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、铁及其化合物在人类生活中有着极其重要的作用。完成下列填空:
(1)铁的原子结构示意图为。由此可知,铁是第_______周期元素,铁原子核外3d轨道上共填充了_______个电子。
(2)古代中国四大发明之一的司南是由天然的磁石制成的,其主要成分是_______(选填编号)。
a.Fe b.FeO c.Fe2O3 d.Fe3O4
(3)FeSO4可以用来净水、治疗缺铁性贫血等,实验室在配制FeSO4溶液时,为了防止FeSO4变质,经常向溶液中加入铁粉,其原因是_______(用离子方程式表示)。
(4)向新配制的FeSO4溶液中,加入一定量的稀硝酸,发生如下反应:
_______Fe2++_______H++_______NO=_______Fe3++_______NO↑+_______H2O
①配平上述反应_______。
②每生成0.5molNO气体,转移的电子数为_______。
③要检验该反应后的溶液中是否还含有Fe2+,实验方案是_______。
现在可以利用铁氧化物循环裂解水制备氢气,其过程如图所示:
(5)写出反应Ⅲ的平衡常数表达式_______。
(6)写出铁氧化物循环裂解水制氢的总反应的化学方程式:_______。
(7)Fe3O4和CO的反应过程与温度密切相关。向某容器中加入Fe3O4与CO,当其它条件一定时,达到平衡时CO的体积百分含量随温度的变化关系如图所示。
已知:①Fe3O4+CO⇌3FeO+CO2-Q1(Q1>0)
②Fe3O4+4CO⇌3Fe+4CO2+Q2(Q2>0)
推测当温度达到570℃,平衡时CO体积百分含量最高的原因:_______。
3、严重的雾霾天气,给人们的出行及身体造成了极大的危害,研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的形成及处理具有重要意义。
(1)500℃时,在催化剂存在条件下,分别将2molSO2和1molO2置于恒压容器甲和恒容容器乙中(两容器起始容积相同),充分反应,二者均达到平衡后:
①两容器中SO2的转化率关系是甲_____乙(填“>”、“<”或“=”)。
②在容器乙中,反应达到平衡后,改变下列条件,能使SO2的转化率提高的是____(填字母)。
a.温度和容器体积不变,充入1.0molHe b.温度和容器体积不变,充入1.0molO2
c.在其他条件不变时,充入1molSO3 d.在其他条件不变时,改用高效催化剂
(2)利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。
①在钠碱循环法中,Na2SO3溶液可作为吸收液,可由NaOH 溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是_______________。
②吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-) | 91: 9 | 1:1 | 9: 91 |
pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
由上表判断,NaHSO3溶液显_____性(填“酸”、“碱”或“中”),用化学平衡原理解释:________。
(3)用CH4催化剂还原NO2可以消除氮氧化的污染,例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) △H=-574 kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(g) △H=-1160kJ/mol
若用标准状况下4.48CH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为_____(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为_______kJ。
(4)工业上合成氨所需氢气的制备过程中,其中的一步反应为:CO(g)+H2O(g)====CO2(g)+ H2(g) △H<0。一定条件下,将CO(g)与H2O(g)以体积比为1:2置于密闭容器中发生上述反应,达到平衡时测得CO(g)与H2O(g)体积比为1:6.则平衡常数K=______(计算结果保留两位小数)。
4、铜版画的一种制版方法。以沥青涂于薄铜板表面作防腐膜,用刀刻去防腐膜作画,然后放在FeCl3腐蚀液中。刮去膜之处被腐蚀,形成凹线。印刷时凹线可储油墨,在铜版机纸压制下油墨吸于纸上,形成典雅、庄重的铜版画。
(1)写出FeCl3腐蚀铜板的离子方程式___________________
(2)下列措施可以加快铜板的腐蚀速率的有____________(填编号)
A. 加热 B. 加氯化铜 C. 加少量碳粉 D. 加盐酸
(3)通常不采用加快腐蚀速率的原因是_________________
(4)除去沥青防腐膜后版即形成。可用________除去防腐膜(填编号)
A. 饱和Na2CO3溶液 B. 煤油 C. 酸液 D.碱液
(5)实验室用固体氯化铁配置FeCl3溶液的简单操作是_____________
(6)腐蚀后的废液(酸性)中加入NaNO3,产生NO气体,写出发生反应的离子方程式,并注明电子转移的方向和数目:__________________________
(7)要验证腐蚀后的废液中含有Fe3+,可在溶液中加入试剂_________,现象_______________
5、CH4-CO2重整反应[CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)-Q(Q>0)]以两种温室气体为原料生成了合成气,在“碳中和”的时代背景下,该技术受到更为广泛的关注。
Ⅰ.完成下列填空:
(1)某温度下,在体积2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,经过2min达到平衡状态时CO2的转化率为50%。此过程中以CH4表示的平均化学反应速率为_______。平衡常数的值为_______。达到平衡后,其他条件不变时向容器中充入CO2与CO各1mol,则化学平衡_______移动(选填“正向”“逆向”或“不”)。
Ⅱ.储能是指通过介质或设备把能量存储起来,在需要时再释放的过程。CH4-CO2重整反应也可用于高温废热的储能。800℃下,研究反应物气体流量、CH4与CO2物质的量比对CH4转化率(α)、储能效率(η)的影响,部分数据如下所示。
序号 | 加热温度/℃ | 反应物气体流量/L•min-1 | n(CH4)∶n(CO2) | α/% | η/% |
ⅰ | 700 | 4 | 2∶2 | 49.0 | 42.0 |
ⅱ | 800 | 4 | 2∶2 | 79.6 | 52.2 |
ⅲ | 800 | 6 | 3∶3 | 64.2 | 61.9 |
