、的消除和利用是越来越多科学家关注的重要课题。
(1)已知: ;
;
。
试写出(g)和(g)反应生成两种无毒气体的热化学方程式:_______ 。
(2)在某恒压的密闭容器中充入,发生反应:。下列有关说法正确的是_______ (填序号)。
a.反应的化学平衡常数表达式为
b.当反应达平衡时,(g)与(g)的物质的量之比保持不变
c.当密闭容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变时,说明反应已达平衡
d.当降低压强时,混合气体颜色加深
(3)利用合成二甲醚的原理为。在2L恒容密闭容器中充入(g)和(g),在一定条件下发生上述反应,测得的转化率与温度的关系如图所示。
①W点:正反应速率_______ (填“>”“<”或“=”)逆反应速率。
②该反应的_______ (填“>”“<”或“=”)0。
③温度下,计算反应在内的平均速率__ 。温度下,上述反应的平衡常数_ 。
④其他条件不变,下列措施能同时提高化学反应速率和平衡转化率的是_______ (填序号)。
a.通入 b.升高温度 c.及时分离出体系中的(g) d.增大压强
(4)如图为电解精炼银的示意图,若b极有无色气体生成,该气体遇到空气变为红棕色,则b极生成无色气体的电极反应式为_______ 。
(1)已知: ;
;
。
试写出(g)和(g)反应生成两种无毒气体的热化学方程式:
(2)在某恒压的密闭容器中充入,发生反应:。下列有关说法正确的是
a.反应的化学平衡常数表达式为
b.当反应达平衡时,(g)与(g)的物质的量之比保持不变
c.当密闭容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变时,说明反应已达平衡
d.当降低压强时,混合气体颜色加深
(3)利用合成二甲醚的原理为。在2L恒容密闭容器中充入(g)和(g),在一定条件下发生上述反应,测得的转化率与温度的关系如图所示。
①W点:正反应速率
②该反应的
③温度下,计算反应在内的平均速率
④其他条件不变,下列措施能同时提高化学反应速率和平衡转化率的是
a.通入 b.升高温度 c.及时分离出体系中的(g) d.增大压强
(4)如图为电解精炼银的示意图,若b极有无色气体生成,该气体遇到空气变为红棕色,则b极生成无色气体的电极反应式为
更新时间:2021-05-30 22:40:08
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【推荐1】三氯化六氨合钴()为橙黄色晶体,实验室制备过程如下:
I.将6g晶体和4g加入锥形瓶中,加水,加热溶解,冷却;
II.加入13.5mL浓氨水,用活性炭作催化剂,混合均匀后逐滴加入13.5mL5%溶液,水浴加热至50~60℃,保持20min。用冰浴冷却,过滤得粗产品;
III.将粗产品溶于50mL热的稀盐酸中,___________,向滤液中缓慢加入6.7mL浓盐酸,有大量橙黄色晶体析出,冰浴冷却后过滤
IV.先用冷的HCl溶液洗涤晶体,再用少许乙醇洗涤,干燥,得产品。
(1)中的基态价电子排布式为___________ 。
(2)遇浓氨水生成沉淀,加入浓氨水前先加入可避免沉淀生成,结合电离平衡解释原因:___________ 。
(3)溶液中、和浓氨水混合后,与溶液反应生成的化学方程式是___________ 。
(4)补全III中的操作:___________ 。
(5)沉淀滴定法测定产品中的质量分数:
i.准确称取agⅣ中的产品,配制成100mL溶液,移取25mL溶液于锥形瓶中;
ii.滴加少量溶液作为指示剂,用溶液滴定至终点;
iii.平行测定三次,消耗溶液的体积的平均值为vmL。
已知:;。
①滴定终点的现象是出现橙色的沉淀,若此时溶液中为,则溶液中指示剂的浓度不低于___________ mol/L。
②制备的晶体中的质量分数是___________ (列出计算式)。
I.将6g晶体和4g加入锥形瓶中,加水,加热溶解,冷却;
II.加入13.5mL浓氨水,用活性炭作催化剂,混合均匀后逐滴加入13.5mL5%溶液,水浴加热至50~60℃,保持20min。用冰浴冷却,过滤得粗产品;
III.将粗产品溶于50mL热的稀盐酸中,___________,向滤液中缓慢加入6.7mL浓盐酸,有大量橙黄色晶体析出,冰浴冷却后过滤
IV.先用冷的HCl溶液洗涤晶体,再用少许乙醇洗涤,干燥,得产品。
(1)中的基态价电子排布式为
(2)遇浓氨水生成沉淀,加入浓氨水前先加入可避免沉淀生成,结合电离平衡解释原因:
