1、用图示装置及药品制备有关气体,其中能达到实验目的的是( )
选项 | A | B | C | D |
装置及药品 | ||||
实验目的 | 制H2S | 制氨气 | 制NO2 | 制氯气 |
A.A
B.B
C.C
D.D
2、I.“低碳经济”时代,科学家利用“组合转化”等技术对CO2进行综合利用。
(1)CO2和H2在一定条件下可以生成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)CH2==CH2(g)+4H2O(g) △H=a kJ·mol-1
已知:H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,CH2=CH2(g)的燃烧热为1411.0 kJ·mol-1,H2O(g)= H2O(l)
△H=-44.0 kJ·mol-1,则a=______kJ·mol-1。
(2)上述生成乙烯的反应中,温度对CO2的平衡转化率及催化剂的催化效率影响如图,下列有关说法不正确的是_______(填序号)
①温度越高,催化剂的催化效率越高
②温发低于250℃时,随着温度升高,乙烯的产率增大
③M点平衡常数比N点平衡常数大
④N点正反应速率一定大于M点正反应速率
⑤增大压强可提高乙烯的体积分数
(3)2012年科学家根据光合作用原理研制出“人造树叶”。右图是“人造树叶”的电化学模拟实验装置图,该装置能将H2O和CO2转化为O2和有机物C3H8O。阴极的电极反应式为:__________________。
II.为减轻大气污染,可在汽车尾气排放处加装催化转化装置,反应方程式为:
2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)。
(4)上述反应使用等质量的某种催化剂时,温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响对比实验如下表,c(NO)浓度随时间(t)变化曲线如下图:
①表中a=___________。
②实验说明,该反应是__________反应(填“放热”或“吸热”)。
③若在500℃时,投料NO的转化率为80%,则此温度时的平衡常数K=_____。
(5)使用电化学法也可处理NO的污染,装置如右图。已知电解池阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:______。吸收池中除去NO的离子方程式为:_________________。
3、是一种具有强温室效应的分子,将其先转化为合成气
再合成液态链烃或芳香烃是实现碳中和的重要途径,以合成气为原料合成液态烃的工艺过程叫做费托合成,属于煤的间接液化技术。请回答下列问题:
(1)已知、CO和
(正癸烷,1)的燃烧热依次是
、
、
,则反应
的反应热
_______
。
(2)甲烷转化为合成气主要是在催化剂的作用下发生如下反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
①向一定温度下的2L刚性容器中充入1mol甲烷和3mol水蒸气,5min后体系达平衡状态,此时容器中含有0.4molCO和0.3mol,则5min内反应Ⅰ的平均速率
_______
,该温度下反应Ⅱ的平衡常数
_______。
②在起始投料比一定的刚性容器中,温度对平衡转化率、CO选择性、
选择性的影响如图1所示,其中表示
选择性的曲线是_______(填“a”“b”或“c”)。若其他条件一定,向原料气中加入惰性稀释气体并保持总压强不变,测得CO的平衡百分含量增大(如图2),原因是_______。
(3)苯乙醛()是一种常用的香精原料,传统的利用芳香烃生产苯乙醛的方法产率较低。以10%的稀硫酸为电解液,利用惰性电极电解氧化环辛四烯(
)可直接得到苯乙醛且产率较高,该方法的阴极反应式为_______,每消耗1mol环辛四烯,理论上转移电子的物质的量为_______。忽略温度变化,电解一段时间后,电解液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
4、NH3作为一种重要化工原料,被大量应用于工业生产,与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划。催化剂常具有较强的选择性,即专一性。已知:
反应I:4NH3(g) +5O2(g) 4NO(g) +6H2O(g) △H=―905.0 kJ·molˉ1
反应 II:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g) +6H2O(g) △H
(1)
化 学 键 | H—O | O=O | N≡N | N—H |
键能kJ·molˉ1 | 463 | 496 | 942 | 391 |
△H=__________________ 。
(2)在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2,在催化剂的作用下进行反应I,则下列有关叙述中正确的是_________。
A.使用催化剂时,可降低该反应的活化能,加快其反应速率
B.若测得容器内4v正(NH3)=6v逆(H2O) 时,说明反应已达平衡
C.当容器内=1时,说明反应已达平衡
D.当测得容器内的O2密度不再变化时,说明反应已达平衡
(3)氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应I、II。为分析某催化剂对该反应的选择性,在1L密闭容器中充入1 mol NH3和2mol O2,测得有关物质的量关系如下图:
① 该催化剂在高温时选择反应____________ (填“ I ”或“ II”)。
② 520℃时,4NH3(g)+5O24NO(g) +6H2O(g)的平衡常数K=__________ ( 不要求得出计算结果,只需列出数字计算式)。
③有利于提高NH3转化为N2平衡转化率的措施有______________
A.使用催化剂Cu/TiO2 B.将反应生成的H2O(g)及时移出
C.增大NH3和O2的初始投料比 D.投料比不变,增加反应物的浓度
E.降低反应温度
(4)最近华南理工大提出利用电解法制H2O2并用产生的H2O2处理废氨水,装置如图:
①为了不影响H2O2的产量,需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5,则所得废氨水溶液中c(NH4+)______c(NO3﹣)(填“>”、“<”或“=”).
