【题目】CO、SO2是大气污染气体,利用化学反应是治理污染的重要方法。
Ⅰ.甲醇可以补充和部分替代石油燃料,缓解能源紧张,利用CO可以合成甲醇:CO+2H2CH3OH(g)。一定条件下,在容积为VL的密闭容器中充入a mol CO与2a mol H2合成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
(1)下列能说明反应达到平衡状态的是_______(填序号)。
①v逆(CO)=2v正(H2)
②c(CO)=c(CH3OH)
③混合气体的平均相对分子质量不变
④单位时间内生成2n mol H2的同时生成n mol CH3OH
(2)该反应在A点的平衡常数K_________(用a和V表示)。
(3)写出既能增大v(CO)又能提高CO转化率的一项措施:________
Ⅱ.某学习小组以SO2为原料,采用电化学方法制取硫酸。
(4)原电池原理:该小组设计的原理示意图(如图1所示),写出该电池正极的电极反应式_______。
(5)电解原理:该小组用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液,然后电解该溶液制得了硫酸(原理如图2所示)。写出开始电解时阳极的电极反应式_______。
Ⅲ.硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称大苏打,有着广泛的用途。用SO2可制Na2S2O3。某小组同学制备、预测并探究硫代硫酸钠的性质(反应均在溶液中进行)。
预测 | 实验操作 | 实验现象 | |
探究1 | Na2S2O3溶液呈碱性 | 把pH试纸放在玻璃片上,用玻璃棒蘸取溶液滴在试纸上 | pH=8 |
探究2 | Na2S2O3具有还原性 | 向新制氯水中滴加Na2S2O3溶液 | 黄绿色颜色变浅,甚至褪去 |
(6)分析SO2能制备Na2S2O3的理论依据是_________。
(7)用离子方程式表示Na2S2O3溶液具有碱性的原因_________。
(8)探究2反应的离子方程式为_________。
【答案】③④ 压缩体积或增大体积压强 O2+4e-+4H+=2H2O HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+ 从氧化还原反应角度分析,SO2中S元素化合价为+4,Na2S2O3中S元素化合价为+2,S的化合价降低,加入合适的还原剂如S等就能实现转化 S2O32-+H2O
HS2O3-+OH- S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+10H++8Cl-
【解析】
(1)可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等且保持不变,各组分的浓度、含量保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不再变化说明到达平衡;
(2)该反应的平衡常数K=,利用物质反应转化关系将A点时各物质的平衡浓度代入表达式中可得;
(3)影响反应速率的因素有温度、浓度、压强和催化剂,影响平衡移动的因素有温度、浓度和压强,提高CO转化率,应使平衡正向移动;
II.(4)依据原电池原理,负极是失电子发生氧化反应,二氧化硫失电子生成硫酸的过程;
(5)根据化合价变化判断阳极反应物质,写出阳极反应式;
III.(6)分析SO2和Na2S2O3中S元素化合价变化情况,说明SO2制备Na2S2O3时加入合适的还原剂如S或Na2S时即可实现转化;
(7)Na2S2O3是强碱弱酸盐,水解显碱性;
(8)验证Na2S2O3具有还原性,通过观察新制氯水的变色情况验证,所以氯水颜色变浅,甚至褪去,说明Na2S2O3发生氧化反应。
I.(1)①2v逆(CO)=v正(H2)说明反应达到平衡状态,但v逆(CO)= 2v正(H2)v说明反应逆向进行,①错误;
②c(CO)=c(CH3OH)时反应可能处于平衡状态,也可能未处于平衡状态,不能说明正、逆反应速率关系,不能据此判断反应是否处于平衡状态,②错误;
③该反应是气体体积不相等的反应,所以混合气体的平均相对分子质量不变,说明气体的总物质的量不变,反应达到平衡状态,③正确;
④单位时间内生成2n mol H2的同时生成n mol CH3OH,说明v逆(H2)=2v正(CH3OH),说明反应达到平衡状态,④正确;
故合理选项是③④;
(2)对于反应CO+2H2CH3OH(g),反应开始时n(CO)=a mol,n(H2)=2a mol,A点达到平衡时CO转化率为75%,则反应的CO的物质的量为a mol×75%=0.75a mol,反应的H2的物质的量是0.75a mol×2=1.5a mol,反应产生CH3OH的物质的量为0.75a mol,则平衡时各种气体的物质的量为n(CO)=a mol-0.75a mol=0.25a mol,n(H2)=2a mol-1.5a mol=0.5a mol,n(CH3OH)=0.75amol,由于容器的容积为V L,所以在该条件下,反应的化学平衡常数K=
;
(3)既能增大v(CO)又能提高CO转化率,应使平衡正向移动,由于正反应放热,则应采取压缩容器的体积或增大体积压强的方法;
II.(4)该原电池中,负极上SO2失电子被氧化生成硫酸,正极上O2得到电子被还原,与溶液中的H+结合生成H2O,所以正极上的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O;
(5)电解池中阳极和电源正极相连,失去电子,发生氧化反应,电解NaHSO3溶液可制得硫酸,硫的化合价升高,所以阳极是HSO3-溶液失去电子被氧化生成SO42-,则阳极电极反应式是:HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+;