(3)溶液中、和浓氨水混合后,与溶液反应生成的化学方程式是
(4)补全III中的操作:
(5)沉淀滴定法测定产品中的质量分数:
i.准确称取agⅣ中的产品,配制成100mL溶液,移取25mL溶液于锥形瓶中;
ii.滴加少量溶液作为指示剂,用溶液滴定至终点;
iii.平行测定三次,消耗溶液的体积的平均值为vmL。
已知:;。
①滴定终点的现象是出现橙色的沉淀,若此时溶液中为,则溶液中指示剂的浓度不低于
②制备的晶体中的质量分数是
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐2】“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物(如:CO2、CO、CH4、CH3OH等)为初始反应物,合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。
(1)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应I:2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(s)△H1
反应II:NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+72.49kJ/mol
总反应:2NH3(g)+CO2(g)==CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3=-86.98kJ/mol
请回答下列问题:
①反应I的△H1=______ kJ/mol
②反应II一般在_________ (填“高温”或“低温”)情况下有利于该反应的进行。
③一定温度下,在体积为固定的密闭容器中按计量比进行反应I,下列能说明反应达到了平衡状态的是__________ (填序号)。
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 B.容器内气体总压强不再变化
C.2V正(NH3)=V逆(CO2) D.容器内混合气体的密度不再变化
④环境为真空时,在一敞开容器(非密闭容器)中加入NH2COONH4固体,足够长时间后,反应是否建立平衡状态?___________ (填“是”或“否”)
(2)将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如下图。
①曲线I.II对应的平衡常数大小关系为KI_______ KII(填“ >”、“<”或“=”)。
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
若甲容器平衡后气体的压强为开始的0.8倍,则甲容器平衡混合气体中CH3OH(g)的体积分数为_______ ,要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,乙容器中c的取值范围为________ 。
(3)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如下图,乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是________________ 。
(1)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应I:2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(s)△H1
反应II:NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+72.49kJ/mol
总反应:2NH3(g)+CO2(g)==CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3=-86.98kJ/mol
请回答下列问题:
①反应I的△H1=
②反应II一般在
③一定温度下,在体积为固定的密闭容器中按计量比进行反应I,下列能说明反应达到了平衡状态的是
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 B.容器内气体总压强不再变化
C.2V正(NH3)=V逆(CO2) D.容器内混合气体的密度不再变化
④环境为真空时,在一敞开容器(非密闭容器)中加入NH2COONH4固体,足够长时间后,反应是否建立平衡状态?
