利用氨水吸收烟气中的二氧化硫,其相关反应的主要热化学方程式如下:
SO2(g)+NH3·H2O(aq)=NH4HSO3(aq) △H1=a kJ·mol-1
NH3·H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(aq)+H2O(l) △H2=b kJ·mol-1
2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq) △H3=c kJ·mol-1
(1)反应2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的△H= kJ·mol-1。
(2)空气氧化(NH4)2SO3的速率随温度的变化如图所示,当温度超过60 ℃时,(NH4)2SO3氧化速率下降的原因可能是 。
(3)以磷石膏废渣和碳酸铵为原料制备硫酸铵,不仅解决了环境问题,还使硫资源获得二次利用。反应的离子方程式为CaSO4(s)+CO32—(aq)SO42—(aq)+CaCO3(s),该反应的平衡常数K= 。
[ 已知Ksp(CaCO3)=2.9×10-9,Ksp(CaSO4)=9.1×10-6 ]
(4)(NH4)2SO4在工农业生产中有多种用途。
①将黄铜精矿(主要成分Cu2S)与硫酸铵混合后在空气中进行焙烧,可转化为硫酸铜同时产生氨气。该反应的化学方程式为 。
②研究硫酸铵的分解机理有利于对磷石膏的开发。在500 ℃下硫酸铵分解过程中得到4种产物,其含氮物质随时间变化关系如图甲所示。写出该条件下硫酸铵分解的化学方程式,并用单线桥标出电子转移的方向及数目: 。
③(NH4)2SO4是工业制备K2SO4的重要原料。根据图乙中相关物质的溶解度曲线,简述工业上制备K2SO4晶体的设计思路: 。
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中国自古有“信口雌黄”、“雄黄入药”之说。雌黄和雄黄都是自然界中常见的砷化物,早期都曾用作绘画颜料,因都有抗病毒疗效也用来入药。
(1)砷元素有+2、+3两种常见价态。一定条件下,雌黄和雄黄的转化关系如图所示。
①Ⅰ中,氧化剂是_________。
②Ⅱ中,若反应转移28 ,则反应Ⅱ的化学方程式是_________。
(2)Ⅲ中产物亚砷酸可以用于治疗白血病,其在溶液中存在多种微粒形态,各
种微粒物质的量分数与溶液的pH 关系如下图所示。
①人体血液的pH在7.35 7.45之间,用药后人体中含砷元素的主要微粒是_________ 。
②将KOH 溶液滴入亚砷酸溶液,当pH 调至11 时发生反应的离子方程式是_________。
③下列说法正确的是_________(填字母序号)。
a.=1:1时,溶液显碱性
b.pH=12时,溶液中
C.在溶液中,
(3)工业含砷(Ⅲ)废水常用铁盐处理后排放。其原理是:铁盐混凝剂在溶液中生产胶粒,其表面带有正电荷,可吸附含砷化合物。经测定不同pH 条件下铁盐对含砷(Ⅲ)化合物的去除率如图所示。pH在5- 9之间时,随溶液pH增大,铁盐混凝剂对含砷(Ⅲ)化合物的吸附效果增强。
结果(2)和(3)中图示解释可能的原因:
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[化学——选修2:化学与技术](15分)水是一种重要的自然资源,是人类赖以生存不可缺少的物质,水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题:
(1)某贫困山区,为了寻找合适的饮用水,对山上的泉水进行了分析化验,结果显示,水中主要含Ca2+、Mg2+、Cl-和SO42-。则该硬水属于________(填“暂时”或“永久”)硬度,若要除去Ca2+、Mg2+,可以往水中加入石灰和纯碱,试剂加入时先加________后加________。
(2)我国规定饮用水的硬度不能超过25度。硬度的表示方法是:将水中的Ca2+和Mg2+都看作Ca2+,并将其折算成CaO的质量,通常把1升水中含有10 mg CaO称为1度。某化学实验小组对本地区地下水的硬度进行检测。
实验中涉及的部分反应:
M2+(金属离子)+EBT-(铬黑T)===MEBT+
蓝色 酒红色
M2+(金属离子)+Y4-(EDTA)===MY2-
MEBT++Y4-(EDTA)===MY2-+EBT-(铬黑T)
实验过程:
①取地下水样品25.00 mL进行预处理。写出由Mg2+引起的暂时硬度的水用加热方法处理时所发生反应的化学方程式:_______________________________________。
②预处理的方法是向水样中加入浓盐酸,煮沸几分钟,煮沸的目的是_______________________。
③将处理后的水样转移到250 mL的锥形瓶中,加入氨水—氯化铵缓冲溶液调节pH为10,滴加几滴铬黑T溶液,用0.010 00 mol·L-1的EDTA标准溶液进行滴定。滴定终点时共消耗EDTA溶液15.00 mL,则该地下水的硬度为______________。
(3)某工业废水中含有CN-和Cr2O等离子,需经污水处理达标后才能排放,污水处理厂拟用下列流程进行处理:
回答下列问题:
①流程②中,反应后无气体放出,该反应的离子方程式为_______。
