铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。
(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72-的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2O72-转化为Cr3+,其电极反应式为_____________。
(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率,结果如图所示。
①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是__________。
②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是_____________。
(3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。
①一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH4-(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)4-,其离子方程式为_________。
②纳米铁粉与水中NO3-反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O.研究发现,若pH偏低将会导致NO3-的去除率下降,其原因是__________。
③相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中NO3-的速率有较大差异(如下图),产生该差异的可能原因是____________。
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【化学一一选修有机化学基础】(15分)从有机物A开始有如图所示的转化关系(部分产物略去)。A在NaOH溶液中水解生成B、C和D,1 mol F与足量的新制Cu(OH)2碱性悬浊液加热充分反应可生成2 mol红色沉淀。分析并回答问题:
(1)A中含有的官能团名称为氯原子和 、 ;
(2)指出反应类型:
AB、C、D ;
HI ;
(3)写出B的分子式:___________________I的结构简式:____________________
(4)写出下列反应的化学方程式:
①CF: ;
②EM: ;
(5)与E含有相同官能团的某有机物甲(C4H8O3)有多种同分异构体,在结构中含有酯基和羟基,且水解产物不存在两个羟基连在同一个碳上的同分异构体有 种。
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[化学—选修2:化学与技术](15分)化学镀是指使用合适的还原剂,使镀液中的金属离子还原成金属而沉积在镀件表面上的一种镀覆工艺。化学镀广泛用作金属、塑料、玻璃、陶瓷等许多材料的装饰和防护。在ABS工程塑料表面进行化学镀镍的流程如下:
回答下列问题:
(1)化学镀与电镀比较,优点之一是_________。
(2)镀件表面用热碱液清洗的作用是_________,镀件表面粗化的目的是增强亲水性及_________。
(3)镀件浸入AgNO3溶液后,镀件表面吸附的SnCl2将AgNO3还原生成有催化活性的金属银,反应的化学方程式是_________。
(4)镀镍时,镀液中的Ni2+与H2PO2-在催化表面上反应沉积镍,同时生成中强酸H3PO3及与金属镍物质的量相等的氢气,该反应的离子方程式是_________。
(5)化学镀某种金属时,反应时间与镀层厚度的实验数据记录如下表所示:
由此推断,镀层厚度y与反应时间t的关系式为_________;欲使镀层厚度为6anm,需要的反应时间为_________。
(6)化学镀镍废液中含有Ni2+等污染物,需转化为沉淀除去。已知25℃,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15。若加入碱后使废液的pH=10,则处理后的废液中镍元素的含量为_________mg·L-1。
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(14分)硫酰氯(SO2Cl2)是重要的化学试剂,可由如下反应制取:SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g) △H
针对该反应回答下列问题:
(1)已知:①SO2(g)+Cl2(g)+SCl2(g) 2SOCl2(g) △H1=-akJ/mol
②SO2Cl2(g)+SCl2(g) 2SOCl2(g) △H2=-bkJ/mol(a>b>0)
则△H=________ kJ/mol(用a、b的代数式表示)
(2)为了提高该反应中Cl2的平衡转化率,下列措施合理的是________(填字母序号)。
A.缩小容器体积 B.使用催化剂 C.增加SO2浓度 D.升高温度
(3)若在绝热、恒容的密闭体系中,投入一定量SO2和Cl2,发生该反应,下列示意图能说明t1 时刻反应达到平衡状态的是(填字母序号)。(下图中υ正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量)
(4)若在催化剂作用下,将n molSO2与nmolCl2充入容积可变的密闭容器中,并始终保持温度为T,压强为P。起始时气体总体积为10L,t min时反应达到平衡状态,此时气体总体积为8L。
①在容积改变的条件下,反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示。则υ(SO2)= _________。
②此温度下,该反应的K=_________。
③相同条件下,若将0.5nmolSO2与0.5nmolCl2充入该容器,到达平衡状态时,混合物中SO2Cl2的物质的量是_________。
(5)该反应的产物SO2Cl2遇水发生剧烈水解生成两种强酸,写出其化学方程式_______________;已知于水所得溶液中逐滴加入AgNO3稀溶液时,最先产生的沉淀是______。
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某固体甲 [成分为M3Z2 (OH) a(CO3) b]可用作塑料阻燃剂,该盐分解产生大量的CO2可以作为原料制备有机产品。取甲46g高温灼烧至恒重,得到11.2L CO2(标准状况)和22.2g仅含两种金属氧化物的固体乙,其中Z的氧化物既溶于强酸又溶于强碱,向乙中加入足量的稀硫酸所得产物中含有MSO4。请回答:
(1)甲灼烧至恒重的化学方程式 (M、Z用元素符号表示)。
(2)甲能用作塑料阻燃剂的原因 。
(3)工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。已知下列反应:
①CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH (g)+ H2O(g) ΔH1
② 2H2 (g)+ O2(g) = 2H2O (l) ΔH2
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH3
写出气态甲醇完全燃烧生成CO2(g)和气态水的热化学方程式: (用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示ΔH)。
(4)反应CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH (g)+ H2O(g),它的有关数据如下图所示。
反应物起始的物质的量之比
下列说法正确的是 。
A.曲线Ⅰ对应的反应物起始物质的量之比为1.5
B.单位时间内消耗H2的物质的量与消耗H2O的物质的量之比为3∶1时,反应达到平衡状态
C.a点对应的H2的平衡转化率为90 %
D.b点对应的平衡常数K值大于c点
(5)反应CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH (g)+ H2O(g) 在体积为2L的固定绝热的密闭容器中加入1 molCH3OH和1 molH2O ,第4 min达到平衡,反应中c(CO2)的变化情况如下图所示。在第5 min时向体系中再充入0.2molCO2和0.4molH2(其它条件不变),第8 min达到平衡,此时c(H2) =c(CH3OH)。请在下图中画出5到9 min的c(CO2)浓度示意曲线。
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【化学——选修2:化学与技术】(15分)
