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1 . 过硫酸钠(),易溶于水,加热至65℃分解。作为强氧化剂,广泛应用于蓄电池工业、造纸工业、食品工业等。某化学小组对制备和性质及用途进行探究。
Ⅰ.实验室制备工业制备过硫酸钠的反应原理:
主反应:
副反应:
实验室设计如图实验装置:(1)过硫酸钠中硫元素的化合价为
(2)装置b的作用是
(3)上述反应过程中,d装置中主要发生的化学反应方程式为
Ⅱ.探究的性质与用途
(4)用于废水中苯酚的降解
已知:a.具有强氧化性,浓度较高时会导致淬灭。
b.可将苯酚氧化,但反应速率较慢,加入可加快反应。
过程为ⅰ.
ⅱ.将苯酚氧化为气体
①氧化苯酚的离子方程式是
②将含的溶液稀释后加入苯酚的废水处理器中,调节溶液总体积为1L,pH=1,测得在相同时间内,不同条件下苯酚的降解率如图甲。用等物质的量的铁粉代替,可明显提高苯酚的降解率,主要原因是
(5)工业上利用能有效处理燃煤锅炉烟气中的NO气体。一定条件下,将含一定浓度NO的烟气以一定的速率通过含的处理液中,NO去除率随温度变化的关系如图乙所示,80℃时,NO去除率为92%。若NO初始浓度为,达到最大去除率,NO去除的平均反应速率:
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解题方法
2 . 一氧化碳和氮的氧化物都是大气污染物,如何有效处理它们是科学家长期研究的课题.
(1)CO还原的反应为: .
①研究者发现在气相中催化CO与反应的历程有两步:
第一步:
则第二步的热化学方程式为________________ ;
②在恒温恒容密闭容器中,反应一段时间后,以下能说明反应达到平衡状态的是________ (填字母);
A. B.混合气体的密度保持不变
C.的体积分数保持不变 D.容器的压强保持不变
(2)在密闭容器中发生反应: .一段时间后达到平衡;
①恒温恒压下,再向该容器中注入氩气,NO的平衡转化率煘小,其原因是________ ;
②一定温度下,在恒容密闭容器中,加入和各,反应过程中部分物质的体积分数()随时间(t)的变化如图1所示.曲线b代表的是________ (填化学式)体积分数随时间的变化:内,用表示的平均反应速率为________ ;该温度下的平衡常数为________ ;
①a电极的电极反应式为________________ ;
②电池工作一段时间,反应消耗了标准状况下,理论上负极区溶液增加的质量为________ g。
(1)CO还原的反应为: .
①研究者发现在气相中催化CO与反应的历程有两步:
第一步:
则第二步的热化学方程式为
②在恒温恒容密闭容器中,反应一段时间后,以下能说明反应达到平衡状态的是
A. B.混合气体的密度保持不变
C.的体积分数保持不变 D.容器的压强保持不变
(2)在密闭容器中发生反应: .一段时间后达到平衡;
①恒温恒压下,再向该容器中注入氩气,NO的平衡转化率煘小,其原因是
②一定温度下,在恒容密闭容器中,加入和各,反应过程中部分物质的体积分数()随时间(t)的变化如图1所示.曲线b代表的是
(3)用电化学方法处理NO的装置如图2所示(酸性电解质);
①a电极的电极反应式为
②电池工作一段时间,反应消耗了标准状况下,理论上负极区溶液增加的质量为
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3 . 300℃时,向2L的恒容密闭容器中,充入2molCO2(g)和2molH2(g)使之发生反应,测得各物质的物质的量浓度变化如图所示:(1)由图可知,CO2(g)的浓度随时间的变化为曲线_____ (填“a”“b”或“c”);2min内的平均反应速率v(CO2)=__________ 。
(2)反应至2min时,改变了某一条件,则改变的条件可能是______________ ,反应到达3min时,比较速率大小v正_________ v逆(填“>”,“<”或“=”)
(3)达到平衡时,CO2(g)的转化率为_____ ,CH3OH的产率为_________ 。
(4)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________ 。(填字母)
a.容器的体积保持不变
b.二氧化碳的浓度保持不变
c.CH3OH的百分含量保持不变
d.化学反应速率3v正(H2)=v逆(CH3OH)
(2)反应至2min时,改变了某一条件,则改变的条件可能是
(3)达到平衡时,CO2(g)的转化率为
(4)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是
a.容器的体积保持不变
b.二氧化碳的浓度保持不变
c.CH3OH的百分含量保持不变
d.化学反应速率3v正(H2)=v逆(CH3OH)
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解题方法
4 . Ⅰ.某学习小组进行浓硫酸对蔗糖的脱水实验,为了验证蔗糖与浓硫酸反应生成的气态产物,同学们设计了如图装置:(1)图1的A选用图2中的___________ (填编号)。
