(11分)已知某气体反应的平衡常数可表示为K=,该反应在不同温度下的平衡常数:400℃,K=32;500℃,K=44.
请回答下列问题:
(1)写出上述反应的化学方程式______________________________.
(2)该反应的正反应是__________反应(填“放热”或者“吸热”),
(3)已知在密闭容器中,测得某时刻各组分的浓度如下:
①此时系统温度400℃,比较正、逆反应速率的大小:v正__________v逆(填“>”、“<”或“=”).
②若以甲醇百分含量为纵坐标,以温度为横坐标,此时反应点在图象的位置是图中___________点.比较图中B、D两点所对应的正反应速率B__________D(填“>”、“<”或 “=”).理由是__________.
(4)一定条件下要提高反应物的转化率,可以采用的措施是__________
a.升高温度 b.加入催化剂 c.压缩容器的体积
d.增加水蒸气的浓度 e.及时分离出产物
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磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素,主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下:
①2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)6CaO(s)+P4(s)+10CO(g)ΔH1=+3 359.26 kJ·mol-1
②CaO(s)+SiO2(s)CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1
2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g)ΔH3则ΔH3= kJ·mol-1。
(2)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒,解毒原理可用下列化学方程式表示: 11P4+60CuSO4 +96H2O20Cu3P +24H3PO4+60H2SO4 6 mol CuSO4能氧化白磷的物质的量是 。
(3)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得,含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如图所示。
①为获得尽可能纯的NaH2PO4,pH应控制在 ; pH=8时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系为 。
②Na2HPO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,其原因是 (写离子方程式)。
(4)磷的化合物三氯氧磷()与季戊四醇()以物质的量之比2∶1反应时,可获得一种新型阻燃剂中间体X,并释放出一种酸性气体。季戊四醇与X的核磁共振氢谱如下图所示。
①酸性气体是 (填化学式)
②X的结构简式为 。
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工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产Zn(NO3)2·6H2O晶体,其工艺流程为:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 |
开始沉淀的pH | 3.3 | 1.5 | 6.5 | 4.2 | 5.4 |
沉淀完全的pH | 5.2 | 3.7 | 9.7 | 6.7 | 8.0 |
⑴在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是 。
⑵上述工艺流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有 。
⑶在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,H2O2与Fe2+反应的离子方程式为 。为使Fe(OH)3 、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为 。检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是 。
⑷加入Zn粉的作用是 。“操作A”的名称是 。
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(14分)下表为部分短周期元素化合价及相应氢化物沸点的数据:
元素性质 | 元素编号 | |||||||
A | B | C | D | E | F | G | H | |
氢化物的沸点(℃) | -60.7 | -33.4 | -111.5 | 100 | -87.7 | 19.54 | -84.9 | -161.5 |
最高化合价 | +6 | +5 | +4 | +5 | +7 | +4 | ||
最低化合价 | -2 | -3 | -4 | -2 | -3 | -1 | -1 | -4 |
已知:①A与D可形成化合物AD2、AD3,可用于制备强酸甲;
②B与D可形成化合物BD、BD2,可用于制备强酸乙。
请回答:
(1)表中属于第三周期元素的是 (用表中元素编号填写)。
写出H的最高价氧化物的结构式: 。
(2)比较A、D、G三种简单阴离子的半径大小:r( )>r( )>r( )。比较元素F、G的氢化物的沸点高低,并说明理由 (均用实际的元素符号表示)。
(3)由表中D元素和氢元素的原子按1:1组成的常见液态化合物的稀溶液易被催化分解,可使用的催化剂为(填序号)________。
a.MnO2 b.FeCl3 c.Na2SO3 d.KMnO4
(4)分子组成为ADG2的物质在水中会强烈水解,产生使品红溶液褪色的无色气体和一种强酸。该反应的化学方程式是: 。
(5)以下说法正确的是 (填编号)。
a.元素H与元素C的单质、其氢化物、最高价氧化物的沸点都是H的高
b.工业上单质C的制备要用到单质H、G;单质C可以与强碱、F的氢化物的水溶液反应
c.能说明元素D的非金属性比A强的实验:把D的单质通入到A的氢化物的水溶液来实现
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工业上通过电解MnSO4和ZnSO4制取Zn和MnO2,原料为软锰矿和闪锌矿,软锰矿中含MnO2约a%,SiO2约20%,Al2O3约4%,其余为水分,闪锌矿中含ZnS约80%,FeS、CuS、SiO2共约7%,其余为水分。
