【题目】“绿水青山就是金山银山”,运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对工业生产、缓解环境污染、解决能源危机等具有重要意义。
(1)已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
②C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H2=+172.5kJ/mol
③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H3=-1651.0kJ/mol
CO还原氧化铁的热化学方程式为_____________。
(2)氢硫酸、碳酸均为二元弱酸,其常温下的电离常数如下表:
H2CO3 | H2S | |
Ka1 | 4.410-7 | 1.310-7 |
Ka2 | 4.710-11 | 7.110-15 |
①煤的气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收,该反应的离子方程式为_______;
②常温下,0.1mol·L-1 NaHCO3溶液和0.1mol·L-1 NaHS溶液的pH相比,pH较小的为________ 溶液(填化学式)。
(3)一定条件下,向某恒容密闭容器中充入x mol CO2和y mol H2,发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH (此反应在低温时为自发反应)。
①下图能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为_____(填“a”或“b”),其判断依据是__________。
②若x=2、y=3,测得在相同时间内不同温度下H2的转化率如下图所示,则在该时间段内,恰好达到化学平衡时,此时容器内的压强与反应开始时的压强之比为_____________。
(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
①NH3与NO2生成N2的反应中,当生成28g N2时,转移的电子数为____mol(结果保留三位有效数字)。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置如图1)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50~250 ℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是______;当反应温度高于380 ℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是____。
【答案】Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-23.5 kJmol-1
+H2S=
+HS- NaHCO3 a 该反应是放热反应,升高温度反应逆向进行,会使平衡常数减小 17︰25 3.43 迅速上升段是催化剂活性随温度升高而增大,与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大,催化剂活性下降 NH3与O2反应生成了NO或氨气和氧气发生副反应
【解析】
(1)根据盖斯定律进行计算;
(2) 根据强酸制弱酸原理,电离常数大的制备电离常数小的;根据水解常数Kb=计算同浓度时盐的pH值;
(3)根据勒夏特列原理判断,利用三段式计算;
(4)根据氧化还原反应计算。
(1)根据盖斯定律,CO还原氧化铁的热化学方程式为Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=1.5 △H1-1.5△H2-0.5△H3=-23.5 kJmol-1。
(2)氢硫酸、碳酸均为二元弱酸,根据表格可知,硫化氢的第二步电离常数小于碳酸的第一步电离常数,根据强酸制弱酸的原理, ①煤的气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收,该反应的离子方程式为+H2S=
+HS-;
②根据水解常数Kb=可知,碳酸的第一步电离常数大于硫化氢的第一步电离常数,故碳酸氢根的水解常数小于硫氢根水解常数,两者水解产生氢氧根离子,故常温下,0.1mol·L-1 NaHCO3溶液和0.1mol·L-1 NaHS溶液的pH相比,pH较小的为NaHCO3溶液。
(3) ①该反应是放热反应,升高温度不利于反应向右进行,会使平衡常数减小,曲线a符合此特点;
②由图可知,当温度在T2时,H2的转化率最高。温度越高反应速率越大,在相同时间内达到平衡状态前,H2的转化率最高,但达到平衡状态后继续升温,反应会向逆反应方向移动,导致H2的转化率降低,由图知b点为平衡状态:
反应前 2 3 0
反应 0.8 3×80% 0.8
同温同体积时,压强比等于物质的量比,故b点时对应的压强与反应开始时的压强比为34:50=17:25;
(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
①①NH3与NO2生成N2的反应方程式为8NH3+6NO2=7N2+12H2O,该反应中生成7mol N2时,转移的电子的物质的量为24mol,因此生成1mol N2时转移电子的物质的量为mol=3.43mol;
②在一定温度范围内催化剂活性较大,超过温度范围,催化剂活性降低,由图可知迅速上升段是催化剂活性随温度升高而增大,与温度升高共同使NOx的去除反应速率增大;上升阶段缓慢主要是温度上高引起的NOx的去除反应速率增大但催化剂活性降低;在一定温度和催化剂存在的条件下,氨气能催化氧化生成NO,当温度高于380℃时,NOx的去除反应速率下降的原因可能是氨气在该反应条件下与氧气反应生成NO或氨气和氧气发生副反应。
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【题目】将70g过氧化钠和氧化钠混合物与98g水充分反应,所得溶液恰好能被含硫酸98g的酸溶液中和,求:
(1)原混合物中过氧化钠和氧化钠的质量分别是多少?___
(2)所得氢氧化钠溶液的质量分数是多少?___
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【题目】亚铁盐、铁盐在工农业生产、生活、污水处理等方面有着极其广泛的应用,现用铁屑与硫酸反应制备硫酸亚铁。
已知:①4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
②硫酸亚铁在水中的溶解度如下图:
(1)首先,将铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污,分离出液体,用水洗净铁屑。此步骤中,分离出液体的方法通常不用过滤,使用的操作是____________(填写操作名称)。
(2)向处理过的铁屑中加入适量的硫酸,在一定温度下使其反应到不再产生气体,趁热过滤,得硫酸亚铁溶液。
①硫酸浓度应选择(填字母序号)__________;
A.浓硫酸 B.10 moL·L-1硫酸
C.3 moL·L-1硫酸 D.任意浓度硫酸
②温度宜控制在________,加热的同时需适当补充水,原因是___________________;
③反应中应保持_________ (填“<”“>”或“=”) 1。
(3)亚铁盐在空气中易被氧化,但形成复盐可稳定存在,如“摩尔盐”,即(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(硫酸亚铁铵),就是在硫酸亚铁溶液中加入少量稀硫酸溶液,再加入饱和硫酸铵溶液,经过_______、_______、_______、_______等一系列操作后所得。
