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、硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体(Na2B4O7·10H2O)时的废渣,其主要成分是MgO,还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3 、FeO、MnO、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)Na2B4O7·10H2O中B的化合价为________________。
(2)Na2B4O7易溶于水,也较易发生水解:B4O72-+7H2O4H3BO3(硼酸)+2OH-,(硼酸在常温下溶解度较小)。写出加入硫酸时Na2B4O7发生反应的化学方程式:_________________________________。
(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体,写出生成黑色固体的离子方程式_________________。
(4)加入MgO的目的是_____________________。
(5)己知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:
温度(℃) 溶解度(g) | 40 | 50 | 60 | 70 |
MgSO4 | 30.9 | 33.4 | 35.6 | 36.9 |
CaSO4 | 0.210 | 0.207 | 0.201 | 0.193 |
操作“A”是将MgSO4:和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明“操作A”步骤为____________________。
(6)Na2B4O7·10H2O失去全部结晶水后的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂——NaBH4”(该过程B的化合价不变)。
①写出NaBH4的电子式_____________。
②“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力,其定义是:每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力。NaBH4的有效氢含量为_____(计算结果保留两位小数)。
③在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式_______________。
3、氨气在工业上有广泛用途。请回答以下问题:
(1)工业上利用N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ∆H<0合成氨,某小组为了探究外界条件对该反应的影响,以c0 mol/L H2参加合成氨反应,在a、b两种条件下分别达到平衡,如图A。
①相对a而言,b可能改变的条件是 ,判断的理由是__________________。
②a条件下,0~t0的平均反应速率v(N2)= mol·L-1·min-1。
(2)有人利用NH3和NO2构成电池的方法,既能实现有效消除氮氧化物的排放减少环境污染,又能充分利用化学能进行粗铝的精炼,如图B所示,e极为精铝。
a极通入 气体(填化学式),判断的理由是___________________________________
(3)某小组往一恒温恒压容器充入9mol N2和23mol H2模拟合成氨反应,图C为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系图。若体系在T2、60MPa下达到平衡。
图C
①能判断N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡的是______(填序号)。
a.容器内压强不再发生变化 b.混合气体的密度不再发生变化
c.v正(N2)=3v逆(H2) d.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
②若T1、T2、T3温度下的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3由大到小的排序为 .
③此时N2的平衡分压为 MPa。(分压=总压×物质的量分数)
计算出此时的平衡常数Kp= 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,结果保留2位有效数字并带上单位)
4、氮有不同价态的氧化物,如NO、N2O3、NO2, N2O5等,它们在一定条件下可以相互转化。
(1)己知:2NO(g)+O2(g) =2NO2(g)△H1=-113kJ/mol
NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H2=-199 kJ/mol
4NO (g)+O2(g) =2N2O5(g) △H4=-57 kJ/mol
则反应6NO2 (g)+O3(g)=3N2O5(g) △H=__________。
(2)某温度下.在一体积可变的密闭容器中充入1mol N2O3,发生反应N2O3NO2(g)+NO(g),达到平衡后,于t1时刻改变某一条件后,速率与时间的变化图像如图所示,有关说法正确的是__________
A.t1时刻改变的条件是增大N2O3的浓度,同时减小NO2或NO的浓度
B.t1时刻改变条件后,平衡向正反应方向移动,N2O3的转化率增大
C.在t2时刻达到新的平衡后,NO2的百分含量不变
D.若t1时刻将容器的体积缩小至原容积的一半,则速率~时间图像与上图相同
(3)在1000K下,在某恒容容器中发生下列反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),将一定量的NO2放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率α(NO2)随温度变化如图所示。图中a点对应温度下.己知NO2的起始压强P0为120kPa,列式计算该温度下反应的平衡常数Kp= __________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数).
