已知:①常温下,Ksp(CoCO3)=1.6×10-7
②相关金属离子[c(Mn+)=1.0mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
Co2+ | 7.6 | 9.4 |
Al3+ | 3.0 | 5.0 |
Zn2+ | 5.4 | 8.0 |
(2)写出“酸浸”时发生氧化还原反应的化学方程式
(3)“除铝”过程中需要调节溶液pH 的范围为
(4)“萃取”过程可表示为ZnSO4(水层)+2HX(有机层)ZnX2(有机层)+H2SO4(水层),由有机层获取ZnSO4溶液的操作是
(5)“沉钴”后经过滤、洗涤、干燥可得CoCO3固体,其中洗涤沉淀的方法是
(6)当Co2+沉淀完全时[c(Co2+)≤1×10-5mol·L-1],溶液中c(CO)至少应大于
(7)在空气中煅烧CoCO3生成钴的氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2的体积为0.672 L(标准状况),则该钴的氧化物的化学式为
2 . 氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理和化学平衡对于消除环境污染有重要意义。
(1)NO在空气中存在如下反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH。上述反应分两步完成,其反应历程如图所示。
请回答下列问题:
①写出反应II的热化学方程式
②反应I和反应II中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及12min和15min时各物质的平衡浓度如表所示:
浓度(mol·L-1) 时间(min) | NO | CO2 | N2 |
0 | 0.200 | 0 | 0 |
12 | 0.050 | 0.075 | 0.075 |
15 | 0.100 | 0.050 | 0.450 |
①T℃时,该反应的平衡常数为
②在12min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,15min时重新达到平衡,则改变的条件是
③在15min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使NO、N2的浓度分别增加至原来的2倍4倍,此时反应v正
(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g)△H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系式:v正(NO2)=k1·P2(NO2),v逆(N2O4)=k2·P(N2O4),速率与分压关系如图所示。一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是Kp=
(1)工业上用克劳斯工艺处理含的尾气获得硫黄,流程如图:
反应炉中的反应: △H=-1035.6kJ∙mol-1
催化转化器中的反应: △H=-92.8kJ∙mol-1
克劳斯工艺中获得气态硫黄的总反应的热化学方程式:
(2)T∙F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫,其原理如图所示,下列说法正确的是
A.脱硫过程需要不断添加Fe2(SO4)3溶液
B.i过程可导致环境pH减小
C.该脱硫过程的总反应为:2H2S+O2=2S↓+2H2O
D.该过程可以在高温下进行
(3)分解反应 △H>0。在无催化剂及催化下,在反应器中不同温度时反应,间隔相同时间测定一次的转化率,其转化率与温度的关系如图所示:
①在约1100℃时,有无催化,其转化率几乎相等,是因为
②在压强p、温度T,催化条件下,将、按照物质的量比为1∶n混合,发生热分解反应,平衡产率为α。掺入能提高的平衡产率,解释说明该事实
(4)当废气中硫化氢浓度较低时常用纯碱溶液进行吸收,已知、的电离平衡常数如下表所示:
电离平衡常数 | ||
I.(1)苯与浓硫酸发生磺化反应生成苯磺酸,苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物发生硝化反应生成硝基苯,磺化反应与硝化反应不同,是可逆反应。已知:H2SO4(浓硫酸)+ +H2O,要使反应向某一方向进行,需采用不同的条件,要使苯磺酸重新转变成苯和硫酸,需采用的条件是
(2)苯的磺化反应的特点是反应中间体转变为苯磺酸与恢复为苯所越过的能垒差别不大(如图1所示)。
苯的硝化反应历程与苯的磺化反应部分相似,但中间体都转变成产物,反应是不可逆的,在图2上画出硝化反应的不可逆过程(表示出中间体的能量)
