【题目】碳及其化合物在化工生产中有着广泛的应用。
I.为解决大气中CO2的含量增大的问题,某科学家提出如下构想:把工厂排出的富含CO2的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收,然后再把CO2从溶液中提取出来,在合成塔中经化学反应使废气中的CO2转变为燃料甲醇。部分技术流程如下:
(1)吸收池中反应的化学方程式为K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3,△H<0。该反应为可逆反应,从平衡移动原理分析,低温有利于提高原料气的平衡转化率。而实际生产中采用300℃的温度,其原因是 ____________________,_________________________
(2)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H1=-890.3kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ/mol
如将CO2与H2以1:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。写出CO2(g)与H2(g)反应生CH4(g)与液态水的热化学方程式_____________。
II.某兴趣小组模拟工业合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在容积固定为2L的密闭容器中充入1mol CO和2mol H2,加入合适的催化剂(催化剂体积忽略不计)后开始反应。测得容器内的压强随时间变化如下:
时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
压强/Mpa | 12.6 | 10.8 | 9.5 | 8.7 | 8.4 | 8.4 |
(1)从反应开始到20min时,以CO表示反应速率为___________________
(2)下列描述能说明反应达到平衡是_______
A.装置内CO和H2的浓度比值不再改变
B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器内气体的压强保持不变
D.容器内气体密度保持不变
(3)该温度下平衡常数K=_______,若达到平衡后加入少量CH3OH(g),此时平衡常数K值将_________ (填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)该反应达到平衡后,再向容器中充入1mol CO和2mol H2,此时CO的转化率将_____(填“增大”、“减小”或“不变”)
【答案】提高反应速率 增大催化剂催化活性 CO2(g) +4H2(g)=CH4(g) +2H2O(l) △H=-252.9kJ·mol-1 0.0125mol·L-1·min-1 BC 4 不变 增大
【解析】
I(1)根据工艺流程可知,合成塔内反应是氢气与二氧化碳反应生成甲醇和水;工业生产条件选择要考虑转化率、反应速率、对催化剂的影响、材料、成本等多方面综合考虑;
(2)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H1=-890.3kJ/mol,②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ/mol,根据盖斯定律构造目标热化学方程式;
II. (1)从反应开始到20min时,设CO的浓度变化量是x,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),利用三段式进行分析;
(2)反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,以及其它物理量的变化情况,可由此进行判断;
(3)平衡常数是利用平衡状态下生成物浓度幂次方乘积除以反应物浓度的幂次方乘积得到;平衡常数随温度变化;
(4)该反应达到平衡后,再向容器中充入1molCO22molH2,相当于增大平衡压强,平衡向气体体积减小的方向进行。
I(1)温度影响催化剂的活性,除考虑温度对反应速率的影响外,还主要考虑了催化剂的催化活性,无论是否加入催化剂,反应热都不变,只与反应物与生成物有关,
故答案为:提高反应速率;增大催化剂催化活性;
(2)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H1=-890.3kJ/mol,
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ/mol,
则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式可
根据盖斯定律②×2①得CO2(g) +4H2(g)=CH4(g) +2H2O(l) △H=-252.9kJ·mol-1,
故答案为:CO2(g) +4H2(g)=CH4(g) +2H2O(l) △H=-252.9kJ·mol-1;
II. (1)从反应开始到20min时,设CO的浓度变化量是x,
根据反应前后压强之比等于物质的量之比,则,解得x=0.25mol/L,从反应开始到20min时,CO表示的平均反应速率v=△c÷△t=0.25mol/L÷20min=0.0125mol/(Lmin),
故答案为:0.0125mol·L-1·min-1;
(2)反应是气体体积减小的放热反应,依据平衡移动原理分析判断
A.开始充入 1mol CO和2mol H2,浓度之比等于化学计量数之比,转化的一氧化碳和氢气的浓度之比等于化学计量数之比,所以任意时刻CO和H2的浓度比值不会改变,不能说明反应达到平衡状态,故A错误;
B.容器内气体的平均相对分子质量数值上等于气体的平均摩尔质量等于总质量除以总物质的量,质量是守恒的保持不变,但是n变化,当气体的平均摩尔质量不变了,证明达到平衡,故B正确;
C.反应是前后气体体积变化的反应,容器中气体的压强保持不变,证明达到了平衡,故C正确;
