【题目】元素铈(Ce)是一种重要的稀土元素。
(1) 工业上用氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3)制备CeO2。焙烧过程中发生的主要反应的化学方程式为________。
(2) 已知CeCl3·7H2O在空气中易被氧化成四价铈,反应如下:
① CeCl3·7H2O(s)=CeCl3(s)+7H2O(g);ΔH1=a kJ·mol-1
② 4CeCl3(s)+O2(g)+14H2O(g)=4Ce(OH)4(s)+12HCl(g);ΔH2=b kJ·mol-1
③ Ce(OH)4(s)=CeO2(s)+2H2O(g);ΔH3=c kJ·mol-1
则4CeCl3·7H2O(s)+O2(g)=4CeO2(s)+12HCl(g)+22H2O(g);ΔH=________。
(3) CeO2是汽车尾气净化催化剂中最重要的助剂,工作原理如图1所示。写出过程1发生反应的化学方程式:________________________________。
(4) 已知Ce(OH)4极易分解,用如图2所示装置电解CeCl3溶液在阴极区制得CeO2。电解过程中反应体系的pH随时间t的变化曲线如图3所示。
①电解进行1h内溶液的pH迅速下降,可能原因是________。
②请解释生成CeO2的原理:________。
(5) 常温下,当溶液中某离子浓度≤1.0×10-5时,可认为该离子沉淀完全。用Na2C2O4溶液对电解后的废液处理得到Ce2(C2O4)3固体,则应保持溶液中c(C2O42-)约为________。(已知25 ℃时,Ksp[Ce2(C2O4)3]=1.0×10-25)
【答案】4CeFCO3+4NaHCO3+O2 4NaF+4CeO2+8CO2+2H2O (4a+b+4c) kJ·mol-1 xCO+CeO2=CeO(2-x)+xCO2 产生的Cl2发生反应Cl2+H2OHCl+HClO。由于生成了HCl,使反应体系的pH迅速下降 阳极电解产生的Cl2把Ce3+氧化成Ce4+。同时与阴极电解产生OH-离子反应生成Ce(OH)4,然后再分解生成CeO2[或者Ce3+与阴极电解产生的OH-反应生成Ce(OH)3,Ce(OH)3再被阳极电解产生的Cl2氧化成Ce(OH)4,然后再分解生成CeO2] 1.0×10-5 mol·L-1
【解析】
(1)焙烧过程中,CeFCO3和加入的NaHCO3反应转化生成CeO2和二氧化碳,焙烧过程O2参加反应,根据物料守恒和得失电子守恒写出主要反应的方程式;
(2)利用盖斯定律,分析计算目标反应焓变;
(3)过程1中,CeO2和一氧化碳反应生成二氧化碳CeO(2-x),据此书写方程式;
(4)根据电解过程中阴阳极电极上的产物分析;
(5)利用溶度积常数计算公式进行计算。
(1)焙烧过程中,CeFCO3和加入的NaHCO3反应转化生成CeO2和二氧化碳,焙烧过程O2参加反应,根据物料守恒和得失电子守恒,主要反应的方程式为:4CeFCO3+4NaHCO3+O2 4NaF+4CeO2+8CO2+2H2O;
(2)已知:①CeCl3·7H2O(s)=CeCl3(s)+7H2O(g);ΔH1=a kJ·mol-1
②4CeCl3(s)+O2(g)+14H2O(g)=4Ce(OH)4(s)+12HCl(g);ΔH2=b kJ·mol-1
③Ce(OH)4(s)=CeO2(s)+2H2O(g);ΔH3=c kJ·mol-1
则根据盖斯定律:①×4+②+③×4,可得4CeCl3·7H2O(s)+O2(g)=4CeO2(s)+12HCl(g)+22H2O(g);ΔH=(4a+b+4c) kJ·mol-1;
(3)根据图1所示,过程1中CeO2和一氧化碳反应生成二氧化碳CeO(2-x),根据物料守恒,化学反应方程式为:xCO+CeO2=CeO(2-x)+xCO2;
(4) ①如图2所示装置,电解CeCl3溶液,阳极上电解质溶液中氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2,产生的Cl2与电解液中的水反应生成盐酸和次氯酸,反应方程式为:Cl2+H2OHCl+HClO,使电解质溶液酸性增强,pH减小;
②电解CeCl3溶液在阴极区制得CeO2,电解过程中,Ce的化合价升高,被氧化,结合(4)中分析,阳极电解产生的Cl2把Ce3+氧化成Ce4+。同时与阴极电解产生OH-离子反应生成Ce(OH)4,结合已知信息,Ce(OH)4极易分解,生成CeO2[或者Ce3+与阴极电解产生的OH-反应生成Ce(OH)3,Ce(OH)3再被阳极电解产生的Cl2氧化成Ce(OH)4,然后再分解生成CeO2];
(5) 当溶液中某离子浓度≤1.0×10-5时,可认为该离子沉淀完全,则Ce3+完全沉淀时,溶液中c(Ce3+)= 1.0×10-5mol/L,Ksp[Ce2(C2O4)3]=c2(Ce3+) c3(C2O42-)=1.0×10-25,则c(C2O42-)== 1.0×10-5 mol·L-1。
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【题目】表示下列变化的化学用语正确的是
A.氨水显碱性:NH3·H2O NH4++OH-
B.醋酸溶液显酸性:CH3COOH = CH3COO-+ H+
C.NaHCO3溶液显碱性:HCO3-+H2O CO32- + OH-
D.FeCl3溶液显酸性:Fe3++3H2O = Fe(OH)3↓+3H+
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【题目】一定温度下,在密闭容器内进行着某一反应,X气体、Y气体
的物质的量随反应时间变化的曲线如图.下列叙述中正确的是
A.反应的化学方程式为
B.时,Y的浓度是X浓度的
倍
C.时,正、逆反应速率相等
D.时,逆反应速率大于正反应速率
