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【题目】碳氢化合物有多种,它们在工业生产、生活中有重要用途。
(1)石油危机日渐严重,甲烷的转化和利用在天然气化工行业有非常重要的作用。甲烷重整技术主要是利用甲烷和其他原料来制备合成气(CO和H2混合气体)。现在常见的重整技术有甲烷-水蒸气重整,其反应为:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH>0
如图为反应压强为0.3 MPa,投料比n(H2O)/n(CH4)为1,在三种不同催化剂催化作用下,甲烷-水蒸气重整反应中CH4转化率随温度变化的关系。
下列说法正确的是________。
A.在相同条件下,三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ
B.b点CH4的转化率高于a点,原因是b、a两点均未达到平衡状态,b点温度高,反应速率较快,故CH4的转化率较大
C.C点一定未达到平衡状态
D.催化剂只改变反应速率不改变平衡移动,所以在850℃时,不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下达平衡时CH4的转化率相同
(2) 乙炔(C2H2)在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛,甲烷在1500℃左右气相裂解法生产,裂解反应:2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)的△H= +376.4kJ/mol。
哈斯特研究得出当甲烷分解时,几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。
①T1℃时,向1L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4只发生反应2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=c(CH4)。该反应的△H____0(填“>”或“<”),CH4的平衡转化率为____%(保留3位有效数字)。上述平衡状态某一时刻,若改变温度至T2℃,CH4以0.01mol/(L·s)的平均速率增多,经ts后再次达到平衡,平衡时,c(CH4)=2c(C2H4),则T1_____(填“>”或“<”)T2,t=______s。
②由图可知,甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成,为提高甲烷制乙炔的转化率,除改变温度外,还可采取的措施有___________。
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【题目】二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体,沸点为11℃,可用于处理含硫废水。某小组在实验室中探究ClO2与Na2S的反应。回答下列问题:
(1)ClO2的制备(已知:SO2+2NaClO3+H2SO4═2ClO2+2NaHSO4。)
①整套装置正确的链接顺序为(填A~E)A→_______________。
②装置D的作用是_______________。
(2)ClO2与Na2S的反应
将上述收集到的ClO2用N2稀释以增强其稳定性,并将适量的稀释后的ClO2通入如图所示装置中充分反应,得到无色澄清溶液。一段时间后,通过下列实验探究Ⅰ中反应的产物。
操作步骤 | 实验现象 | 结论 |
取少量Ⅰ中溶液于试管甲中,滴加品红溶液和盐酸 | 品红溶液始终不褪色 | ①无生成 |
另取少量Ⅰ中溶液于试管乙中,加入Ba(OH)2溶液,振荡 | ② | 有生成 |
③继续在试管乙中滴加Ba(OH)2溶液至过量,静置,取上层清液于试管丙中,_______________ | 有白色沉淀生成 | 有Cl-生成 |
④ClO2与Na2S反应的离子方程式为_______________,用于处理含硫废水时,ClO2相对于Cl2的优点是_______________(任写一条)。
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【题目】在一定条件下,对于反应mA(g)+n(B)cC(g)+dD(g),C的百分含量(C%)与温度、压强的关系如图所示,
下列该反应的、判断正确的是
A.>0,<0B.<0,>0
C.>0,>0D.<0,<0
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【题目】300℃时,将2mol A和2mol B两种气体混合加入2L密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)△H,2min末反应达到平衡,生成0.8mol D。(用三段式解答。)
(1)求该反应的平衡常数____。
(2)求平衡时A的转化率____。
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【题目】以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用.其工作流程如下:
(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_______________。
(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
i:2Fe2++PbO2+4H++═2Fe3++PbSO4+2H2O
ii:…
①写出ii的离子方程式:_______________。
②下列实验方案可证实上述催化过程,将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红;
b._______________。
(3)过程Ⅱ的目的是脱硫.滤液Ⅰ经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是_______________(选填序号)。
A.减小Pb的损失,提高产品的产率
B.重复利用NaOH,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
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【题目】工业上利用软锰矿(主要成分为MnO2,同时含少量铁、铝等的化合物)制备硫酸锰的常见流程如下:
部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 |
pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 10.4 |
