【題目】釩(V)為過渡元素,可形成多價態(tài)化合物,在工業(yè)催化、新材料、新能源等領域有廣泛應用。
(1)金屬釩熔點很高,可由鋁熱反應制得。
已知25℃、101 KPa時
4A1(s)+3O2(g)═2Al2O3(s)△H1=akJmol-1
4V(s)+5O2(g)═2V2O5(s)△H2=bkJmol-1
則用鋁熱反應冶煉金屬V(s)的熱化學方程式為______。
(2)全釩液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲能系統(tǒng),工作原理如圖所示:
查閱相關資料可知:
離子種類 | VO2+ | VO2+ | V3+ | V2+ |
顏色 | 黃色 | 藍色 | 綠色 | 紫色 |
①該電池放電時,VO2+發(fā)生還原反應,則正極的反應式是______。
②當完成儲能時,負極溶液的顏色為______。
③電池放電時,負極區(qū)溶液的pH將______(填“增大”、“減小”或“不變”)。
④用該釩電池在鐵制品上鍍銅,鐵制品應與電池的______極(填“A“或“B“)相連。若電鍍開始時兩電極質量相等,電鍍一段時間后,兩電極質量之差為128g,此時轉移電子的物質的量為______。
【答案】10Al(s)+3V2O5(s)=5Al2O3(s)+6V(s) △H=(2.5a-1.5b)kJ·mol-1或(-)kJ·mol-1 VO2++e-+2H+=VO2++H2O 紫色 增大 B 2mol
【解析】
(1)鋁熱反應冶煉釩的化學方程式為10Al+3V2O5=5Al2O3+6V,根據(jù)蓋斯定律進行計算;
(2)①VO2+發(fā)生還原反應,V得到電子,化合價降低,生成VO2+,然后根據(jù)電解質環(huán)境寫出電極反應式;
②儲能是充電過程,電池負極與電源的負極相連,即該電極為陰極,應是V3+和V2+之間的轉化,根據(jù)表中現(xiàn)象進行分析;
③根據(jù)原電池工作原理,陽離子從負極移向正極,進行分析;
④電鍍,待鍍金屬作陰極,鍍層金屬作陽極,根據(jù)兩極電極反應式進行計算;
(1) 鋁熱反應冶煉釩的化學方程式為10Al+3V2O5=5Al2O3+6V,4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) ①,4V(s)+5O2(g)=2V2O5(s) ②,根據(jù)蓋斯定律,①-②,因此有10Al(s)+3V2O5(s)=5Al2O3(s)+6V(s) △H=(2.5a-1.5b)kJ·mol-1或(-)kJ·mol-1;
(2)①放電時,VO2+發(fā)生還原反應,說明VO2+得到電子,正極上得電子,化合價降低,發(fā)生還原反應,即電極A為正極,電極B為負極,根據(jù)裝置圖,正極電極反應式為VO2++e-+2H+=VO2++H2O;
②儲能為充電過程,電池的負極與電源的負極相連,該電池B為陰極,電極反應式為V3++e-=V2+,該電極溶液顏色為紫色;
③電池放電時,陽離子從負極向正極移動,即H+從右移向左,負極區(qū)溶液c(H+)減小,pH增大;
④鐵制品上鍍銅,鐵制品作陰極,銅作陽極,因此鐵制品應與電池的B極相連;陰極反應式為Cu2++2e-=Cu,陽極反應式為Cu-2e-=Cu2+,令轉移電子物質的量為amol,陰極質量增加,陽極質量減少,因此兩極質量差為+=128g,解得a=2mol。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】有4種鈉的化合物W、X、Y、Z,它們之間存在如下關系:
①WX+H2O+CO2↑
②Z+CO2→X+O2
③Z+H2O→Y+O2↑
④X+Ca(OH)2→Y+CaCO3↓
試回答下列問題:
(1)W、X、Y、Z的化學式分別是W:__、X:__、Y:__、Z__。
(2)以上4個化學反應,屬于氧化還原反應的是__(填反應序號),反應中還原劑是__(寫化學式)。反應②中每生成標況下3.36L氣體,轉移電子的數(shù)目為__。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列各選項有機物同分異構體的數(shù)目,與分子式為C5H12O且含有兩個甲基的醇的有機物數(shù)目相同的是(不含立體異構):
A.分子式為CH2BrCl 的鹵代烴
B.分子式為C4H8O2的酯
C.的一溴代物
D.立方烷()的二氯代物
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列敘述中正確的有
①該原子的電子排布圖,最外層違背了洪特規(guī)則
②處于最低能量狀態(tài)原子叫基態(tài)原子,1s22s22px1→1s22s22py1過程中形成的是發(fā)射光譜
③運用價層電子對互斥理論,CO32-離子的空間構型為三角錐型
④具有相同核外電子排布的粒子,化學性質相同
⑤NCl3中N-Cl鍵的鍵長比CCl4中C-Cl鍵的鍵長短
A.1個
B.2個
C.3個
D.4個
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【題目】研究表明,納米0價金屬能去除地下水中的NO3-,不同初始pH和不同金屬組成對NO3-的去除效果如圖所示。圖1初始pH=5.5,圖2初始pH=2,NO3-初始濃度均為50mgL-1,納米級金屬添加量均為2gL-1.下列說法正確的是
A.納米鐵的去除效果優(yōu)于納米鎳
