题目内容
I.下图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子,小棍表示化学键,假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
(1)图中属于烷烃的是 (填编号);属于烯烃的是 (填编号);
(2)上图中与B互为同分异构体但不属于同种类的物质的是: 。(填编号)
II.课本“交流?研讨”栏目有这样一组数据:破坏1mol氢气中的化学键需要吸收436kJ能量;破坏1/2mol氧气中的化学键需要吸收249kJ的能量;形成水分子中1 mol H—O键能够释放463kJ能量。
下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化,请将图中①、②、③的能量变化的数值,填在下边的横线上。
① kJ;② kJ;③ kJ。
(12分)I. AC BEF H II.①1370 ②1852 ③482(每空2分)
解析试题分析:(1)烷烃是只含有C—H键、C—C键的链状烃,不含C=C或C≡C或环状结构,可以含有支链结构,则图中A、C代表的烃(正丁烷、异丁烷)属于烷烃;烯烃是含有1个C=C和若干个C—H键、C—C键的链状烃,不能含有环状结构,可以含有支链结构,则图中B、E、F代表的烃属于烯烃;(2)根据碳四价规律,每个球表示1个碳原子,每个碳原子周围短线数+与碳原子相连的氢原子数目=4,则图中A、B、C、D、E、F、G、H的碳、氢原子数均可推断,其分子式分别为C4H10、C4H8、C4H10、C4H6、C4H8、C4H8、C4H6、C4H8,则与B互为同分异构体的是E、F、H,其中B、E、F均属于烯烃,而H属于环烷烃;
II.①由于破坏1mol氢气中的化学键需要吸收436kJ能量,破坏1/2mol氧气中的化学键需要吸收249kJ的能量,则破坏2mol氢气中的化学键需要吸收2×436kJ能量,破坏1mol氧气中的化学键需要吸收2×249kJ的能量,因此同时破坏2mol氢气和1mol氧气中的化学键需要吸收的总能量为2×436kJ +2×249kJ=1370kJ;②1个H2O分子含有2个H—O键,则2molH2O(g)中含有4molH—O键,由于形成水分子中1 mol H—O键能够释放463kJ能量,则形成2molH2O(g)中的4molH—O键能够释放的总能量为4×463kJ=1852kJ;③由于破坏2mol氢气和1mol氧气中的化学键需要吸收的总能量为1370kJ,形成2molH2O中的4molH—O键能够释放的总能量为1852kJ,1370kJ<1852kJ,则2mol氢气和1mol氧气反应生成2molH2O(g)时放出的热量为482kJ。
考点:考查有机物的组成结构及分类、化学反应中能量变化的原因,涉及含有4个碳原子的各种烃的键线式、结构简式、分子式、官能团、同分异构体,以及物质结构、化学键、化学键断裂需要吸收的能量、形成化学键可以释放的能量、物质的量、化学反应中的能量变化、化学方程式等。
化学反应变化过程及结果的研究。按要求回答问题:
(1)关于反应过程中能量变化的研究:
则:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H= kJ·mol-1。
(2)关于反应速率和限度的研究:
工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为:
2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l),该反应的平衡常数(K)和温度(T / ℃)关系如下:
T / ℃ | 165 | 175 | 185 | 195 |
K | 111.9 | 74.1 | 50.6 | 34.8 |
①焓变ΔH _______0 (填“>”、“<”或“=”)。
②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比),下图(1)是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。α随着x增大而增大的原因是 。
③上图中的B点处,NH3的平衡转化率为 。
(3)关于电化学的研究:
铝是日常生活中用途最多的金属元素,下图为Al-AgO电池的构造简图,电解质溶液为NaOH,它可用作水下动力电源,该电池中铝电极反应式为 。用该电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图如下图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为 。
(4)关于电离平衡的研究:
人体血液里存在重要的酸碱平衡:,使人体血液pH保持在7.35~7.45,否则就会发生酸中毒或碱中毒。其pH随c(HCO3-)∶c(H2CO3)变化关系如下表:
c(HCO3-)∶c(H2CO3) | 1.0 | 17.8 | 20.0 | 22.4 |
pH | 6.10 | 7.35 | 7.40 | 7.45 |
试回答:
正常人体血液中,HCO3-的水解程度 电离程度(填“大于”、“小于”、“等于”);
②人体血液酸中毒时,可注射缓解 (填选项);
A.NaOH溶液 B.NaHCO3溶液 C.NaCl溶液 D.Na2SO4溶液
③ pH=7.00的血液中,c(H2CO3) c(HCO3-) (填“<”、“>”、“=”)
电离平衡常数(用Ka表示)的大小可以判断电解质的相对强弱。25℃时,有关物质的电离平衡常数如下表所示:
化学式 | HF | H2CO3 | HClO |
电离平衡常数 (Ka) | 7.2×10-4 | K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11 | 3.0×10-8 |
(1)已知25℃时,①HF(aq)+OH—(aq)=F—(aq)+H2O(l) ΔH=-67.7kJ/mol,
②H+(aq)+OH—(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol,
氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为________________________。
(2)将浓度为0.1 mol/LHF溶液加水稀释一倍(假设温度不变),下列各量增大的是____。
A.c(H+) B.c(H+)·c(OH—) C. D.