III.(6)SO2→Na2S2O3中S元素化合价由+4→+2,化合价降低,根据氧化还原反应规律可知:加入还原性的物质如如S或Na2S等,就能实现SO2→Na2S2O3的转化;
(7)Na2S2O3是强碱弱酸盐,S2O32-水解消耗水电离产生的H+,最终达到平衡时溶液中c(OH-)>c(H+),所以溶液显碱性,HHS2O3-+OH-;
(8)新制氯水的主要成分为Cl2,Cl2氧化S2O32-生成SO42-,Cl2得到电子被还原为Cl-,使氯水颜色变浅,甚至褪去,所以离子方程式为S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+10H++8Cl-。
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【题目】依据要求填空:
(1)用系统命名法命名:______________;
(2)的分子式______________;
(3) 官能团的名称是________________。
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【题目】含氟的卤素互化物通常作氟化剂,使金属氧化物转化为氟化物,如2Co3O4+6C1F3= 6CoF3+3C12+4X。下列有关该反应的说法,正确的是
A. X与O3互为同位素 B. ClF3中氯元素为-3价
C. Co3O4在反应中作氧化剂 D. lmol Co3O4参加反应转移9 mol电子
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【题目】碳元素是形成物种最多的元素之一,其中许多物质对人类来说有着极其重要的作用。
(1)石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,它是世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料,同时也是导电性最好的材料(结构如图)。下列物质可能与它反应的是_____(填字母)。
A.氧气 B.单质氟 C.浓硝酸 D.氢氧化钠溶液
(2)另一含碳化合物,其分子式为C3H6S2O,它是一种重要医药中间体,它的核磁共振氢谱见下图左。则它的结构简式为_________。
(3)某科研组设计如上图装置,利用电解乙醇和氢氧化钠制取乙醇钠(阳离子交换膜只允许Na+通过)。电解时阳极生成的气体是_________,阴极发生的电极反应式为_________。
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【题目】(1)25℃时,浓度为0.1 mol·L-1的6种溶液:①HCl, ②CH3OOH, ③Ba(OH)2,④Na2CO3,⑤KCl,⑥NH4Cl溶液pH由小到大的顺序为__________________(填写编号)。
(2)25℃时,醋酸的电离常数Ka=1.7×10-5mol/L,则该温度下CH3COONa的水解平衡常数Kh=_________mol ·L-1(保留到小数点后一位)。
(3)25℃时,pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后,溶液呈_________(填“酸性”,“中性”或“碱性”) ,请写出溶液中离子浓度间的一个等式:________________________________。
(4)25℃时,将m mol/L的醋酸和n mol/L的氢氧化钠溶液等体积混合后,溶液的pH=7,则溶液中c(CH3COO-) + c(CH3COOH)=______,m与n的大小关系是m_____n(填“ >”“=”或“<”)。
(5)25℃时,将等体积、等物质的量浓度的醋酸与氨水混合后,溶液的pH=7 ,则NH3·H2O的电离常数Ka=______________。
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【题目】下列离子方程式中,正确的是 ( )
A. 稀硫酸滴在铁片上:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
B. 碳酸氢钠溶液与稀盐酸混合:HCO3-+H+=H2O+CO2↑
C. 硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液混合:CuSO4+2OH-===Cu(OH)2↓+
D. 硝酸银溶液与氯化钠溶液混合:AgNO3+Cl-===AgCl↓+
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【题目】在化学分析中,常常需要用KMnO4标准溶液,由于KMnO4晶体在室温下不太稳定,因而很难直接配制准确物质的量浓度的KMnO4溶液。用Na2C2O4固体测定KMnO4溶液浓度的实验步骤如下:(反应原理为:5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O)
步骤一:先粗配浓度约为0.15mol/L的KMnO4溶液500mL。
步骤二:准确称取Na2C2O4固体mg放入锥形瓶中,用蒸馏水溶解并加稀硫酸酸化,加热至70~80℃,用步骤一所配KMnO4溶液进行滴定。记录相关数据。
步骤三:重复步骤二两到三次。计算得KMnO4溶液的物质的量浓度。
试回答下列问题:
(1)盛放KMnO4溶液的滴定管为___(填“酸式”或“碱式”)滴定管。
(2)该滴定实验滴定终点的现象是___。
(3)步骤二中滴定操作如图所示,正确的操作是___(填编号)。
A. B.
C.