(3)发烟硫酸与苯反应最快,在常温下即可与苯发生磺化反应,生成苯磺酸:H2SO4(发烟硫酸)+ +H2O,当发烟硫酸和苯按1:1反应达到平衡后产生的苯磺酸的物质的量分数为26%,则该反应的平衡常数K为
Ⅱ.苯胺是苯的又一重要的取代产物,一步法合成苯胺的研究具有非常重要的现实意义。相关反应如下:
①(l)+NH3·H2O(l) (l)+(1),反应①常温下不自发。
(1)反应①是放热反应还是吸热反应,判断并说明理由:
(2)往反应①中加入(l)后,所得反应(简称反应②,下同)在常温下能自发进行,原因是
(3)下列描述正确的是
A.升高温度反应①的平衡常数增大
B.加压有利于反应①、②的平衡正向移动
C.反应①中加入(1)后平衡正向移动
D.增大苯和一水合氨的配料比有利于提高苯胺的物质的量分数
资料:i.工业上,向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。
ii.K3[Fe(C2O4)3]・3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,光照易分解。其水溶液中存在[Fe(C2O4)3]3-Fe3++3C2OK=6.3×10-21
(实验1)用以下装置制取无水氯化亚铁
(1)仪器a的名称为
(2)欲制得纯净的FeCl2,实验过程中点燃A、C酒精灯的先后顺序是
(3)D中用NaOH溶液进行尾气处理,存在的问题是
(实验2)通过Fe3+和C2O在溶液中的反应比较Fe2+和C2O的还原性强弱。
操作 | 现象 |
在避光处,向10mL 0.5 mol·L-1FeCl3溶液中缓慢加入0.5 mol·L-1K2C2O4溶液至过量,搅拌,充分反应后,冰水浴冷却,过滤 | 得到亮绿色溶液和亮绿色晶体 |
(5)经检验,亮绿色晶体为K3Fe(C2O4)3・3H2O。设计实验,确认实验2中没有发生氧化还原反应的操作和现象是
(6)取实验2中的亮绿色溶液光照一段时间,产生黄色浑浊且有气泡产生。补全反应的离子方程式:
(实验3)又设计以下装置直接比较Fe2+和C2O的还原性强弱,并达到了预期的目的。
(7)描述达到预期目的可能产生的现象:
已知:浸取液中的金属离子主要为MoO、Co2+、Al3+。
(1)钼酸铵[(NH4)2MoO4]中Mo的化合价为
(2)为了加快酸浸速率,可采取的措施为
(3)若选择两种不同萃取剂按一定比例(协萃比)协同萃取MoO和Co2+,萃取情况如图所示,当协萃比
(4)操作Ⅰ的名称为
(5)向有机相1中滴加氨水,发生反应的离子方程式为
(6)Co2+萃取的反应原理为Co2+ +2HR CoR2 +2H+,向有机相2中加入H2SO4能进行反萃取的原因是
(7)Co3O4可用作电极,若选用KOH电解质溶液,通电时可转化为CoOOH,其电极反应式为
【查阅资料】
①Cu(OH)2(s) Cu2+ + 2OH— Ksp = 2.2×10-20;Cu2+ + 4NH3 K = 4.8×10-14。
②Cu(NH3)4SO4·H2O是一种易溶于水、难溶于乙醇的深蓝色固体,加热分解有氨气放出。Cu(NH3)4SO4·H2O在乙醇-水混合溶剂中的溶解度如下图所示。
【实验 1】CuSO4溶液和浓氨水的反应。
序号 | 实验内容 | 实验现象 |
1-1 | 向2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)中逐滴加入2 mL 1 mol/L氨水 | 立即出现浅蓝色沉淀,溶液变无色;随后沉淀逐渐溶解,溶液变为蓝色;最终得到澄清透明的深蓝色溶液A |
1-2 | 向 2 mL 1 mol/L氨水中逐滴加入 2mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2) | 始终为澄清透明的深蓝色溶液B |
【实验 2】探究影响 CuSO4溶液和浓氨水反应产物的因素。
序号 | 实验内容 | 实验现象 |
2-1 | 向实验 1-2 所得深蓝色溶液 B 中继续加入 2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2) | 有浅蓝色沉淀生成,溶液颜色变浅 |
2-2 | 向实验 1-2 所得深蓝色溶液 B 中继续加入 1 mol/L NaOH | 有浅蓝色沉淀生成,上层清液接近无色 |
2-3 | 向 2 mL 0.1 mol/L 氨水中逐滴加入2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2) | 有浅蓝色沉淀生成,上层清液接近无色 |
序号 | 实验内容 | 实验现象 |
2-4 | 向实验 1-2 所得深蓝色溶液 B 中继续加入 2 mL 试剂 a | 无明显现象 |
②试剂a为