D.该反应在恒容条件下进行,反应前后气体质量守恒,所以反应过程中密度始终保持不变,所以密度不变不能说明反应达到平衡状态,故D错误;
故答案为:BC;
(3)从反应开始到20min时,设CO的浓度变化量是x,
根据反应前后压强之比等于物质的量之比,则,解得x=0.25mol/L,K=0.25÷(0.25×0.52)=4,平衡常数随温度变化,若达到平衡后加入少量CH3OH(g),此时平衡常数K值将不变,
故答案为:4;不变;
(4) CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),该反应达到平衡后,再向容器中充入1mol CO和2mol H2,相当于增大平衡压强,平衡正向进行,CO的转化率将增大,
故答案为:增大。
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【题目】如图为几种晶体或晶胞的示意图:
请回答下列问题:
(1)上述晶体中,粒子之间以共价键结合形成的晶体是____。
(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为:___。
(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同,NaCl晶体的晶格能___(填“大于”或“小于”)MgO晶体,原因是____。
(4)每个Cu晶胞中实际占有___个Cu原子,CaCl2晶体中Ca2+的配位数为__。
(5)冰的熔点远高于干冰,除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外,还有一个重要的原因是_____。
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【题目】亚硝酸钠(NaNO2)外观酷似食盐且有咸味,是一种常用的发色剂和防腐剂,但使用过量会使人中毒。某学习小组针对亚硝酸钠设计了如下实验:
【制取NaNO2】
设计的制取装置如下图(夹持装置略去):
该小组先查阅资料知:①2NO+Na2O2 =2NaNO2;2NO2+Na2O2 =2NaNO3;
②NO能被酸性高锰酸钾氧化为NO3-,
(1)装置A中用于盛放稀硝酸的仪器名称为_______________,装置A中发生主要反应的离子方程式为_____________________________。
(2)装置D的作用是_____________________________。
(3)若无装置B,则进入装置D中的气体除N2、NO外还可能有_____________________________。
(4)甲同学检查装置气密性后进行实验,发现制得的NaNO2中混有较多的NaNO3杂质。下列可以提高NaNO2纯度的方案是____________(填字母)。
a.将B中的药品换为碱石灰 b.将稀硝酸换为浓硝酸
C.实验开始前通一段时间CO2 d.在装置A、B之间增加盛有水的洗气瓶
【测定制得样品中NaNO2的含量】
(5)该实验中需配制KMnO4标准溶液并酸化,应选择_______(填化学式)来酸化KMnO4溶液。
(6)已知:在酸性溶液中,NO2-可将MnO4-还原为Mn2+。为测定样品中亚硝酸钠的含量,该小组称取4.0 g样品溶于水配制成250 mL溶液,取25.00 mL溶液于锥形瓶中,用0.100 mol·L-1的酸性KMnO4 溶液进行滴定,消耗20.00 mL酸性KMnO4溶液。滴定过程中酸性KMnO4溶液的作用是_______________,所得样品中NaNO2的质量分数为______________。
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【题目】已知SO2可以用Fe(NO3)3溶液吸收,按如图所示装置展开相关探究:取一定量的铜片于三颈烧瓶中,通入一段时间N2后再加入足量的浓硫酸,加热;装置A中有白雾(硫酸酸雾)生成,装置B中产生白色沉淀。回答下列问题:
(i)装置A中用于添加浓硫酸的仪器名称为_________________。
(2)实验开始前需进行的操作是_____________________。
(3)加入浓硫酸之前先通入N2一段时间,其目的是_____________________。
(4)排除装置A中白雾影响,可在装置A、B间增加洗气瓶C,则C中盛放的试剂是_______;若用NaOH溶液处理尾气,则发生反应的离子方程式为_________________。
(5)经过讨论,该小组对装置B中产生沉淀的原因,提出下列假设(不考虑各因素的叠加);假设1:装置A中白雾进入装置B中参与了反应;
假设2:______________;
假设3: Fe(NO3)3溶液显酸性,在此酸性条件下NO3-能氧化SO2。
(6)请你设计实验验证上述假设3,写出实验步骤、预期现象和结论。
实验步骤(简述操作过程) | 预期现象和结论 |
①测1.0mol/LFe(NO3)3溶液的pH ②取与Fe(NO3)3溶液中c(NO3-)相同的适量Ba(NO3)2溶液滴入试管中 (3)________________ ④向试管中通入适量SO2气体 | _____________ |
(7)若假设2正确,请写出B中发生反应的离子方程式:_________________。
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【题目】油脂是重要的营养物质.某天然油脂A可发生下列反应:
已知:A的分子式为C57H106O6.1mol该天然油脂A经反应①可得到1molD、1mol不饱和脂肪酸B和2mol直链饱和脂肪酸C.经测定B的相对分子质量为280,原子个数比为C:H:O=9:16:1;
(1)写出B的分子式:________________________;
(2)写出反应①的反应类型:____________;C的名称(或俗称)是_________;
(3)近日,电视媒体关于“氢化油危害堪比杀虫剂”的报道引发轩然大波,反应②为天然油脂的氢化过程.下列有关说法不正确的是_______________;
a.氢化油又称人造奶油,通常又叫硬化油.
