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【题目】金属钛(Ti)被称为21世纪金属,在航海、航空、记忆和涂料方面应用广泛,TiO2是一种优良的光催化剂。20世纪科学家尝试用多种方法将金红石(TiO2)还原,发现金红石直接氯化是冶炼钛的关键。
步骤:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) ΔH=+1493kJmol-1,ΔS=+61JK-1mol-1
该反应发生温度高达2170℃,能耗大,对设备和生产要求几乎达到苛刻程度。目前科学家采用金红石加碳氯化方法,在较温和条件下成功制取TiCl4,为人类快速迈进钛合金时代做出了巨大贡献。金红石加碳氯化的主要反应如下:
反应Ⅰ:TiO2(s)+2Cl2(g) +C(s)
TiCl4(g)+CO2(g) ΔH1,ΔS1=+64JK-1mol-1
反应Ⅱ:TiO2(s)+2Cl2(g) +2C(s)
TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2,△S2
已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394.3kJmol-1
②2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-222.3kJmol-1
请回答:
(1)反应Ⅰ的ΔH1=__kJmol-1。
(2)对于气体参加的反应,表示平衡常数KP时,用气体组分B的平衡压强P(B)代替该气体物质的量浓度c(B),则反应Ⅰ的KP=__(用表达式表示)。
(3)在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂TiO2表面与H2O发生反应,2N2(g)+6H2O(1)=4NH3(g)+3O2(g) ΔH=+1530.4kJmol-1
进一步研究相同条件下NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见表:
实验组别 | 1 | 2 | 3 | 4 |
T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
O2生成量/(10-6mol) | 3.6 | 4.4 | 4.5 | 1.5 |
反应时间/h | 3 | 3 | 3 | 3 |
容器体积/L | 2 | 2 | 2 | 2 |
①请在如图中画出上述反应在“有催化剂”与“无催化剂”两种情况下反应过程中体系能量随反应过程的变化趋势示意图(图中标明必要的文字说明)。___
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②根据表中数据,在303K时,在3h内用氮气表示其平均反应速率为___molL-1h-1。判断组别4中反应是否达到平衡状态___(填“是”或“否”),并说明理由___。
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【题目】一种以辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量SiO2)为原料制备硝酸铜晶体的工艺流程如图所示:
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(1)写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式:________。
(2)恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少,有研究指出CuCl2是该反应的催化剂,该过程的反应原理可用化学方程式表示为:①Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S;②__________。
(3)向滤液M中加入(或通入)_______________(填字母),所得物质可循环利用。
a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾 d.氯化氢
(4)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是______________;向浓缩池中加入适量HNO3的作用是_____________。操作1是_______________。
(5)某探究性小组的研究成果如图所示,可以用废铜屑和黄铜矿来富集Cu2S。通入的硫化氢的作用是_____________,当转移0.2mol电子时,生成Cu2S________mol。
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【题目】某化学实验小组设计如下实验装置制备SnCl4。
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已知:a.金属锡熔点231 ℃,化学活泼性与铁相似;
b.干燥的氯气与熔融金属锡反应生成SnCl4,SnCl4的沸点114 ℃;
c.SnCl2、SnCl4均易与水蒸气反应,且Sn2+易被氧化。根据图甲装置回答:
(1)导管a的作用是____________________________________,实验时应先点燃______(填“I”或“IV”)处酒精灯。
(2)Ⅰ处装置中反应的离子方程式是________,试管Ⅱ中的试剂是____________________,Ⅲ中的试剂是____。
(3)装置V的作用是_________________,Ⅵ处装置最好选用________(填字母),其作用是________。
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(4)实验结束后,欲回收利用装置Ⅰ中未反应完的MnO2,需要的玻璃仪器有______________。
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【题目】大气污染物主要成分是SO2、NO2、NO、CO及可吸入颗粒等,主要来自于燃煤、机动车尾气和工业废气,会导致雾霾、酸雨等。
(1)汽车的三元催化转化器中,在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体,反应的化学方程式是: 2CO+2NO
2CO2+N2,该反应中,氧化剂是____________(填化学式),氧化产物是______________(填化学式),当生成2mol N2时,转移电子的物质的量是____________________。
(2)以NaClO溶液作为吸收剂进行一体化“脱硫”、“脱硝”。控制溶液的pH=5.5,将烟气中的SO2转化为SO42―。已知0.1mol/L 100mLNaClO溶液,可以恰好吸收0.01moL SO2,则反应的离子方程式是______________________。
(3)SO2通过如图过程既能制得H2SO4又能制得H2。图中可循环利用的物质X是_________(填化学式),制得H2SO4的化学方程式是__________________________。
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(4)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
现有V L某NaOH溶液能完全吸收n mol NO2和m mol NO组成的大气污染物。所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为________ mol·L1。若所得溶液中c(
)∶c(
)=1∶9,则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n∶m=____________________。
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【题目】硫代硫酸钠(Na2S2O3),又名大苏打、海波,它是无色透明的单斜晶体,熔点48℃。硫代硫酸钠(Na2S2O3)可作为照相业的定影剂,反应原理为AgBr+2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr。