②含Cr3+废水需进一步处理,请你设计一个处理方案:_______。
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(15分)重金属元素铬的毒性较大,含铬废水需经处理达标后才能排放。
Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,且酸性较强。为回收利用,通常采用如下流程处理:
注:部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表。
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 | Al(OH)3 | Cr(OH)3 |
pH | 3.7 | 9.6 | 11.1 | 8 | 9(>9溶解) |
(1)氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________(填序号)。
A.Na2O2 B.HNO3 C.FeCl3 D.KMnO4
(2)加入NaOH溶液调整溶液pH=8时,除去的离子是________;已知钠离子交换树脂的原理:Mn++nNaR―→MRn+nNa+,此步操作被交换除去的杂质离子是__________。
A.Fe3+ B.Al3+ C.Ca2+ D.Mg2+
(3)还原过程中,每消耗0.8 mol Cr2O转移4.8 mol e-,该反应离子方程式为________________。
Ⅱ.酸性条件下,六价铬主要以Cr2O形式存在,工业上常用电解法处理含Cr2O的废水:
该法用Fe作电极电解含Cr2O的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3溶液。
(1)电解时能否用Cu电极来代替Fe电极?________(填“能”或“不能”),理由是______________。
(2)电解时阳极附近溶液中Cr2O转化为Cr3+的离子方程式为___________________。
(3)常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×10-32,溶液的pH应为____时才能使c(Cr3+)降至10-5 mol·L-1。
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(14分)我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法.
I.已知:2CO(g)+ O2(g)=2CO2(g),ΔH=-566 kJ·mol-1
2Fe(s)+ O2(g)=Fe2O3(s),ΔH=-825.5 kJ·mol-1
反应:Fe2O3(s)+ 3CO(g) 2Fe(s)+ 3CO2(g),ΔH=______ kJ·mol-1.
Ⅱ.反应 Fe2O3(s)+ CO(g) Fe(s)+ CO2(g)在1000℃的平衡常数等于4。在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过l0min后达到平衡.
(1)CO的平衡转化率=____________.
(2)欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是________.
a.提高反应温度
b.增大反应体系的压强
c.选取合适的催化剂
d.及时吸收或移出部分CO2
e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
Ⅲ.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:
CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g).请根据图示回答下列问题:
(1)从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=________.
(2)若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表:
容器 | 反应物投入的量 | 反应物的转化率 | CH3OH的浓度 | 能量变化(Q1、Q2、Q3均大于0) |
甲 | 1mol CO和2mol H2 | α1 | c1 | 放出Q1 kJ热量 |
乙 | 1mol CH3OH | α2 | c2 | 吸收Q2 kJ热量 |
丙 | 2mol CO和4mol H2 | α3 | c3 | 放出Q3 kJ热量 |
则下列关系正确的是________.
A.c1=c2
B.2Q1=Q3
C.2α1=α2
D.α1+α2 =1
E.该反应若生成1mol CH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量
(3)若在一体积可变的密闭容器中充入l mol CO、2mol H2和1mol CH3OH ,达到平衡吋测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则该反应向______(填“正”、“逆”)反应方向移动.
