甲醇既是重要的化工原料,又是电动公交车的清洁能源,利用水煤气在一定条件下含成甲醇,发生的反应为:CO (g) +2H2(g)CH3OH(l) △H=?
(1)己知CO、H2、CH3OH的燃烧热分别为283.0kJ/mol,285.8kJ/mol,726.5kJ/mol 则△H=______。
(2)在一容积为2L的恒容密闭容器中加入0.2mol CO和0.4mol H2,发生如下反应:CO (g) +2H2(g)CH3OH(g),实验测得T1℃和T2℃下,甲醇的物质的量随时间的变化如下表所示,下列说法正确的是
①由上述数据可以判断:T1℃_____T2℃
②T1℃时,0~20minH2的平均反应速率v(H2)=_________。
③该反应T1℃达到平衡后,为同时提高反应速率和甲醇的生成量,以下措施一定可行的是_____(选填编号)。
A.改用高效催化剂 B.升高温度 C.缩小容器体积 D.分离出甲醇 E.增加CO的浓度
(3)若保持T1℃不变,起始时加入CO、H2、CH3OH的物质的量分别为amol、bmol、cmol,达到平衡时,仍与原平衡等效,则a、b、c应该满足的条件___________。
(4)当反应在T1℃达到20min时,控制体积不变,迅速将0.02molCO,0.04molH2,0.18molCH3OH同时投入体系中,后在恒压条件下,反应在40min时达到平衡,请在图中画出20〜40min内容器中 H2浓度的变化趋势曲线:___________
(5)在以CH3OH(l)为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,则负极的电极反应式为__________;理想状态下,该燃料电池消耗2mol甲醇所能产生的最大电能为1162.4kJ,则该燃料电池的理论效率为______。(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)
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某工厂用一固体废渣(主要成份为Al2O3·Cr2O3,还含有FeO、SiO2)为主要原料回收利用,生产红矾钠晶体(Na2Cr2O7·2H2O),同时制备明矾(KAl(SO4)2·12H2O)。其主要工艺流程如下:
己知:NaBiO3不溶于冷水,在碱性条件下能将Cr3+氧化为CrO42-
(1)I、II目的是___________。
(2)实验室中操作④的名称为_______________。
(3)己知:Ksp[Fe(OH)3]=3.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=3×10-33。当pH=5.6时Cr(OH)3开始沉淀。室温下,II中需调节溶液pH范围为___________(杂质离子浓度小于1×10-6mol/L视为沉淀完全)。
(4)写出Ⅲ中发生反应的离子方程式_____________。
(5)IV中酸化是用硫酸而不用盐酸酸化,理由是_____________(结合化学方程式回答)。
(6)写出溶液F和硫酸溶液反应的离子方程式_________,若用足量二氧化碳通入F中,则生成的溶液中离子浓度关系为___________。
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碱式碳酸铜(Cu2(OH)2CO3)是名贵的矿物宝石孔雀石的主要成分,应用广泛,如在无机工业中用于制造各种铜化合物,有机工业中用作有机合成催化剂等等,某化学小组为了探究碱式碳酸铜生成条件对其产率的影响,设计了如下实验:
设计原理:取一定体积的碳酸钠溶液(0.5mol/L)于100mL烧杯中,进行加热,恒温后将硫酸铜溶液(5.00mL. 0.5mol/L)在不断搅拌下以一定速度逐滴加入到上述碳酸钠溶液中,反应达平衡后,静止,减压过滤,洗涤,烘干,即得到最终产品,同时有气体放出。
(1)反应原理为:________________。
(2)探究反应原料用量比对反应产物的影响。
该化学小组根据所提供试剂设汁两个实验来说明反应原料用量对产品的影响
提供试剂:0.5mol/LNa2CO3溶液、0.5mol/LCuSO4溶液。
①请填写下表的空白处:
① | ② | ③ | ④ | |
硫酸铜溶液体积/mL | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
碳酸钠溶液体积/mL | 1.6 | 2.0 | 2.8 | |
Na2CO3/CuSO4mol/比) | 0.8 | 1 | 1.4 |
②通过实验画图可知:当比值为______,碱式碳酸铜产量最好。
(3)反应温度对产率的影响
在三支试管中各加入2.0mL0.5 mol/LCuSO4溶液另取四支试管各加入由上述实验得到的合适用量的0.5 mol /L Na2CO3溶液。从这两列试管中各取一支将它们分別置于室温、30℃、50℃、100℃的环境中数分钟后将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中振荡并观察现象,发现:沉淀颜色分别为蓝色沉淀,绿色沉淀、深绿色沉淀,绿色中带有黑色沉淀,实验结果也如上图所示,请思考,为什么温度过髙产率反而下降_______,该实验加热方式为____________。
(4)分析所制得的碱式碳酸铜的质量分数。
将已准确称量的0.5g试样样品放入300mL的锥形瓶中,加入5mL醋酸,适热使其溶解,再用l00mL水将其稀释。加入2.5gKI振荡混合,经过5分钟后,加入数滴淀粉溶液,用0.1mol/L的硫代硫酸钠溶液进行滴定。当_______时即达滴定的终点。
反应的原理:2Cu2++4I- =2CuI+I2,I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
用0.lmol/L硫代硫酸钠40 mL,那么试样中铜的质量百分率为________。该溶液的滴定度为_______。(毎毫升标准溶液相当于被测物质的质量,单位是g/mL或mg/mL)(保留三位有效数字)。
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汽车尾气中 CO、NOx 以及燃煤废气中的 SO2 都是大气污染物, 对它们的治理具有重要意义。
