(13分)《华北电力大学学报:社会科学版》2014年第2期的文章《欧盟暂停征收航空碳排放税的法律思考》,该文章从欧盟暂停征收航空碳排放税的背景人手,分析了欧盟征收航空碳排放税的争议焦点所在,最后对欧盟暂停征收航空碳排放税进行了评析,并提出征收航空碳排放税是未来趋势的观点,希望在反对声中换一个视角来阐述征收航空碳排放税对于环境保护、技术革新和国际法的促进作用。
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:
____C+____KMnO4+____H2SO4→____CO2↑+____MnSO4+____K2SO4+____H2O
(2)活性炭可处理大气污染物NO。在2 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质),生成气体E和F。当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:
上述反应T1℃时的平衡常数为K1,T2℃时的平衡常数为K2。
①计算K1= 。
②根据上述信息判断,温度T1和T2的关系是(填序号) 。
a.T1大于T2 b.T1小于T2 c.无法比较
(3)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ/mol
已知:2H2O (g) = 2H2 (g)+O2 (g) ΔH=+484 kJ/mol,
①写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式: 。
②某温度下,在一容积可变的容器中, CO转化生成CO2的反应达到平衡时, CO、O2和CO2的物质的量分别为4 mol、2 mol、和4 mol.保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整,可使平衡右移的是:
A.均增加1 mol B.均加倍 C.均减少1 mol D.均减半
(4)现以CO、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池,采用电解法制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。其中Y为CO2。
写出石墨I电极上发生反应的电极反应式 。
写出电解池中生成FeO42 -的电极反应式为 。
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【化学选修2-化学与技术】(15分)以硼镁矿(2Mg·B2O3·H2O·SiO2 )及少量Fe3O4、CaCO3 、Al2O3 )为原料生产硼酸的工艺流程如下:
(1)由于矿粉中含CaCO3 ,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,应采取的措施为_____。
(2)“浸出液”显酸性,含有H3BO3、Mg2+和SO42 -,还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时,向浸出液中依次加入适量目H2O2和MgO,可以除去的杂质离子为_________,H2O2 的作用为_________(用离子方程式表示)。
(3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的为_______。
(4)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如图所示,且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收 MgSO4.H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩,____。
(5)已知25 ℃时,硼酸( H3BO3)溶液中存在如下平衡:
H3BO3(aq)+H2O(l)[B(OH)4]-(aq)+H+(aq) K=5.7×10-10;
25 ℃时,0.7 mol·L-1硼酸溶液中c(H+)≈ mol·L-1.
(6)已知25 ℃时:
化学式 | H2CO3 | CH3COOH |
电离常数 | K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11 | K=1.75×10-5 |
下列说法正确的是_____________(填选项字母)。
A.碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中能观察到有气泡产生
B.碳酸钠溶液滴入醋酸溶液中能观察到有气泡产生
C.等浓度碳酸溶液和硼酸溶液的pH:前者>后者
D.等浓度碳酸钠溶液和醋酸钠溶液的pH:前者>后者
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(15分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种绿色氧化剂,在许多领域展现出广阔的应用前景。
(1)湿法制备K2FeO4:在KOH溶液中,用KC10直接氧化Fe(NO3)3即可制得K2FeO4。该反应的离子方程式为_________________________________。
(2)测定K2FeO4:样品纯度:i.称取样品mg,加入到盛有过量碱性亚铬酸钠[NaCr(OH)4]溶液的锥形瓶中充分反应;ii.将所得铬酸钠(Na2CrO4)溶液酸化;iii.在所得Na2Cr2O7溶液中加入8—9滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂,用c mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点,消耗溶液体积为V mL。整个过程中发生的反应如下:
i. Cr(OH)4- + FeO42 -+ = Fe(OH)3 (H2O)3↓+ CrO42 -+
ii.2CrO42 -+2H+=Cr2O72 -+H2O;
iii.Cr2O72 -+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
①配平方程式i;
②利用上述数据计算该样品的纯度为________________(用含字母的代数式表示)。
(3)高铁酸盐在水溶液中有四种含铁形体。25 ℃时,它们的物质的量分数随pH的变化如图所示:
i.pH=2.2时,溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为________;为获得尽可能纯净的高铁酸盐,pH应控制在______________。
ii.已知H3FeO4+ 的电离常数分别为:K1=2.51×10-2,K2=4.16×10-4,K3=5.01×10-8,当pH=4时,溶液中 = 。
iii.向pH=6的高铁酸盐溶液中加入KOH溶液,发生反应的离子方程式为______________。
(4)某新型电池以金属锂为负极,K2FeO4为正极,溶有LiPF6的有机溶剂为电解质。工作时Li+通过电解质迁移人K2FeO4晶体中,生成K2Li2FeO4。该电池的正极反应式为______________.
