氮的化合物应用广泛,但氮氧化物是重要的空气污染物,应降低其排放。
(1)用CO2和NH3可合成氮肥尿素[CO(NH3)2]
已知:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4 (s) △H=-159.5 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5 kJ·mol-1
③H2O(l)=H2O(g) △H=+44 kJ·mol-1
用CO2和NH3合成尿素(副产物是液态水)的热化学方程式为______________。
(2)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:
CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H
在温度为T1和T2时,分别将0.40molCH4和1.0molNO2充入体积为1L的密闭容器中,n(CH4)随反应时间的变化如右图所示:
①根据右图判断该反应的△H________0(填“>”、“<”或“=”),理由是______________。
②温度为T1时,0~10min内NO2的平均反应速率v(NO2)=__________,反应的平衡常数K=___(保留三位小数)
③该反应达到平衡后,为在提高反应速率同时提高NO2的转化率,可采取的措施有______(填标号)。
A.改用高效催化剂 B.升高温度
C.缩小容器的体积 D.增加CH4的浓度
(3)利用原电池反应可实现NO2的无害化,总反应为6NO2+8NH3=7N2+12H2O,电解质溶液为NaOH溶液,工作一段时间后,该电池正极区附近溶液pH________(填“增大”、“减小”或“不变”),负极的电极反应式为___________________。
(4)氮的一种氢化物HN3,其水溶液酸性与醋酸相似,则NaN3溶液中各离子浓度由大到小的顺序为________;常温下,将amol·L-1 的HN3与bmol·L-1 的Ba(OH) 2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(N3-),则该混合物溶液呈_______(填“酸”、“碱”或“中”)性,溶液中c(HN3)=_________ mol·L-1。
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碳酸亚铁(FeCO3)是菱镁矿的主要成分,将FeCO3加热到200℃开始分解为FeO和CO2,若在空气中高温煅烧FeCO3生成Fe2O3。
I.已知25℃,101kPa时:4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H=-1648kJ/mol
C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H=-393 kJ/mol 2FeCO3(s)=2Fe(s)+ 3O2(g) △H=+148OkJ/mol
(1)请写出FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3的热化学方程式_______。
Ⅱ.生成的FeO和Fe2O3在一定条件下被还原为金属铁。
(2)据报道一定条件下Fe2O3可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁。其反应为:
Fe2O3(s)+3CH4(g)=2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g) △H>0
① 原子序数为26的铁元素位于元素周期表的第_______周期。
②反应在5L的密闭容器中进行,2min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量消耗4.8g。则该段时间内用H2表达的平均反应速率为____________。
③将一定量的Fe2O3(s)和一定量的CH4(g)置于恒温恒压容器中,在一定条件下反应,能表明该反应达到平衡状态的是___________。
a.CH4的转化率等于CO的产率 b.混合气体的平均相对分子质量不变
c.v正(CO):v逆(H2)=1:2 d.固体的总质量不变
(3)FeO可用CO进行还原,已知:t℃时,FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),K=0.5,若在1L密闭容器中加入0.04mol FeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)的转化率为50%,则x=_______。
Ⅲ. Fe2O3还可用来制备FeCl3,FeCl3在水溶液中的水解分三步:
Fe3++H2OFe(OH)2++H+ K1
Fe(OH)2++ H2OFe(OH)2++H+ K2
Fe(OH)2++ H2OFe (OH)3+H+ K3
(4)以上水解反应的平衡常效K1、K2、K3由大到小的顺序是_______。通过控制条件,以上水解产物聚合生成聚合物的离子方程式为:xFe3++yH2O===Fex(OH)y(3x-y)++yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是__________(填字母)
a.加水稀释 b.加入少量NaCl固体 c.升温 d.加入少量Na2CO3固体
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砷(33As)在元素周期表中与氮同主族,砷及其化合物被运用在农药、防腐剂、染料和医药等领域,及其多种合金中。
