【题目】近年来,磁性材料的研究备受国际磁学界的关注。Fe3O4具有许多优异的性能,在磁性材料等领域应用广泛。回答下列问题:
(1)以太阳能为热源分解Fe3O4,经由热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图所示。
已知:H2O(l)= H2(g)+O2(g)△H1+285.5kJ·mol-1
过程I:2 Fe3O4(s)6 FeO (s)+O2(g)△H2=+313.2kJmol-1
则过程II的热化学方程式为 ______________________________。
(2)磁铁矿(Fe3O4)是工业上冶炼铁的原料之一,发生的主要反应为Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g)△H <0,T℃ 时,在 1L 恒容密闭容器中加入Fe3O4、CO各0.5mol,5min反应达到平衡时,固体质量减小了6.4g。
①从起始到反应达到平衡时v(CO2)=______,T℃时,该反应的平衡常数K=________。
②欲提高该反应中 CO的平衡转化率,可采取的措施是______(任写一个即可)。
③其他条件不变时,该反应在不同温度下,CO2的产率随时间的变化α(CO2)~t曲线如图所示,温度T1、T2、T3由大到小的关系是____,判断依据是_______。
【答案】3FeO(s)+H2O(1)= H2(g)+Fe3O4(s)△H=+128.9kJmo1-1 0.08mo1L-1 min-1 256 移出CO2(或降低温度) T1>T2>T3 其他条件相同时,曲线斜率T1>T2>T3,即反应速率v1>v2>v3,而温度越高,反应速率越快,所以T1>T2>T3[或该反应是放热反应,温度越高,达到平衡时α(CO2)越小或温度越高,达到平衡时所需时间越短]
【解析】
根据图中信息和盖斯定律书写热化学方程式并计算ΔH,根据固体减少的质量计算固体减少的物质的量,结合方程式计算CO2生成的物质的量,利用三段式计算反应的平衡常数,根据平衡移动原理判断提高平衡转化率的措施,根据“先拐先平”比较温度大小。
(1)根据图中信息可知,过程II的方程式为3FeO(s)+H2O(l)=H2(g)+Fe3O4(s),已知①H2O(1)=H2(g)+O2(g)△H1=+285.5kJ·mol-1,②2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)△H2=+313.2kJ·mol-1,根据盖斯定律,由①-②×
得反应3FeO(s)+H2O(l)=H2(g)+Fe3O4(s)△H=+285.5kJ·mol-1-313.2kJ·mol-1×
=+128.9kJ/mol;
(2)①1L恒容密闭容器中加入Fe3O4、CO各0.5mol,5min反应达到平衡时,固体质量减小了6.4g,根据方程式可知,固体减少的质量即为4个O原子的质量,则有:
所以生成CO2的质量x=17.6g,即物质的量为0.4mol,所以,根据转化关系列三段式有:
所以平衡常数;
②该反应为放热反应,欲提高该反应中CO的平衡转化率,则使平衡正向移动,可采取的措施是移出CO2或降低温变;
③由图像可知,其他条件相同时,曲线斜率T1>T2>T3,即反应速率v1>v2>v3,而温度越高,反应速率越快,所以T1>T2>T3[或该反应是放热反应,温度越高,达到平衡时α(CO2)越小或温度越高,达到平衡时所需时间越短]。
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【题目】五种短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增。X、Y是非金属元素X、Y、Q元素的原子最高能级上电子数相等;Z元素原子的最外层电子数是次外层的两倍;W元素原子核外有三种不同的能级且原子中p亚层与s亚层电子总数相等;Q元素电离能分别是I1=496,I2=4562,I3=6912。回答下列问题:
(1)基态Q原子的核外电子排布式是____________________。
(2)Q、W形成的化合物Q2W2中的化学键类型是______________。
(3)Y能与氟元素形成YF3,该分子的空间构型是_______,该分子属于______分子(填“极性”或“非极性”)。Y与X可形成具有立体结构的化合物Y2X6,该结构中Y采用______杂化。
(4)Y(OH)3是一元弱酸,其中Y原子因缺电子而易形成配位键,写出Y(OH)3在水溶液中的电离方程式_______________。
(5) Z的一种单质晶胞结构如下图所示。
①该单质的晶体类型为___________。
②含1 mol Z原子的该晶体中共有_____mol化学键。
③己知Z的相对原子质量为M,原子半径为r pm,阿伏伽德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为____g·cm-3。
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【题目】下列物质在给定条件下的同分异构体数目(不包括立体异构)正确的是
A. 结构简式为的一溴代物有4种
B. 分子组成是C4H8O2属于酯的同分异构体有6种
C. 分子式为C4H8属于烯烃的同分异构体有4种
D. C5H12O属于醇的同分异构体有8种
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【题目】氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是
A.Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3CO(g),常压下该反应在1900℃的高温下才能进行,说明该反应的ΔH<0
B.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀
C.将MgCl2·6H2O在坩埚中加热可获得MgCl2
D.反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的ΔH可通过下式估算:ΔH=反应中形成新共价键的键能之和反应中断裂旧共价键的键能之和
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【题目】实验室常用下列装置来进行铜跟浓硫酸反应等一系列实验.