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【题目】用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列判断正确的是( )
A. 2 g H2含有的氢原子数目为NA
B. 1 L 1molL﹣1KOH溶液中含有的钾离子数目为NA
C. 1 mol Zn完全变为Zn2+失去的电子数目为NA
D. 常温常压下,22.4 LO2含有的分子数目为NA
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【题目】t℃时,A的溶解度是Sg·100g-1,其饱和溶液密度为dg·cm-3、物质的量浓度为cmol·L-1。溶液的质量分数为w,A的摩尔质量为Mg·mol-1,实验测得向一定量含A的溶液中加入mg无水A或蒸发掉ng水后恢复到t℃,均为饱和溶液,下列关系式正确的是( )
A.S=
B.c=
C.S=
D.c%=100%
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【题目】聚酯类高分子化合物F,因其优异的耐热性和良好的力学性能而得到广泛的应用,合成路线如下:
已知:
回答下列问题:
(1)A中含有的含氧官能团的电子式为_______,A→B的反应类型为_____。
(2)E在一定条件下还可以合成含有六元环状结构的G,则G的结构简式为_________。
(3)D→E转化反应①的化学方程式是_______。
(4)E生成F反应的化学方程式是______。
(5)若F的平均相对分子质量为25890,则其平均聚合度为______ 。
(6)满足下列条件的C的同分异构体有____种(不考虑立体异构)。
①含有1个六元碳环,且环上相邻4个碳原子上各连有一个取代基 ②1mol该物质与新制的Cu(OH)2悬浊液反应产生2mol砖红色沉淀
(7)写出以为原料(其他试剂任选)制备化合物
的合成路线______。
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【题目】某火电厂收捕到的粉煤灰的主要成分为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等。研究小组对其进行综合处理的流程如下:Ksp[ Al(OH)3]=1.0×10-34 Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10 -38。已知::“酸浸”后钛主要以TiOSO4形式存在,强电解质TiOSO4在溶液中仅能电离SO42-和一种阳离子,该离子会水解,下列说法不正确的是
A.“酸浸”时TiO2发生反应的离子方程式为TiO2 +2H+= =TiO2+ +H2O
B.“结晶”时温度需控制在70℃以上,温度过低TiO2xH2O产率降低
C.为使滤渣2沉淀完全,需“调pH"最小为4.3
D.MgCl2溶液制备MgCl26H2O需要在HCl的气氛下蒸发浓缩
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【题目】碳的化合物在工业上应用广泛,下面有几种碳的化合物的具体应用:
(1)已知下列热化学方程式:
i. CH2=CHCH3(g)+ Cl2(g)=CH2ClCHClCH3(g) △H1= -133 kJ·mol-1
ii. CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2 =CHCH2Cl(g)+HCl(g) △H2= -100 kJ·mol-1
又已知在相同条件下,CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)=CH2ClCHClCH3(g) 的正反应的活化能Ea(正)为132 kJmol-1,则逆反应的活化能Ea(逆)为________kJmol-1。
(2)查阅资料得知,反应CH3CHO(aq)=CH4(g)+CO(g)在含有少量I2的溶液中分两步进行:
第I步反应为CH3CHO(aq)+I2(aq)→CH3I(l) +HI(aq)+CO(g)(慢反应);
第II步为快反应。增大I2的浓度________(填“能”或“ 不能”)明显增大总反应的平均速率,理由为______________。
(3)用催化剂Fe3(CO)12/ZSM -5催化CO2加氢合成乙烯的反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图。
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。
欲提高单位时间内乙烯的产量,在Fe3(CO)12/ZSM -5中添加__________助剂效果最好;加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是__________________。
(4)在一密闭容器中,起始时向该容器中充入H2S和CH4且n(H2S):n(CH4) =2:1,发生反应:CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)。0. 11MPa时,温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如下图所示:
为提高H2S的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是______________(列举一条)。N点对应温度下,该反应的Kp=______ ( MPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数)。
(5)合成碳酸二甲酯的工作原理如下图所示。
阳极的电极反应式为_______,离子交换膜a为__________(填“阳膜”、“阴膜”)。
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【题目】聚乳酸(PLA)是一种无毒性、可再生、可分解的高分子聚合物塑料,PLA早期在医学上使用,作手术缝合线及骨钉等,现在则已较广泛应用于一些常见的物品,如:包装袋、纺织纤维,PLA由植物中萃取出的淀粉(玉米、甜菜、小麦、甘薯等)或用纤维素(玉米秸秆、麦秆、甘蔗渣等木质的农业废弃物)经过下列过程制造而成:淀粉或纤维素葡萄糖
乳酸
聚乳酸
根据上述信息,回答下列问题:
(1)淀粉水解生成葡萄糖的化学方程式为___________________________________________。
(2)已知1 mol葡萄糖2 mol乳酸,转化过程中无其他反应物、生成物,则乳酸的分子式为_______________________________。
(3)某研究性小组为了研究乳酸(无色液体,与水混溶)的性质,做了如下实验:
①取1.8 g乳酸与过量的饱和NaHCO3溶液反应,测得生成的气体体积为448 mL(气体体积已换算为标准状况下的体积)。
②另取1.8 g乳酸与过量的金属钠反应,测得生成的气体体积为448 mL(气体体积已换算为标准状况下的体积)。
由实验数据推知乳酸分子含有________(填官能团名称),从以上条件推知乳酸的结构简式可能为_____________________________。
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