(4)对于反应N2O4(g)2NO2(g),在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:v(N2O4)=k1·p(N2O4),v(NO2)=k2·p2 (NO2)。其中,k1、k2是与反应及温度有关的常数。相应的速率-压强关系如图所示:一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp间的关系是k1=____________;在上图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点__________,理由是__________。
5、将汽车尾气中含有的CO利用不仅能有效利用资源,还能防治空气污染。工业上常用CO与H2在由Al、Zn、Cu等元素形成的催化剂作用下合成甲醇。
(1)右图是某同学画出CO分子中氧原子的核外电子排布图,
请判断该排布图 (填“正确”或“错误”),理由是 (若判断正确,该空不用回答)。
(2)写出两种与CO互为等电子体的离子 。
(3)向CuSO4溶液中加入足量氨水可得到深蓝色[Cu(NH3)4]SO4溶液,[Cu(NH3)4]SO4中 所含配位键是通过配体分子的 给出孤电子对, 接受电子对形成,SO42-的空间构型是 ,该物质中N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为 > > (填元素符号)。
(4)甲醇与乙烷的相对分子质量相近,故二者分子间的作用力(范德华力)相近,但是二者沸点的差距却很大,造成该差异的原因是 ;在甲醇分子中碳原子轨道的杂化类型为 。
(5)甲醛与新制Cu(OH)2悬浊液加热可得砖红色沉淀Cu2O,已知Cu2O晶胞的结构如图所示:
①在该晶胞中,Cu+ 的配位数是 ,
②若该晶胞的边长为a pm,则Cu2O的密度为________g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为NA)
6、氮肥厂的废水中氮元素以 NH3•H2O、NH3 和 NH的形式存在,对氨氮废水无害化处理已成为全球科学研究热点,下面是两种电化学除氨氮的方法。
方法一:电化学氧化法
(1)有研究表明,当以碳材料为阴极,O2可在阴极生成H2O2,并进一步生成氧化性更强的·OH,·OH可以将水中氨氮氧化为N2。
①写出·OH 的电子式___________。
②写出·OH 去除氨气的化学反应方程式___________。
③阴极区加入 Fe2+可进一步提高氨氮的去除率,结合如图解释 Fe2+的作用___________。
方法二:电化学沉淀法
已知:常温下 MgNH4PO4•6H2O、Mg3(PO4)2 和 Mg(OH)2 的溶度积如下
物质 | MgNH4PO4•6H2O | Mg3(PO4)2 | Mg(OH)2 |
溶度积 | 2.5×10−13 | 1.04×10−24 | 1.8×10−11 |
(2)用 0.01 mol/L NH4H2PO4 溶液模拟氨氮废水,电解沉淀原理如图甲,调节溶液初始 pH=7,氨氮的去除率和溶液 pH 随时间的变化情况如图乙所示。
①电解过程中,阳极:Mg – 2e−=Mg2+,阴极:___________,用化学用语表示磷酸铵 镁沉淀的原理,___________。
②反应 1 h 以后,氨氮的去除率随时间的延长反而下降的原因___________。
7、甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,既可用于化工生产,也可直接用做燃料。
(1)工业上可用CO2和H2反应制得甲醇。在2×105Pa、300℃的条件下,CO2和H2反应生成甲醇和水,当消耗2molCO2时放出98kJ的热量,该反应的热化学方程式为___________。
(2)甲醇也可由CO与H2反应制得。在一定温度下,初始容积相同的两个容器中(如图),发生反应: CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)。
① 能表明甲和乙容器中反应一定达到平衡状态的是________(填字母代号)。
A.混合气体的密度保持不变 B.混合气体的总压强保持不变
C.CO的质量分数保持不变 D. CO 与H2的转化率之比为3 : 2
E.v(CO)=v(CH30H)
②两容器中反应达到平衡时,Co的转化率α甲______α乙(填“>”、“< ”或“=”)
(3)组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中CO 的平衡转化率(α)动与温度和压强的关系如图所示。图中的压强由大到小依次为_______,其判断理由是______________。
(4)甲醇燃料电池(简称DMFC)可作为常规能源的替代品而备受关注。DMFC的工作原理如图所示:
① 加入a 物质的电极是电池的______(填“正”或“负”)极,其电极反应式为________.
② 常温下以该装置作电源,用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液,当电路中通过0.4mol电子的电量时,两电极均得到0.14mol的气体。若电解后溶液体积为4OL,则电解后溶液的pH 为________。
8、氮是一种重要的元素,其对应化合物在生产生活中有重要的应用。
(1)氮化铝(AlN)可用于制备耐高温的结构陶瓷,遇强碱会腐蚀,写出AlN与氢氧化钠溶液反应的离子方程式_______________。
(2)氨是制备氮肥、硝酸等的重要原料②③
①己知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol
N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+180 kJ/mol
2H2(g)+O2(g) 2H2O(1) △H= -571.6 kJ/mol
试写出表示氨的标准燃烧热的热化学方程式________________。
②某电解法制氨的装置如右图所示,电解质只允许质子通过,试写出阴极的电极反应式__________。
(3)反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H<0是制备硝酸过程中的一个反应。
