(15分)霾天气严重影响人们的生活,其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。 消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。
(1)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-1) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
①0~10 min内,NO的平均反应速率v(NO)=_______________________,T1℃时,该反应的平衡常数 K=______________________________。
②30 min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)。
a.升高温度 b.通入一定量的NO
c.适当缩小容器的体积 d.加入合适的催化剂
③若30 min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中,NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则Q__________(填“>”、“=”或“<”)0。
NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示:
①由图甲可知,SCR技术中的氧化剂为_______________。已知c(NO2):c(NO)=1:1时脱氮效果最佳, 若生成1 mol N2时反应放出的热量为Q kJ。此时对应的脱氮反应的热化学方程式为__________________________________
②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图可知工业使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为___________________________。
(3)汽车尾气中的SO2可用石灰水来吸收,生成亚硫酸钙浊液。已知常温下Ka1(H2SO3)=1.8×10-2 , Ka2(H2SO3)=6.0×10-9。常温下,测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH=9,忽略SO32-的第二步水解,则Ksp(CaSO3)=____________。
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(14分)草酸钴用途广泛,可用于指示剂和催化剂的制备。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO2、MgO、CaO等]制取草酸钴晶体(CoC2O4⋅2H2O)工艺流程如图1:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
完全沉淀的PH | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
(1)浸出过程中加入Na2SO3的 离子方程式为______________________________________
(2)NaClO3的作用是______________________; 调PH至5.2,沉淀的主要成分为__________
(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图2所示。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是___________________;使用萃取剂适宜的pH是_______________
A. 接近2.0 B.接近3.0 C.接近5.0
(4)除钙、镁是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀,已知Ksp(MgF2)=7.35×10−11、Ksp(CaF2)=1.05×10−10.当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+):c(Ca2+)=________________.
(5)已知含钴废料中含Co2O3质量分数为a%,若取mkg该含钴废料按照上述流程,理论上最多能制得草酸钴晶体的质量为_________________g
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下图是一个化学过程的示意图。
(1)图中甲池是________装置(填“电解池”或“原电池”),其中OH-移向________极(填“CH3OH”或“O2”)。
(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式: _______________________。
(3)向乙池两电极附近分别滴加适量紫色石蕊试液,附近变红的电极为________极(填“A”或“B”),并写出此电极的反应式:______________。
(4)乙池中总反应的离子方程式:____________。
(5)常温下,当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时,乙池的pH是________(若此时乙池中溶液的体积为500 mL);此时丙池某电极析出1.60 g某金属,则丙中的某盐溶液可能是________(填序号)。
A.MgSO4 B.CuSO4 C.NaCl D.AgNO3
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利用含铜、铁的粗锌制备硫酸锌及相关物质。工艺流程图及有关数据如下:
物质 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 | Fe(OH)3 | ZnS | CuS |
Ksp | 5.0×10-20 | 2.0×10-16 | 4.0×10-38 | 1.2×10-23 | 8.5×10-45 |
请回答下列问题:
(1)粗锌中的铜与混酸的稀溶液反应的化学方程式为__________________________,图中处理气体X要能够体现绿色化学思想,还需补充气体______(填化学式)。
(2)若溶液I中c(Cu2+)为0.05mol·L-1,则溶液II中c(Fe3+)>____mol·L-1。
(3)若固体A是Zn,取9.61 g固体C溶解于足量的500mL 2 mol·L-1稀硝酸中,共收集到标准状况下2.24L的气体,向所得溶液中加入2 mol·L-1 NaOH溶液,则当生成沉淀最多时,沉淀的质量为_____g;若固体A是另一种物质,取部分固体C于试管中,加入盐酸产生有臭鸡蛋味气体,则该反应的离子方程式为________________________。
(4)溶液Ⅲ经过蒸发浓缩、____________、过滤、洗涤、干燥,即得到较纯净的硫酸锌晶体;溶液还可以制备ZnS,实际选择的是(NH4)2S溶液而不是Na2S溶液作为反应物,理由是后者制得的ZnS含有较多的杂质,则该杂质是____________(填化学式)。
(5)金属锌常用作酸性干电池的负极,干电池不使用时,由于负极与电解质溶液接触而发生自放电反应:2NH4++Zn=2NH3+H2↑+Zn2+,造成电量自动减少。写出铅蓄电池不使用时,其正极上发生自放电的化学方程式__________________________。
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碳和氧元素及其化合物与人类的生产、生活密切相关。
I.氯的化合物合成、转化一直是科学研究的热点。
(1)一定条件下,氯气与氨气反应可以制备气态氯胺(NH2Cl),己知部分化学键的键能:
化学键 | N-H | Cl-Cl | N-Cl | H-Cl |
键能/KJ•mol-1 | 391.3 | 243.0 | 191.2 | 431.8 |
则上述反应的热化学方程式为:__________________。
(2)氯胺是一种长效缓释含氯消毒剂,有缓慢而持久的杀菌作用,可以杀死H7N9禽流感病毒,其消毒原理为与水缓慢反应生成强氧化性的物质,该反应的化学方程式为_____________。
II.碳的化合物的转换在生产、生活中具有重要的应用。特别是CO2的低碳转型对抵御气候变化具有重要意义。
(3)在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H,CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示(α、β、2.0分别代表三种氢碳比时的变化曲线)。