Ⅰ.为了从废定影液中提取 AgNO3,设计如下实验流程。
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(1)“沉淀”步骤中生成 Ag2S 沉淀,检验沉淀完全的操作是________。
(2)“反应”步骤中会生成淡黄色固体,该反应的化学方程式为________。
(3)“过滤 2”的溶液获取 AgNO3晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、________、________、干燥。
Ⅱ.下图是实验室模拟工业制备 Na2S2O3 的装置图。
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依据图示回答下列问题:
(4)装置 A 中盛放亚硫酸钠固体的玻璃仪器名称是________,装置 B 的作用是________。
(5)分液漏斗中如直接用 98%的浓硫酸,烧瓶中固体易产生“结块”现象,使反应速率变慢。产生“结块”现象的原因是________。
(6)设置 K1导管的目的是为了防止拆除装置时造成空气污染。请简述操作方法________。
(7)硫代硫酸钠还可用于除去鞣制皮革时过量的重铬酸盐,将其还原成 Cr3+,理论上处理1mol Cr2O72-需要 Na2S2O3的质量为________。
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【题目】实验室欲探究CO还原CuO,设计如图所示装置(夹持装置略去)。下列说法正确的是
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A. ②、④中均可盛装碱石灰
B. 加热的顺序为③、①、⑤
C. ①、③、⑤中均发生氧化还原反应
D. 可将尾气用导管通入到⑤的酒精灯处灼烧
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【题目】对于反应A(g)
2B(g) H>0,在温度为T1和T2时,平衡体系中B的体积分数随压强变化的曲线如图所示。
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(1)根据曲线图,下列说法不正确的是___。
A.a、c两点的反应速率:c>a
B.b、c两点A气体的转化率相等
C.由状态b到状态a,可以通过加热的方法
D.由状态b到状态c,可以通过加压的方法
(2)若上述反应在定容密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是___。
A.单位时间内生成nmolA的同时分解2nmolB B.两种气体的体积分数不再改变
C.混合气体的密度不再发生变化 D.混合气体的质量不再发生变化
(3)若上述反应达平衡时,B气体的平衡浓度为0.1mol·L-1,通过减小体积来增大体系的压强(温度保持不变),重新达平衡后,B气体的平衡浓度___0.1mol·L-1(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)在100℃时,将0.40mol的B气体充入2L密闭容器中,每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到如表的数据:
时间(s) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
n(B)/mol | 0.40 | n1 | 0.26 | n3 | n4 |
n(A)/mol | 0.00 | 0.05 | n2 | 0.08 | 0.08 |
上表中n3___n4(填“大于”、“小于”或“等于”),反应A(g)
2B(g)在100℃时的平衡常数K的值为___,升高温度后,反应2B(g)
A(g)的平衡常数K的值___(填“增大”、“减小”或“不变”)。
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【题目】如图装置闭合电键K时,电流计A的指针将发生偏转。试回答:
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(1)丙池是___(填“原电池”或“电解池”)。
(2)乙中Cu极的电极反应是___,若电路中有0.02mol电子通过,则甲中a电极溶解的质量为___g。
(3)闭合电键K一段时间后,丙池中生成二种气体和一种碱,则丙池中发生的总的离子反应方程式是___。
(4)如果要给丙中铁片上镀上一层Ag,则丙池应作何改进___。
(5)丙池中反应进行较长时间后,收集到标准状况下氢气2.24L。此时测得丙池溶液质量实际减少4.23g,含有碱0.100mol(不考虑气体在水中的溶解),则实际放出气体的物质的量是___mol。
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【题目】有机合成在化工医药领域应用广泛,下图是一种新型药物合成路线。
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回答下列问题:
(1)A 的系统命名法(CCS)名称为________,D 中官能团的名称为________。
(2)B→C 的反应类型为________,从反应所得液态有机混合物中提纯 B 的常用方法为________。
(3)C→D 的化学方程式为________。C 和 D 在下列哪种检测仪上显示出的信号峰是完全相同的_________
A.元素分析仪 b.红外光谱仪 c.核磁共振仪 d.质谱仪
(4)C 的同分异构体 W(不考虑手性异构)可发生银镜反应,且 1 mol W 最多与 2 molNaOH 发生反应,产物之一可被氧化成二元醛,满足上述条件的 W 有________种。若 W 的核磁共振氢谱具有四组峰,则其结构简式为________。
(5)F 与 G 的关系为(填序号)________。
A.碳链异构 b.官能团类别异构 c.顺反异构 d.官能团位置异构
(6)M 的结构简式为________。
(7)参照上述合成路线,以
和
为原料制备医药中间体
,写出合成路线流程图_________________________________________________________________。
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【题目】过渡元素参与组成的新型材料有着广泛的用途,回答下列问题。
(1)基态铁原子核外共有________种不同空间运动状态的电子。铁、钴、镍基态原子中,核外未成对电子数最少的原子价层电子轨道表示式(电子排布图)为________。
(2)NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和74pm,则熔点NiO________FeO(填“>”“<”或“=”),原因是________。
(3)Cr的一种配合物结构如图所示:
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①阴离子
的空间构型为________形。
②配离子中,中心离子的配位数为_______,N与中心原子形成的化学键称为_______键。
③配体H2NCH2CH2NH2(乙二胺)中碳原子的杂化方式是________,分子中三种元素电负性从大到小的顺序为________。
(4)一种新型材料的晶胞结构如图1所示,图2是晶胞中Sm和As原子的投影位置。
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图1中F和O共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1x代表,则该化合物的化学式表示为________,晶体密度ρ=________g·cm3(用含x的表达式表示,设阿伏加德罗常数的值为NA)。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标(
),则原子2的坐标为________。
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