(1)一氧化锰用硫酸酸浸时发生的主要反应的离子方程式为____________________。酸浸后加入MnO2将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,其目的是___________。
(2)滤渣A的成分除MnO2外,还有_______________。
(3)MnO2是制造碱性锌锰电池的基本原料,放电时负极的电极反应式为________。工业上以石墨为电极电解酸化的MnSO4溶液生产MnO2,阳极的电极反应式为_________,当阴极产生4.48L(标况)气体时,MnO2的理论产量为______g。
(4)锰的三种难溶化合物的溶度积:Ksp(MnCO3)=1.8×10-11,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp(MnS)=2.0×10-13,则上述三种难溶物的饱和溶液中,Mn2+浓度由大到小的顺序是_______>_______>_______(填写化学式)。
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【题目】氯化钴渗入水泥中可以制备彩色水泥(变色水泥)。以某废钴渣(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、CaO和SiO2)制备氯化钴晶体的一种流程如下:
已知:①在酸性条件下,氧化性:Co3+>Cl2>H2O2>Fe3+。
②当pH=5时,Fe3+、Al3+全部转化为氢氧化物沉淀。请回答下列问题:
(1)滤渣A的主要成分是_______________、_______________(填化学式)。
(2)在滤液A中加入H2O2,H2O2作还原剂的离子方程式为_______________
(3)从滤渣B中提取铁红的操作是将滤渣B溶于过量的_______________溶液(填化学式),_______________、洗涤、灼烧得到铁红。
(4)从环境保护角度分析,溶解废钴渣时不用浓盐酸替代硫酸的原因是:_______________
(5)为了测定CoCl2nH2O中结晶水数目进行如下实验:取16.6g样品在一定条件下脱水得13.0gCoCl2,则n=_______________
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【题目】开发、使用清洁能源发展“低碳经济”,正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。
(1)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H1=﹣1275.6kJmol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=﹣566.0kJmol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H3=﹣44.0kJmol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:___。
(2)工业上甲醇利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH<0。在一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为___。
②X轴上a点的数值比b点___(填“大”或“小”)。
③生产甲醇的原料CO和H2来源于:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H>0,一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1。则T1___T2(填“<”、“>”、“=”,下同);A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小关系为____。
(3)现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池,采用电解法制备N2O5,装置如图2所示,其中Y为CO2。
写出石墨Ⅰ电极上发生反应的电极反应式___。在电解池中生成N2O5的电极反应式为___。
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【题目】二氧化氯是一种黄绿色具有刺激性气味的气体,常用于自来水消毒和果蔬保鲜等方面。氯酸钠还原法是目前使用较为广泛的ClO2制备方法,其中一种是用NaClO3与CH3OH在催化剂、60℃时,发生反应得到ClO2,如图装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放进行了研究。
已知:
①ClO2的浓度较大时易分解,实验室用稳定剂吸收ClO2,生成NaClO2,使用时加酸只释放出ClO2一种气体;
②ClO2与KI反应的离子方程式为:2ClO2+10I+8H+=2Cl+5I2+4H2O。
③
请回答:
(1)比较仪器c和d,实验中c的优点是___。
(2)制备装置甲中需改进的一项措施是___。
(3)反应中甲醇被氧化为甲酸,写出制备ClO2的化学方程式:___;该制备法可选用不同的还原性物质作为还原剂,例如草酸,相比甲醇法,草酸法的优点是___。
(4)下列有关说法正确的是___。
A.仪器a中NaOH溶液主要用于停止反应,并吸收多余的ClO2
B.装置e主要用于检验是否有Cl2生成
C.在ClO2释放实验中,发生的离子反应方程式是:4H++5ClO2-=Cl+4ClO2↑+2H2O
D.ClO2和Cl2都为强氧化剂,在相同条件下,等物质的量时,ClO2的氧化能力是Cl2的2.5倍
(5)自来水厂用碘量法检测水中ClO2的浓度,其实验操作如下:取100.0mL的水样,加入足量的碘化钾,再用氢氧化钠溶液调至中性,并加入淀粉溶液。再用0.1000mol·L1Na2S2O3标准溶液滴定碘单质(I2+2S2O32-=2I+S4O62-),达到滴定终点时用去20.00mLNa2S2O3标准溶液,测得该水样中ClO2的含量为___mg·L1。
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【题目】有物质的量浓度均为0.1molL-1的①NH4Cl溶液,②NaCl溶液,③HCl溶液各20mL,下列说法错误的是( )
A.三种溶液中c(Cl-)的关系是①=②=③
B.若将三种溶液稀释相同的倍数,pH变化最小的是②
C.三种溶液中由水电离出的c(H+)的关系是①<②<③
D.若向三种溶液中分别加入20mL0.1molL-1的NaOH溶液后,pH最小的是③
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