(1)砷原子次外层上的电子数为_____,砷化氢的电子式为_______。
(2)成语“饮鸩止渴”中的“鸩”是指放了砒霜(As2O3)的酒。As2O3是两性偏酸性的氧化物,写出As2O3溶于浓盐酸的化学方程式__________。
(3)As2O3溶于热水生成的亚砷酸(H3AsO3),具有较强的还原性,分可用于治疗白血病,其水溶液存在多种微粒形态,各微粒的分布分数与溶液pH的关系如右图:
①向亚砷酸溶液中缓缓加入NaOH溶液至pH=11时,反应的离子方程式为_________。
②电离平衡常数Ka1(H3AsO3)=________。
③Na2HAsO3溶液呈碱性,该溶液中c(H2AsO3-)_____c(AsO33-)(填“>”、“<”或“=”)。
④向含有HAsO32-的溶液中滴加氯水反应的离子方程式为_________。
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钢铁工业是国民经济的重要基础产业,目前比较先进的天然气竖炉冶铁工艺流程如下图所示:
(1)催化反应室发生的反应为:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206kJ/mol
ⅱ.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol。
① 催化反应室可能发生的副反应有CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g),则该反应的△H=____。
② 催化反应室的温度通常需维持在550~750℃之间,从化学反应速率角度考虑,其主要目的是________。
③ 在催化反应室中,若两反应达到平衡时,容器中n(CH4)=0.2mol,n(CO)=0.3mol,n(H2)=0.5mol,则通入催化反应室CH4的起始物质的量为______mol(不考虑副反应)。
(2)还原反应室发生的反应为:
ⅰ.Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-25kJ/mol
ⅱ.Fe2O3(s)+3H2(g)2Fe(s)+3H2O(g) △H=+98kJ/mol
① 下列措施中能使反应i平衡时增大的是______(填字母)。
A.增大压强 B.降低温度 C.充入一定量氮气 D.增加Fe2O3(s)用量
E.增大CO的浓度 F.加入合适的催化剂
②若在1000℃下进行反应1(该温度下化学反应平衡常数为64), CO起始浓度为量2mol/L(Fe2O3过量),则CO的转化率为_______。
③天然气竖炉冶铁相对于传统焦炭冶铁,该冶铁工艺的优点是_________。
(3)铁钛合金是一种常用的不锈钢材料,某同学在探究该合金的性质时,往含有TiO2+、Fe3+溶液中加入铁屑至溶液显紫色,该过程发生的反应有:①2Fe3++Fe=3Fe2+
②Ti3+(紫色)+Fe3++H2O=TiO2+(无色)+Fe2++2H+
③________________。
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卤族元素的单质能与H2反应
H2+F2=2HF | 在暗处能剧烈化合并发生爆炸 |
H2+Cl2=2HCl | 光照或点燃发生反应 |
H2+Br2=2HBr | 加热至一定温度才能反应 |
H2+I2=2HI | 不断加热才能缓慢反应,生成的HI会分解 |
(1)卤族元素位于周期表中的______________族。
(2)用电子式表示HCl的形成过程______________。
(3)依据上表,可以推测出:随着原子序数的递增,___________(填字母)。
a. 单质的熔沸点逐渐升高 b. 元素的非金属性逐渐减弱
c. 卤化氢的还原性依次减弱 d. 卤化氢的稳定性依次减弱
(4)不同卤素原子之间可形成卤素互化物,其性质与卤素单质相近。写出BrCl和SO2在水溶液中发生反应的化学方程式___________。
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全钒液流电池(简称钒电池)是一种新型酸性硫酸盐电池。回答下列问题:
I.钒电池原理如图所示:
(1)当放电时右槽溶液颜色逐渐由紫变绿,电极b为____极。电极a反应式为________。
(2)充电过程中,若转移0.5 mol电子,质子交换膜左侧电解液中n(H+)的变化量为__________。
II.钒电池失效后,废电解液的回收利用的一种工艺如下:
已知:①+5价钒在溶液中存在如下平衡:VO2++H2OVO3-+2H+。
②部分含钒物质在水中的溶解性见下表:
物质 | VOSO4 | NH4VO3 | (VO2)2SO4 |
溶解性 | 可溶 | 难溶 | 易溶 |
(3)氧化工序中,其它价态的钒全部氧化成VO2+,完成V2+氧化的离子方程式:______
V2++ ClO3-+ _____= VO2++ Cl-+ ____
(4)氧化工序中,NaClO与NaClO3均可用作氧化剂,不选择NaClO的理由是_____
(5)浓缩工序中,加入NaOH的作用是___________
(6)沉钒工序的化学方程式为_____________
(7)煅烧偏钒酸铵时,固体质量随温度变化的曲线如下图所示。加热到100 ℃ ~ 200 ℃时,产生的一种气体是_______(填分子式);加热到400 ℃时,得到的固体产物是______(填名称)。