(2)图1的B装置所装试剂是___________ ;D装置中试剂的作用是______________ 。
(3)图1的A装置中使蔗糖体积膨胀的化学方程式为_______________ 。
Ⅱ.某小组利用H2C2O4溶液和硫酸酸化的KMnO4溶液反应来探究外界条件对化学反应速率的影响。实验时通过测定酸性KMnO4溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。已知:
(4)表中V1=___________
(5)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是___________ (填编号)
(6)实验③测得KMnO4溶液的褪色时间为2min,忽略混合前后溶液体积的微小变化。这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=___________ 。
(2)图1的B装置所装试剂是
(3)图1的A装置中使蔗糖体积膨胀的化学方程式为
Ⅱ.某小组利用H2C2O4溶液和硫酸酸化的KMnO4溶液反应来探究外界条件对化学反应速率的影响。实验时通过测定酸性KMnO4溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。已知:
实验编号 | L酸性溶液的体积/mL | 溶液的体积/mL | 的体积/mL | 实验温度/℃ | 溶液褪色所需时间/min |
① | 10 | 35 | 25 | ||
② | 10 | 10 | 30 | 25 | |
③ | 10 | 10 | 50 |
(5)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是
(6)实验③测得KMnO4溶液的褪色时间为2min,忽略混合前后溶液体积的微小变化。这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=
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5 . 我国成功利用大功率运载火箭发射“天宫二号”空间实验室。火箭推进器中装有还原剂肼(N2H4)(液态)和强氧化剂过氧化氢(H2O2),请回答下列问题:
(1)肼又名联氨,其结构式为_____ 。
(2)液态肼与过氧化氢的反应属于_____ (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)写出该火箭推进器中相关反应的化学方程式:_____ 。
(4)在一定温度下,向0.5L密闭容器中充入2molN2H4和2molO2发生如下反应:N2H4(g)+O2(g)⇌N2(g)+2H2O(g),其中有关物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示,请回答下列问题: ①0-5min内,H2O(g)的平均反应速率为:_____
②下列能说明该反应达到平衡状态的是_____ 。
A.υ正(N2)=2υ逆(H2O)
B.c(N2H4):c(O2):c(N2)=1:1:1
C.体系的压强不再发生变化
D.混合气体的密度不再发生变化
E.每断开1molO=O键,同时断开4molH-O键
③该反应达到平衡时,O2的体积百分数为_____ (结果保留一位小数)
④下列措施能够增大正反应的化学反应速率的有( )
A.升高反应温度 B.加入适当的催化剂C.向容器中加入氧气 D.向容器中加入氖气
(5)广泛应用的肼(N2H4)燃料电池属于环境友好型电池,该电池以空气中的氧气作氧化剂,氢氧化钠溶液作电解质,其负极的电极方程式:_____
(1)肼又名联氨,其结构式为
(2)液态肼与过氧化氢的反应属于
(3)写出该火箭推进器中相关反应的化学方程式:
(4)在一定温度下,向0.5L密闭容器中充入2molN2H4和2molO2发生如下反应:N2H4(g)+O2(g)⇌N2(g)+2H2O(g),其中有关物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示,请回答下列问题: ①0-5min内,H2O(g)的平均反应速率为:
②下列能说明该反应达到平衡状态的是
A.υ正(N2)=2υ逆(H2O)
B.c(N2H4):c(O2):c(N2)=1:1:1
C.体系的压强不再发生变化
D.混合气体的密度不再发生变化
E.每断开1molO=O键,同时断开4molH-O键
③该反应达到平衡时,O2的体积百分数为
④下列措施能够增大正反应的化学反应速率的有
A.升高反应温度 B.加入适当的催化剂C.向容器中加入氧气 D.向容器中加入氖气
(5)广泛应用的肼(N2H4)燃料电池属于环境友好型电池,该电池以空气中的氧气作氧化剂,氢氧化钠溶液作电解质,其负极的电极方程式:
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6 . 氮的化合物在生产、生活中有广泛应用。
(1)已知几种共价键的键能数据如表所示:
