英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁。诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获诺贝尔奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如下:
(1)下列有关石墨烯说法正确的是_________。
A.键长:石量烯>金刚石
B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C.12g石墨烯含σ键数为NA
D.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力
(2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。
①铜原子在基态时,在有电子填充的能级中,能量最高的能级符号为___________;第 四周期元素中,最外层电子数与铜相同的元素还有_______________。
②乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还高的丁烷,请解释原因_____________。
③下列分子属于非极性分子的是__________。
a.甲烷 b.二氯甲烷 c.苯 d.乙醇
④酞菁与酞菁铜染料分子结构如图,酞菁分子中氮原子采用的杂化方式是__________;酞菁铜分子中心原子的配位数为____________。
⑤金与铜可形成的金属互化物合金(如图,该晶胞中,Au占据立方体的8个顶点),它的化学式可表示为____________;在Au周围最近并距离相等的Cu有___________个,若2个Cu原子核的最小距离为dpm,该晶体的密度可以表示为 _________g/cm3。(阿伏伽德罗常数用NA表示)
二甲醚又称甲醚,简称DME,熔点-141.5 ℃,沸点-24.9 ℃,与石油液化气(LPG)相似,被誉为“21世纪的清洁燃料”。制备原理如下:
Ⅰ.由天然气催化制备二甲醚:
①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H1
Ⅱ.由合成气制备二甲醚:
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.7 kJ·mol-1
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H3
回答下列问题:
(1)若甲烷和二甲醚的燃烧热分别是890.3 kJ·mol-1、1453.0 kJ·mol-1;1mol 液态水变为气态水要吸收44.0kJ的热量。反应③中的相关的化学健键能数据如表:
化学键 | H-H | C-O | H-O(水) | H-O(醇) | C-H |
E/(kJ • mol-1) | 436 | 343 | 465 | 453 | 413 |
则△H1=_________kJ·mol-1 △H3=_________ kJ·mol-1
(2)反应③的化学平衡常数表达式为______________。制备原理Ⅰ中,在恒温、恒容的密闭容器中合成,将气体按n(CH4):n(O2)=2:1混合,能正确反映反应①中CH4 的体积分数随温度变化的曲线是_________________。下列能表明反应①达到化学平衡状态的是_______________。
a.混合气体的密度不变
b.反应容器中二甲醚的百分含量不变
c.反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比
d.混合气体的压强不变
(3)有人模拟制备原理Ⅱ,在500 K时的2 L的密闭容器中充入2mol CO和6 molH2,8 min达到平衡,平衡使CO的转化率为80%,c(CH3OCH3)=0.3 mol·L-1,用H2表示反应②的速率是__________;可逆反应③的平衡常数K3=_________。若在500K时,测得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3),此时反应③v(正)___v(逆),说明原因____________________。
钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂,由钼精矿(主要成分是MoS2,含少量PbS 等)制备钼酸钠晶体的部分流程如下:
(1)Na2MoO4·2H2O 中钼元素的化合价为____________;焙烧时为了使钼精矿充分反应,可采取的措施是______________(答出一条即可)。
(2)写出焙烧附生成MoO3 的化学方程式为:_________________。
(3)写出“碱浸”反应的离子方程式:____________________。
(4)下图是碳钢在3 种不同介质中的腐蚀速率实验结果:
①当硫酸的浓度大于90%时,腐蚀速率几率为零,原因是__________________。
②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4-Fe2O3 保护膜。密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀,除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2。则NaNO2的作用是_________________。
③要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为_______________。
(5)锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为:xLi+nMoS2Lix(MoS2)n。则电池放电时的正极反应式是:______________________。
(6)碱浸液结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去SO42-,当BaMoO4开始沉淀时,SO42-的去除率是__________。[已知:碱浸液中c(MoO42-)=0.40mol·L-1,c(SO42-)=0.04mol·L-1,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,Ksp(BaMoO4)=40×10-8加入Ba(OH)2固体引起的溶液体积变化可忽略。]
为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数,某化学兴趣小组进行如下了实验。
利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出,再通过滴定测量。
实验装置如图所示。
(1)a的作用是____________,仪器d的名称是________________ 。
(2)检查装置气密性:____________(填操作),关闭k,微热c,导管e末端有气泡冒出;停止加热,导管e 内有一段稳定的水柱,说明装置气密性良好。
(3)c中加入一定体积高氯酸和m g氟化稀土样品,Z 中盛有滴加酚酞的NaOH 溶液。加热b、c,使b中产生的水蒸气进入c。
①下列物质可代替高氯酸的是_________(填序号)。
A.硝酸 B.盐酸 C.硫酸 D.磷酸
②实验中除有HF气体外,可能还有少量SiF4(易水解)气体生成。若有SiF4生成,实验结果将__________ (填“偏 高”“ 偏 低”或“不受影 响” )。
③若观察到f中溶液红色褪去,需要向f中及时补加NaOH溶液,否则会使实验结果偏低,原因是______________。
(4)向馏出液中加入V1mL c1mol·L-1La(NO3)3溶液,得到LaF3沉淀,再用c2mol·L-1EDTA标准溶液滴定剩余La3+(La3+与EDTA按1:1络合),消耗EDTA标准溶液V2ml,则氟化稀土样品中氟的质量分数为______________。
(5)用样品进行实验前,需要用0.084 g氟化钠代替样品进行实验,改变条件(高氯酸用量、反应温度、蒸馏时间),测量并计算出氟元素质量,重复多次。该操作的目的是___________。
已知:常温下,①Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-12 ②H2R及其钠盐的溶液中,H2R、HR-、R2-分别在三者中所占的物质的量分数(ɑ)随溶液pH的变化关系如图所示。下列叙述错误的是
A. 在pH=4.3的溶液中:3c(R2-)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-)
B. 向Na2CO3溶液中加入少量H2R溶液,发生反应:2CO32-+H2R=2HCO3-+R2-
C. 在pH=1.3 的溶液中存在=10-3
D. 等体积等浓度的NaOH溶液与H2R溶液混合后,溶液中水的电离程度比纯水大
2017 年9 月我国科学家对于可充放电式锌一空气电池研究取得重大进展。电池装置如图所示,该电池的核心是驱动氧化还原反应(ORR)和析氧反应(OER),KOH溶液为电解质溶液,放电的总反应方程式为2Zn+O2+4OH-+2H2O=2Zn(OH)42-。下列有关说法正确的是
A. 可逆锌一空气电池实际上是二次电池,放电时电解质溶液中K+ 向负极移动
B. 在电池产生电力的过程中,空气无阻挡地进入电池,发生ORR 反应,并释放电荷
C. 发生OER 反应的电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+
D. 放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)