(1)氧化还原法消除 NOx 的转化如下:
①反应 I 为 NO +O3=NO2+O2,生成标准状况下 11.2 L O2 时,转移电子的物质的量是_______mol。
②反应Ⅱ中, 当 n( NO2): n[CO(NH2)2]=3: 2 时, 氧化产物与还原产物的质量比为_________。
(2)使用“催化转化器”可以减少尾气中的 CO 和 NOx,转化过程中发生反应的化学方程式为 CO+ NOx →N2+CO2(未配平),若 x=1.5,则化学方程式中 CO2 和 N2 的化学计量数比为_________。
(3)吸收 SO2和 NO, 获得 Na2S2O4和 NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素)。
装置Ⅱ中,酸性条件下NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3-、 NO2-请写出生成等物质的量的NO3-和NO2-时的离子方程式______________________。
(4)装置Ⅲ的作用之一是用质子交换膜电解槽电解使得 Ce4+再生,再生时生成的Ce4+在电解槽的______(填“阳极”或“阴极”),同时在另一极生成S2O42一的电极反应式为_____________。
(5)已知进入装置Ⅳ的溶液中,NO2-的浓度为 ag.L-1, 要使 1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3,至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的氧气_______L(用含 a 代数式表示,结果保留整数)。
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某工厂的废金属屑的主要成分为Cu、Fe和Al,此外还含有少量Al2O3和Fe2O3,该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na2FeO4(高铁酸钠)等产品,过程如下:
Ⅰ.向废金属屑中加入过量的NaOH溶液,充分反应后过滤;
Ⅱ.向Ⅰ所得固体中加入过量稀H2SO4,充分反应后过滤;
Ⅲ.向Ⅱ所得固体中继续加入热的稀H2SO4,同时不断鼓入空气,固体溶解得CuSO4溶液;
Ⅳ.……
(1)步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为___________、______________。
(2)步骤Ⅱ所得的滤液中加入KSCN溶液无明显现象,表明滤液中不存在Fe3+,用离子方程式解释其可能的原因:__________。
(3)步骤Ⅲ获得CuSO4溶液的离子方程式为____________。
(4)步骤Ⅱ所得滤液经进一步处理可制得Na2FeO4,流程如下:
ⅰ.H2O2ⅱ.调pHNaClO/NaOH混合溶液
①测得滤液中c(Fe2+)为a mol·L-1,若要处理1 m3滤液,理论上需要消耗25%的H2O2溶液________kg(用含a的代数式表示)。
②写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的化学方程式:_____________。
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A、B、C、D均为中学化学中常见的单质或化合物,它们之间的关系如图所示(部分产物已略去)。
(1)若A为金属单质,D是某强酸的稀溶液,则反应C+D→B的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________;
(2)若A、B为盐,D为强碱,A的水溶液显酸性,则
①C的化学式为________________________ ________________________________ ________;
②反应B+A→C的离子方程式为________________________________________ ________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________;
(3)若A为强碱,D为气态氧化物。常温时,将B的水溶液露置于空气中,其pH随时间t变化可能如上图的图b或图c所示(不考虑D的溶解和水的挥发)。
①若图b符合事实,则D的化学式为________________________________________________________________________________ ;
②若图c符合事实,则其pH变化的原因是 ________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(用离子方程式表示);
(4)若A为非金属单质,D是空气的主要成分之一。它们之间转化时能量变化如上图a,请写出A+D→C的热化学方程式________________________________________________________________________ ________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________;
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肼(N2H4)是一种重要的化工原料,既可用于制药,又可用作火箭燃料。回答下列问题:
(1)已知反应的热化学方程式如下:
①N2H4(g)N2(g)+2H2(g) △H1;
②N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H2。
反应热△H1 _____(填“大于”或“小于”) △H2。向2 L的恒容密闭容器中充入1 mol N2H4,发生反应①,(用x表示)与时间的关系如图1所示,则该温度下,反应①的平衡常数K=___________________。