根据表格数据,N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H =___________ kJ•mol-1。
(2)H2O可与H+结合生成H3O+,H2O中H-O-H的键角比H3O+中的___________ (填“大”或“小”)。H2O2是常用的氧化剂,其分子结构如图甲所示。H2O2能与水混溶,却不溶于CCl4的原因是 ___________ 。(3)工业上,采用NH3还原NO法消除NO污染。一定条件下,向一恒容密闭容器中充入NH3和NO,在不同催化剂Catl、Cat2、Cat3作用下发生反应:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) H<0。测得相同时间内NO的转化率随温度的变化如图乙所示。①a点时:v正(NO) ___________ (填“>”、“<”或“=”) v逆(NO)。
②bc段NO的转化率随温度升高而降低,可能的原因是___________ 。(任答一点)
(4)工业上用天然气处理NO2,消除NO2发生的反应为CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)。在一定温度下,充入1molCH4和2molNO2,发生上述反应,起始时测得总压强为90kPa.N2的分压与时间的关系如图丙所示。①0~10min内NO2的分压变化速率为___________ kPa•min-1
②该温度下,平衡常数Kp=___________ kPa。(提示:用气体分压计算的平衡常数为Kp,气体分压=总压×物质的量分数)
(5)工业上制备HCN的反应为CH4(g)+NH3(g)⇌HCN(g)+3H2(g) ∆H>0。速率方程为v正=k正c(CH4)•c(NH3),v逆=k逆c(HCN)•c3(H2)(k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。
①其他条件不变,反应达到平衡后,NH3的转化率随着条件X的增大而增大,则X可能是___________ 。(答一种即可)
②升高温度,k逆增大的倍数___________ k正增大的倍数(填“>”、“<”或“=”)。
(1)已知几种共价键的键能数据如表所示:
共价键 | H-N | N-N | N≡N | O=O | H-O |
键能/kJ•mol-1 | 391 | 160 | 945 | 498 | 467 |
(2)H2O可与H+结合生成H3O+,H2O中H-O-H的键角比H3O+中的
②bc段NO的转化率随温度升高而降低,可能的原因是
(4)工业上用天然气处理NO2,消除NO2发生的反应为CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)。在一定温度下,充入1molCH4和2molNO2,发生上述反应,起始时测得总压强为90kPa.N2的分压与时间的关系如图丙所示。①0~10min内NO2的分压变化速率为
②该温度下,平衡常数Kp=
(5)工业上制备HCN的反应为CH4(g)+NH3(g)⇌HCN(g)+3H2(g) ∆H>0。速率方程为v正=k正c(CH4)•c(NH3),v逆=k逆c(HCN)•c3(H2)(k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。
①其他条件不变,反应达到平衡后,NH3的转化率随着条件X的增大而增大,则X可能是
②升高温度,k逆增大的倍数
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7 . 金属的研究与应用,对化学学科的发展和社会的进步起到了重要作用。
(1)是有机发光二极管的成分之一,在高温、高真空下可能通过以下两种方式发生分解。
在真空刚性容器中加入足量的,平衡时体系内气体的压强随温度的变化如图a所示。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①2563K时,反应的______ 。
②2563K时,达到平衡所需的时间为ts,则用表示反应Ⅱ此段时间的平均反应速率为______ 。
③由图可知1942K~2500K只发生______ 反应(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
④起始状态A中有、、和,温度为1942K,经下列过程达到各平衡状态(如图b所示):
已知状态A固体质量大于状态B,状态C和D存在三种固体,下列叙述正确的是______ (填序号)。
A.容器内气体的压强:
B.反应Ⅱ的正反应速率:
C.的浓度:
D.的质量:
(2)锌在电池等行业有着重要的应用。
①将一块表面无氧化膜的锌放入稀硫酸中,产生气泡的速率先加快后减慢,原因是______ 。
②电池是一种水系二次电池如图b所示。当正极区的电解质为溶液,放电时正极反应物为,电池容量为;当正极区的电解质为溶液时,放电时有白色沉淀CuI生成,电池容量为。请结合电极方程式解释电池容量几乎加倍的原因:______ 。
