题目内容
(本题8分)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的同一短周期的元素,它们形成的单质中有2种为金属,1种为气体;Z元素的次外层电子数与其它各层的电子数之和相等。X、Y、W所形成的单质与其他物质之间的反应关系如下图:
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请回答下列问题:
(1)X、Y、Z、W原子对应的离子半径由小到大的顺序是 (填离子符号)。
(2)用电子式表示X、Z所形成的化合物的形成过程 。
(3)写出上述转化关系中生成溶液Ⅱ的反应的离子方程式: 。
(4)检验溶液Ⅲ中金属阳离子的方法为 。
(本题共8分)
水煤气法制甲醇工艺流程框图如下
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(注:除去水蒸气后的水煤气含55~59%的H2,15~18%的CO,11~13%的CO2,少量的H2S、CH4,除去H2S后,可采用催化或非催化转化技术,将CH4转化成CO,得到CO、CO2和H2的混合气体,是理想的合成甲醇原料气,即可进行甲醇合成)
(1)制水煤气的主要化学反应方程式为:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g),此反应是吸热反应。① 此反应的化学平衡常数表达式为
;
②下列能提高碳的平衡转化率的措施是 。
A.加入C(s) B.加入H2O(g) C.升高温度 D.增大压强
(2)将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为:
CH4
(g)+3/2O2 (g)
CO (g)+2H2O (g) +519KJ。工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)
① X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
② Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
③ Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;
已知:T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 (填“X”或“Y”或“Z”),选择的理由是 。
(3)合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔,在催化剂作用下,进行甲醇合成,主要反应是:2H2(g) + CO(g)
CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃下此反应的平衡常数为160。此温度下,在密闭容器中加入CO、H2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
|
物质 |
H2 |
CO |
CH3OH |
|
浓度/(mol·L-1) |
0.2 |
0.1 |
0.4 |
① 比较此时正、逆反应速率的大小:v正 v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入同样多的CO、H2,在T5℃反应,10 min后达到平衡,此时c(H2)=0.4 mol·L-1、c(CO)=0.7 mol·L-1、则该时间内反应速率v(CH3OH) = mol·(L·min)-1。
(4)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是 。
(本题共8分)现有部分元素的性质与原子(或分子)结构如下表:
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元素编号 |
元素性质与原子(或分子)结构 |
|
T |
最外层电子数是次外层电子数的3倍 |
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X |
常温下单质为双原子分子,分子中含有3对共用电子对 |
|
Y |
M层比K层少1个电子 |
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Z |
第三周期元素的简单离子中半径最小 |
(1)写出元素T的原子结构示意图 。
(2)元素Y与元素Z相比,金属性较强的是________(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是________(填序号)。
a.Y单质的熔点比Z单质低
b.Y的化合价比Z低
c.Y单质与水反应比Z单质剧烈
d.Y最高价氧化物的水化物的碱性比Z强
(3)T、X、Y、Z中有两种元素能形成既有离子键又有非极性共价键的化合物,写出该化合物的电子式:_____ _________。
(4)元素T和氢元素可形成一种18电子的化合物Q,元素X与氢元素也能按原子个数比为1∶2形成一种18电子化合物W,Q与W发生氧化还原反应,生成X单质和T的另一种氢化物,写出该反应的化学方程式: 。