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碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题:
(1)①氯胺(NH2Cl)的电子式为_______。
②工业上可利用Cl2和NH3反应制备氯胺,该反应的化学方程式为_______。
(2)一定条件下,不同物质的量的CO2与不同体积的1.0 mol·L-1 NaOH溶液充分反应放出的热量如下表所示:
反应序号 | CO2的物质的量/mol | NaOH溶液的体积/L | 放出的热量/kJ |
1 | 0.5 | 0.75 | x |
2 | 1.0 | 2.00 | y |
该条件下CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学反应方程式为__________。
(3)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g) + C(s) N2(g) + CO2(g),向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒温(反应温度分别为400 ℃、T ℃、400 ℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
n(NO)(甲容器)/mol | 2.00 | 1.50 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
n(NO)(乙容器)/mol | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
n(NO)(丙容器)/mol | 1.00 | 0.80 | 0.65 | 0.53 | 0.45 |
①甲容器中,0~40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_________。
②该反应的ΔH___0 (填“>”或“<”)。
③丙容器达到平衡时,NO的转化率为___________。
(4)常温下,在NH4HCO3溶液中,c(NH4+)________c(HCO3-) (填“>”、“<”或“=”);反应NH4++HCO3-+H2O NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=__________。(已知常温下,NH3·H2O的电离平衡常数Kb = 2×10-5,H2CO3的电离平衡常数Ka1 = 4×10-7,Ka2 = 4×10-11)
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(13分)
有机物A有如下转化关系,在A的质谱图中质荷比最大值为88,其分子中C、H、O三种元素的质量比为6:1:4,且A不能使Br2的CCl4溶液褪色;1mol B反应生成了2mol C.
请回答下列问题:
(1)C—E的反应类型为 。
(2)若①,②、③三步反应的产率分别为93.0%、81.0%、88.0%,则由A合成H'的总产率为 。
(3)A的结构简式为 。
(4)写出C与银氨溶液反应的离子方程式为____。
(5)H分子中所有碳原子均在一条直线上,G转化为H的化学方程式为 。
(6)X是A的一种同分异构体,且其核磁共振氢谱有3个峰,峰面积之比为1:1:2,1mol X可在HIO4加热的条件下反应,产物只有1mol Y,则X的结构简式为 。
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(15分)
铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛,请根据下列实验回答问题:
(1)单质铁属于 晶体,将FeCl3溶液加热蒸干、灼烧所得的物质是 (填化学式).
(2)请写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式____
(3)金属Cu单独与氨水或单独与双氧水都不反应,但可与二者的混合溶液反应生成深蓝色溶液,该深蓝色的浓溶液中加入乙醇所产生的现象是 ,画出呈深蓝色的离子的结构式____ 写出Cu与氨水、双氧水反应的离子方程式:____
(4)在硫酸亚铁溶液中加入过量的碳酸氢铵,有FeCO3沉淀生成,写出其化学方程式____
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W、X、Y、Z是短周期中原子序数依次增大的4种元素,W与Y、X与Z处于同期表同一主族,W元素以W-W链化合物构成了生命界,Y元素以Y-X-Y链化合物构成了矿物界。
(1)W原子价电子的轨道表达式为_____________。
(2)WX的等电子体有N2、_______等。WN-与WX均为配合物中常见的配体,WN-作配体时,提供孤电子对的通常是W原子而不是氮原子,其原因是_________。
(3)ZX2的空间构型是______________。
(4)YF4遇水易发生水解,水解后产生的HF与部分YF4生成配离子YF62-,其反应的化学方程式为:3YF4+4H2O=H4YO4+2H2YF6。该反应混合物中,中心原子杂化方式相同的分子是_________。
(5)一种石英晶体的晶胞结构如图所示,可以看成是在晶体硅的晶胞中每两个硅原子间插入一个氧原子而得到。其中硅原子的配位数为_______;己知该晶体的密度为ag/cm3,则该晶胞的棱长为______pm(用含a 、NA的代数式表示)。
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