(3)已知金属的比热()与其原子量的乘积近似为常数(,水的比热容为)。因此,可利用比热推算金属的近似相对原子质量。现将40.0g金属M块状样品加热到100℃,投入50.0g15.2℃的水中,体系的温度为17.2℃。
①M的相对原子质量约为______ (计算结果保留整数,下同)。
②另取金属M的粉末样品1.000g,加热与氧气充分反应,得(z为正整数)1.336g。M的相对原子质量为______ 。
(1)是有机发光二极管的成分之一,在高温、高真空下可能通过以下两种方式发生分解。
在真空刚性容器中加入足量的,平衡时体系内气体的压强随温度的变化如图a所示。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①2563K时,反应的
②2563K时,达到平衡所需的时间为ts,则用表示反应Ⅱ此段时间的平均反应速率为
③由图可知1942K~2500K只发生
④起始状态A中有、、和,温度为1942K,经下列过程达到各平衡状态(如图b所示):
已知状态A固体质量大于状态B,状态C和D存在三种固体,下列叙述正确的是
A.容器内气体的压强:
B.反应Ⅱ的正反应速率:
C.的浓度:
D.的质量:
(2)锌在电池等行业有着重要的应用。
①将一块表面无氧化膜的锌放入稀硫酸中,产生气泡的速率先加快后减慢,原因是
②电池是一种水系二次电池如图b所示。当正极区的电解质为溶液,放电时正极反应物为,电池容量为;当正极区的电解质为溶液时,放电时有白色沉淀CuI生成,电池容量为。请结合电极方程式解释电池容量几乎加倍的原因:
(3)已知金属的比热()与其原子量的乘积近似为常数(,水的比热容为)。因此,可利用比热推算金属的近似相对原子质量。现将40.0g金属M块状样品加热到100℃,投入50.0g15.2℃的水中,体系的温度为17.2℃。
①M的相对原子质量约为
②另取金属M的粉末样品1.000g,加热与氧气充分反应,得(z为正整数)1.336g。M的相对原子质量为
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8 . 完成下列问题。
(1)为了证明Ag+能将Fe2+氧化为Fe3+,某同学设计了如下图所示装置:
①其中甲溶液是_______ 。
②Ag电极为该电池的______ 极(填“阴或阳”或者“正或负”)
③该电池的总反应方程式为________ 。
(2)铵盐是一种重要的水体污染物。某课题组利用电解法,在含Cl-的水样中,探究将转化为N2而脱氮的影响因素和反应机理。电解法脱氮的原理可能如下:
①直接电氧化
在碱性条件下,阳极的电极反应式为______ 。
②间接电氧化
利用电解产生的Cl2,与H2O作用生成HClO进行脱氮。请写出HClO在酸性条件下氧化的离子方程式_____ 。25℃时,反应进行10min时,溶液的pH由6变为2时,其NH4+的平均反应速率为____ mol∙L−1∙min−1。
(1)为了证明Ag+能将Fe2+氧化为Fe3+,某同学设计了如下图所示装置:
①其中甲溶液是
②Ag电极为该电池的
③该电池的总反应方程式为
(2)铵盐是一种重要的水体污染物。某课题组利用电解法,在含Cl-的水样中,探究将转化为N2而脱氮的影响因素和反应机理。电解法脱氮的原理可能如下:
①直接电氧化
在碱性条件下,阳极的电极反应式为
②间接电氧化
利用电解产生的Cl2,与H2O作用生成HClO进行脱氮。请写出HClO在酸性条件下氧化的离子方程式
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9 . Ⅰ.高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),已知该反应在不同温度下的平衡常数如下,请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=______ 。
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。CO的平衡转化率=_______ 。
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是____ (填字母序号)。
A.减少Fe的量 B.移出部分CO2 C.增加Fe2O3的量
D.减小容器的容积 E.提高反应温度 F.加入合适的催化剂
Ⅱ.在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应:N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0,反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(4)该温度下,该反应的平衡常数为________ ,若温度升高,K值将______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的是_______ 点。从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率υ(NO2)=_______ mol·L−1·min−1。