ⅳ | 800 | 6 | 2∶4 | 81.1 | 41.6 |
已知储能效率η=Qchem/Qi,其中,Qchem是通过化学反应吸收的热量,Qi是设备的加热功率。
(2)解释为何可以用CH4-CO2重整反应进行储能。_______
(3)对比实验_______(填序号),可得出结论:气体流量越大,CH4转化率_______。
(4)实验ⅳ中CH4转化率比实验ⅲ高,结合相关数据解释为何储能效率却低的原因(两次实验中设备的加热功率Qi不变)。_______
6、Ⅰ.(1)右图为1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成NO(g)和CO2(g)过程中的能量变化示意图。已知E1=134KJ/mol,E2=368KJ/mol( E1、 E2为反应的活化能)。若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,则E1、△H的变化分别是 、 (填“增大”、“减小”或“不变”)。写出该 反应的热化学方程式 。
(2)若反应SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g)在150℃下能自发进行,则△H___0。
A.大于 B.小于 C.等于 D.大于或小于都可
Ⅱ.以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点,下面为CO2加氢制取乙醇的反应:
2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) △H=QkJ/mol (Q>0)
在密闭容器中,按CO2与H2的物质的量之比为1:3进行投料,在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数(y%)如下图所示。完成下列填空:
(1)表示CH3CH2OH体积分数曲线的是____(选填序号)。
(2)在一定温度下反应达到平衡的标志是 。
A.平衡常数K不再增大 B.CO2的转化率不再增大
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变 D.反应物不再转化为生成物
(3)其他条件恒定,达到平衡后,能提高H2转化率的措施是_______(选填编号)。
A.升高温度 B.充入更多的H2 C.移去乙醇 D.增大容器体积
(4)图中曲线a和c的交点R对应物质的体积分数yR=_______。
7、工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝:
已知:H2的燃烧热为285.8kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+133kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为:____________。
Ⅱ.脱碳:
(1)向2L密闭容器中加入2molCO2和6molH2,在适当的催化剂作用下,发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)
①该反应自发进行的条件是_____________(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。(填字母)
a.混合气体的平均式量保持不变 b.CO2和H2的体积分数保持不变
c.CO2和H2的转化率相等 d.混合气体的密度保持不变
e.1molCO2生成的同时有3mol H—H键断裂
③CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6 CO2浓度随时间的变化。_____________
⑵改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH﹤0中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同(T1℃、2L密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
| 反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) |
反应Ⅰ:恒温恒容 | 0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min |
| 4.5 |
|
| |
20min | 1 |
|
|
| |
30min |
|
| 1 |
| |
反应Ⅱ:绝热恒容 | 0min | 0 | 0 | 2 | 2 |
①达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:平衡常数K(I)______ K(II)(填“﹥”“﹤”或“=”下同);平衡时CH3OH的浓度c(I)____ c(II)。
②对反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=_______ 。在其他条件不变的情况下,若30min时只改变温度T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,则T1___T2(填“>”、“<”或“=”)。若30min时只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),则平衡_____移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
⑶利用人工光合作用可将CO2转化为甲酸,反应原理为2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,
装置如图所示:
①电极2的电极反应式是____________;
②在标准状况下,当电极2室有11.2L CO2反应。 理论上电极1室液体质量_____(填“增加”或“减少”______g。
8、聚乳酸)是一种新型生物降解材料,可用于包装食品。某化学兴趣小组利用化学解聚方法,由废旧聚乳酸餐盒制得高纯乳酸钙。
已知:乳酸是淡黄色黏性液体,与乙醇、水混溶;乳酸钙是白色粉末,溶于冷水,易溶于热水,不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。
I.废旧聚乳酸材料的解聚
①分别取一定量的NaOH、无水乙醇和白色聚乳酸餐盒碎片,装入锥形瓶,加热解聚;
②待反应完毕,向锥形瓶中加入少量浓盐酸,然后加热浓缩,得到淡黄色黏稠状液体和少量白色不溶物;
③往②中所得混合物加人20mL无水乙醇并搅拌均匀,静置、过滤,弃去白色不溶物。
(1)步骤①所用装置如图所示,其中冷凝管的作用是______.写出聚乳酸在碱性条件下解聚的化学方程式_________.