(4)若m的数值为1.340g,滴定的KMnO4溶液平均用量为25.00mL,则KMnO4溶液的浓度为___mol/L。
(5)若滴定完毕后读数时俯视,则实验误差会__(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
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【题目】亚硝酸钠是一种工业盐,用途广泛;外观与食盐非常相似,但毒性较强,食品添加亚硝酸钠必须严格控制用量。某化学兴趣小组对食盐与亚硝酸钠进行了如下探究:
㈠鉴别NaCl和NaNO2
(1)测定溶液PH
用PH试纸分别测定0.1mol·L-1两种盐溶液的PH,测得NaNO2溶液呈碱性。NaNO2溶液呈碱性的原因是 ________________________(用离子方程式解释)。NaNO2溶液中c(HNO2)=_____________(用溶液中其它离子的浓度关系式表示)
(2)沉淀法
取2mL0.1 mol·L-1两种盐溶液于试管中,分别滴加几滴稀硝酸银溶液。两只试管均产生白色沉淀。分别滴加几滴稀硝酸并振荡,盛NaNO2溶液的试管中沉淀溶解。
该温度下Ksp(AgNO2)=2×10-8(mol·L-1)2; Ksp(AgCl)=1.8×10-10(mol·L-1)2
则反应AgNO2(s) +Cl-(aq)AgCl(s)+ NO2-(aq)的化学平衡常数K=__________
(3)氧化法
取2mL0.1 mol·L-1两种盐溶液于试管中,分别滴加几滴酸性KMnO4溶液。使酸性KMnO4溶液褪色的是NaNO2溶液。该反应的离子方程式为____________。
㈡NaNO2性质探究
该兴趣小组同学用下图装置探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。
已知: 气体液化的温度:NO221℃ 、 NO –152℃
(1)为了检验装置A中生成的气体产物,仪器的连接顺序为(从左向右连接):A→______→ ______→_______→_______;组装好仪器后,接下来进行的操作是________________。
(2)反应前应打开弹簧夹,先通入一段时间氮气,排除装置中的空气。
(3)在关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞,滴入70%硫酸后,A中产生红棕色气体。
①如何确认A中产生气体是否含有NO _________。(写出实验操作、现象和结论)
②装置E的作用是_______________________。
③若向D中通入过量O2,则装置B中发生反应的化学方程式为____________。
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【题目】实验室从含碘废液(含有H2O 、CCl4、I2、I-等)中回收碘,操作过程如下:
(1)向废液中加入Na2SO3溶液,发生“还原”反应的离子方程式为____________。
(2)“氧化”操作在三颈烧瓶中进行(如图一),将溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2。实验用水浴控制在40℃左右的较低温度下进行的原因是_______。
(3)某研究小组用图二装置对Cl2与KI溶液的反应进行探究,发现通入Cl2一段时间后,KI溶液变为黄色,继续通入Cl2,则溶液黄色变浅,最后变为无色。研究小组对所得无色溶液中碘元素的存在形态提出了以下假设:
假设一:没有I2形态;假设二:没有I-形态;假设三:有IO3-形态。
①请设计实验证明假设一成立(试剂自选)。
实验操作 | 预期现象 | 结论 |
___________________ | 假设一成立 |
②若假设三成立,请写出生成IO3-的离子方程式__________________________________。
(4)该研究小组还进行了对加碘盐中KIO3含量测定的如下实验:
①准确称取加碘盐m g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的KI,再滴入适量的稀硫酸,充分反应,将所得混合液配成250.00mL待测溶液。移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中,加几滴淀粉试液,用c molL-1Na2S2O3标准液滴定至终点,重复3次,测得平均值为V mL。
已知:IO3-+ 5I-+6H+ =3H2O+3I2,I2 +2S2O32-=2I-+S4O62-。测定时,判断达到滴定终点的现象为___________。由测定数据可求得该样品中含KIO3的质量分数为___________(用含m、c、V的代数式表示,Mr(KIO3)=214 )。
②在滴定操作正确无误的情况下,用此种测定方法测得的结果往往偏高,其原因是受空气的影响,请用离子方程式表示产生这一影响的原因_______________________。
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