题目内容

【题目】现有部分短周期元素的原子结构如下表:

元素

编号

元素原子结构

X

原子结构示意图为

Y

最外层电子数是次外层电子数的2倍

Z

原子核内含有12个中子,且其离子的结构示意图为

(1)写出X的元素名称:________,元素Y的最简单氢化物的结构式为___________;

(2)Z元素原子的质量数为________;

(3)X和Z两种元素的简单离子,离子半径大的是________(填离子符号),X和Z两种元素的最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式为_____________;

(4)Y和Z两种元素的最高价氧化物发生氧化还原反应的化学方程式为_________________,若反应过程中转移电子数为6.02×1023,则消耗Y的最高价氧化物的质量为__________;

(5)写出Z2O2的电子式______________。

【答案】氮 23 N3- H++OH-=H2O 2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2 44 g

【解析】

根据X的原子结构示意图为,K层最多两个电子,则b=2,a=7,所以X为N元素;Y最外层电子数是次外层电子数的2倍,次外层2个电子,最外层4个电子,所以Y为C元素;Z离子的结构示意图为,核电荷数是11,Z为Na元素。

(1)根据分析,X为N元素,名称:氮,元素Y为C元素,最简单氢化物是甲烷,结构式为;

(2) Z为Na元素,原子核内含有12个中子,质量数为11+12=23;

(3)X 简单离子为N3-、Z简单离子为Na+,电子层数相同的粒子,其半径是原子序数越大半径越小,离子半径大的是N3-,X的最高价氧化物对应的水化物为硝酸,是强酸,Z的最高价氧化物对应的水化物为氢氧化钠,是强碱,相互反应的离子方程式为H++OH-=H2O;

(4)Y的最高价氧化物是CO2,Z的最高价氧化物可以是Na2O或Na2O2,能发生氧化还原反应的是Na2O2,化学方程式为2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,6.02×1023个电子为1mol,根据方程式,Na2O2中O为-1价,一个O升高,一个O降低,1mol Na2O2则转移1mol电子,则CO2消耗1mol,质量为44 g;

(5) Z2O2是Na2O2,Na2O2是离子化合物,由Na+离子和O离子构成,电子式为。

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【题目】实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物) 为原料制备Mg CO3·3H2O。实验过程如下:

(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为:

MgCO3(s)+2H+(aq)=Mg2+(aq)+CO2(g)+H2O H = -50.4kJ·mol-1

Mg2SiO4(s) +4 H+(aq)=2 Mg2+(aq) +H2SiO3(s) + H2O(l) H =-225.4kJ··mol-1

向Mg2SiO4悬浊液中通入CO2析出H2SiO3的热化学方程式为__________,该反应能正向进行的热力学原因是_________。该反应的平衡常数表达式为__________。

(2)对氧化后的溶液,加入萃取剂磷酸二异辛酯(C16H35O4P)的煤油溶液,并调节pH为1.4~4.3,萃取剂的体积约为水溶液的0.5倍,充分振荡、静止、分层(上层为含三价铁的有机层),分液。向分液得到的有机层加硫酸反萃取得到硫酸铁溶液,从而与有机层分离。萃取反应为:Fe2(SO4)3(水层)+6HA(有机层)=2FeA3(有机层)+3H2SO4(水层)

①提高萃取效率的措施有__________。

A 适当提高萃取剂的浓度 B 适当提高溶液酸度

C 充分振荡,多次萃取 D 不断地从下层排除出有机层

②在反萃取中加硫酸的作用是___________。

(3)萃取后的水溶液制备Mg CO3·3H2O的实验方案:滴加氨水调节溶液的pH在一定范围内,过滤。向滤液中滴加Na2 CO3溶液,搅拌、静置、过滤,用水洗涤固体2~3次,在50℃下干燥,得到Mg CO3·3H2O。[已知该溶液中pH=8.5时Mg(OH)2开始沉淀;pH=5.0时Al(OH)3沉淀完全]。

①调节溶液pH的范围____________。

②判断向滤液中滴加Na2CO3溶液过量的方法__________。

(4)从废渣制备Mg CO3·3H2O的整体实验方案看,酸溶时所加H2SO4不宜过量太多的原因是_________。

【题目】甲醇是一种常见的燃料和有机溶剂。下列为合成甲醇的有关热化学方程式:

Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+206kJmol-1

Ⅱ.2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H2=-90kJmol-1

Ⅲ.H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H3=-125.5kJmol-1

Ⅳ.3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H4

回答下列问题:

(1)上述反应中△H4=______kJmol-l。

(2)现将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入恒容反应室(容积为100L)中,在一定条件下发生反应I,平衡时CH4的转化率与温度、压强的关系如图甲所示。

①下列说法能表明该反应已达平衡状态的是______(填字母序号);

a.生成CO和H2的物质的量之比为1:3

b.容器内混合气体的密度保持不变

c.混合气体的压强保持不变

d.甲烷的生成速率与H2的生成速率之比为1:3

②已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为______molL-lmin-1;

③图中的p1______p2(选填“<”“>”或“=”),100℃时的平衡常数为______mol2L-2。

(3)在压强为0.1MPa条件下,1mol CO与3mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发发生反应Ⅱ生成甲醇。

①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是______(填字母序号);

a.升高温度

b.将CH3OH(g)从体系中分离

c.充人氦气,使体系总压强增大

d.再充人1mol CO和3mol H2

②根据反应Ⅱ的特点,图乙是在压强分别为0.2MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线,请指明图乙中的压强px=______MPa。

(4)在总压p=5MPa的恒压密闭容器中进行反应Ⅳ,按照不同氢碳比投料测得CO2的平衡转化率与温度关系如图丙所示(已知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),则:

①X点时,H2的转化率为______,

②600℃、m=3时,Kp=______MPa-2(保留两位小数)。

(5)复旦大学先进材料实验室科研团队研究出以过渡金属为催化剂的电催化还原二氧化碳制甲醇的途径,大大提高了甲醇的产率,原理如图丁所示。

①石墨2电极上发生______(选填“氧化”或“还原”)反应;

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