I.(1)为了测量软锰矿中MnO2含量的测定,现将14.5g软锰矿溶于足量的稀硫酸中,加入足量的碘化钾晶体,充分反应后,过滤,将滤液加水稀释至1L,取25.00ml该溶液于锥形瓶中,滴入几滴淀粉溶液作指示剂,用0.1000mol•L﹣1的标准Na2S2O3溶液滴定,消耗标准液50.00ml,则软锰矿中MnO2含量 。(已知:2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4; I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣)
Ⅱ.研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺,工艺流程如图1所示。
请回答下列问题:
(2)反应I的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等.试完成反应I中生成CuSO4和MnSO4的化学方程MnO2+CuS+ = + +CuSO4+MnSO4。
(3)反应Ⅱ加入适量锌的作用是 ;如果锌过量,还会进一步发生反应的离子方程式为 。
(4)图2是Na2SO4和Na2SO4•10H2O的溶解度曲线(g/100g水),则Ⅳ中得到Na2SO4固体的操作是:将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液升温结晶→ →用乙醇洗涤→干燥.用乙醇洗涤而不用水洗的原因是 。
(5)用惰性电极电解MnSO4和ZnSO4制得Zn和MnO2的总反应是: 。
(6)本工艺可以循环利用的物质除MnO2、MnCO3、ZnCO3以外,还有 (写化学式)。
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有关物质的转化关系如下图所示(部分物质与条件已略去)。A、B、C、D、F均为气体,其中A的相对分子质量为16,F是黄绿色单质;E是最常见的液体;X微溶于水,反应①是工业生产中的重要反应,反应②常用于D的检验。
请回答下列问题:
(1)C的电子式为 。
(2)I的化学式为 。
(3)写出反应①的化学方程式: 。
(4)写出反应②的离子方程式: 。
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利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收金属铜和铬的流程如下图:
已知:部分物质沉淀的pH如下表:CaSO4的溶解度曲线如下图:
请回答下列问题:
(1)滤液I中所含溶质主要有 (填化学式)。
(2)第②步操作中,先加人Ca(OH)2调节溶液的pH,调节范围为 ,然后将浊液加热至80℃趁热过滤,所得滤渣Ⅱ的成分为 。
(3)第③步操作中,发现除了生成砖红色沉淀外,还产生了无色刺激性气味的气体。写出该步骤中发生反应的离子方程式 。
(4)当离子浓度≤1×10-5mol· L时,可以认为离子沉淀完全。第④步操作中,若要使Cr3+完全沉淀,则室温下溶液中a的最小值为 。(已知:Kap[Cr(OH)3]=6.3×10-31,≈4.0;lg4=0.6)
(5)Cr(OH)3受热分解为Cr2O3,用铝热法可以冶炼金属铬。写出铝热法炼铬的化学方程式_____________。
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双酚A可用于制造多种高分子材料。现有如下转化关系。
(1)双酚A中含氧官能团的名称为 。
(2)有机物Y中含碳的质量分数为60%,含氧的质量分数是氢质量分数的2倍,质谱表明其相对分子质量为60,核磁共振氢谱中有3种峰,则Y的结构简式为 。
(3)写出Y→Z的化学方程式 。
(4)写出由苯酚与X反应制取双酚A的化学方程式: 。
(5)写出由双酚A制取聚碳酸酯的化学方程式: 。
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美国化学家R.F.Heck因发现如下Heck反应而获得2010年诺贝尔化学奖。
(X为卤原子,R为取代基)
经由Heck反应合成M(一种防晒剂)的路线如下:
回答下列问题:
(1)M可发生的反应类型是 。
a.取代反应 b.酯化反应 c.缩聚反应 d.加成反应
(2)C与浓硫酸共热生成F,F能使酸性KMnO4溶液褪色,F的结构简式是 。
D在一定条件下反应生成高分子化合物G,G的结构简式是 。
(3)在A→B的反应中,检验A是否反应完全的试剂是 。
(4)E的一种同分异构体K符合下列条件:苯环上有两个取代基且苯环上只有两种不同化学环境的氢,与FeCl3溶液作用显紫色。K与过量NaOH溶液共热,发生反应的方程式为 。
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(10分)碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要作用。
(1)真空碳热还原氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
①2Al2O3(s)+ 2AlCl3(g)+ 6C(s)=6AlCl(g)+ 6CO(g) △H=a kJ•mol-1
②3AlCl(g)= 2Al(l)+ AlCl3(g) △H=b kJ•mol-1
反应Al2O3(s)+ 3C(s)=2Al(l)+ 3CO(g)的△H= kJ•mol-1(用含a、b的代数式表示)。
(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+ 2NO(g) N2(g)+ CO2(g) △H=Q kJ•mol-1。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
时间(min) 浓度 (mol/L) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①T1℃时,该反应的平衡常数K=
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是 (填字母编号)
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q 0(填“>”或“<”)。
④在恒容绝热条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是
a.单位时间内生成2nmolNO(g)的同时消耗nmolCO2(g)
b.反应体系的温度不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
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