(2)将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如下图。
①曲线I.II对应的平衡常数大小关系为KI
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 1molCO2、3molH2 | amolCO2、bmolH2cmol CH3OH(g)、cmolH2O(g)(a、b、c均不为零) |
(3)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如下图,乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是
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解答题-工业流程题
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【推荐3】用含锂废渣(主要金属元素的含量:Li 3.50% Ni 6.55% Ca 6.41% Mg 13.24%)制备Li2CO3,并用其制备Li+电池的正极材料LiFePO4。部分工艺流程如下:
I.制备Li2CO3粗品
(l)上述流程中为加快化学反应速率而采取的措施是___ 。
(2)滤渣2的主要成分有___ 。
(3)向滤液2中先加入EDTA,再加入饱和Na2CO3溶液,90℃充分反应后,分离出 固体Li2CO3粗品的操作是______ 。
(4)处理1 kg含锂3.50%的废渣,锂的浸出率为a,Li+转化为Li2CO3的转化率为b,则粗品中含Li2CO3的质量是____ g。 (摩尔质量:Li 7 g.mol-l Li2CO3 74 g.mol-l)
II.纯化Li2CO3粗品
(5)将Li2CO3转化为LiHCO3后,用隔膜法电解LiHCO3溶液制备高纯度的LiOH,再转化得电池级Li2CO3。电解原理如图所示,阳极的电极反应式是___ ,该池使用了____ (填“阳”或“阴”)离子交换膜。
III.制备LiFePO4
(6)将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应,生成LiFePO4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式是___ 。
I.制备Li2CO3粗品
(l)上述流程中为加快化学反应速率而采取的措施是
(2)滤渣2的主要成分有
(3)向滤液2中先加入EDTA,再加入饱和Na2CO3溶液,90℃充分反应后,分离出 固体Li2CO3粗品的操作是
(4)处理1 kg含锂3.50%的废渣,锂的浸出率为a,Li+转化为Li2CO3的转化率为b,则粗品中含Li2CO3的质量是
II.纯化Li2CO3粗品
(5)将Li2CO3转化为LiHCO3后,用隔膜法电解LiHCO3溶液制备高纯度的LiOH,再转化得电池级Li2CO3。电解原理如图所示,阳极的电极反应式是
III.制备LiFePO4
(6)将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应,生成LiFePO4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式是
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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【推荐1】“碳达峰”“碳中和”是推动我国经济社会高质量发展的内在要求。通过二氧化碳催化加氢合成二甲醚是一种重要的转化方法,其过程如下:
反应I:
反应II:
回答下列问题:
(1)反应的___________ 。
(2)二氧化碳与氢气合成时,通常控制温度为500℃左右,其可能的原因为___________(填字母)。
(3)在1L恒温密闭容器中充入和,初始压强为p,20min时反应I、II都达到平衡状态,体系压强为0.8p,测得。
①0~20min内___________ 。
②反应II的化学平衡常数___________ 。
③平衡时的选择性=___________ 。(的选择性)
(4)在密闭容器中通入和,在铁系催化剂作用下进行反应,的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。图中,温度大于800℃时,随着压强的增大,的平衡转化率减小,请解释原因:___________ 。
(5)为实现“碳中和”,还可通过电解法用制备,电解装置如图所示。
①铂电极的电极反应式为___________ 。
②当玻碳电极收集到标况下22.4L气体时,阴极区的质量变化为___________ 。
反应I:
反应II:
回答下列问题:
(1)反应的
(2)二氧化碳与氢气合成时,通常控制温度为500℃左右,其可能的原因为___________(填字母)。
A.反应速率快 | B.平衡的转化率高 |
C.催化剂活性高 | D.主反应催化剂选择性好 |
①0~20min内
②反应II的化学平衡常数
③平衡时的选择性=
(4)在密闭容器中通入和,在铁系催化剂作用下进行反应,的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。图中,温度大于800℃时,随着压强的增大,的平衡转化率减小,请解释原因:
(5)为实现“碳中和”,还可通过电解法用制备,电解装置如图所示。
①铂电极的电极反应式为
②当玻碳电极收集到标况下22.4L气体时,阴极区的质量变化为
