NH3是一种重要的化工原料,可用来制备肼、硝酸、硝酸铵和氯胺等。
(1)N2和H2以物质的量之比为1∶3在不同温度和压强下发生反应:N2+3H22NH3,测得平衡体系中NH3的物质的量分数如图。
①下列途径可提高氨气产率的是_____(填序号)。
a.采用常温条件 b.采用适当的催化剂 c.将原料气加压 d.将氨液化,不断移去液氨
②上图中所示的平衡体系中NH3的物质的量分数为0.549和0.478时,该反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1 ___(选填“>”或“<”或“=”)K2。
(2)肼(N2H4)是一种火箭燃料。已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ∆H=+67.7kJ·mol-1
N2H4(g)+O2g)=N2(g)+2H2O(g) ∆H =-534.0 kJ·mol-1
NO2(g)=1/2N2O4(g) ∆H =-28.0 kJ·mol-1
①反应2N2H4(g)+ N2O4(g)=3N2(g) + 4H2O(g)的∆H =_____ kJ·mol-1。
②氨气与次氯酸钠溶液反应生成肼的离子方程式为_________。
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3,其工作原理如图。
①阴极的电极反应式为__________。
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3, 则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为_________。
(4)饮用水消毒时,氯胺(NH2Cl等)在酸性条件下具有良好的效果,其原因是_____________。
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聚合氯化铝晶体是介于AlCl3和A1(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物,其制备原料主要是铝加工行业的废渣——铝灰,它主要含Al2O3、Al,还有SiO2等杂质。聚合氯化铝生产工艺流程如下:
(1)反应中副产品a是______(用化学式表示);
(2)升高pH至4.0~4.5的目的是______;
(3)生产过程中可循环使用的物质是______(用化学式表示);
(4)为使得到的晶体较纯净,生产过程中使pH升高的C物质可选用______(填编号);
a.NaOH b.Al c.氨水 d.A12O3 e.NaAlO2
(5)聚合氯化铝晶体的化学式可表示为[A12(OH)nCl6-n•H2O]m,实验室为测定n的值,进行如下操作:
①称取ag晶体,制成粉末,加热至质量不再变化时,得到bg。此过程可能用到的下列仪器有______;
a.蒸发皿 b.坩埚 c.研钵 d.试管
②另取a g晶体:用A试剂溶解→加足量AgNO3溶液→进行C操作→洗涤、烘干→称量为c g。则试剂A为______(填操作名称),C操作为______(填操作名称)。最后综合推算出n的值_____ 。
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由金属Na、Cu、C、N、B等元素组成的物质在生活和工业上有着广泛用途。
(1)基态Cu+的外围电子轨道式为_______。
(2)H3BNH3是储氢材料,其制备原理为:3CH4+2(HB=NH)3+6H2O→3CO2+6H3BNH3,其中(HB=NH)3是一种六元环状化合物。化合物H3BNH3中B原子的杂化方式为_______;1个(HB=NH)3分子中含有 ___个σ键。
(3) B、C、N、O原子的第一电离能由大到小的顺序为_____________________。
(4)金属晶体的四种堆积如下图,金属钠的晶体堆积模型为____(填字母)。
(5)已知NaCl的摩尔质量为Mg·mol-1,密度为pg·㎝-3,阿伏加德罗常数为NA mol-1,在NaCl晶体中,两个距离最近的Cl-中心间的距离为____________。
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CO是生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:
(1)几种共价键的键能如下表所示:
化学键 | O=O | H—H | O—H |
键能(kJ/mol) | 496 | 436 | 462 |
已知:O2(g)+2C(s)=2CO(g) △H= -220kJ·mol-1,则H2O(g)+C(s) = CO(g)+H2(g) △H=___ kJ·mol-1。
(2)200℃时,将物质的量均为1mol的CO2和C(s)加入2L的密闭容器中,在一定条件下发生反应:CO2(g)+C(s) 2CO(g) △H,平衡时CO的体积分数为40%。
①下列事实能够说明该反应达到平衡状态的是____________。
a.混合气体的平均相对分子质量不变
b.该反应的△H不变
c. CO2和CO的生成速率相等
d.混合气体的密度不变
②达到平衡时CO2的转化率为__________________。
③若在300°C时,将物质的量均为lmol的CO2和C(s)加入1L的密闭容器中,平衡时CO的体积分数为50%,则该反应的△H_____0 (填“>”或“<”)。
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I.铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示:
回答下列有关问题:
(1)检验硫酸铁溶液中是否存在Fe2+的方法是_____________________________________。
(2)干法制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4+6Na2O2= 2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑
该反应中的氧化剂是______________,每生成l mol Na2FeO4转移_____________mol电子。
(3)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种微粒:
Fe(OH)3、ClO-、OH-、FeO42-、Cl-、H2O。
①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式:___________________________________。
②若反应过程中转移了0.3 mol电子,则还原产物的物质的量为______________________。
II.某化学小组通过查阅资料,设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4·7H2O。已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni,还含有Al(31%)、Fe(1.3%)的单质及氧化物,其他不溶杂质(3.3%)。