②Ir﹣Ru惰性电极有吸附O2作用,该电极上的反应为______.
③理论上电路中每转移3mol电子,最多可以处理NH3•H2O的物质的量为______.
5、氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据氯水分别与图中四种物质发生的反应填空(a、b、c、d重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。
(1)能证明氯水具有漂白性的是______(填“a”“b”“c”或“d”)。
(2)c过程中的现象是________________,b过程中反应的离子方程式为________________。
(3)a过程中反应的化学方程式为____________________________
6、亚硝酸氯(C1NO)是有机合成中的重要试剂。可由NO与Cl2在通常条件下反应得到,化学方程式为2NO(g)+C12(g)2C1NO(g),
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯,涉及如下反应:
①2NO2(g)+NaC1(s)NaNO3(s)+ClNO(g)K1
②4NO2(g)+2NaC1(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)K2
③2NO(g)+C12(g)2C1NO(g)K3
则K1,K2,K3之间的关系为K3=______________。
(2)已知几种化学键的键能数据如下表(亚硝酸氯的结构为Cl-N=O):
则2NO(g)+C12(g)2C1NO(g)反应的△H和a的关系为△H=______________kJ/mol。
(3)300℃时.2NO(g)+C12(g)2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正=k·cn(ClNO),
测得速率和浓度的关系如下表:
n=____________;k=____________(注明单位)。
(4)在1L的恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molC12(g),在不同温度下测得c(C1NO)与时间的关系如图A:
①该反应的△H____________0(填“>”“<”或“=”)。
②反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)=____________mol/(L·min),
③T2时该反应的平衡常数K=____________
(5)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数随n(NO)/n(C12)的变化图象如图B,则A、B、C三状态中,NO的转化率最大的是____________点,当n(NO)/n(C12)=1.5时,达到平衡状态ClNO的体积分数可能是D、E、F三点中的____________点。
7、废气中的H2S通过高温热分解可制取氢气:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)。现在3L密闭容器中,控制不同温度进行H2S分解实验。
(1)某温度时,测得反应体系中有气体1.3lmol,反应1 min后,测得气体为l.37mol,则tmin 内H2的生成速率为___________。
(2)某温度时,H2S的转化率达到最大值的依据是_____________(选填编号)。
a.气体的压强不发生变化 b.气体的密度不发生变化
c.不发生变化 d.单位时间里分解的H2S和生成的H2一样多
(3)实验结果如下图。图中曲线a表示H2S的平衡转化率与温度关系,曲线b表示不同温度下、反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。该反应为_____反应(填“放热”或“吸热”)。曲线b随温度的升高,向曲线a通近的原因是_________。在容器体积不变的情况下,如果要提高H2的体积分数,可采取的一种措施是________。
(4)使1LH2S与20L空气(空气中O2体积分数为0.2)完全反应后恢复到室温,混合气体的体积是______L 。若2gH2S完全燃烧后生成二氧化硫和水蒸气,同时放出29.4 kJ的热量,该反应的热化学方程式是__________________。
8、氯化钡是白色的晶体,易溶于水,微溶于盐酸和硝酸,难溶于乙醇和乙醚,易吸湿,需密封保存。工业上制备BaCl2·2H2O有如下两种途径:
途径1:以重晶石(主要成分BaSO4)为原料,流程如下:
(1)写出“溶解”时反应的化学方程式方程式:________________________。
(2)“高温焙烧”时必须加入过量的炭,同时还要通入空气,其目的是_____________。
(3)结晶得到的晶体,需用乙醇洗涤的理由是_______________________。
途径2:以毒重石(主要成分BaCO3,含CaCO3、MgCO3、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料,流程如下:
已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。
| Ca2+ | Mg2+ | Fe3+ |
开始沉淀时的pH | 11.9 | 9.1 | 1.9 |
完全沉淀时的pH | 13.9 | 11.1 | 3.7 |
(4)滤渣I的成分为________(填化学式)。
(5)滤渣II中含_________(填化学式)。过滤析出后,滤液中含有的Mg2+浓度为_______。
(6)加入H2C2O4时应避免过量,其原因是为了防止生成______(填化学式)。
9、乙烯的产量是一个国家石油化工水平的重要标志,研究制备乙烯的原理具有重要的意义,科学家研究出各种制备乙烯的方法。
I.由乙烷直接脱氢或氧化脱氢制备,原理如下:
直接脱氢:
氧化脱氢:
(1)已知键能,
,生成1mol碳碳π键放出的能量为_______________kJ,从热力学角度比较直接脱氢和氧化脱氢,氧化脱氢法的优点为______________。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量的和
,维持初始压强
,
,发生上述两个反应。2.5min时,
,
,则用
的分压变化表示直接脱氢反应的平均速率为_______
