題目列表(包括答案和解析)
| 催化劑 |
| 溫度/k CO2轉(zhuǎn)化率% |
500 | 600 | 700 | 800 |
| 1.5 | 45 | 33 | 20 | 12 |
| 2.0 | 60 | 43 | 28 | 15 |
| 3.0 | 83 | 62 | 37 | 22 |
| ||
| ||
| ||
| 太陽光 |
| 高溫 |
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
(12分)本題包括A、B兩小題,分別對應(yīng)于“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”和“實驗化學(xué)”兩個選修模塊的內(nèi)容。請選定其中一題,并在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答。若兩題都做,則按A題評分。
A.《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》2010年上海世博會場館,大量的照明材料或屏幕都使用了發(fā)光二極管(LED)。目前市售LED品片,材質(zhì)基本以GaAs(砷化鎵)、AlGaInP(磷化鋁鎵銦)、InGaN(氮化銦鎵)為主。砷化鎵的品胞結(jié)構(gòu)如圖10。試回答:
圖10![]()
(1)鎵的基態(tài)原子的電子排布式是 。
(2)砷化鎵品胞中所包含的砷原子(白色球)個數(shù)為 ,與同一個鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為 。
(3)下列說法正確的是 (填字母)。
A.砷化鎵品胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同
B.第一電離能:As>Ga
C.電負(fù)性:As>Ga
D.砷化鎵晶體中含有配位鍵
E.GaP與GaAs互為等電子體
(4)N、P、As處于同一主族,其氫化物沸點由高到低的順序是 。
(5)砷化鎵可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃時制得。(CH3)3Ga中鎵原子的雜化方式
為 。
B.《實驗化學(xué)》某研究性學(xué)習(xí)小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進(jìn)行研究。
⑴提出假設(shè)
①該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO2。
②該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO。
③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是 。
⑵設(shè)計方案 如圖11所示,將一定量的氧化鐵在隔絕空氣的條件下與過量炭粉完全反應(yīng),測定參加反應(yīng)的碳元素與氧元素的質(zhì)量比。
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圖11
⑶查閱資料
氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)。實驗室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉(NaNO2)飽和溶液混合加熱反應(yīng)制得氮氣。
請寫出該反應(yīng)的離子方程式: 。
⑷實驗步驟
①按上圖連接裝置,并檢查裝置的氣密性,稱取3.20g氧化鐵、2.00g碳粉混合均勻,放入48.48g的硬質(zhì)玻璃管中;
②加熱前,先通一段時間純凈干燥的氮氣;
③停止通入N2后,夾緊彈簧夾,加熱一段時間,澄清石灰水(足量)變渾濁;
④待反應(yīng)結(jié)束,再緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間的氮氣。冷卻至室溫,稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24g;
⑤過濾出石灰水中的沉淀,洗滌、烘干后稱得質(zhì)量為2.00g。
步驟②、④中都分別通入N2,其作用分別為 。
⑸數(shù)據(jù)處理
試根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析,寫出該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 。 ⑹實驗優(yōu)化 學(xué)習(xí)小組有同學(xué)認(rèn)為應(yīng)對實驗裝置進(jìn)一步完善。
①甲同學(xué)認(rèn)為:應(yīng)將澄清石灰水換成Ba(OH)2溶液,其理由是 。
②從環(huán)境保護(hù)的角度,請你再提出一個優(yōu)化方案: 。
(14分)燃煤煙氣中含有大量的氮氧化合物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等,不宜直接排放到空氣中,可采用以下措施對燃煤煙氣進(jìn)行處理。
(1)脫硝:選擇性催化還原法的脫硝原理是在催化劑存在下,通入甲烷使氮氧化合物(NOx)轉(zhuǎn)化為無害氣體,發(fā)生如下反應(yīng):
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160 kJ·mol-1
甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為 。
(2)脫硫:①石灰石—石膏濕法煙氣脫硫的工作原理是煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的
空氣反應(yīng)生成石膏(CaSO4·2H2O)。某電廠用煤400噸(煤中含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%),若燃燒時煤中的硫全
部轉(zhuǎn)化成二氧化硫,用石膏濕法煙氣脫硫中有96%的硫轉(zhuǎn)化為石膏,則可生產(chǎn)石膏 噸。
②新型納米材料氧缺位鐵酸鹽(ZnFe2Ox),由該鐵酸鹽(ZnFe2O4)經(jīng)高溫還原制得,常溫下,它能使工業(yè)廢氣中酸性氧化物分解除去,轉(zhuǎn)化流程如圖所示:
若2molZnFe2Ox與足量SO2可生成1.0molS,
則x= 。
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(3)脫碳:從脫硝、脫硫后的煙氣中獲取二氧化碳,用二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
△H3
①取五份等體體積CO2和H2的的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),
分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時間后,測得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH) 與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖11所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)的△H3 0(填“>”、“<”或“=”)。
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②在容積為1L的恒溫密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,進(jìn)行上述反應(yīng)。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下圖12所示。若在上述平衡體系中再充0.5 mol CO2和1.5 mol H2O(g) (保持溫度不變),則此平衡將 移動(填“向正反應(yīng)方向”、“不”或“逆反應(yīng)方向”)
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③直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如上圖13所示。其工作時負(fù)極電極反應(yīng)式可表示為 。
(14分)燃煤煙氣中含有大量的氮氧化合物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等,不宜直接排放到空氣中,可采用以下措施對燃煤煙氣進(jìn)行處理。
(1)脫硝:選擇性催化還原法的脫硝原理是在催化劑存在下,通入甲烷使氮氧化合物(NOx)轉(zhuǎn)化為無害氣體,發(fā)生如下反應(yīng):
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160 kJ·mol-1
甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為 。
(2)脫硫:①石灰石—石膏濕法煙氣脫硫的工作原理是煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的
空氣反應(yīng)生成石膏(CaSO4·2H2O)。某電廠用煤400噸(煤中含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%),若燃燒時煤中的硫全
部轉(zhuǎn)化成二氧化硫,用石膏濕法煙氣脫硫中有96%的硫轉(zhuǎn)化為石膏,則可生產(chǎn)石膏 噸。
②新型納米材料氧缺位鐵酸鹽(ZnFe2Ox),由該鐵酸鹽(ZnFe2O4)經(jīng)高溫還原制得,常溫下,它能使工業(yè)廢氣中酸性氧化物分解除去,轉(zhuǎn)化流程如圖所示:若2molZnFe2Ox與足量SO2可生成1.0molS,
則x= 。
(3)脫碳:從脫硝、脫硫后的煙氣中獲取二氧化碳,用二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
①取五份等體體積CO2和H2的的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),
分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時間后,測得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖11所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)的△H3 0(填“>”、“<”或“=”)。
②在容積為1L的恒溫密閉容器中充入1mol CO2和3 mol H2,進(jìn)行上述反應(yīng)。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下圖12所示。若在上述平衡體系中再充0.5 mol CO2和1.5 molH2O(g) (保持溫度不變),則此平衡將 移動(填“向正反應(yīng)方向”、“不”或“逆反應(yīng)方向”)
③直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如上圖13所示。其工作時負(fù)極電極反應(yīng)式可表示為 。
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