(1)我国某地区已探明蕴藏有丰富的赤铁矿(主要成分为Fe2O3,还含有SiO2等杂质)、煤矿、石灰石和黏土。拟在该地区建设大型炼铁厂。
①随着铁矿的开发和炼铁厂的建立,需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等,形成规模的工业体系。据此确定图中相应工厂的名称:A.________,B.________,C.________,D.________;
②以赤铁矿为原料,写出高炉炼铁中得到生铁和产生炉渣的化学方程式:______________。
(2)玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。
①酚醛树脂由酚醛和甲醛缩聚而成,反应有大量热放出,为防止温度过高,应向有苯酚的反应釜_______地加入甲醛,且反应釜应装有________装置。
②玻璃钢中玻璃纤维的作用是______。玻璃钢具有 等优异性能(写出两点即可)。
③下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是________。
a.深埋 b.粉碎后用作树脂填料
c.用作燃料 d.用有机溶剂将其溶解,回收树脂
(3)工业上主要采用氨氧化法生产硝酸,如图是氨氧化率与氨-空气混合气中氧氨比的关系。其中直线表示反应的理论值;曲线表示生产实际情况。当氨氧化率达到100%,理论上r[n(O2)/n(NH3)]=_____,实际生产要将r值维持在1.7~2.2之间,原因是__________________________________________。
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(16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。
活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题:
(1)第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。
(2)检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母编号)。
A.KMnO4溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液 C.KSCN溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是 。
(4)FeSO4可转化为FeCO3,FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃,101kPa时:4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/mol
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) =-1480kJ/mol
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 。
(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为4Li+ FeS2= Fe +2Li2S,正极反应式是 。
(6)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第Ⅲ步应加入FeCO3 kg。
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(15分)【化学——选修化学与技术】明矾石经处理后得到明矾[ KAl(SO4)2·12H2O]。从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如下所示:
焙烧明矾的化学方程式为:4KAl(SO4)2·12H2O+3S=2K2SO4 +2Al2O3+9SO2+48H2O
请回答下列问题:
(1)在焙烧明矾的反应中,还原剂是 (2分);
(2)从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是 (2分);
(3)A12O3在一定条件下可制得AIN,其晶体结构如图所示,该晶体中Al的配位数是 (2分);
(4)以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2,该电池反应的化学方程式是 (3分);
(5)焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时:
2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) △H1= 一197 kJ/mol;
2H2O (g)=2H2O(1) △H2=一44 kJ/mol;
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l) △H3=一545 kJ/mol。
则SO3 (g)与H2O(l)反应的热化学方程式是 (3分);
(6)焙烧948吨明矾(M=474g/mol ),若SO2 的利用率为96%,可生产质量分数为98%的硫酸 吨(3分)。
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[化学选修——2:化学与技术]我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3等。一种利用粉煤灰制取氧化铝、硫酸铁溶液、二氧化硅的工艺流程如下:
(1)操作i的名称为 。
(2)工业上若需加快粉煤灰与NaOH溶液反应的浸出速率,可采取的措施有 (写两点即可)。
(3)写出固体A溶解在稀硫酸中所得溶液与H2O2反应的离子方程式 。
(4)以上流程中可以循环利用的物质是 (填化学式)。
(5)某科研小组用硫酸作为浸取液,浸取粉煤灰中的铝元素和铁元素,在104℃用硫酸浸取时,铝的浸取率与时间的关系如图1,适宜的浸取时间为 h;铝的浸取率与的关系如图2所示,从浸取率角度考虑,三种助溶剂NH4F、KF及NH4F与KF的混合物,在相同时,浸取率最高的是 (填化学式)。
(6)Al/AgO电池是一种新型安全电池,广泛用于军事领域,其电池总反应为:2Al + 3AgO + 2OH―+ 3H2O2[Al(OH)4]―+ 3Ag,则该电池工作时正极的电极反应方程式为 ,若电池产生6mol电子转移,整体上分析电池负极消耗的OH―物质的量最终为 mol。
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(1) CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H+)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应_________________________。
②由图可知,溶液酸性增大,CrO的平衡转化率______(填“增大”、“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为________。
③升高温度,溶液中CrO的平衡转化率减小,则该反应的ΔH_______0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)在一定条件下CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1∶5,达平衡时,CO转化了5/6。若a kg含Ca5(PO4)3F(相对分子质量为504)的质量分数为10%的磷尾矿,在上述过程中有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4,将产生的CO与H2O(g)按起始物质的量之比1∶3混合,则相同条件下达平衡时能产生H2________kg。[已知:4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4]
(3)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:
维持体系总压p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=________(用α等符号表示)。
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