部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下:
(1)“碱浸”过程中发生反应的物质是_________________(填化学式)。
(2)“酸浸”时所加入的酸是 _________________ (填化学式)。
(3)加入H2O2时发生反应的离子方程式为_____________________________________。
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铈、铬、钛、镍虽不是中学阶段常见的金属元素,但在工业生产中有着重要作用。
(1)二氧化铈 (CeO2)在平板电视显示屏中有着重要应用。CeO2在稀硫酸和H2O2的作用下可生成Ce3+,CeO2在该反应中作_____剂。
(2)自然界Cr主要以+3价和+6价(Cr2O72-)存在。+6价的Cr能引起细胞的突变,可以用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬。写出离子方程式:_____________________________
(3)钛(Ti)被誉为“二十一世纪的金属”,工业上在550℃时用钠与四氯化钛反应可制得钛,该反应的化学方程式是_________________________________。
(4)由铝土矿生产纯净的氧化铝,流程如下:
①第一步操作后,若在固体B中加入氢氧化钠溶液_______________(填”会”或”不会”)发生反应。
②验证滤液A中是否含Fe3 +,可取少量滤液A并加入____________(填试剂名称),现象是_________________________________。
③在整个操作过程中______________(填“是”或“否”)有氧化还原反应。
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工业上利用铬铁矿(FeOCr2O3)冶炼铬的工艺流程如下:
(1)实验室焙烧铬铁矿可选用的装置是__________(填序号)。
(2)完成下列化学方程式(在横线上填写物质的化学式及计量数):4CrO42-+6S+7H2O=4Cr(OH)3↓+3S2O32-+_____________。
(3)操作I包括过滤与洗涤,过滤需要的玻璃仪器有:__________________________。
(4)Cr(OH)3和Al(OH)3类似,也是两性氢氧化物,写出Cr(OH)3溶于氢氧化钠溶液的
离子方程式_________________________________。
(5)由Cr2O3冶炼Cr的化学方程式为________________________。
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(18分)(I)在甲溶液中通入过量CO2生成乙和另一种具有漂白性的物质,在乙溶液中滴加某钠盐溶液丙可以生成丁溶液(丁溶液呈中性),同时产生无色无味气体。已知:题中所涉及物质皆为中学化学中常见物质。回答下列问题:
(1)甲的化学式为 。
(2)写出乙在医疗上的一个用途 。
(3)在乙溶液中滴加丙溶液生成丁溶液的离子方程式为 。
(Ⅱ)固体化合物X由四种常见的短周期元素组成,可用作牙膏中的添加剂。现取39.3g化合物X进行如下实验:
实验结束后得到15.3g固体2和6.0g固体3,且固体1、固体2、固体3都可用作耐高温材料。回答下列问题:
(1)NaOH的电子式为 ,沉淀2的化学式为 。
(2)固体X的化学式为 。
(3)溶液1中加入足量NaOH溶液反应的离子方程式为 。
(4)在高温下,固体3中某元素的单质可以与固体1发生置换反应,请写出此反应的化学方程式 。
(5)设计一个实验方案比较固体2和固体3中两种不同元素对应单质的活泼性强弱 。
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在80℃时,0.40mol的N2O4气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间(s) n(mol) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
n(N2O4) | 0.40 | a | 0.20 | c | d | e |
n(NO2) | 0.00 | 0.24 | b | 0.52 | 0.60 | 0.60 |
已知:N2O42NO2,△H>0,
(1)计算20s~40s内用N2O4表示的平均反应速率为 。
(2)计算在80℃时该反应的平衡常数K= 。
(3)反应进行至100s后将反应混合物的温度降低,混合气体的颜色 (填“变浅”、“变深”或“不变”)。
(4)要增大该反应的K值,可采取的措施有(填序号) ,若要重新达到平衡时,使c(NO2)/c(N2O4)值变小,可采取的措施有(填序号) 。
A、增大N2O4的起始浓度 B、向混合气体中通入NO2
C、使用高效催化剂 D、升高温度
(5)如图是80℃时容器中N2O4物质的量的变化曲线,请在该图中补画出该反应在60℃时N2O4物质的量的变化曲线。
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催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-53.7kJ·mol-1I
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH2II
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:
【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比
已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O(l)H2O(g)ΔH3=44.0kJ·mol-1
请回答(不考虑温度对ΔH的影响):
(1)反应I的平衡常数表达式K=;反应II的ΔH2=kJ·mol-1。
(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有。
A.使用催化剂Cat.1
B.使用催化剂Cat.2
C.降低反应温度
D.投料比不变,增加反应物的浓度
E.增大CO2和H2的初始投料比
(3)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是。
(4)在图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程~能量”示意图。
(5)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在极,该电极反应式是。
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