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】碳排放问题是第26届联合国气候变化大会讨论的焦点。我国向国际社会承诺2030年“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。为了实现这个目标,加强了对CO2转化的研究。下面是CO2转化为高附加值化学品的反应。相关反应的热化学方程式如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) △H1
反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.0kJ·mol-1
反应Ⅲ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3=-49.0kJ·mol-1
反应Ⅳ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H4=-165.0kJ·mol-1
反应Ⅴ:2CO2g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H5=-122.7kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ一般认为通过反应Ⅰ、Ⅱ来实现,则反应Ⅰ的△H1=____ kJ·mol-1;已知:由实验测得反应Ⅰ的v正=k正c(CO2)·c(H2),v逆=k逆·c(H2O)·c(CO)(k正、k逆为速率常数,与温度、催化剂有关)。若平衡后升高温度,则=____ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)在2L恒容密闭容器中充入总物质的量为8mol的CO2和H2发生反应Ⅲ,改变氢碳比,在不同温度下反应达到平衡状态,测得的实验数据如表:
①下列说法中正确的是____ (填英文字母)。
A.增大氢碳比,平衡正向移动,平衡常数增大
B.v(CH3OH)=v(CO2)时,反应达到平衡
C.当混合气体平均摩尔质量不变时,达到平衡
D.当混合气体密度不变时,达到平衡
②在700K、氢碳比为3.0的条件下,某时刻测得容器内CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量分别为2mol、2mol、1mol和1mol,则此时正反应速率和逆反应速率的关系是_____ (填英文字母)。
A.v(正)>v(逆) B.v(正)<v(逆) C.(正)=r(逆) D.无法判断
(3)CO2在一定条件下催化加氢生成CH3OH,主要发生三个竞争反应(即反应Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ),为分析催化剂对反应的选择性,在1L恒容密闭容器中充入2.0molCO2和5.3molH2,测得反应进行相同时间后,有关物质的物质的量随温度变化如图所示:
①该催化剂在较低温度时主要选择反应____ (“Ⅲ”或“Ⅳ”或“Ⅴ”)。研究发现,若温度过高,三种含碳产物的物质的量会迅速降低,其主要原因可能是:____ 。
②在一定温度下达到平衡,此时测得容器中部分物质的含量为:n(CH4)=0.1mol,n(C2H4)=0.4mol,n(CH3OH)=0.5mol。则该温度下反应Ⅲ的平衡常数K(Ⅲ)=____ L2/mol2(保留两位小数)。
(4)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。欲用1LNa2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为____ mol/L(已知:常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11,Ksp(BaCO3)=1×10-10。忽略溶液体积的变化,保留两位有效数字)。
(5)研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如图所示。温度小于900℃时进行电解反应,碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,阳极的电极反应式为2CO-4e-=2CO2↑+O2↑,则阴极的电极反应式为____ 。
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) △H1
反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.0kJ·mol-1
反应Ⅲ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3=-49.0kJ·mol-1
反应Ⅳ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H4=-165.0kJ·mol-1
反应Ⅴ:2CO2g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H5=-122.7kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ一般认为通过反应Ⅰ、Ⅱ来实现,则反应Ⅰ的△H1=
(2)在2L恒容密闭容器中充入总物质的量为8mol的CO2和H2发生反应Ⅲ,改变氢碳比,在不同温度下反应达到平衡状态,测得的实验数据如表:
温度/K CO2转化率 | 500 | 600 | 700 | 800 |
1 | 45 | 33 | 20 | 12 |
2 | 60 | 43 | 28 | 15 |
3 | 83 | 62 | 40 | 22 |
A.增大氢碳比,平衡正向移动,平衡常数增大
B.v(CH3OH)=v(CO2)时,反应达到平衡
C.当混合气体平均摩尔质量不变时,达到平衡
D.当混合气体密度不变时,达到平衡