(2)步骤②中,加入浓盐酸的目的是_______.为避免浓缩过程发生暴沸,可以加入_______.
(3)步骤③加入20mL无水乙醇的作用是________.
II.乳酸钙的制备
④将氢氧化钙粉末分批加人③中所得滤液,控制最终溶液的pH约为7,过滤;
⑤取滤液于烧杯,冰水浴下剧烈搅拌,同时加人40mL物质X,析出白色固体;
⑥过滤,收集沉淀物,烘干,称重为5.8g.
(4)“控制最终溶液的pH约为7”时,需用蒸馏水润湿pH试纸后再测量溶液的pH,其原因是________.
(5)步骤⑤中,所加“物质X”可能是_________.
A.石灰水B.盐酸C.丙酮D.乳酸
(6)若步骤④所加氢氧化钙粉末的质量为2.1g,则该实验的产率=_________.(结果保留3位有效数字;M氢氧化钙=74 g·mo-1,M乳酸钙=218g·mol-1).
9、青蒿素是一种有效的抗疟药。常温下,青蒿素为无色针状晶体,难溶于水,易溶于有机溶剂,熔点为156~157℃。提取青蒿素的方法之一是乙醚浸取法,提取流程如下:
请回答下列问题:
(l)对青蒿进行破碎的目的是__________________。
(2)操作I用到的玻璃仪器是__________,操作Ⅱ的名称是_______。
(3)用下列实验装置测定青蒿素的化学式,将28.2g青蒿素放在燃烧管C中充分燃烧:
① 仪器各接口的连接顺序从左到右依次为_______(每个装置限用一次)。A装置中发生的化学反应方程式为_________________。
② 装置C中CuO的作用是_________________。
③ 装置D中的试剂为_________________。
④ 已知青蒿素是烃的含氧衍生物,用合理连接后的装置进行实验.测量数据如下表:
装置质量 | 实验前/g | 实验后/g |
B | 22.6 | 42.4 |
E(不含干燥管) | 80.2 | 146.2 |
则青蒿素的最简式为__________。
(4)某学生对青蒿素的性质进行探究。将青蒿素加入含有NaOH 、酚酞的水溶液中,青蒿素的溶解度较小,加热并搅拌,青蒿素的溶解度增大,且溶液红色变浅,与青蒿素化学性质相似的物质是______(填字母代号)。
A.乙醇 B.乙酸 C.乙酸乙酯 D.葡萄糖
10、叠氮化钠( NaN3)是易溶于水的白色晶体,微溶于乙醇,不溶于乙醚,常用作汽车安全气囊中的药剂。实验室制取叠氮化钠的原理、实验装置及实验步骤如下:
①关闭止水夹K2,打开止水夹K1,开始通入氨气;
②加热装置a中的金属钠,使其熔化并充分反应后,生成白色固体NaNH2,停止通入氨气并关闭止水夹K1;
③打开止水夹K2,通入N2O,继续加热a容器到210 ~220℃ ,充分反应;
④冷却,向产物中加入……
⑤过滤……
已知:NaNH2熔点210℃,沸点400℃,在水溶液中易水解生成NaOH和氨气。请回答下列问题:
(1)图中仪器a用不锈钢材质而不用玻璃,其主要原因是_______。
(2)N2O可由NH4NO3(熔点169.6℃)在185 ~ 200℃分解制得,最好选用的气体发生装置是_______(填标号)。
(3)生成步骤③中生成NaN3的化学方程式_______。
(4)反应结束后,进行以下操作,得到NaN3固体:
a中混合物固体NaN3固体
操作Ⅱ的目的是_______,操作Ⅳ最好选用的试剂是_______。
(5)实验室中,多余的NaN3常使用次氯酸钠溶液处理,在酸性条件下,二者反应可生成无毒的气体。请写出该反应的离子方程式_______。
(6)实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数:
①将2.500g试样配成500. 00mL溶液。
②取50.00mL溶液置于锥形瓶中,用滴定管加入50.00mL0.1000mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液。发生反应:2(NH4)2Ce(NO3)6+ 2NaN3 =4NH4NO3 +2Ce( NO3)3 +2NaNO3 +3N2↑。
③充分反应后,将溶液稀释,酸化后滴入3滴邻菲罗琳指示液,用0.0500mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4+,消耗溶液体积为34. 00mL。发生反应:Ce 4+Fe2+ = Ce3+ +Fe3+。
试样中NaN3的质量分数为_______(保留4位有效数字)。
(7)若其他操作及读数均正确,滴定到终点后,下列操作会导致所测定样品中叠氮化钠质量分数偏大的是_______(填字母)。
A.滴加六硝酸铈铵溶液入锥形瓶时,滴加前仰视读数,滴加后俯视读数
B.锥形瓶使用叠氮化钠溶液润洗
C.滴加硫酸亚铁铵标准溶液时,开始时尖嘴处无气泡,结束时出现气泡
D.滴定过程中,将挂在锥形瓶壁上的硫酸亚铁铵标准液滴用蒸馏水冲进瓶内
11、硫化钠是用于皮革鞣制的重要化学试剂,可用无水芒硝(Na2SO4)与炭粉在高温下反应而制得,反应方程式如下:Na2SO4+4C →Na2S+ 4CO,Na2SO4+4CO→Na2S+4CO2