;反应一段时间后,
和
的消耗速率比小于2:1的原因为__________________。
II.利用乙炔和氢气催化加成制备乙烯,发生如下反应:
①
②
保持压强为20kPa条件下,按起始投料,匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应①和②,测得不同温度下
和
的转化率如下图实线所示(图中虚线表示相同条件下平衡转化率随温度的变化)。
(3)表示转化率的曲线是_____________(填“m”或“n”)。
(4)随着温度的升高,m和n两条曲线都是先升高后降低,其原因是_______________。
(5)时,两种物质的转化率分别为0.75、0.5,反应①的平衡常数
__________
。
10、四氮化四硫(S4N4,S为+2价)是重要的硫-氮二元化合物,室温下为橙黄色固体,难溶于水,能溶于CCl4等有机溶剂,可用NH3与SCl2(红棕色液体)反应制备,反应装置如图所示(夹持装置略)。
已知:S4N4+6OH-+3H2OS2O
+2SO
+4NH3↑
回答下列问题:
(1)试剂a是_____;装置D的作用是______。
(2)装置C中生成S4N4的同时,还生成一种常见固体单质和一种盐,该反应的化学方程式为______;证明SCl2反应完全的现象是_____。
(3)分离产物后测定产品纯度:
i.蒸氨:取0.1000g样品加入三颈烧瓶中,再加入足量NaOH溶液并加热蒸出的NH3通入含有V1mLc1mol•L-1H2SO4标准溶液的锥形瓶中。
ii.滴定:用c2mol•L-1溶液滴定剩余的H2SO4,消耗V2mLNaOH溶液。
①滴定管的正确操作顺序:检漏→蒸馏水洗涤→______(填标号)→开始滴定。
a.装入滴定液至“0”刻度以上
b.调整滴定液液面至“0”刻度
c.排除气泡
d.用滴定液润洗2至3次
e.记录起始读数
②滴定时选用的指示剂为_____;在接近终点时,放液使半滴溶液悬于管口,用锥形瓶内壁将半滴溶液沾落,______,继续摇动锥形瓶,观察溶液颜色变化。
③S4N4的纯度表达式为______;若所用NaOH溶液实际浓度偏低,测定结果_____(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
11、已知空气组成(体积分数)N2:0.800,O2:0.200,氨空气氧化后的混合气体组成如下(高温下NO与O2可以共存)NO:16 mol;O2:7.00 mol;H2O:24.5 mol;N2:112 mol。
完成下列计算:
(1)该混合气体中NO全部转化为HNO3,需要___________摩尔O2 。
(2)参加反应的空气的体积是___________升。(标准状况下)
(3)向该混合气体中添加空气使NO完全转化为 HNO3,转化后剩余气体中(不含H2O)氧气体积分数为0.0500。添加空气多少摩尔?___________
(4)该混合气体的组成表明NH3氧化产生的NO超过16 mol,有部分NO已和O2、H2O 反应转化为HNO3。这部分NO是多少摩尔? _______
12、硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价值,某研究小组采用偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4,其流程如图:
已知:NaBH4常温下能与水反应,可溶于异丙酸(沸点:13℃)
(1)在第①步反应加料之前,需要将反应器加热至100℃ 以上并通入氩气,该操作的目的是 _________________,原料中的金属钠通常保存在_________________ 中,实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有___________ 、___________ 、玻璃片和小刀等。
(2)请配平第①步反应的化学方程式:_____________
NaBO2+ SiO2+ Na+ H2= NaBH4+ Na2SiO3
(3)第②步分离采用的方法是____________________________________;第③步分离NaBH4并回收溶剂,采用的方法是_________________。
(4)NaBH4与水反应生成NaBO2和一种单质气体,该反应的化学方程式是________________________________________,消耗3.8克NaBH4时转移的电子数为______________________________。
13、重铬酸钾(K2Cr2O7)常用作有机合成的氧化剂和催化剂等。由含铬废液(主要含Cr3+、Fe3+、K+、SO42-等)制备K2Cr2O7的流程如图所示。
已知:I.在酸性条件下,H2O2能将Cr2O72-还原为Cr3+
II.相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围:
金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
Cr3+ | 4.9 | 6.8 |
Fe3+ | 1.5 | 2.8 |
回答下列问题:
(1)滤渣②的成分是________________。
(2)写出“氧化”步骤中反应的化学方程式________________。
(3)“加热”操作的目的是________________。
(4)根据平衡移动原理解释酸化至pH=1的目的是________________(用离子方程式和适当文字说明)。
(5)通过下列实验可测定产品中K2Cr2O7(M=294g/mol)的纯度:称取重铬酸钾试样1.470g,用100mL容量瓶配制成溶液。移取25.00mL溶液于碘量瓶中,加入适量稀硫酸和足量碘化钾(Cr2O72-的还原产物为Cr3+),放于暗处5min。然后加入一定量的水,加入淀粉指示剂,用0.1500mol/LNa2S2O3标准溶液滴定,共消耗标准液36.00mL。滴定时发生的反应的离子方程式为:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-。则所测定产品中K2Cr2O7的纯度为________________。
(6)在K2Cr2O7存在下,可利用微生物电化学技术实现含苯酚废水的有效处理,其工作原理如图所示。
①负极的电极反应式为________________;
②一段时间后,中间室NaCl溶液的浓度________________(填“增大”“减小”或“不变”)。