②在700K、氢碳比为3.0的条件下,某时刻测得容器内CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量分别为2mol、2mol、1mol和1mol,则此时正反应速率和逆反应速率的关系是
A.v(正)>v(逆) B.v(正)<v(逆) C.(正)=r(逆) D.无法判断
(3)CO2在一定条件下催化加氢生成CH3OH,主要发生三个竞争反应(即反应Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ),为分析催化剂对反应的选择性,在1L恒容密闭容器中充入2.0molCO2和5.3molH2,测得反应进行相同时间后,有关物质的物质的量随温度变化如图所示:
①该催化剂在较低温度时主要选择反应
②在一定温度下达到平衡,此时测得容器中部分物质的含量为:n(CH4)=0.1mol,n(C2H4)=0.4mol,n(CH3OH)=0.5mol。则该温度下反应Ⅲ的平衡常数K(Ⅲ)=
(4)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。欲用1LNa2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为
(5)研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如图所示。温度小于900℃时进行电解反应,碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,阳极的电极反应式为2CO-4e-=2CO2↑+O2↑,则阴极的电极反应式为
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【推荐3】草酸钙一水结晶水合物可用作分析试剂、常用作分离稀土金属的载体。回答下列问题:
(1)在隔绝空气条件下,分解反应如下:
① ;
② ;
③ ;
④___________ (上述反应式中,a,b,c都大于0)。
(2)在400℃时,向体积可变的密闭容器中充入足是粉末,只发生(1)中反应①,达到平衡时体积为1L,压强为,温度保持不变,将体积变为2L并保持体积不变,直至反应达到平衡,此过程中压强的变化范围为___________ 。
(3)800℃时,向恒容真空密闭容器中充入足是粉末,发生反应:,下列情况表明该反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
(4)在密闭容器中充入足量粉末,发生反应:,测得平衡时残留固体质量与温度关系如图所示:
用平衡移动原理解释曲线变化:___________ ;温度高于800℃时,曲线斜率减小,可能是产物之间发生了可逆的无机氧化还原反应,写出该反应的化学方程式:___________ 。
(5)在500℃,总压保持120kPa下,向密闭容器中充入足量和,发生反应:,达到平衡时测得混合气体的平均相对分子质量为40,测该温度下,该反应的压强平衡常数为___________ kPa.【提示:用气体分压计算的平衡常数叫压强平衡常数,分压等于气体总压气体物质的量分数】
(6)氧化钙晶胞如图所示,已知:代表阿伏加德罗常数的值,阳离子半径为100pm。
①下列有关钙的粒子中,失去1个电子需要能量最多的是___________ (填字母)。
A. B. C. D.
②氧化钙的摩尔体积为___________ 。
(1)在隔绝空气条件下,分解反应如下:
① ;
② ;
③ ;
④
(2)在400℃时,向体积可变的密闭容器中充入足是粉末,只发生(1)中反应①,达到平衡时体积为1L,压强为,温度保持不变,将体积变为2L并保持体积不变,直至反应达到平衡,此过程中压强的变化范围为
(3)800℃时,向恒容真空密闭容器中充入足是粉末,发生反应:,下列情况表明该反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
A.CO体积分数不随时间变化 | B.气体总压强不随时间变化 |
C.CO、浓度比值不随时间变化 | D.CaO固体质量不随时间变化 |
用平衡移动原理解释曲线变化:
(5)在500℃,总压保持120kPa下,向密闭容器中充入足量和,发生反应:,达到平衡时测得混合气体的平均相对分子质量为40,测该温度下,该反应的压强平衡常数为
(6)氧化钙晶胞如图所示,已知:代表阿伏加德罗常数的值,阳离子半径为100pm。
①下列有关钙的粒子中,失去1个电子需要能量最多的是
A. B. C. D.
②氧化钙的摩尔体积为
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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【推荐1】金属钛(Ti)被称为21世纪金属,在航海、航空、记忆和涂料方面应用广泛,TiO2是一种优良的光催化剂。20世纪科学家尝试用多种方法将金红石(TiO2)还原,发现金红石直接氯化是冶炼钛的关键。
步骤:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) ΔH=+1493kJ•mol-1,ΔS=+61J•K-1•mol-1
该反应发生温度高达2170℃,能耗大,对设备和生产要求几乎达到苛刻程度。目前科学家采用金红石加碳氯化方法,在较温和条件下成功制取TiCl4,为人类快速迈进钛合金时代做出了巨大贡献。金红石加碳氯化的主要反应如下:
反应Ⅰ:TiO2(s)+2Cl2(g) +C(s) TiCl4(g)+CO2(g) ΔH1,ΔS1=+64J•K-1•mol-1
反应Ⅱ:TiO2(s)+2Cl2(g) +2C(s) TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2,△S2