(3)25℃时,在20mL0.1mol/L氢氟酸中加入VmL0.1mol/LNaOH溶液,测得混合溶液的pH变化曲线如图所示,下列说法正确的是_____。
A.pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中, 由水电离出的c(H+)相等
B.①点时pH=6,此时溶液中,c(F—)-c(Na+)=9.9×10-7mol/L
C.②点时,溶液中的c(F—)=c(Na+)
D.③点时V=20mL,此时溶液中c(F—)< c(Na+)=0.1mol/L
(4)物质的量浓度均为0.1mol/L的下列四种溶液: ① Na2CO3溶液 ② NaHCO3溶液③ NaF溶液 ④NaClO溶液。依据数据判断pH由大到小的顺序是______________。
(5)Na2CO3溶液显碱性是因为CO32—水解的缘故,请设计简单的实验事实证明之
___________________________________________________________。
(6)长期以来,一直认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO,其结构式为H—O—F。HFO与水反应得到HF和化合物A,每生成1molHF转移 mol电子。
CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:
物质 | CH4 | CO2 | CO | H2 |
体积分数 | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
①此温度下该反应的平衡常数K= 。
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H="-890.3" kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H="2.8" kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H="-566.0" kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的△H= 。
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 。
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是 。
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为 。
(3)以CO2为原料可以合成多种物质。
①聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料,它是由加聚而成。写出聚碳酸酯的结构简式: 。
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解,CO2在铜电极上可转化为甲烷,该电极反应方程式为 。
氢气是一种清洁、高效的新型能源。
I.用甲烷制取氢气的反应分为两步,其能量变化如下图所示:
(1)甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是 。
II.在容积为1L的密闭容器内,加入0.1molCO和0.1molH2O,在催化剂存在的条件下高温加热使其反应。测得CO2的浓度随时间变化的图像如图:
(2)在该温度下,从反应开始至达到平衡时,CO的平均反应速率为 ;
(3)该温度下,此反应的化学平衡常数为(可以用分数表示) ;
(4)下列改变中,能使平衡向正反应方向移动的是 。
A.升高温度 | B.增大压强 |
C.增大H2O(g)的浓度 | D.减少CO2(g)的浓度 |
合成氨然后再生产尿素是最重要的化工生产。
I.在3个2 L的密闭容器中,在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应:
3H2(g) + N2(g)2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时有关数据如下:
| 甲 | 乙 | 丙 | ||
反应物投入量 | 3 mol H2、2 mol N2 | 6 mol H2、4mol N2 | 2 mol NH3 | ||
达到平衡的时间/min | | 5 | 8 | ||
平衡时N2的浓度/mol·L-1 | c1 | 1.5 | | ||
NH3的体积分数 | ω1 | | ω3 | ||
混合气体密度/g·L-1 | ρ1 | ρ2 | |
(1)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=___________。
(2)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K= (用含c1的代数式表示)。
(3)分析上表数据,下列关系正确的是________(填序号):
a.2c1 > 1.5 b.2ρ1 = ρ2 c.ω3 = ω1
II.工业上用氨气合成尿素(H2NCONH2)的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4 (l) (氨基甲酸铵) △H1
第二步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2
(4)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如左下图I所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第 步反应决定。
②第二步反应的平衡常数K随温度T的变化如右上图II所示,则△H2 0;③若第一步反应升温时氨气浓度增大,请在图II中画出第一步反应K1随温度T变化曲线,并作出必要的标注。
(5)氨和尿素溶液都可以吸收硝工业尾气中的NO、NO2,将其转化为N2。
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应为:CO(NH2)2+NO+NO2 =CO2+2N2+2H2O
该反应中的氧化剂为 (写化学式)。
②已知:N2(g)+O2(g)= 2NO(g) △H ="a" kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g) △H2="bkJ·" kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H=" c" kJ·mol-1
则4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H= 。
③尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为 。