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【题目】100℃时,在1 L恒温恒容的密闭容器中,通入0.1molN2O4,发生反应:N2O4(g)2NO2(g)ΔH=+57.0kJ·mol-1,NO2和N2O4的浓度随时间变化情况如图所示。
Ⅰ.(1)在0~60 s内,以N2O4表示的平均反应速率为____mol·L-1·s-1。
(2)反应进行到100s时,若只有一项条件发生变化,则变化的条件可能是____。
A.降低温度 B.通入氦气
C.又往容器中充入N2O4 D.增大容器容积
(3)已知: N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.2kJ·mol-1,N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.7kJ·mol-1,N2O4(g)=2NO2(g) ΔH=+57.0kJ·mol-1,则2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH=____kJ·mol-1。
Ⅱ.向容积为2 L的密闭容器中通入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。
(4)保持其他条件不变:
①若向平衡体系中再通入0.20molH2O(g),平衡将___(填“向右”、“向左”或“不”)移动,达到新的平衡状态后,H2O(g)的体积分数将____(“变大”、“变小”或“不变”);
②在VL密闭容器中通入10molCO和10molH2O(g)发生上述反应,在T℃达到平衡,然后急速除去水蒸气(除水蒸气时其他各成分的物质的量不变),将混合气体燃烧,测得放出的热量为2842kJ(已知CO的燃烧热为283kJ·mol-1,H2的燃烧热为286kJ·mol-1),则T℃平衡常数K=____。(精确到小数点后两位)
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【题目】下列说法说法正确的是
A.外接电源保护水中钢闸门时,应将钢闸门与电源的正极相连
B.向Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体,CO32-水解程度增大,溶液的pH减小
C.如图表示常温下稀释pH=11的NaOH溶液和氨水时溶液pH的变化,曲线Ⅱ表示氨水
D.2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的ΔH>0
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【题目】凯夫拉纤维是生产防弹衣的主要材料之一,其结构片段如下:
下列说法不正确的是( )
A. 凯夫拉纤维在发生水解反应的过程中,中的C—N键断裂
B. 凯夫拉纤维的结构简式为:
C. 完全水解产物的单个分子中,苯环上的氢原子具有相同的化学环境
D. 通过质谱法测定凯夫拉纤维的平均相对分子质量,可得其聚合度
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【题目】在一定条件下有反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-197kJ/mol.现有容积相同的甲、乙、丙三个定容容器。在上述条件下分别充入的气体和反应放出的热量(Q)如表所示:
容器 | SO2(mol) | O2(mol) | N2(mol) | Q(kJ) |
甲 | 2 | 1 | 0 | Q1 |
乙 | 1 | 0.5 | 0 | Q2 |
丙 | 1 | 0.5 | 1 | Q3 |
根据以上数据,下列叙述不正确的是:
A. Q1<197
B. 在上述条件下,反应生成1molS03气体放热98.5kJ
C. Q2=Q3
D. Q3<Q1<2Q2
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【题目】已知反应mX(g)+nY(g)qZ(g)的△H<0,m+n>q,在恒容密闭容器中反应达到平衡
时,下列说法正确的是( )
A. 通入稀有气体使压强增大,平衡将正向移动
B. X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍
C. 降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小
D. 若平衡时X、Y的转化率相等,说明反应开始时X、Y的物质的量之比为n:m
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【题目】在300 mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如表所示:
温度/℃ | 25 | 80 | 230 |
平衡常数 | 5×104 | 2 | 1.9×10-5 |
下列说法正确的是( )
A. 上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应
B. 25 ℃时反应Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为0.5
C. 在80 ℃时,测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均0.5 mol/L,则此时v正>v逆
D. 80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol/L
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