已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394.3kJ•mol-1
②2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-222.3kJ•mol-1
请回答:
(1)反应Ⅰ的ΔH1=__ kJ•mol-1。
(2)对于气体参加的反应,表示平衡常数KP时,用气体组分B的平衡压强P(B)代替该气体物质的量浓度c(B),则反应Ⅰ的KP=__ (用表达式表示)。
(3)在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂TiO2表面与H2O发生反应,2N2(g)+6H2O(1)=4NH3(g)+3O2(g) ΔH=+1530.4kJ•mol-1
进一步研究相同条件下NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见表:
①请在如图中画出上述反应在“有催化剂”与“无催化剂”两种情况下反应过程中体系能量随反应过程的变化趋势示意图(图中标明必要的文字说明)。___
②根据表中数据,在303K时,在3h内用氮气表示其平均反应速率为___ mol•L-1•h-1。判断组别4中反应是否达到平衡状态___ (填“是”或“否”),并说明理由___ 。
步骤:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) ΔH=+1493kJ•mol-1,ΔS=+61J•K-1•mol-1
该反应发生温度高达2170℃,能耗大,对设备和生产要求几乎达到苛刻程度。目前科学家采用金红石加碳氯化方法,在较温和条件下成功制取TiCl4,为人类快速迈进钛合金时代做出了巨大贡献。金红石加碳氯化的主要反应如下:
反应Ⅰ:TiO2(s)+2Cl2(g) +C(s) TiCl4(g)+CO2(g) ΔH1,ΔS1=+64J•K-1•mol-1
反应Ⅱ:TiO2(s)+2Cl2(g) +2C(s) TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2,△S2
已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394.3kJ•mol-1
②2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-222.3kJ•mol-1
请回答:
(1)反应Ⅰ的ΔH1=
(2)对于气体参加的反应,表示平衡常数KP时,用气体组分B的平衡压强P(B)代替该气体物质的量浓度c(B),则反应Ⅰ的KP=
(3)在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂TiO2表面与H2O发生反应,2N2(g)+6H2O(1)=4NH3(g)+3O2(g) ΔH=+1530.4kJ•mol-1
进一步研究相同条件下NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见表:
实验组别 | 1 | 2 | 3 | 4 |
T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
O2生成量/(10-6mol) | 3.6 | 4.4 | 4.5 | 1.5 |
反应时间/h | 3 | 3 | 3 | 3 |
容器体积/L | 2 | 2 | 2 | 2 |
②根据表中数据,在303K时,在3h内用氮气表示其平均反应速率为
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【推荐2】氮的重要化合物如氨(NH3)、氮氧化物(NxOx)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等,在生产、生活中具有重要作用。
(1)①NH3催化氧化可制备硝酸。
4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g) ΔH1=-907.28 kJ·mol-1
4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=-1269.02 kJ·mol-1
则4NH3(g)+6NO(g)===5N2(g)+6H2O(g) ΔH3=________________ 。
②NO被O2氧化为NO2。其他条件不变时,NO的转化率[α(NO)]与温度、压强的关系如下图所示。则p1________ p2(填“>”“<”或“=”);温度高于800℃时,α(NO)几乎为0的原因是_____________ 。
③在500℃温度时,2L 密闭容器中充入2molNO 和1molO2,达平衡时压强为P2MPa。则500℃时该反应的平衡常数Kp=_____________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)利用反应NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的简易装置如下图所示。电极b的电极反应式为_________________ ,消耗标准状况下4.48 L NH3时,被消除的NO2的物质的量为____________ mol。
(3)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如下图所示。
①a电极为电解池的_____________ (填“阴”或“阳”)极,写出该电极的电极反应式:_____________ ;电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质,该气体的分子式是__________________ 。