(2)肼在另一条件下也可达到分解平衡,同时生成两种气体,且其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。图2为平衡体系中肼的体积分数与温度、压强的关系。
①该反应的化学方程式为________________________________________。
②p2_______ (填“大于”或“小于”) p1。
③图中N2H4的平衡体积分数随温度升高而降低,其原因是__________________________________。
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X、Y、Z、M、R、W均为周期表中前四周期的元素。X为第三周期金属元素,且笫一电离能在同周期金属元素中最大;Y原子的L电子层的p能级上有一个空轨道;Z元素的基态原子最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子;M的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反;R是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素;W为过渡元素, 它的基态原子外围电子排布中成对电子数和未成对电子数相同且为最外层电子数的两倍回答下列问题(相关回答均用元素符号表示):
(1)X基态原子的核外电子排布式为______________;
(2)R的氢化物的稳定性比其上一周期同族元素氢化物的稳定性________(填“高”或“低”)其原因是_______________。
(3)ZM3-的空间构型为__________,其中Z的杂化方式为____________________;
(4)YZ-是一种配位能力很强的离子,lmolYZ-中含有π键的数目为_____________________;
(5)Y、Z与氢元素、硫元素能形成两种互为同分异构体的酸:H-S-YZ(A酸)与H-Z=Y=S(B酸),其中沸点较高的是___________酸(填“A”或“B”),原因是________________;
(6)W在周期表中的位置为__________。己知W单质的晶体在不同温度下有两种原子堆积方式,晶胞分别如上图1、2所示,图2中原子的堆积方式为________,图1、图2中W原子的配位数之比为______________。
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亚硝酸钠(NaNO2)有像食盐一样的咸味,被称为工业盐。已知:亚硝酸是弱酸,且NO+NO2 +2NaOH=2NaNO2+H2O。某同学据此认为NaNO2可与硫酸反应,且有NO和NO2生成,并欲用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品,验证自己的假设。已知沸点:NO2为21℃,NO为-151℃
(1)上述仪器的连接顺序为:A→____→_____→_____→B。
(2)反应前,先打开弹簧夹,通入一段时间氮气,其目的是____________。
(3)关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞,滴入70%硫酸后,A中产生了红棕色气体,
① 依据___________________现象,可确认产物中有NO
② 装置E的作用是_________________。
(4)如果没有装置C,对实验结论的影响是____________________。
(5)综合以上信息推断,NO2与NaOH溶液发生反应的化学方程式为_______________。
(6)己知:2NaNO2+4HI=2NaI+I2+2NO+2H2O,根据这一反应,可以用试剂和生活中的常见物质鉴别亚硝酸钠和食盐,进行实验时,必须选用的物质有__________________。
A.自来水 B.碘化钾溶液 C.淀粉 D.白糖 E. 食醋 F.白酒
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有机酸种类繁多,广泛分布于中草葯的叶、根、特别是果实中,是有机合成、工农业生产的重要原料,请回答下列有关问题:
(1)乙酸是合成乙酸乙酯的重要原料,制备原理如下:
CH3COOH(l)+ C2H5OH(l) CH3COOHC2H5(l)+H2O(l) △H=-8.62kJ/mol
已知:CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118℃、78 ℃和77℃。在其他条件相同时,某研究小组进行了多次实验,实验结果如图所示:
①该研究小组的实验目的是________________。60℃下反应40min与70℃下反应20min相比,前者的平均反应速率___________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。
②如图所示,反应时间为40min、温度超过80℃时,乙酸乙酯产率下降的原因可能是___________;
③利用此原理制得的乙酸乙酯粗品中常含有一定量的乙酸、乙醇以及微量的硫酸,提纯时可向粗品中加入__________溶液进行充分洗涤,分离出有机层,并加入无水硫酸钠干燥,最后经过__________、_______两步操作即可得到纯品。
(2)乙二酸俗名草酸(二元弱酸,结构简式:HOOC—COOH),被广泛的应用于抗生素类药物的合成。
①实验室中经常利用酸性KMnO4溶液滴定法测其纯度。已知草酸与酸性KMnO4溶液反应过程有无色无味气体产生,且KMnO4溶液紫色褪去,写出草酸与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式_____________________;
②资料表明:25℃时草酸的电离平衡常数Ka1=6.0×10-2;Ka2=6.4×10-5;据此分析,室温时草酸氢钾(KHC2O4)的水解反应平衡常数Kh=________(单位省略,计算结果保留两位有效数字),其溶液中c(H2C2O4)________c(C2O42-)(填“小于”、“等于”或“大于”)。
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