工业上用重晶石(BaSO4)制备BaCO3的常用方法主要有高温锻烧还原法、沉淀转化法等。高温煅烧还原法的工艺流程可简单的表示如下:
(1)若“煅烧”时产生一种有毒的还原性气体,则反应的化学方程式为______。
(2)工业上煅烧重晶石矿粉时,为使BaSO4得到充分的还原和维持及应所需的高温,应采取的措施是______。
a.加人过量的炭,同时通入空气 b.设法将生成的BaS及时移出
(3)在第一次过滤后洗涤,检验是否洗涤干净的试剂最好是______。
(4)沉淀转化法制备BaCO3可用饱和Na2CO3溶液将BaSO4转化为BaCO3:
BaSO4 (s)+CO32-(aq) BaCO3(s)+SO42-(aq)
则:①在实验室将少量BaSO4固体全部转化为BaCO3的实验操作方法与步骤为______。
②与高温煅烧还原法相比,沉淀转化法的优点主要有______。
③已知:Ksp(BaCO3)=2.40×10-9,Ksp(BaSO4)=1.20×10-10。现欲用沉淀转化法将BaSO4转化为BaCO3,该反应的平衡常数为______。如用1.00 L 0. 210 mol • L-1 Na2CO3溶液处理,试计算BaSO4被转化的质量______(要有计算过程,结果保留3位有效数字)。
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黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制取硫酸的重要原料,其煅烧产物为SO2和Fe3O4。
(1)将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)放入容积为1 L的密闭容器中,反应
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.040
mol/L。计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率(写出计算过程)。
(2)已知上述反应是放热反应,当该反应处于平衡状态时,下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有________(填字母)
(A)升高温度 (B)降低温度
(C)增大压强 (D)减小压强
(E)加入催化剂 (G)移出氧气
(3)SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到重要的化工原料,反应的化学方程式为________________________________________________________________。
(4)将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后,加入铁粉,可制备FeSO4。酸溶过程中需保持溶液足够酸性,其原因是______________________。
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苹果酸是一种浓缩饮料的主要酸性物质。分离提纯后的化学分析如下:
(1)元素分析证明该酸只含C、H、O三种元素,其中C、H、O的质量比为24∶3∶40;该酸蒸气的密度是同温同压下氢气密度的67倍。
(2)0.l mol该酸与足量NaHCO3反应放出4.48 L CO2,与足量金属Na反应放出3.36 L H2(气体体积均已折算为标准状况下的体积)。
(3)该酸分子结构中没有支链。
通过计算求苹果酸的分子式及结构简式。
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工业上采用乙苯与CO2脱氢生产重要化工原料苯乙烯
其中乙苯在CO2气氛中的反应可分两步进行
(1)上述乙苯与CO2反应的反应热△H为________________________。
(2)①乙苯与CO2反应的平衡常数表达式为:K=______________________。
②下列叙述不能说明乙苯与CO2反应已达到平衡状态的是_____________________。
a.v正(CO)=v逆(CO) b.c(CO2)=c(CO)
c.消耗1mol CO2同时生成1molH2O d.CO2的体积分数保持不变
(3)在3L密闭容器内,乙苯与CO2的反应在三种不同的条件下进行实验,乙苯、CO2的起始浓度分别为1.0mol/L和3.0mol/L,其中实验I在T1℃、0.3MPa,而实验II、III分别改变了实验其他条件;乙苯的浓度随时间的变化如图I所示。
①实验I乙苯在0~50min时的反应速率为_______________。
②实验II可能改变条件的是__________________________。
③图II是实验I中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线,请在图II中补画实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线。
(4)若实验I中将乙苯的起始浓度改为1.2mol/L,其他条件不变,乙苯的转化率将(填“增大”、“减小”或“不变”),计算此时平衡常数为_____________________。
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(12分)锰锌铁氧体(ZnaMnbFecO4,Fe元素为+3价,Zn、Mn元素化合价相同)是一种重要的磁性材料。测定铁氧体中ZnO的实验步骤如下:
(1)a、b、c的代数关系式为 。
(2)“除锰”时发生反应的离子方程式为 。
(3)配制溶液A用的玻璃仪器有 、烧杯、玻璃棒及胶头滴管。
(4)准确量取25.00 mL溶液A,二甲酚橙作指示剂,用0.01000mol·L-1的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Zn2+(反应原理为Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+),至滴定终点时消耗EDTA 标准溶液20.00 mL。通过计算确定该铁氧体中ZnO的质量分数(写出计算过程)。
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锶(Sr)为第五周期第II A族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O)具有很高的经济价值,用工业碳酸锶粉末(含少量钡、铁的化合物等杂质)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如下图所示。
已知:SrCl2·6H2O 晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。请回答:
(1)操作①加快反应速率的措施有 (任写一种方法)。碳酸锶与盐酸反应的离子方程式为________。
(2)加入少量30% H2O2溶液的发生反应的离子方程式为________。
(3)步骤③中调节溶液pH至8—10,宜选用的试剂为_______(填序号):
A.氨水 B.氢氧化钠 C. 氢氧化锶粉末 D.碳酸钠晶体
所得滤渣的主要成分是Fe(OH)3和________ (填化学式)。
(4)工业上用热风吹干六水氯化锶,选择的适宜温度范围是________ 。
A.50~60℃ B.70~80℃ C.80~100℃ D.100℃以上
(5)若滤液中Ba2+ 浓度为1×10-5mol/L,依下表数据推算出滤液中Sr2+物质的量浓度不大于________mol/L。
SrSO4 | BaSO4 | Sr(OH)2 | |
Ksp | 3.3×10—7 | 1.1×10—10 | 3.2×10—4 |
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合成氨然后再生产尿素是最重要的化工生产。
I.在3个2 L的密闭容器中,在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应:
3H2(g) + N2(g)2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时有关数据如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反应物投入量 | 3 mol H2、2 mol N2 | 6 mol H2、4mol N2 | 2 mol NH3 |
达到平衡的时间/min | 5 | 8 | |
平衡时N2的浓度/mol·L-1 | c1 | 1.5 | |
NH3的体积分数 | ω1 | ω3 | |
混合气体密度/g·L-1 | ρ1 | ρ2 |
(1)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=___________。
