用离子方程式表示下列化学变化:
(1)电解氯化钠溶液____________________________________________
(2)电解硝酸银溶液____________________________________________
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在密闭容器中进行可逆反应,A与B反应生成C,其反应速率可分别用v(A)、v(B)、v(C)表示,且有如下关系:v(B)=3v(A),v(C)=2v(A),3v(C)=2v(B),则该反应的化学方程式为: .
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下图表示氮及其化合物在一定条件下的转化关系:
(1)根据反应I,在500℃、20MPa时,将N2和H2通入到体积为2 L的密闭容器中,反应过程中各种物质的物质的量变化如右图所示:
(1)10 min内用NH3表示该反应的平均速率,v(NH3)= 。
(2)在10~20min内NH3浓度变化的原因可能是 (填字母)。
a.加了催化剂
b.降低温度
c.增加NH3的物质的量
(3)该可逆反应达到平衡的标志是_______(填字母)。
a.3v(H2)正 = 2v(NH3)逆
b.混合气体的密度不再随时间变化
c.容器内的总压强不再随时间而变化
d. N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2
(4)第一次平衡时,平衡常数K1= (用数学表达式表示)。
(5)反应I:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=–92.4 kJ•mol-1
如图所示反应I中平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线,图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是____________(填“温度”或“压强”),判断L1、L2的大小关系并说明理由_______ 。
(6)反应II其中一步反应为
2NH3 (g)+3Cl2(g) =N2 (g) +6HCl(g) ΔH=–462 kJ•mol-1
已知:
断开1 mol H–N键与断开1 mol H–Cl键所需能量相差约为_________ kJ。
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(16分)工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)CO2+H2。t℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=_____(填计算结果)。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1____300℃(填“>”、“<”或“=”)。
T/℃ | T1 | 300 | T2 |
K | 1.00×107 | 2.45×105 | 1.88×103 |
(3)N2和H2在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应,不同温度下NH3产率如图所示。温度高于900℃时,NH3产率下降的原因________。
(4)在上述流程图中,氧化炉中发生反应的化学方程式为
___________________。
(5)硝酸厂的尾气直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水,反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:________________________ 。
(6)氨气在纯氧中燃烧,生成一种单质和水,试写出该反应的化学方程式____________________,科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通入氨气的电极是__________(填“正极”或“负极”);碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为_______________________。
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(12分)煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ/mol,ΔS=+133.7 J/(K·mol)。
①该反应能否自发进行与________________有关。
②一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是________(填字母,下同)。
a.容器中的压强不变
b.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
c.v正(CO)=v逆(H2O)
d.c(CO)=c(H2)
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实 验 组 | 温 度 /℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | H2 | CO | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 2.4 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为__________。
②该反应的逆反应为________(填“吸”或“放”)热反应。
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3 min,则a、b应满足的关系是____________________(用含a、b的数学式表示)。
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ/mol)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,下列措施中能使 c(CH3OH)增大的是 。
a.升高温度 b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离出来 d.再充入1 mol CO2和3 mol H2
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(12分)已知2X2(g) +Y2(g) 2Z(g) ΔH=-a kJ·mol–1(a>0),在一个容积固定的容器中加入2mol X2和1mol Y2,在500℃时充分反应达平衡后Z的浓度为W mol·L–1,放出热量b kJ。
(1)此反应平衡常数表达式为________;若将温度降低到300℃,则反应平衡常数将________(填增大、减少或不变)
(2)若原来容器中只加入2 mol Z,500℃充分反应达平衡后,吸收热量c kJ,则Z浓度
____W mol·L–1(填“>”、“<”或“=”),a、b、c之间满足关系________ ________(用代数式表示)
(3)能说明反应已达平衡状态的是________ ________
A.浓度c(Z)=2c(Y2) B.容器内压强保持不变
C.v逆(X2)=2v正(Y2) D.容器内的密度保持不变
(4)若将上述容器改为恒压容器(反应器开始体积相同),相同温度下起始加入2 mol X2和1mol Y2达到平衡后,Y2的转化率将________(填变大、变小或不变)
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新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位,可用作节能环保电动汽车的动力电池。磷酸亚铁锂(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料,它的制备方法如下:
方法一:将碳酸锂、乙酸亚铁[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后,在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂,同时生成的乙酸及其他产物均以气体逸出。
方法二:将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥,在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。
请回答下列问题:
(1)上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。其原因是_________________。
(2)在方法二中,阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为________________。
(3)已知该锂离子电池在充电过程中,阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁,则该电池放电时正极的电极反应式为 。
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石油化工的重要原料CxHy可以合成很多有机化合物,以下是CxHy合成物质E和J的流程图:
已知:Ⅰ.下列反应中R、R′代表烃基
Ⅱ.J的分子式为C4H4O4 ,是一种环状化合物。
(1)在CxHy的同系物中,所有碳原子一定共平面且碳原子数最多的分子的名称是____ 。
(2)H的分子式是 。
(3)下列说法正确的是 。
a.CxHy和苯都能使溴水褪色,原理相同
b.反应②和反应④的反应类型均为加成反应
c.C能与Na、NaOH、NaHCO3反应
d.E是一种水溶性很好的高分子化合物
e.J在酸性或碱性环境中均能水解
(4)K是J的同分异构体,且1 mol K与足量的NaHCO3溶液反应可放出2mol CO2气体,请写出一种符合条件K的结构简式__ 。
(5)写出反应⑤的化学方程式 ________。
(6)D有多种同分异构体,与D具有相同官能团的还有 种(含顺反异构体),其中核磁共振氢谱有3组吸收峰,且能发生银镜反应的结构简式是 。
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(10分)榴石矿石可以看作组成,由榴石矿石制取氯化钙和氧化铝的实验步骤如下:
(1)榴石矿加盐酸溶解后,溶液里除了外,还含有的金属离子是________。
(2)对溶液I进行操作时,控制溶液PH=9~10(有关氢氧化物沉淀的PH见下表)
NaOH不能过量,若NaOH过量可能会导致________溶解,________沉淀。
(3)写出向沉淀物A中加入过量氢氧化钠溶液的离子方程式________。
(4)①某同学在实验室中用图I装置制取气体并通入溶液II中,结果没有沉淀产生,可能的原是________;为了能产生沉淀该同学对图I装置进行了改进,改进的方法为________。
②若将二氧化碳气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,混合体系中除存在电离平衡、水解平衡外,还存在溶解平衡,用方程式表示该溶解平衡关系________。
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(14分)运用相关原理,回答下列各小题:
已知:在水中的电离方程式为
(1)常温下,PH=5的溶液中水的电离程度________PH=9的中水的电离程度。(填“>”、”=”或“<”)
(2)等体积等物质的量浓度的与氨水混合后,溶液呈酸性的原因为________。(用离子方程式表示);若一定量的溶液与氨水混合后,溶液PH=7,则
________(填“>”、“=”或“<”不同);用硫酸氢钠与氢氧化钠溶液制取硫酸钡,若溶液中完全沉淀,则反应后溶液的PH=________7(填“>”、”=”或“<”)
(3)将分别含有的四种溶液混合,调节溶液的PH值,使PH=1,充分反应后:
①若离子有剩余,上述四种离子在溶液中还存在的有________,一定不存在的是 ________
②若所得混合液呈紫色,上述四种离子在溶液中一定存在的有________,
一定不存在的离子有________。
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