b.植物油经过氢化处理后会产生副产品反式脂肪酸甘油酯,摄入过多的氢化油,容易堵塞血管而导致心脑血管疾病.
c.氢化油的制备原理是在加热植物油时,加入金属催化剂,通入氢气,使液态油脂变为半固态或固态油脂.
d.油脂的氢化与油脂的皂化都属于加成反应
(4)D和足量金属钠反应的化学方程式_____________________________。
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【题目】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱,以及生产ClO2 和氯的含氧酸盐(NaClO、NaClO3)等系列化工产品。
(1)写出氯碱工业中电解饱和食盐水的离子方程式:________________;某学习小组为了测定电解后所得溶液NaOH的浓度,设计了如下实验操作步骤:
①取电解后的溶液10.00mL,加水稀释至100mL;
②量取20.00mL于洁净的锥形瓶,滴加2~3滴酚酞试剂;
③用浓度为0.1010mo/L的标准HCl滴定至终点并记录滴定管的读数为25.00mL
请回答有关问题
①步骤①可能用到的仪器除移液管外,还有_______________
②滴定终点的现象是____________,此溶液中c(Na+)______c(Cl-)(填“<”、“>”或“=”)
③下列操作可能导致所得浓度偏大的是______________
a. 锥形瓶用待测溶液润洗 b.碱式滴定管用待测液润洗
c. 滴定管滴定前有气泡,滴定后无气泡 d. 滴定终点俯视读数
④该实验设计存在的明显不足的是____________
(2)已知:H2SO3的Ka1=1.54×10–2,Ka2=1.02×10–7;HClO的Ka=2.95×10–8
①室温下,0.1 mol·L–1 NaClO溶液的pH_____ 0.1 mol·L–1 Na2SO3溶液的pH。(填“大于”、“小于”或“等于”)
②写出一种可以证明NaHSO3溶液中HSO3–的电离程度大于HSO3–水解程度的方法:_____
(3)二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂,实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
电解时发生反应的化学方程式为_______________________,溶液X的溶质主要是__________
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【题目】星形聚合物SPLA可经下列反应路线得到(部分反应条件未注明)。
(1)淀粉是____________糖(填“单”或“多”);A的名称是_______。
(2)乙醛由不饱和烃制备的方法之一是_______________________(用化学方程式表示,可多步)。
(3)DE的化学反应类型属于_________反应;D结构中有3个相同的基团,且1mol D能与2mol Ag(NH3)2OH反应,则D的结构简式是______;D与银氨溶液反应的化学方程式为____________________________。
(4)B的直链同分异构体G的分子中不含甲基,G既不能与NaHCO3溶液反应,又不能与新制Cu(OH)2反应,且1mol G与足量Na反应生成1mol H2,则G的结构简式为______。
(5)B有多种脱水产物,其中两种产物的结构简式为______和______。
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【题目】今有室温下四种溶液,下列有关叙述不正确的是( )
A. ③和④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大
B. ②和③两溶液等体积混合,所得溶液中c(H+)>c(OH-)
C. 分别加水稀释10倍,四种溶液的pH:①>②>④>③
D. V1L ④与V2L ①溶液混合后,若混合后溶液pH=7,则V1<V2
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【题目】在一密闭容器中,反应达到平衡时,测得
为
在温度不变的情况下,将容积增大一倍,当达到新的平衡时,测得
为
下列判断中不正确的是
A.物质B的质量分数减小B.平衡时逆反应速率减小
C.化学计量数:D.物质C的体积分数不变
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