(6)25 min时,加入了______ (填加入物质的化学式及加入的物质的量),使平衡发生了移动。
(7)25℃时,1.00 g N2H4(l) (联氨)与足量N2O4 (l)完全反应生成N2(g)和H2O (l)放出19.14 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为:__________ 。
温度/℃ | 1000 | 1150 | 1300 |
平衡常数 | 4.0 | 3.7 | 3.5 |
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。CO的平衡转化率=
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是
A.减少Fe的量 B.移出部分CO2 C.增加Fe2O3的量
D.减小容器的容积 E.提高反应温度 F.加入合适的催化剂
Ⅱ.在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应:N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0,反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(4)该温度下,该反应的平衡常数为
(5)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的是
(6)25 min时,加入了
(7)25℃时,1.00 g N2H4(l) (联氨)与足量N2O4 (l)完全反应生成N2(g)和H2O (l)放出19.14 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为:
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10 . 氨是最基本的化工原料之一,工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前己有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应原理为:
回答下列问题:
(1)合成氨反应在常温下___________ (填“能”或“不能”)自发。
(2)___________ 温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率,___________ 温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用___________ ℃。增大压强,既有利于提高反应速率,又有利于提高平衡转化率。但是,压强越大,对材料的强度和设备的要求就越高,需要的动力也越大,这样会大大增加成本,并可能降低综合经济效益。目前,我国的合成氨厂,一般采用的压强为___________ 。
(3)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家在2016年合成了一种新型催化剂(复合催化剂)较好的解决二者矛盾。
下列说法正确的是___________ 。
A.时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
B.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
C.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(4)某合成氨速率方程为:,根据表中数据,___________ ;
在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为___________ 。
A.提高正反应速率 B.防止催化剂中毒 C.有利于平衡正向移动
回答下列问题:
(1)合成氨反应在常温下
(2)
(3)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家在2016年合成了一种新型催化剂(复合催化剂)较好的解决二者矛盾。
下列说法正确的是
A.时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
B.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
C.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(4)某合成氨速率方程为:,根据表中数据,
实验 | ||||
1 | m | n | p | q |
2 | n | p | ||
3 | m | n | ||
4 | m | p |
A.提高正反应速率 B.防止催化剂中毒 C.有利于平衡正向移动
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