(1)现有无水芒硝17.75g,若生成过程中无水芒硝的利用率为80%,则理论上可得到Na2S_____g,最多生成标况下的CO_____L。
(2)若在反应过程中生成的Na2S3mol,则消耗的碳单质的物质的量 n的范围是____mol≤n≤___mol,若生成等物质的量CO和CO2,则消耗的碳的物质的量为____mol。
(3)Na2S放置在空气中,会被缓慢氧化成Na2SO4及 Na2SO3,现称取已经部分氧化的硫化钠样品78.40g溶于水中,加入足量盐酸,充分反应后过滤得沉淀19.20g,放出H2S气体2.24L(标准状况)。请计算:78.40g样品中各氧化产物的物质的量(写出必要的计算过程)。_____
12、研究二氧化碳的资源化利用具有重要的意义。回答下列问题:
(1)已知下列热化学方程式:
反应I:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-164.9kJ/mol。
反应II:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)的ΔH3=_______。
(2)在T℃时,将CO2和H2加入容积不变的密闭容器中,发生反应I:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g),能判断反应达到平衡的是_______(填标号)。
A.CO2的消耗速率和CH4的生成速率相等
B.容器内气体压强不再发生变化
C.混合气体的密度不再发生变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
(3)将n(CO2):n(H2)=1:4的混合气体充入密闭容器中发生上述反应I、II,在不同温度和压强时,CO2的平衡转化率如图所示。0.1MPa时,CO2的转化率在600℃之后,随温度升高而增大的主要原因是_______。
(4)①CO2加氢制备CH4的一种催化机理如图,下列说法中正确的是_______。
A.催化过程使用的催化剂为La2O3和La2O2CO3
B.La2O2CO3可以释放出CO2*(活化分子)
C.H2经过Ni活性中心断键裂解产生活化态H*的过程为放热过程
D.CO2加氢制备CH4的过程需要La2O3和Ni共同完成
②CO2加氢制备CH4过程中发生如下反应:
I.CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) △H1
II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2
反应I的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。则该反应的活化能Ea=_______kJ/mol。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是_______。
(5)一定温度和压强为1MPa条件下,将CO2和H2按物质的量之比为1:4通入密闭弹性容器中发生催化反应,假设只发生反应:I.CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g);II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g),10min两个反应均达到平衡时,CO2平衡转化率为80%,CH4选择性为50%[CH4的选择性=]。该温度下,反应II的Kp_______(已知Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数,即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替),用CH4的分压变化表示反应I在10分钟内达平衡的平均速率为_______MPa·min-1(列出算式即可)。
13、金属锂溶于液氨可得到具有高反应活性的金属电子溶液,与其作用可制得超导体
,进一步可制得超导材料
。
回答下列问题:
(1)与Fe元素同周期,基态原子有2个未成对电子的金属元素有______种,下列状态的铁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是______(填标号)
A. B.
C.
D.
(2)液氨可以发生微弱的电离生成和
,下列说法错误的是________
A.键角:
B.结合质子能力:
C.热稳定性:
D.与
的分子构型及N的化合价均相同
(3)Fe2+可与邻二氮菲形成红色配合物,结构如图所示。元素的电负性从大到小的顺序为______(填元素符号)。配合物中N原子的VSEPR模型为____________;下列对Fe杂化方式推断合理的是______(填标号)。
A. B.
C.
D.
(4)晶体属四方晶系,其结构由铁硒层和锂铁氢氧层交替堆垛而成,晶胞中铁硒层在bc、ac和ab平面投影如图所示。铁硒层中Fe原子的配位数是______,铁硒层和锂铁氢氧层之间由极其微弱的氢键相连,该氢键可表示为______。已知锂铁氢氧层中锂铁个数之比为4∶1,阿伏加德罗常数的值为
,则该晶体的密度为______g·cm
。