(4)甲醇可与氧气构成燃料电池,该电池用多孔的惰性电极浸入浓氢氧化钾溶液,写出该电池的负极反应式__________________ ____。
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(12分)【化学---化学与技术】工业上以黄铁矿为原料,采用接触法生产硫酸。
(1)在炉气制造中,生成SO2的化学方程式为__________________。
(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气_______________、_______________及干燥,如果炉气不经过精制,对SO2催化氧化的影响是 _________________。
(3)精制炉气(含SO2体积分数为7%、O2为ll%、N2为82%)中SO2平衡转化率与温度及压强关系如图所示。在实际生产中,SO2催化氧化反应的条件选择常压、450 ℃左右(对应图中A点),而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件,其原因分别是___________、___________。
(4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是_________、________,从而充分利用能源。
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甲醇是一种优质燃料,在工业上常用CO和H2合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
已知:
①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1=-283.0kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H2=-241.8kJ/mol
③CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=-192.2kJ/mol
回答下列问题:
(1)计算CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的反应热△H4=____________。
(2)若在绝热、恒容的密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2,发生CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻为平衡状态的是________(填选项字母)。
(3)T1℃时,在一个体积为5 L的恒容容器中充入1 mol CO、2 mol H2,经过5 min达到平衡,CO的转化率为0.8,则5 min内用H2表示的反应速率为v(H2)=_______。T1℃时,在另一体积不变的密闭容器中也充入1 mol CO、2 mol H2,达到平衡时CO的转化率为0.7,则该容器的体积____5 L(填“>”“<”或“=”);T1℃时,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=______________。
(4)在T1℃时,在体积为5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO,反应达到平衡时CH3OH的体积分数与n(H2)/n(CO)的关系如图所示。温度不变,当时,达到平衡状态,CH3OH的体积分数可能是图象中的______点。
(5)为了提高燃料的利用率可以将甲醇设计为燃料电池,写出KOH作电解质溶液时,甲醇燃料电池的负极反应式:___________________。该电池负极与水库的铁闸相连时,可以保护铁闸不被腐蚀,这种电化学保护方法叫做___________。
(6)含有甲醇的废水随意排放会造成水污染,可用ClO2将其氧化为CO2,然后再加碱中和即可。写出处理甲醇酸性废水过程中,ClO2与甲醇反应的离子方程式:___________________。
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X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素,M是地壳中含量最高的金属元素。据此回答下列问题:
(1)L的常见原子组成符号为 ;M在元素周期表中的位置为 ;五种元素的原子半径从大到小的顺序是 (用具体元素符号表示)。
(2)Z、X两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子A和B,A的电子式为 ,B的结构式为 。Z和L也能组成原子数目比2∶4的分子C, 已知1 mol 液态C和液态B燃烧时生成无毒无害物质,并释放524.5 kJ的热量,试写出该反应的热化学方程式为 。
(3)硒(Se)是人体必需的微量元素,与L同一主族,Se原子比L原子多两个电子层,则Se的原子序数为 ,其最高价氧化物对应的水化物化学式为 。该族2 ~ 5周期元素单质分别与H2反应生成l mol气态氢化物的反应热如下,表示生成1 mol硒化氢反应热的是 (填字母代号)。
A.+99.7 kJ·mol-1 | B.+29.7 kJ·mol-1 | C.-20.6 kJ·mol-1 | D.-241.8 kJ·mol-1 |
(4)用M单质作阳极,石墨作阴极,NaHCO3溶液作电解液进行电解,生成难溶物R。写出阳极生成R的电极反应式: 。
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[化学-选修2:化学与技术]碳酸钠的用途很广,可用做冶金、纺织、漂染等工业的基本原料。请根据题意回答下列问题:
Ⅰ.世界最早工业生产碳酸钠的方法是路布兰(N.Leblanc)法。其流程如下:
(1)流程I的另一产物是____,流程Ⅱ的反应分步进行:a.
b.Na2S与石灰石发生复分解反应,总反应方程式可表示为__________________。
Ⅱ.1862年,比利时人索尔维(ErnestSolvay)用氨碱法生产碳酸钠。反应原理如下:
20℃时一些物质在水中的溶解度/g•(100gH2O)
(2)氨碱法生成纯碱的原料是____________,可循环利用的物质有____________。
(3)饱和NaCl溶液通NH3和CO2能生成NaHCO3的原因有:_________、__________、_________。
Ⅲ.我国化工专家侯德榜研究出联合制碱法,其反应原理和氨碱法类似,但将制氨和制碱联合,提高了原
料利用率。
(4)生产中需向分离出NaHCO3后所得的溶液中加入NaCl固体并通入NH3,在________(填温度范围)下析出________(填化学式)。
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合成氨工业上常用下列方法制备H2:
方法①:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)
方法②:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
(1)已知①C(石墨)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ•mol-1
②2C(石墨)+O2(g)═2CO2(g)△H=-222kJ•mol-1
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ•mol-1
试计算25℃时由方法②制备1000gH2所放出的能量为______kJ。
(2)在一定的条件下,将C(s)和H2O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器,发生反应:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)其相关数据如下表所示:
①T1______T2(填“>”、“=”或“<”);T1℃时,该反应的平衡常数K=______。
②乙容器中,当反应进行到1.5min时,H2O(g)的物质的量浓度范围是______。
③在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是______。
A.V逆(CO2)=2V正(H2)
B.混合气体的密度保持不变
C.c(H2O):c(CO2):c(H2)=2:1:2
D.混合气体的平均摩尔质量保持不变
④某同学为了研究反应条件对化学平衡的影响,测得逆反应速率与时间的关系如图所示:
在t1、t3、t5、t7时反应都达了到平衡状态,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则t6时刻改变的条件是________________________,从t1到t8哪个时间段H2O(g)的平衡转化率最低______。
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