②已知氨水电离常数Kb=1.8×10-5,氢氟酸电离常数Ka=3.5×10-4,则NH4F的电子式为_____________ ,0.1mol/LNH4F溶液中所有离子浓度由大到小的顺序为__________________ 。
(1)①NH3催化氧化可制备硝酸。
4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g) ΔH1=-907.28 kJ·mol-1
4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=-1269.02 kJ·mol-1
则4NH3(g)+6NO(g)===5N2(g)+6H2O(g) ΔH3=
②NO被O2氧化为NO2。其他条件不变时,NO的转化率[α(NO)]与温度、压强的关系如下图所示。则p1
③在500℃温度时,2L 密闭容器中充入2molNO 和1molO2,达平衡时压强为P2MPa。则500℃时该反应的平衡常数Kp=
(2)利用反应NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的简易装置如下图所示。电极b的电极反应式为
(3)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如下图所示。
①a电极为电解池的
②已知氨水电离常数Kb=1.8×10-5,氢氟酸电离常数Ka=3.5×10-4,则NH4F的电子式为
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【推荐3】I.若已知: Cu(OH)2 (s) ⇌ Cu2+ (aq)+2OH—(aq) △H= akJ/mol
H2O(l) ⇌H+(aq) + OH—(aq) △H= bkJ/mol
请写出Cu2+发生水解反应的热化学方程式________________________________ ,该反应的平衡常数为_______ ,已知:25℃时, Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20 mol3/L3
II.室温下,现有①0. 2 mol/L NaOH溶液、②0.2 mol/L HX溶液,两溶液等体积混合后,测得溶液pH=8则:
(1)上述混合液中各离子浓度由大到小的顺序为_______________________
(2)pH=12的NaOH溶液与pH=2的HX等体积混合,混合后溶液显______ 性(填“酸”、“碱”或“中”)。
III. NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见下图。
该电池在使用过程中正极反应为:O2+4e-+2N2O5=4NO3—,石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应为:______________________________ 。
H2O(l) ⇌H+(aq) + OH—(aq) △H= bkJ/mol
请写出Cu2+发生水解反应的热化学方程式
II.室温下,现有①0. 2 mol/L NaOH溶液、②0.2 mol/L HX溶液,两溶液等体积混合后,测得溶液pH=8则:
(1)上述混合液中各离子浓度由大到小的顺序为
(2)pH=12的NaOH溶液与pH=2的HX等体积混合,混合后溶液显
III. NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见下图。
该电池在使用过程中正极反应为:O2+4e-+2N2O5=4NO3—,石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应为:
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【推荐1】填空。
(1)工业合成NH3的反应,解决了世界约三分之一的人粮食问题。已知:,且该反应的,,则反应的平衡常数___________ (用和表示)。
(2)500°C时,向容积为2L的密闭容器中通入1molN2和3molH2,模拟合成氨的反应,容器内的压强随时间的变化如下表所示:
①达到平衡时N2的转化率为___________ 。
②用压强表示该反应的平衡常数___________ (等于平衡时生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的乘积的比值,某物质的分压等于总压×该物质的物质的量分数)。
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数的关系如下图所示,若升高温度再次达到平衡时,可能的点为___________ (从点“A、B、C、D”中选择)
(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图所示(电极未标出)。
装置A发生反应的化学方程式为___________ ;图中X的化学式为___________ ;NaOH溶液的质量分数为a%、b%、c%,由大到小的顺序为___________ 。
(1)工业合成NH3的反应,解决了世界约三分之一的人粮食问题。已知:,且该反应的,,则反应的平衡常数
(2)500°C时,向容积为2L的密闭容器中通入1molN2和3molH2,模拟合成氨的反应,容器内的压强随时间的变化如下表所示:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | +∞ |
压强/MPa | 20 | 17 | 15 | 13.2 | 11 | 11 |
②用压强表示该反应的平衡常数
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数的关系如下图所示,若升高温度再次达到平衡时,可能的点为