B.當加入的金屬是Fe0/Ni05/1,在不同的初始pH下,經過60min后,pH=2時NO3-的去除率比pH=5.5時的大
C.圖2納米鐵反應60min時NO3-去除率為67.2%,則60min內v(NO3-)=0.56molL-1min-1
D.其他條件相同時,若pH過低,可能會導致去除率下降
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.0kJ/mol。以太陽能為熱源分解Fe3O4,經熱化學鐵氧化合物循環(huán)分解水制H2的過程如下:
過程Ⅰ:2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) ΔH=+313.2kJ/mol
過程Ⅱ:……
下列說法不正確的是( )
A.過程Ⅰ中每消耗232gFe3O4轉移2mol電子
B.過程Ⅱ熱化學方程式為:3FeO(s)+H2O(l)=H2(g)+Fe3O4(s) ΔH=-128.9kJ/mol
C.過程Ⅰ、Ⅱ中能量轉化的形式依次是:太陽能→化學能→熱能
D.鐵氧化合物循環(huán)制H2具有成本低、產物易分離等優(yōu)點
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【題目】已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=Q,其平衡常數(shù)隨溫度變化如下表所示:
溫度/℃ | 400 | 500 | 850 |
平衡常數(shù) | 9.94 | 9 | 1 |
請回答下列問題:
(1)上述反應的化學平衡常數(shù)表達式為___,該反應的Q__0(填“>”或“<”)。
(2)850℃時在體積為10L反應器中,通入一定量的CO和H2O(g),發(fā)生上述反應,CO和H2O(g)濃度變化如圖所示,則0~4 min時平均反應速率v(CO)=__。
(3)400℃時,壓強恒定的密閉容器中進行上述反應。該可逆反應達到平衡的標志是__(填字母)。
A.v逆(H2)=v正(CO)
B.容器的總體積不再隨時間而變化
C.混合氣體的密度不再隨時間變化
D.CO、H2O、CO2、H2的分子數(shù)之比為1∶1∶1∶1
(4)若在500℃時進行,且CO、H2O(g)的起始濃度均為0.020molL-1,該條件下,CO的最大轉化率為__。
(5)若在850℃時進行,某時刻時測得CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)的物質的量分別為1mol、0.5mol、0.6mol、0.6mol,此時V正__V逆。(填“>”或“<”或“=”)
(6)若在850℃時進行,設起始時CO和H2O(g)共為1mol,其中水蒸氣的體積分數(shù)為x,平衡時CO的轉化率為y,試推導y隨x變化的函數(shù)關系式為__。
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【題目】結構的研究是有機化學最重要的研究領域.某有機物X(C12H13O6Br)分子中含有多種官能團,其結構簡式如下:(其中Ⅰ、Ⅱ為未知部分的結構).
為推測X的分子結構,進行如圖轉化:
已知向D的水溶液中滴入FeCl3溶液顯紫色,對D的結構進行光譜分析,在氫核磁共振譜上顯示只有兩種信號.M、N互為同分異構體,M中含有一個六原子環(huán),N能使溴的四氯化碳溶液褪色,G能與NaHCO3溶液反應.請回答:
(1)G分子所含官能團的名稱是__;
(2)D不可以發(fā)生的反應有(選填序號)__;
①加成反應 ②消去反應 ③氧化反應 ④取代反應
(3)寫出上圖轉化中反應①和②的化學方程式
①B+F→M__;
②G→N__;
(4)已知向X中加入FeCl3溶液,能發(fā)生顯色反應,則X的結構簡式是:___________,1mol該 X與足量的NaOH溶液作用,最多可消耗NaOH__mol;
(5)有一種化工產品的中間體W與G互為同分異構體,W的分子中只含有羧基、羥基和醛基三種官能團,且同一個碳原子上不能同時連有兩個羥基.則W的分子結構有__種,寫出任意一種的結構簡式___________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】最新研制的人造納米“竹子”可充分利用太陽能,并將其有效轉化為氫能源。“竹子”的竹節(jié)和竹莖,分別由硫化鎘和硫化鋅兩種不同的半導體材料組成。
(1)已知Cd與Zn位于同一副族,且在Zn的下一周期,則Cd的價電子排布圖為___。已知Zn與Cu的能量變化如圖所示,試解釋步驟②吸收能量大于步驟④的原因___。
(2)CdS燃燒可生成CdO和SO2,SO2在空氣中遇到微塵會緩慢轉化為SO3。SO2中S的雜化方式為___,SO3分子的空間構型為___。
(3)O、S、Se為同主族元素,已知其對應氫化物的相關數(shù)據(jù)如下表:
①H2Se沸點高于H2S的原因為___。
②H2O的分解溫度高于H2S的原因為___。
(4)已知ZnS熔點為2830℃;CdS熔點為1750℃,則二者屬于___晶體,ZnS熔點更高的原因為___。
(5)如圖為ZnS的晶胞圖。若已知最近的鋅離子之間距離為apm,則ZnS晶體的密度為___g·cm-3(列出計算式即可)。
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