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某抗结肠炎药物有效成分的合成路线如下(部分反应略去试剂和条件):
已知:
请回答下列问题:
(1)抗结肠炎药物有效成分的分子式是 ;反应①的反应条件是 ;反应②的反应类型是 ;
(2)①下列对该抗结肠炎药物有效成分可能具有的性质推测正确的是 ;
A.水溶性比苯酚好
B.能发生消去反应也能发生聚合反应
C.1mol该物质最多可与3mol溴发生反应
D.既有酸性又有碱性
②E与足量NaOH溶液反应的化学方程式是 ;
(3)符合下列条件的抗结肠炎药物有效成分的同分异构体有______种.
A.遇FeCl3溶液有显色反应;B.分子中甲基与苯环直接相连;C.苯环上共有三个取代基
(4)已知苯胺()易被氧化,苯环上连有烷基时再引入一个取代基,常取代在烷基的邻对位,而当苯环上连有羧基时则取代在间位.据此按先后顺序写出以A为原料合成邻氨基苯甲酸()合成路线中两种中间产物的结构简式(部分反应条件已略去)
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印尼火山喷发不仅带来壮观的美景,还给附近的居民带来物质财富,有许多居民冒着生命危险在底部的火山口收集纯硫磺块来赚取丰厚收入。硫磺可用于生产化工原料硫酸。某工厂用下图所示的工艺流程生产硫酸:
请回答下列问题:
(1)为充分利用反应放出的热量,接触室中应安装______________(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管,其作用是_____________________________________________。
(2)为使硫磺充分燃烧,经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%,为提高SO2转化率,经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍,则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为________。假设接触室中SO2的转化率为95%,b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为__________(空气中氧气的体积分数按0.2计),该尾气的处理方法是________。
(3)与以硫铁矿为原料的生产工艺相比,该工艺的特点是________(可多选)。
A.耗氧量减少 B.二氧化硫的转化率提高
C.产生的废渣减少 D.不需要使用催化剂
(4)硫酸的用途非常广,可应用于下列哪些方面__________________________。
A.橡胶的硫化 B.表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C.铅蓄电池的生产 D.过磷酸钙的制备
(5)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石,可有效减少煤燃烧时SO2的排放,请写出此脱硫过程中反应的化学方程式_____________。
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甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇CO(g)+2H2 (g)CH3OH(g) ΔH
(1)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
由表中数据判断ΔH________0 (填“>”、“=”或“<”),化学平衡常数表达式K=________;
(2)300℃时,在体积为2.0 L的密闭容器中通入2 mol CO和4 mol H2,经过20 s达到平衡状态,
①计算20 s内CO的反应速率为________,此时容器中甲醇的体积分数为_________;
②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO,2mol H2和1mol CH3OH气体,平衡移动情况是__________(填“向右”、“向左”或“不移动”),原因是________________________
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2 (g) = 2CO2 (g)+4H2O(g) ΔH=-1277.0kJ/mol
②2CO(g)+O2 (g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0kJ/mol
③H2O(g) =H2O(l) ΔH=-44kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
__________________;
(4)甲醇、氧气可制作燃料电池,写出以氢氧化钾为电解质甲醇燃料电池负极反应式_______________;如图,电解KI溶液制碘,在粗试管中加入饱和的KI溶液,然后再加入苯,插入一根石墨电极和一根铁电极,使用该燃料电池做电源,铁电极与极___________(填正或负)相连接,通电一段时间后,断开电源,振荡试管,上层溶液为_______色,当有 1.27g碘单质生成时,需要_______g CH3OH。
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工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”,反应为:
