题目内容
【题目】氮和碳的化合物在生产生活中应用广泛。
(1)①氯胺(NH2Cl)的电子式为_______________。
②NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质,可作长效缓释消毒剂,该反应的化学方程式为__________________。
(2)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400℃、400℃、T℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
n(NO)(甲容器)/mol | 2.00 | 1.50 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
n(NO)(乙容器)/mol | 1.00 | 0.80 | 0.65 | 0.53 | 0.45 |
n(NO)(丙容器)/mol | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
①该反应为_______________(填“放热”或“吸热”)反应。
②乙容器在200min达到平衡状态,则0~200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=___________。
(3)用焦炭还原NO2的反应为:2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1mol NO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如下图所示:
①A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A)_____Kc(B)(填“<”或“>”或“=”)。
②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是__________(填“A”或“B”或“C”)点。
③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=________(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)最新研究发现,用隔膜电解法可以处理高浓度乙醛废水。原理:使用惰性电极电解,乙醛分别在阴、阳极转化为乙醇和乙酸,总反应为:2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH。实验室中,以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程,其装置示意图如下图所示:
①试写出电解过程中,阴极的电极反应式:_________________________。
②在实际处理过程中,当电路中I=50A时,10min处理乙醛8.8g,则电流效率为__(计算结果保留3位有效数字,每个电子的电量为1.6×10-19C,电流效率=实际反应所需电量/电路中通过电量×100%)。
【答案】 NH2Cl+H2O
NH3+HClO 放热 0.003molL﹣1min﹣1 = A 2MPa CH3CHO+2e-+2H+=CH3CH2OH 64.2%±0.1%
【解析】
根据化学键的类型书写电子式;根据图表数据及运用三段式法进行相关计算;根据电解原理分析解答并进行相关计算。
(1)①氯胺(NH2Cl)为共价化合物,电子式为;
②NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质,可作长效缓释消毒剂,该反应的化学方程式为NH2Cl+H2ONH3+HClO,故答案为:
;NH2Cl+H2O
NH3+HClO;
(2)①根据比较甲容器和丙容器中的数据,丙容器中先达到平衡,则说明丙容器中温度高,平衡时丙容器中NO的物质的量高于甲容器,说明温度升高平衡向逆方向移动,所以该反应是放热反应;
②根据2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),前后气体体积不变,相同温度下,甲与乙为等效平衡,故乙平衡时NO的物质的量为甲平衡时的一半,即为0.4mol,则0200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=
=0.003molL﹣1min﹣1,故答案为:放热;0.003molL﹣1min﹣1;
(3)①A、B两点的温度相同,平衡常数只与温度有关,故浓度平衡常数关系:Kc(A)=Kc(B),故答案为:=;
②2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),增大压强平衡逆向移动,故A、B、C三点中NO2的转化率最高的是A点,故答案为:A;
③设生成二氧化碳2xmol,列三段式:
2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)
起始物质的量(mol) 1 0 0
转化物质的量(mol) 2x x 2x
平衡物质的量(mol) 1-2x x 2x
C点时NO2和CO2浓度相等,则1-2x=2x,解得:x=0.25,因C点时NO2和CO2浓度相等,则NO2和CO2的分压也相等,即Kp(NO2)=Kp(CO2),Kp(C)=(Kp2(CO2)Kp(N2))/Kp2(NO2)=Kp(N2)=10MPa×0.25/(0.5+0.25+0.5)=2MPa,故答案为:2MPa。
(4)①阴极发生得到电子的还原反应,即乙醛得电子转化为乙醇,因此阴极的电极反应式为:CH3CHO+2e-+2H+=CH3CH2OH;
②8.8g乙醛是0.2mol,实际转移0.2mol电子。当电路中I=50A时,经过10min时通过电子的物质的量是≈0.3115mol,因此电流效率为
×100%≈64.2%,故答案为:CH3CHO+2e-+2H+=CH3CH2OH;64.2%±0.1%;
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【题目】前四周期的A、B、C、D四种元素在周期表中均与元素X紧密相邻。已知元素X最高价氧化物的化学式为X2O5,B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的,C的最高价氧化物对应的水化物是强酸。
(1)D元素基态原子的外围电子排布式为____________________。
(2)A、C、X三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序为________________(用相应的元素符号作答)。
(3)B、X、D氢化物的沸点由高到低的顺序为_______________(用相应的化学式作答)。
(4)C元素的原子可形成多种离子,试推测下列微粒的立体构型(C为字母,不是碳元素):
微粒 | CO32- | CO42- |
立体构型名称 | _______________ | _______________ |
(5)元素B的一种氢化物B2H4具有重要的用途。有关B2H4的说法正确的是_______。
A.B2H4分子间可形成氢键 B.B原子是sp3杂化
C.B2H4分子中含有5个σ键和1个π键 D.B2H4晶体变为液态时破坏共价键
(6)E元素和D元素在同一周期,属于VIII族,价层有三个单电子,E(OH)2为两性氢氧化物,在浓的强碱溶液中可形成E(OH)42-,写出E(OH)2酸式电离的电离方程式___________________。
(7)F元素基态原子M层上有5对成对电子,F形成的单质有δ、γ、α三种同素异形体,三种晶胞(如图所示)中F原子的配位数之比为___________,δ、γ、α三种晶胞的边长之比为_____________。