(2)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K=________(用含c1的代数式表示)。
(3)分析上表数据,下列关系正确的是________(填序号):
a.2c1 > 1.5 b.2ρ1 = ρ2 c.ω3 = ω1
II.工业上用氨气合成尿素(H2NCONH2)的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4 (l) (氨基甲酸铵) △H1
第二步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2
(4)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如左下图I所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第________步反应决定。
②第二步反应的平衡常数K随温度T的变化如右上图II所示,则△H2 ________ 0;③若第一步反应升温时氨气浓度增大,请在图II中画出第一步反应K1随温度T变化曲线,并作出必要的标注。
(5)氨和尿素溶液都可以吸收硝工业尾气中的NO、NO2,将其转化为N2。
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应为:CO(NH2)2+NO+NO2 =CO2+2N2+2H2O
该反应中的氧化剂为________(写化学式)。
②已知:N2(g)+O2(g)= 2NO(g) △H =a kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g) △H2=bkJ· kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H = c kJ·mol-1
则4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H=________。
③尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为________。
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碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的新的生活方式。
(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等。
①已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH1= +489.0 kJ/mol
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ/mol
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为________________________;
②氯化钯(PdCl2)溶液常被应用于检测空气中微量CO。PdCl2被还原成单质,反应的化学方程式为________________________;
(2)将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入C3H8和O2构成丙烷燃料电池。
①负极电极反应式是:________;
②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。下列说法中正确的是________(填序号)
A.电源中的a一定为正极,b一定为负极
B.可以用NaCl溶液作为电解液
C.A、B两端都必须用铁作电极
D.阴极发生的反应是:2H++2e-=H2↑
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L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 | CO2 | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 3 |
3 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1 |
①该反应的正反应为________(填“吸”或“放”)热反应;
②实验2中,平衡常数K=________;
③实验3跟实验2相比,改变的条件可能是________(答一种情况即可);
(4)将2.4g碳在足量氧气中燃烧,所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中,完全吸收后,溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序________。
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纯碱是主要的化工原料,化学家发明了其不同的工业制法,其中法国化学家尼古拉斯·勒布朗早在1791年发明的工业合成碳酸钠的方法,简称勒布朗制碱法。该方法包括以下两个阶段:首先从原料氯化钠与浓硫酸在高温下的反应得到中间产物硫酸钠,然后通过硫酸钠与木炭和碳酸钙的反应来得到碳酸钠。各步骤反应的化学方程式如下:
2NaCl+H2SO4 Na2SO4+2HCl↑
Na2SO4+2C Na2S+2CO2↑
Na2S+CaCO3Na2CO3+CaS
完成下列计算(计算过程保留3位有效数字)
(1)假设每一步反应物的量足够,反应完全,理论上每获得1kg纯度为80%的纯碱需要氯化钠的的质量是_________kg。
(2)步骤②碳单质过量时也同样可以反应获得Na2S,此时所发生的反应的化学方程式是___________________________________。若其它条件不变,步骤②按此反应进行,每获得1kg纯度为80%的纯碱需要氯化钠的的质量是__________kg,此时消耗碳单质的量是原步骤②反应用碳量的____倍。
(3)通过定性分析,勒布朗制碱法获得的纯碱含有杂质CaCO3和CaS,为了测定产品纯度,取10g样品与稀硝酸反应,硫元素全部转化成淡黄色固体,称量其质量为0.16g,另取10g样品与稀盐酸反应,得到气体(忽略气体在水中的溶解),折算为标况下,体积为2.162L,计算求出该产品中Na2CO3的纯度。
(4)若除氯化钠和碳单质的量外,其它反应物足量,反应充分, 如果加入amol氯化钠时,生成的Na2CO3为yg,电子转移数为zmol,讨论分析当氯化钠与碳的物质的量之比x的值不同时,用函数式表示y和z的值是多少。
x | y | z |
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铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
(―)工业废水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大的危害,必须进行处理。常用的处理方法是电解法,该法用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解的进行,阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(1)用Fe作电极的目的是________。
(2)阴极附近溶液pH升高的原因是_________(用电极反应式解释);溶液中同时生成的沉淀还有 。
(二)氮化铁磁粉是一种磁记录材料,利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下:
已知①某赤铁矿石含60.0%Fe2O3、3.6%FeO,还含有Al2O3、MnO2、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下:
(3)步骤②中加双氧水的目的是________,pH控制在3.4的作用是________,已知25℃时,Ksp[Cu(OH)2] =2.010-20,该温度下反应:Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+的平衡常数K=________。
(4)如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净?________。
(5)制备氮化铁磁粉的反应:Fe+NH3FexNy+H2 (未配平),若整个过程中消耗氨气34.0g,消耗赤铁矿石2 kg,设整个过程中无损耗,则FexNy磁粉的化学式为________________。
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