请回答下列问题:
①反应的△H______0,氢碳比α____β,Q点v(正)_____v(逆)(填“>”或“<”、“=”)
②若起始时,CO2的浓度分别为0.5mol/L,則P点对应温度度的平衡常数的值为________。
(4)己知:碳酸 H2CO3: K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11;
草酸 H2C2O4: K1=6.0×10-2、K2=6.0×10-5
① 下列微粒可以大量共存的是_______(填字母)。
a.CO32-、HC2O4- b.H2CO3、C2O42- c. C2O42-、HCO3- d.H2C2O4、HCO3-
②若将等物质的量浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合,溶液中各种离子(除OH-外)浓度由大到小的顺序是_________。
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由ⅢA、VA族元素组成的新型材料有着广泛用途。
(1)B2H6是一种高能燃料,它与Cl2反应生成的BCl3可用于半导体掺杂工艺及高纯硅制造。与BCl3互为等电子体,且由第二周期元素组成的一种阴离子为__________(填离子符号)。
(2)氨硼烷(H3N—BH3)和Ti(BH4)3均为广受关注的新型化学氢化物储氢材料。
①H3N—BH3中N 原子的轨道杂化类型为________________。
②Ti(BH4)3由TiCl3和LiBH4反应制得。基态Ti3+的未成对电子数为____________;BH4-的立体构型
是_______;该制备反应的化学方程式为______________ 。
(3)氨硼烷可由六元环状化合物(HB=NH)3通过如下反应制得:
3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3。
下列有关叙述错误的是_____________
A.氨硼烷中存在配位键
B.第一电离能大小关系:N>O>C>B>H
C.反应前后碳原子的杂化类型不变
D.CH4、H2O、CO2分子空间构型分别是:正四面体型、V型、直线型
(3) GaAs的熔点为1238℃,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_____________。Ga的配位原子(As)数目为________;Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol-1和MAsg·mol-1,原子半径分别为rGa cm和rAscm,阿伏伽德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为__________。
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A是由两种元素组成的化合物,具有磁性,某研究小组按如图流程探究其组成:
回答下列问题:
(1)组成A的两种元素分别为_______、_____(填元素符号);实验室中煅烧A时,盛装A的仪器名称为_____________。
(2)A可被氢气还原为金属单质,同时生成—种气态氢化物X,X的密度是相同条件下氢气密度的17倍,X的电子式为_______________。
(3)若将无色气体E通入黄色溶液C中,溶液最终变成浅绿色,反应的离子方程式为________________;
无色酸性溶液F和溴水反应的化学方程式为_____________。
(4)取无色溶液G与过量BaCl2溶液反应后上层清液于另一支试管中,滴加H2O2溶液,若产生白色沉淀,说明G溶液中含有____________(填化学式)。
(5)称取5.920g A在空气中充分煅烧,生成4.800g红棕色固体B,可计算推知A的化学式为____________;A能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和气态氢化物X,反应的离子方程式为________________。
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近年来,我国机动车保有量持续增长,汽车尾气排放已成为城市的主要污染源,汽车尾气催化净化成为及其重要的环保产业。回答下列问题:
(1)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中氮氧化物。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<0。 在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
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 |
①第一次达平衡时,NO的转化率为_____________ ,T1℃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___________;
③若保持与上述反应前30min的反应条件不变,起始时NO的浓度为2.50mol·L-1,则反应达平衡时c(NO)=________。
④若升高温度为T2℃,该反应是平衡常数K减小,原因是_______________。
(2)在汽车排气管加装催化转换器,可有效降低污染物的浓度。已知,催化转换器的效率计算:
ηi= ×100%。ηi为排气污染物i的催化效率;c1(i)为排气污染物i在入口处的浓度;c2(i)为排气污染物i在出口处的浓度。JPG三元催化剂的部分实验数据如下表:
温度/℃ | 流量/(m3·h-1) | CxHy/(106ppm) | CO/% | NOx/(106ppm) | |
入口 | 100 | 0.2 | 139 | 2.66 | 21 |
出口 | 31 | 0 | 0 |
①在上述条件下,η(CO)、η(NOx)均达100%,η(CxHy)=_____________。
②两种不同的催化剂JFG和HPA-8在不同温度、流量下CxHy的去除率如图所示:
比较两种催化剂在不同温度下对CxHy的转化效率,由此可得出的结论是____________。
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氟他胺G是一种可用于治疗肿瘤的药物。实验室由芳香烃A制备G的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的结构简式为____________。C的化学名称是______________。
(2)③的反应试剂和反应条件分别是____________________,该反应的类型是__________。
(3)⑤的反应方程式为_______________。吡啶是一种有机碱,其作用是____________。
(4)G的分子式为______________。
(5)H是G的同分异构体,其苯环上的取代基与G的相同但位置不同,则H可能的结构有______种。
(6)4-甲氧基乙酰苯胺()是重要的精细化工中间体,写出由苯甲醚()制备4-甲氧基乙酰苯胺的合成路线___________(其他试剂任选)。
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研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:
(1)Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中,第一电离能较大的是_________,基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。
(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为_________,原因是______________________________。
(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在________。
(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm,则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a' =0.448 nm,则r(Mn2+)为________nm。
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