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
已知温度、压强和水碳比[n(H2O)/n(CH4)]对甲烷平衡含量(%)的影响如下图1:
图1 (水碳比为3) 图2 (800℃)
(1)CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。的H 0(填“>”或“<”);若在恒温、恒压时,向该平衡体系中通入氦气平衡将 移动(填“向正应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。
(2)温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是 。
(3)其他条件不变,请在图2中画出压强为2MPa时,甲烷平衡含量(%)与水碳比之间关系曲线。(只要求画出大致的变化曲线)
(4)已知:在700℃,1MPa时,1mol CH4与1mol H2O在2L的密闭容器中反应,6分钟达到平衡,此时CH4的转化率为80%,求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少?(写出计算过程,结果保留小数点后一位数字。)
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(13分)氯气是重要的化工原料,有广泛的用途。
(1)氯气的电子式是______。
(2)电解饱和食盐水制氯气的离子方程式是______。
(3)工业上用H2和Cl2反应制HCl,反应的能量变化如图所示:
①该反应的热化学方程式是______。
②实验室配制FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶解在稀盐酸中,请结合离子方程式用平衡移动原理解释原因______。
(4)新制饱和氯水中存在:Cl2+H2OHCl+HClO,为使平衡向正反应方向移动,下列措施可行的是______。
a.加少量NaOH固体 b.加CaCO3固体 c.加NaCl固体
(5)“氯胺(NH2Cl)消毒法”是在用液氯处理自来水的同时通入少量氨气,发生反应:Cl2+NH3=NH2Cl+HCl。NH2Cl能与水反应生成可以杀菌消毒的物质,该反应中元素的化合价不变。
①NH2Cl与水反应的化学方程式是______。
②在Cl2+NH3=NH2Cl+HCl中,每消耗11.2 L Cl2(标准状况下),转移电子______mol。
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甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
I: CH4(g)+H2O(g)=CO(g) + 3H2(g) △H =+206.0 kJ·mol-1
II:CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g) △H =-129.0 kJ·mol-1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O ( g )通入容积为10 L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示该反应的平均反应速率为 。
②100℃时反应I的平衡常数为 。
(3)在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是 (填字母序号)。
A.c ( H2 )减少
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH 的物质的量增加
D.重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小 E.平衡常数K增大
(4)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+ 做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用图装置模拟上述过程
①写出阳极电极反应式 。
②请写出除去甲醇的离子方程式 。
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(14分)下图是部分短周期元素原子(用字母表示)最外层电子数与原子序数的关系。请回答下列问题:
(1)Y在元素周期表中位于第____周期、第 族;P的基态原子核外电子排布式为________。
(2)Y、P、R第一电离能大小的顺序为 (用化学符号表示,下同),X、R、W的气态氢化物水溶液酸性大小顺序为 。
(3)X、Z的单质按物质的量比1:2反应生成的化合物中化学键类型有 ;计算2mol该化合物与标准状况下33. 6LCO2和l0mol水蒸气混合物充分反应后转移电子的物质的量是 。
(4)Q单质与Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应,化学方程式为 。
(5)已知:反应I CaSO4( s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) △H=+218.4kJ/mol
反应Ⅱ CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g) △H=-175.6kJ/mol
假设某温度下,反应I的速率(v1)大于反应II的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是
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