A、B、C最高能层的p能级电子数之和。
回答下列问题:
(1)五种元素中,电负性最大的是________(填元素符号)。
(2)E常有+2、+3两种价态,画出E2+的价电子排布图:________________。
(3)与BC互为等电子体的分子、离子分别是______________________(各举1例),BC的结构式为______________(若有配位键,须用“→”表示出来),实验测得该分子的极性极弱,试从结构方面进行解释:________________________________________________。
(4)自然界中,含A的钠盐是一种天然矿藏,其化学式写作Na2A4O7·10H2O,实际上它的结构单元是由2个H3AO3和2个[A(OH)4]-缩合而成的双六元环,应该写成Na2[A4O5(OH)4]·8H2O,其结构式如图1所示,它的阴离子可形成链状结构。
①A原子的杂化方式为________。
②Na2[A4O5(OH)4]·8H2O的阴离子由极性键和配位键构成,请在图中用“→”标出其中的配位键________。该阴离子通过________________相互结合形成链状结构。
③已知H3AO3为一元弱酸,根据上述信息,用离子方程式解释分析H3AO3为一元酸的原因:________________________________________________________________________。
(5)E2+在水溶液中以[E(H2O)6]2+形式存在,向含E2+的溶液中加入氨水,可生成[E(NH3)6]2+,[E(NH3)6]2+更稳定,原因是_____________________________。
(6)由元素B、D组成的某离子化合物的晶胞结构如图2所示,则该物质的电子式为_____。若晶胞的长、宽、高分别为520 pm、520 pm和690 pm,该晶体的密度为________(保留小数点后两位数字)g·cm-3。
甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法,制备过程涉及的主要反应如下:
反应I:CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g) △H1=+85.2kJ·mol-1
反应II:CH3OH(g)+1/2O2(1)HCHO(g)+H2O(g) △H2
反应III:H2(g)+1/2O2(g)H2O(g) △H3=-241.8kJ·mol-1
副反应:
反应IV:CH3OH(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g) △H4=-393.0kJ·mol-1
(1)计算反应Ⅱ的反应热△H2=____________________________________________。
(2)750K下,在恒容密闭容器中,发生反应CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),若起始压强为P0,达到平衡转化率为α,则平衡时的总压强P平=___________(用含P0和α的式子表示);当P0=101kPa,测得α=50.0%,计算反应平衡常数Kp=___________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,忽略其它反应)。
(3)Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂,有研究指出,催化反应的部分机理如下:
历程i:CH3OH→H+·CH2OH
历程ⅱ:·CH2OH→·H+HCHO
历程ⅲ:·CH2OH→3·H+CO
历程iv:·H+·H→H2
下图表示一定条件下温度对碳酸钠催化脱氢性能的影响,回答下列问题:
①从平衡角度解析550℃-650℃甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因___________;
②反应历程i的活化能___________(填“>、“<”或“=”)CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)活化能。
③650℃~750℃,反应历程ii的速率___________(填“>”、“<”或“=”)反应历程ⅲ的速率。
(4)吹脱是处理甲醛废水的一种工艺,吹脱速率可用方程v=0.0423c(mg·L-1·h-1)表示(其中c为甲醛浓度),下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据。
浓度(mg/L) | 10000 | 8000 | 4000 | 2000 | 1000 |
吹脱时间(h) | 0 | 7 | 23 | 39 | 55 |
则当甲醛浓度为2000mg/L时,其吹脱速率v=___________ mg·L-1·h-1,分析上表数据,起始浓度为10000mg/L,当甲醛浓度降为5000mg/L,吹脱时间为___________h。
In是第5周期IIIA的元素;In2O3是一种透明的导电材料,可运用于触控屏、液晶显示器等高科技领域;利用水铟矿(主要成分In(OH)3)制备In2O3的工艺流程如下:
(1)写出水铟矿被硫酸酸溶的离子方程式:_____________________________
(2)从硫酸铟溶液中制备硫酸铟晶体的实验步骤:__________、_________、过滤、洗涤和干燥。
(3)提纯粗铟的方法和铜的精炼原理相似,则粗铟为___________(填“阴极”、“阳极”),写出阴极的电极反应式_________________________。
(4)完成下列化学方程式:__________
In(NO3)3In2O3
(5)已知t℃时,反应In2O3+CO2InO+CO2的平衡常数K=0.25;
i.t℃时,反应达到平衡时,n(CO):n(CO2)=___________;
ii.在1L的密闭容器中加入0.02mol的In2O3(s),并通入x mol的CO,t℃时反应达到平衡。此时In2O3的转化率为50%,则x=_________。
(6)高纯铟和浓硝酸反应过程中产生的NO2气体可以被Na2O2直接吸收,则标准状况下672mlNO2可以被______g Na2O2吸收。NO2的排放会引起一系列的环境问题,任写一条其引起的环境问题:_____________ 。
乙苯是主要的化工产品。某课题组拟制备乙苯:查阅资料如下:
①几种有机物的沸点如下表:
有机物 | 苯 | 溴乙烷 | 乙苯 |
沸点/℃ | 80 | 38.4 | 136.2 |
②化学原理: +CH3CH2Br +HBr。
③氯化铝易升华、易潮解。
I.制备氯化铝
甲同学选择下列装置制备氯化铝(装置不可重复使用):
(1)本实验制备氯气的发生装置的玻璃仪器有________种。
(2)连接装置之后,检查装置的气密性,装药品。先点燃A处酒精灯,当___________ 时(填实验现象)点燃F处酒精灯。
(3)气体流动方向是从左至右,装置导管接口连接顺序a→______→k→i→f→g→_____。
(4)D装置存在明显缺陷,若不改进,导致的实验后果是______________。
II.制备乙苯
乙同学设计实验步骤如下:
步骤1:连接装置并检查气密性(如图所示,夹持装置省略)。
步骤2:用酒精灯微热烧瓶。
步骤3:在烧瓶中加入少量无水氯化铝、适量的苯和溴乙烷。
步骤4:加热,充分反应半小时。
步骤5:提纯产品。
回答下列问题:
(5)本实验加热方式宜采用_______ (填“ 酒精灯直接加热” 或“水浴加热”)。
(6)确认本实验A中已发生了反应的试剂可以是___。
A 硝酸银溶液 B 石蕊试液
C 品红溶液 D 氢氧化钠溶液
(7)提纯产品的操作步骤有:
①过滤; ②用稀盐酸洗涤; ③少量蒸馏水水洗 ④加入大量无水氯化钙;⑤用大量水洗; ⑥蒸馏并收集136.2℃馏分 ⑦分液。
操作的先后顺序为⑤⑦__ __⑦__ __⑥(填其它代号)。
常温下,在新制氯水中滴加NaOH溶液,溶液中水电离出的的c(H+)与NaOH溶液的体积之间的关系如图所示,下列推断正确的是( )
A. 可用pH试纸测定E点对应溶液,其pH=3
B. G点对应溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(ClO-)>c(OH-)>c(H+)
C. H、 F点对应溶液中都存在:c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)
D. 常温下加水稀释H点对应溶液,溶液的pH增大
有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5,所用装置如图所示,下列说法正确的是
A.图中的甲池为电解池,乙池为原电池
B.a极发生的电极反应为SO2-2e-+2H2O===SO42-+4H+
C.N2O5在c极上产生,c极的电极反应为N2O4-2e-+H2O===N2O5+2H+
D.当消耗标况下2.24 L SO2时,若要维持硫酸的浓度不变则应补充水11.6 mL