【题目】(13分)日常生活、生产中甲烷既是重要的清洁能源也是一种重要的化工原料。
(1)下图是CH4/H2O体系放氢焓变示意图:
则CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H= 。
(2)合成气(CO、H2)是一种用途相当广泛的化工基础原料,常被用来合成很多有机物,如甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等。
①在压强为0.1MPa条件下,物质的量之比为1:3的CO、H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H<0。若容器体积不变,改变下列条件新平衡下甲醇体积分数增大的是 (填字母)。
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入N2使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
②二甲醚被誉为“21世纪的清洁燃料”。一定条件下利用H2、CO合成CH3OCH3。其反应方程式为:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的平衡常数表达式为 。最近研究发现一种新型的催化剂(主要成分是Cu、Mn的合金)对CO和H2合成二甲醚具有较好的催化效率。根据如图判断,催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
③以甲醇为原料是合成二甲醚的又一途径:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)。一定温度下,向2L某容器中充入一定量的CH3OH,10s到达平衡后测得CH3OH 0.04mol,CH3OCH3 0.08mol,则用甲醇表示反应在10s内的平均反应速率为 ,相同条件下起始时向该容器中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol、和H2O 0.10mol,则反应将向 方向进行(填“正反应”或“逆反应”)。
【答案】
(1)+123.8 kJ/mol
(2)①D;②K=;2.0;③0.008 mol/(L·s);正反应
【解析】
试题分析:(1)根据图示有①CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) △H=+206.2kJ/mol
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+165.0kJ/mol
将②×2-①得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=2×(+165.0kJ/mol)-(+206.2kJ/mol)=+123.8kJ/mol,故答案为:+123.8kJ/mol;
(2)①A.升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇体积分数减小,错误;B.将CH3OH(g)从体系中分离出来,平衡正向移动,但甲醇体积分数不变,错误;C.充入N2使体系总压强增大,平衡不一定,甲醇体积分数不变,错误;D.再充入1mol CO和3mol H2,相当于增大压强,平衡正向移动,甲醇体积分数增大,正确;故选D。
②根据3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的平衡常数表达式为K=,根据图像可知,催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2时最有利于二甲醚的合成,故答案为:K=;2.0;
③ 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始(mol) a 0 0
反应(mol) 0.04 0.08 0.08
平衡(mol) 0.04 0.08 0.08
v(CH3OCH3)===0.004mol/(L·s),则v(CH3OH)=2v(CH3OCH3)=0.008mol/(L·s),Qc==<K=,反应正向进行,故答案为:0.008mol/(L·s);正反应。
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【题目】某学生用化学知识解决生活中的问题,下列家庭小实验或说法不合理的是
A. 用米汤检验食盐中是否含碘酸钾(KIO3)
B. 用食醋除去暖水瓶中的薄层水垢
C. 医用酒精的浓度通常为75%,可用于杀菌消毒
D. 用灼烧并闻气味的方法区别纯棉织物和纯羊毛织物
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【题目】(12分)铈是一种重要的稀土金属元素,以下是其重要化合物Ce(OH)4的一种制备方法:
注:高铈是指溶液中Ce为+4价。
(1)高铈硫酸盐溶液可用于吸收硝酸工厂废气中的NO(如下图),则该反应过程中氧化产物为 。
(2)已知硫酸铈钠中各离子的物质的量之比为1:1:2,则硫酸铈钠的化学式为 。
(3)“还原”过程温度不能过高的原因是 。
(4)写出加入氨水时发生反应的离子方程式 。
(5)“氧化”过程若用NaClO代替O2,写出该反应的化学方程式 。
(6)为测定Ce(OH)4样品的纯度,现设计如下步骤:取上述样品2.68g用适量稀硫酸溶解后,加蒸馏水稀释至100ml。准确量取出20.00ml溶液于锥形瓶中,滴加2~3滴邻菲罗啉(指示剂),用0.1000mol·L-1 FeSO4标准溶液滴定至终点,并记录消耗FeSO4标准溶液的体积。将上述步骤重复2~3次,记录消耗标准溶液的平均体积为25.00ml,则产品的纯度为 。
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【题目】(1)氨的水溶液显弱碱性,其原因为___________________(用离子方程式表示),0.1的氨水中加入少量的NH4Cl固体,溶液的pH________(填“升高”或“降低”);若加入少量的明矾,溶液中的NH4+的浓度__________(填“增大”或“减小”);