①将NO和O2按物质的量之比为2:1置于恒温恒容密闭容器中进行上述反应,得到NO2体积分数与时间的关系如下图所示。保持其它条件不变,t1时再向容器中充入适量物质的量之比为2:1的NO和O2的混合气体,t2时再次达到平衡,请画出tl-t3时间范围内NO2体积分数随时间的变化曲线:____________。
②在研究此反应速率与温度的关系时发现,NO转化成NO2的速率随温度升高反而减慢。进一步研究发现,上述反应实际是分两步进行的:
I 2NO(g) N2O2(g) △H<0
II N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g) △H<0
已知反应I能快速进行,试结合影响化学反应速率的因素和平衡移动理论分析,随温度升高,NO转化成NO2的速率减慢的可能原因________。
(4)已知常温下,Ka(CH3COOH)=Kb(NH3·H2O)=l.8×l0-5。则常温下0.lmol/L的CH3COONH4溶液中,(CH3COO-):c(NH3·H2O)=________________。
9、氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,硫碘循环制氢主要的热化学方程式为:
Ⅰ.SO2(g)+2H2O(l)+I2(g)=H2SO4 (l)+2HI(g) △H=35.9 kJ/mol
Ⅱ.2H2SO4(l)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l) △H=470kJ/mol
Ⅲ.2HI(g)=H2(g)+I2(g) △H=14.9kJ/mol
(1)反应2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l)的△H= mol·L-1。
(2)反应Ⅰ在液相中发生称为bensun反应,向水中加入1mol SO2和3mol I2,在不同温度下恰好完全反应生成的n(SO42-)和n(Ix-)的变化见图甲。
①Ix-中x= 。②温度达到120℃时,该反应不发生的原因是 。
(3)反应Ⅲ是在图乙中进行,其中的高分子膜只允许产物通过,高分子膜能使反应程度 ___ (填“增大”、“减小”或“不变”),在该装置中为了进一步增大达平衡时HI的分解率;不考虑温度的影响,还可以采取的措施为 。
(4)图丙是一种制备H2的方法,装置中的MEA为允许质子通过的电解质膜。
①写出阳极电极的反应式: 。
②电解产生的氢气可以用镁铝合金(Mg17Al12)来储存,合金吸氢后得到仅含一种金属的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)和一种金属单质,该反应的化学方程式为 。
10、CuCl广泛应用于化工和印染等行业。在实验室中模拟热分解CuCl2·xH2O制备CuCl的原理和实验装置如下:
完成下列填空:
(1)在实验(Ⅰ)过程中,观察到B中固体由白色变为蓝色,C中产生的现象是__________,导致该现象的物质是________________________。
(2)装置D的作用是___________________________________,其中发生氧化还原反应的化学方程式是_____________________________________。
(3)反应结束后,CuCl产品中可能存在少量的CuCl2或CuO杂质。
①若杂质是CuCl2,则原因是_________________________________________。
②若杂质是CuO,则原因是__________________________________________。
(4)根据实验(Ⅱ),测定CuCl2·xH2O中结晶水的含量。取CuCl2·xH2O样品1.692g,经过3次灼烧、冷却、称量,得到黑色固体的质量数据如下:
称 量 | 第1次 | 第2次 | 第3次 |
质量(g) | 0.820g | 0.800g | 0.800g |
则x=_____________(保留2位小数)。
11、25℃时,醋酸电离平衡常数,
溶液与
溶液混合均匀(混合后溶液体积不变)。请计算:
(1)求混合液的_______(保留2位有效数字,下同)。
(2)向混合液中加0.10mL(2滴)盐酸,求此时溶液中
_______
。(写出计算过程)
12、羟基氧化镍( NiOOH)可作镍镉电池正极材料[放电时产物之一是Ni( OH)2];高纯度一氧化锰(MnO)可用于医药、冶炼、焊接、干电池的制造。某化工厂以含有MnS、NiS的工业料渣为原料制备NiOOH、MnO的流程如下:
请回答下列问题:
(1)写出一种能提高料渣利用率的方法:___________,操作X的名称是___________。
(2)NiOOH中Ni元素的化合价为___________, 溶剂A必须具有的两种物理性质:一是不溶于水;二是___________;写出生成NiOOH的离子方程式:___________。
(3)热氧化过程中MnS发生反应时氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。214℃时MnC2O4分解(隔绝空气)的化学方程式为___________。
(4)镍镉碱性电池放电时发生还原反应的电极上的反应式为。___________。
(5)若10 kg料渣经过上述处理后得到a kg NiOOH,则料渣中Ni的质量分数为___________(设转化过程中镍的损失率为2% ,列出计算式即可)。
13、三元锂电池的正极材料中可含有大量的金属锂元素(Mn x Ni y O 1-y Mn x Ni y O 2),还含有铝、铝和有机等。、镍、钴材料、锰等的流程如下所示。
(1)灼烧的目的是_______。
(2)酸浸时( LiCoO表示)发生反应的化学浸入后,Co 、Mn元素均以+2价形式存在。_______。
(3)锰时,需先加入适量Mn 2 S 2 O 8,将部分Mn 2+氧化成,沉睡时为生成2_______。
(4)萃取和反萃取的过程表示为:Co 2 ++ 2(HA) 2Co (HA 2 ) 2 +2H +,反萃取时加入的物质X为_______(填化学式),请从化学平衡的角度说明所加物质的作用_______。
(5)2.常温下,为使Ni 2+完全下降,溶液的pH值应大于大于_______(当c(Ni 2+ - 10-5mol / L 时,完全下降,)
(6)CoSO 4 ·7H 2 O受热时,剩余物质的质量随温度变化情况如图所示,物质B的化学式为_______。