(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图所示(电极未标出)。
装置A发生反应的化学方程式为
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(0.4)
解题方法
【推荐2】工业上用含锰废料(主要成分MnO2,含有少量Fe2O3、Al2O3、CuO、CaO等)与烟气脱硫进行联合处理并制备MnSO4的流程如下:
已知:25℃时,部分氢氧化物的溶度积常数(Ksp)如下表所示。
请回答:
(1)沉淀1的化学式为_______ 。
(2)室温下,调节pH为5.试通过计算说明此时Al3+、Fe3+已沉淀完全,理由是_______ 。(NH4)2S的电子式为_______ ;“净化”时,加入(NH4)2S的作用为_______ 。
(3)“酸化、还原”中,发生的所有氧化还原反应的离子方程式为_______ 。
(4)已知:滤液3中除MnSO4外,还含有少量(NH4)2SO4。(NH4)2SO4、MnSO4的溶解度曲线如下图所示。据此判断,操作“I”应为蒸发浓缩、_______ 、洗涤、干燥。
(5)工业上可用电解酸性MnSO4溶液的方法制备MnO2,其阳极反应式为_______ 。
(6)25.35 g MnSO4·H2O样品受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。
①300℃时,所得固体的化学式为_______ 。
②1150℃时,反应的化学方程式为_______ 。
已知:25℃时,部分氢氧化物的溶度积常数(Ksp)如下表所示。
氢氧化物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 | Mn(OH)2 |
Ksp | 1.3×10-33 | 4.0×10-38 | 2.2×10-20 | 1.9×10-14 |
请回答:
(1)沉淀1的化学式为
(2)室温下,调节pH为5.试通过计算说明此时Al3+、Fe3+已沉淀完全,理由是
(3)“酸化、还原”中,发生的所有氧化还原反应的离子方程式为
(4)已知:滤液3中除MnSO4外,还含有少量(NH4)2SO4。(NH4)2SO4、MnSO4的溶解度曲线如下图所示。据此判断,操作“I”应为蒸发浓缩、
(5)工业上可用电解酸性MnSO4溶液的方法制备MnO2,其阳极反应式为
(6)25.35 g MnSO4·H2O样品受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。
①300℃时,所得固体的化学式为
②1150℃时,反应的化学方程式为
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(0.4)
【推荐3】过二硫酸钾(K2S2O8) 在科研与工业上有重要用途。
(1)S2O82-的结构式为,其中S元素的化合价为_________________ 。在Ag+催化下,S2O82-能使含Mn2+的溶液变成紫红色,氧化产物是___________ (填离子符号)。
(2)某厂采用湿法K2S2O8氧化脱硝和氨法脱硫工艺综合处理锅炉烟气,提高了烟气处理效率,处理液还可以用作城市植被绿化的肥料。
①脱硫过程中,当氨吸收液的pH=6时,n(SO32-)∶n(HSO3-) =________ 。
[已知:25℃时,Ka1(H2SO3)=1.5×10-2,K a2(H2SO3)=1.0×10-7]
②脱硝过程中依次发生两步反应:第1步,K2S2O8将NO氧化成HNO2,第2步,K2S2O8继续氧化HNO2,第2步反应的化学方程式为______________________________________ ;
一定条件下,NO去除率随温度变化的关系如右图所示。80℃时,若NO初始浓度为450mg·m-3,t min达到最大去除率,NO去除的平均反应速率:
v(NO) =____ mol·L-1·min-1(列代数式)
(3)过二硫酸钾可通过“电解→转化→提纯”方法制得,电解装置示意图如图所示。
①电解时,铁电极连接电源的_________________ 极。
②常温下,电解液中含硫微粒的主要存在形式与pH的关系如下图所示。
在阳极放电的离子主要是HSO4-,阳极区电解质溶液的pH范围为_________ ,阳极的电极反应式为________________________ 。
③往电解产品中加入硫酸钾,使其转化为过二硫酸钾粗产品,提纯粗产品的方法_______________ 。
(1)S2O82-的结构式为,其中S元素的化合价为
(2)某厂采用湿法K2S2O8氧化脱硝和氨法脱硫工艺综合处理锅炉烟气,提高了烟气处理效率,处理液还可以用作城市植被绿化的肥料。
①脱硫过程中,当氨吸收液的pH=6时,n(SO32-)∶n(HSO3-) =
[已知:25℃时,Ka1(H2SO3)=1.5×10-2,K a2(H2SO3)=1.0×10-7]
②脱硝过程中依次发生两步反应:第1步,K2S2O8将NO氧化成HNO2,第2步,K2S2O8继续氧化HNO2,第2步反应的化学方程式为
一定条件下,NO去除率随温度变化的关系如右图所示。80℃时,若NO初始浓度为450mg·m-3,t min达到最大去除率,NO去除的平均反应速率:
v(NO) =
(3)过二硫酸钾可通过“电解→转化→提纯”方法制得,电解装置示意图如图所示。
①电解时,铁电极连接电源的
②常温下,电解液中含硫微粒的主要存在形式与pH的关系如下图所示。
在阳极放电的离子主要是HSO4-,阳极区电解质溶液的pH范围为
③往电解产品中加入硫酸钾,使其转化为过二硫酸钾粗产品,提纯粗产品的方法
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