(1)根据什么现象可判断铜跟浓硫酸反应有SO2生成__________;
写出甲装置中发生的主要反应的化学方程式_______________________.
(2)待试管中的液体冷却后,将试管上层液体倒去,再慢慢加入少量水,可观察溶液呈__________色.
(3)装置乙的试管口部放有一团浸有碱液的棉花,棉花中通常是浸有饱和碳酸钠溶液,其作用是:__________.
(4)实验完毕后加热品红试液试管,现象是__________;原因是_______________.
(5)实验室也可以利用上述装置进行木炭跟浓硫酸反应,写出碳跟浓硫酸反应的化学方程式_________.
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【题目】N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为________。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为
NO+NO2+2OH2
+H2O
2NO2+2OH+
+H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是________(填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是________(填化学式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl和,其离子方程式为________。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是________。
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【题目】聚合硫酸铁[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m广泛用于水的净化。以FeSO4·7H2O为原料,经溶解、氧化、水解聚合等步骤,可制备聚合硫酸铁。
(1)将一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸,在约70℃下边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液,继续反应一段时间,得到红棕色黏稠液体。该过程中反应温度不宜过高,原因是_______;H2O2氧化Fe2+的离子方程式为________。
(2)测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数:准确称取液态样品3.000g,置于250mL锥形瓶中,加入适量稀盐酸,加热,滴加稍过量的SnCl2溶液(Sn2+将Fe3+还原为Fe2+),充分反应后,除去过量的Sn2+。用5.000×102mol·L1K2Cr2O7溶液滴定至终点(滴定过程中与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+),消耗K2Cr2O7溶液22.00mL。
①上述实验中若不除去过量的Sn2+,样品中铁的质量分数的测定结果将_______(填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
②计算该样品中铁的质量分数(写出计算过程)_____________。
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【题目】下列叙述正确的是( )
A.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中增大
B.在0.1mol/LCH3COONa溶液中:n(OH﹣)+0.1mol>n(CH3COOH)+n(H+)+n(Na+)
C.在10mL0.1mol/L的AgNO3溶液中加入6mL等浓度的NaCl溶液,有白色沉淀产生,再加入6mL等浓度的Na2S溶液,溶液中又有黑色沉淀生成,说明Ksp(Ag2S)<Ksp(AgCl)
D.常温下,10mL0.02mol/LHCl溶液与10mL0.02mol/LBa(OH)2溶液充分混合,若混合后溶液的体积为20mL,则溶液的pH=12
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【题目】碘化锂()在能源、医药等领域有重要应用,某兴趣小组制备
和
,流程如下:
已知:在75~80℃转变成
,80~120℃转变成
,300℃以上转变成无水
。
b.易溶于水,溶解度随温度升高而增大。
c.在空气中受热易被氧化。
请回答:
(1)步骤II,调,为避免引入新的杂质,适宜加入的试剂为________。
(2)步骤III,包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等多步操作。
下列说法正确的是________。
A.为得到较大的晶体颗粒,宜用冰水浴快速冷却结晶
B.为加快过滤速度,得到较干燥的晶体,可进行抽滤
C.宜用热水洗涤
D.可在80℃鼓风干燥
(3)步骤IV,脱水方案为:将所得置入坩埚中,300℃加热,得
样品。用沉淀滴定法分别测定所得
、
样品纯度,测定过程如下:称取一定量样品,溶解,定容于容量瓶,将容量瓶中的溶液倒入烧杯,用移液管定量移取烧杯中的溶液加入锥形瓶,调
,用滴定管中的
标准溶液滴定至终点,根据消耗的
标准溶液体积计算,得
、
的纯度分别为99.96%,95.38%。
纯度偏低。
①上述测定过程提及的下列仪器,在使用前一定不能润洗的是________。
A.容量瓶 B.烧杯 C.锥形瓶 D.滴定管
②测定过程中使用到移液管,选出其正确操作并按序列出字母:
蒸馏水洗涤→待转移溶液润洗→________→_______→_______→_______→洗净,放回管架。
a.移液管尖与锥形瓶内壁接触,边吹气边放液
b.放液完毕,停留数秒,取出移液管
c.移液管尖与锥形瓶内壁接触,松开食指放液设备
d.洗耳球吸溶液至移液管标线以上,食指堵住管口
e.放液完毕,抖动数下,取出移液管
f.放液至凹液面最低处与移液管标线相切,按紧管口
③纯度偏低,可能的主要杂质是________。
(4)步骤IV,采用改进的实验方案(装置如图),可以提高纯度。
①设备X的名称是________。
②请说明采用该方案可以提高纯度的理由________。
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