题目内容
【题目】五种短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,A和C同族,B和D同族,C离子和B离子具有相同的电子层结构。A和B、D、E均能形成共价型化合物。A和B形成的化合物在水中呈碱性,C和E形成的化合物是日常生活中的常用调味品。回答下列问题:
(1)五种元素中,原子半径最大的是________,非金属性最强的是________(填元素符号)。
(2)由A分别和B、D、E所形成的共价型化合物中,热稳定性最差的是__________(用化学式表示)。
(3)A、B、E形成的离子化合物电子式为____________,其中存在的化学键类型为____________。
(4)D最高价氧化物的水化物的化学式为________________。
(5)单质D在充足的单质E中燃烧,反应的化学方程式为__________________;D在不充足的E中燃烧,生成的主要产物的化学式为__________。
(6)单质E与水反应的离子方程式为____________________。
【答案】Na Cl PH3 离子键和共价键 H3PO4 2P+5Cl22PCl5 PCl3 Cl2+H2O=H++Cl-+HClO
【解析】
五种短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,A和B形成的化合物在水中呈碱性,则该化合物为氨气,因此A为H元素,B为N元素;A和C同族,B和D同族,C离子和B离子具有相同的电子层结构,则C为Na元素、D为P元素;A和B、D、E均能形成共价型化合物,C和E形成的化合物是日常生活中的常用调味品,则E为Cl元素,据此进行解答。
根据上述分析可知:A是H,B是N,C是Na,D是P,E是Cl元素。
(1)原子核外电子层越多、原子半径越大;当原子核外电子层数相同时,元素的核电荷数越小,原子半径越大,因此在上述元素中,Na原子半径最大;在同一周期中,原子序数越大,元素的非金属性越强,在同主族中,原子序数越大,元素的非金属性越弱,故非金属性最强的元素是Cl;
(2)非金属性Cl>P、N>P,元素的非金属性越弱,其形成的简单氢化物的稳定性就越差;在P、N、Cl三种元素中,P的非金属性最弱,因此热稳定性最差的是为PH3;
(3)H、N、Cl三种元素形成的离子化合物是NH4Cl,NH4+与Cl-之间通过离子键结合,在NH4+中N与H原子之间通过共价键结合,所以氯化铵中含有离子键和共价键,其电子式为:;
(4)P元素原子最外层有5个电子,最高化合价为+5价,所以P元素的最高价氧化物的水化物的化学式为H3PO4;
(5)P在充足的氯气中燃烧生成五氯化磷,反应的化学方程式为:2P+5Cl22PCl5;P在不足量的氯气中燃烧,其主要生成物为PCl3;
(6)E的单质为氯气,氯气与水反应生成盐酸与次氯酸,HClO为弱酸,该反应的离子方程式为:Cl2+H2O=H++Cl-+HClO。
【题目】二甲醚主要用于替代汽车燃油、制氢及用于燃料电池原料。 回答下列问题
⑴二甲醚在加热条件下能发生分解:(CH3)2O(g)→CH4(g)+H2(g)+CO(g),在某温度压强下测定其动力学数据如下:
t/s | 0 | 200 | 400 | 600 | 800 |
c[(CH3)2O]/mol·L-1 | 0.01000 | 0.00916 | 0.00839 | 0.00768 | 0.00702 |
0~800s 的二甲醚平均反应速率为__________________ 。
⑵一种“直接二甲醚燃料电池”结构如下图所示,电解质为强酸溶液。电池工作时,能量转化方式为______,负极的电极反应式为 ____。
⑶二甲醚与水蒸气重整制 H2,相同投料比及流速时,单位时间内 H2 产率与催化剂及温度下关系如下图 所示,适宜的催化剂是______(选填 a、b、c)及适宜的温度是____ 。
⑷工业中用 CO 和 H2 为原料可制取二甲醚,在 250℃、5MPa 及催化剂作用下,在反应器中合成。
a:3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) K1
b:2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) K2
c:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
已知:投料比 n(H2)/n(CO2)与原料气转化率的关系如下图 所示。
①最佳 n(H2)/n(CO)比为_________________ (填图中数字)。
②同一温度下,CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)平衡常数为 K3,则 K3=__________用含 K1、K2 代数式表示)。
⑸已知反应 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。一定条件下,向体积为 1L 的密闭容器中充入 1molCO2和 3molH2,测得 3min 时υ(H2)=0.5mol/L·min,10min 时达到平衡,平衡时,CO2 转化率为 75%,在下图中 画出 CO2 和 CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线________。