1、选择题 (15分) 现有A、B、C、D、E、F、G七种短周期元素,原子序数依次增大。已知A与E、D与F分别同主族, E、F、G同周期;A、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数相等,A与D形成的化合物常温下为液态,A分别与F、G形成的气体分子电子总数相等、B有多种同素异形体,其中一种是原子晶体,是自然界中最硬的物质,可做首饰品或做切削工具。
请回答下列问题:
(1)元素C在周期表中的位置是_______________
元素E的原子结构示意图为
(2)C的气态氢化物的水化物与其最高价氧化物的水化物可发生反应,离子方程式为:
(3)在一定条件下,A、D的单质和A、D、E形成的离子化合物的水溶液可构成电池,该电池负极的电极反应式为 , 该电池在放电过程中,电解质溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)化合物C2A4(g) 是一种高效清洁的火箭燃料,0.25 mol C2A4完全燃烧的生成物是一种气态单质和一种气态化合物,它们对环境无污染,同时放出热量133.5 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为(用具体物质化学式表示) 。
2、填空题 (14分)燃煤和汽车尾气是造成空气污染产生雾霾的原因之一。消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题。
(1)已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1
②CO(g)+1/2 O2(g)=CO2 (g) △H=-283kJ·mol-1
则汽车尾气中NO和CO在催化转化器中相互反应成无污染的气体的热化学方程式是_______________。
(2)在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。
已知当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)在一定温度下,将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中,反应过程中部分物质的浓度变化如图所示:
①有害气体NO的转化率为__________,0~15min NO的平均速率v(NO)=__________mol/(L·min)。(保留两位有效数字)
②20min时,若改变反应条件,导致CO浓度减小,则改变的条件可能是________(选填序号)。
a.缩小容器体积 b.增加CO的量
c.降低温度 d.扩大容器体积
③若保持反应体系的温度不变,20min时再向容器中充入NO、N2各0.4mol,化学平衡将______移动(选填“向左”、“向右”或“不”),移动后在达到平衡时的平衡常数的值是_______(保留两位有效数字)。
(4)汽车尾气中的SO2和过氧化氢可设计成酸性原电池,请写出它的正极反应的方程式__________。
3、填空题 甲醇是一种用途广泛的化工原料。
(1)工业上常用下列两种反应制备甲醇:
①CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1= -90.1KJ/mol
②CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(l) ΔH2
已知:CO(g)+ H2O (g) = CO2 (g) + H2 (g) ΔH3=-41.1 KJ/mol ③
H2O (l) =H2O (g) ΔH4=+44.0KJ/mol ④
则ΔH2=
(2)实验室模拟用CO和H2反应来制甲醇。在250℃下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,各物质的物质的量浓度(mol?L-1)变化如下表所示:(前6min没有改变条件)
| 2min
| 4min
| 6min
| 8min
| …
|
CO
| 0.07
| 0.06
| 0.06
| 0.05
| …
|
H2
| x
| 0.12
| 0.12
| 0.2
| …
|
CH3OH
| 0.03
| 0.04
| 0.04
| 0.05
| …
|
①x= 。
②250℃时该反应的平衡常数K值为: (不必化简)。
③若6min~8min只改变了某一条件,所改变的条件是 。
④第8min时,该反应是不是达到平衡状态 。(填“是”或“不是”)
⑤该合成反应的温度一般控制在240~270℃,选择此温度的原因是:Ⅰ.此温度下的催化剂活性高;Ⅱ. 。
(3)电解甲醇水溶液制氢的优点是需要的电压低,而且制得的氢气比电解相同物质的量的水多。写出电解甲醇水溶液的反应式为:阳极: 。
4、填空题 Ⅰ(8分)为了研究化学反应A+B===C+D的能量变化情况,某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时,看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题:
(1)该反应为____________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)A和B的总能量比C和D的总能量____________(填
“高”或“低”)。
(3)物质中的化学能通过化学反应转化成______释放出来。
(4)反应物化学键断裂吸收的能量________(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。
(5)写出一个符合题中条件的化学方程式:_____________________________________
Ⅱ.同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢,有时还很不完全,测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知:
P4(白磷,s)+5O2(g) ====P4O10(s) ΔH=-2 983.2 kJ·mol-1 ①
P(红磷,s)+ O2(g)="===" P4O10(s) ΔH=-738.5 kJ·mol-1 ②
则白磷转化为红磷的热化学方程式为____________。相同状况下,能量状态较低的是____________;白磷的稳定性比红磷____________(填“高”或“低”)。
5、简答题 (6分)(1)肼(N2H4)是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101kPa时,32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出热量624kJ(25℃时),N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是:
(2)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液,
肼—空气燃料电池放电时:负极的电极反应式是:
(3)下图是一个电化学过程示意图。假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源,铜片的质量变化128g,则肼一空气燃料电池理论上消耗标标准状况下的空气 L(假设空气中氧气体积含量为20%)