(2)25℃,在0.10molL-1H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
①pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=_______ molL-1;
②某溶液含0.020molL-1Mn2+、0.10molL-1H2S,当溶液pH=_______时,Mn2+开始沉淀.[已知:Ksp(MnS)=2.8×10-13]。
(3)25℃,两种酸的电离平衡常数如下表。
Ka1 | Ka2 | |
H2SO3 | 1.3×10-2 | 6.3×10-8 |
H2CO3 | 4.2×10-7 | 5.6×10-11 |
①HSO3-的电离平衡常数表达式K=___________________;
②0.10molL-1Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为___________________;
③H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的离子方程式为___________________;
(4)银是一种贵金属,古代常用于制造钱币及装饰器皿,现代在电池和照明器材等领域亦有广泛应用。久存的银器皿表面会变黑,失去银白色的光泽,原因是___________________,已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,若向5mL0.018molL-1的AgNO3溶液中加入5mL0.020molL-1的盐酸,混合后溶液中的Ag+的浓度为_______molL-1,pH为__________。
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【题目】(14分)己二酸是一种工业上具有重要意义的有机二元酸,在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用,能够发生成盐反应、酯化反应等,并能与二元醇缩聚成高分子聚合物等,己二酸产量居所有二元羧酸中的第二位。实验室合成己二酸的反应原理和实验装置示意图如下:
可能用到的有关数据如下:
实验步骤如下;
I、在三口烧瓶中加入16 mL 50%的硝酸(密度为1.31g/cm3),再加入1~2粒沸石,滴液漏斗中盛放有5.4 mL环己醇。
II、水浴加热三口烧瓶至50℃左右,移去水浴,缓慢滴加5~6滴环己醇,摇动三口烧瓶,观察到有红棕色气体放出时再慢慢滴加剩下的环己醇,维持反应温度在60℃~65℃之间。
III、当环己醇全部加入后,将混合物用80℃~90℃水浴加热约10min(注意控制温度),直至无红棕色气体生成为止。
IV、趁热将反应液倒入烧杯中,放入冰水浴中冷却,析出晶体后过滤、洗涤得粗产品。V、粗产品经提纯后称重为5.7g。
请回答下列问题:
(1) 仪器b的名称为__________。
(2) 向三口烧瓶中滴加环己醇时,要控制好环己醇的滴入速率,防止反应过于剧烈导致温度迅速上升,否则.可能造成较严重的后果,试列举一条可能产生的后果:
_________________________________________________________________。
(3) 已知用NaOH溶液吸收尾气时发生的相关反应方程式为:
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O NO+NO2+2NaOH =2NaNO2+H2O ;如果改用纯碱溶液吸收尾气时也能发生类似反应,则相关反应方程式为:
_____________________________、________________________________。
(4)为了除去可能的杂质和减少产品损失,可分别用冰水和 洗涤晶体。
(5)粗产品可用 法提纯(填实验操作名称)。本实验所得到的己二酸产率为 。
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【题目】某同学设计实验以探究元素性质的递变规律,实验装置如下图所示:
实验Ⅰ:根据元素最高价含氧酸的酸性强弱探究元素非金属性递变规律。
已知A装置的烧瓶里有大理石,分液漏斗里装有稀HNO3,B装置中装有饱和碳酸氢钠溶液,装置C中装有Na2SiO3溶液,试回答:
(1)A中反应的离子方程式为__________________________________。
(2)B装置的作用是____________,C中可观察到的现象是__________________________。
(3)根据实验现象推知,碳酸、硝酸、硅酸的酸性强弱顺序是________________,由此得出碳、硅、氮三种元素非金属性的强弱顺序是________。
实验Ⅱ:已知常温下高锰酸钾与浓盐酸混合可产生氯气,利用该装置探究氯和溴元素的非金属性强弱。(B装置中装有NaBr溶液,C装置中装有NaOH溶液)
(4)写出B装置中发生反应的离子方程式:___________________________________。
(5)C装置的作用是 。
(6)实验结论:非金属性:Cl______Br(填“>”或“<”)。
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【题目】在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉,待反应结束,所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引,则反应后溶液中阳离子数目最多的是
A. Cu2+ B. Fe3+ C. Fe2+ D. H+
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