(3)利用平衡移动原理对实验2-2的现象进行解释:
(4)实验2-3的目的是
(5)综合上述实验可以推测, 影响 CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素有
(1)已知炼铁过程的主要反应为Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H1
还会发生3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H2=a kJ/mol;
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H3=b kJ/mol;
FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+ CO2(g) △H4=c kJ/mol;
则△H1=
(2)高炉炼铁产生的废气(CO、CO2)有多种处理方法,反应原理如下:
①生成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(l)。一定温度下在恒容密闭容器中模拟此反应,下列化学反应速率最快的是
A.υ(CO)=1.2 mol/(L·min) B.υ(H2)=0.025 mol/(L·s) C.υ(CH3OH)=1 mol/(L·min)
②生成乙烯:2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g)。在两个容积相同的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2):n(CO2)]充入原料气,CO2平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示
氢碳比X
(3)反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),其化学平衡常数K与温度T关系如表:
T/℃ | 700 | 800 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 1.0 | 2.3 | 3.6 |
①该反应是
②若某恒定温度下,向容积为1 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2、3 mol H2,10 min后反应达到平衡状态,测得υ (CH3OH)=0.075 mol/(L·min),则此反应条件下温度
③若反应在1200℃进行试验,某时刻测得反应容器中各物质浓度满足关系式2c(CO2)·c3(H2)=3c(CH3OH)·c(H2O),此时反应在
已知:Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黄色)+2H+△H=+13.8kJ/mol,+6价铬盐在一定条件下可被还原为Cr3+,Cr3+在水溶液中为绿色。
(1)试管c和b对比,推测试管c的现象是
(2)试管a和b对比,a中溶液橙色加深。甲认为温度也会影响平衡的移动,橙色加深不一定是c(H+)增大影响的结果;乙认为橙色加深一定是c(H+)增大对平衡的影响。你认为是否需要再设计实验证明?
(3)对比试管a、b、c的实验现象,可知pH增大
(4)分析如图试管c继续滴加KI溶液、过量稀H2SO4的实验现象,说明+6价铬盐氧化性强弱为Cr2O72-
(5)小组同学用电解法处理含Cr2O72-废水,探究不同因素对含Cr2O72-废水处理的影响,结果如表所示(Cr2O72-的起始浓度,体积、电压、电解时间均相同)。
实验 | ⅰ | ⅱ | ⅲ | ⅳ |
是否加入Fe2(SO4)3 | 否 | 否 | 加入5g | 否 |
是否加入H2SO4 | 否 | 加入1mL | 加入1mL | 加入1mL |
电极材料 | 阴、阳极均为石墨 | 阴、阳极均为石墨 | 阴、阳极均为石墨 | 阴极为石墨,阳极为铁 |
Cr2O72-的去除率/% | 0.922 | 12.7 | 20.8 | 57.3 |
②实验ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的机理如图所示,结合此机理,解释实验iv中Cr2O72-去除率提高较多的原因
(1)甲同学向FeCl3溶液中加入Cu粉,观察到溶液的颜色变为浅蓝色,由此证明发生了反应,其离子方程式是
(2)乙同学通过反应物的消耗证明了上述反应的发生:将Cu粉加入到滴有少量KSCN的FeCl3溶液中,观察到溶液红色褪色,有白色沉淀A产生。
针对白色沉淀A,查阅资料:A可能为CuCl和CuSCN(其中硫元素的化合价为-2价)中的一种或两种。实验过程如下:
请回答:
①根据白色沉淀B是
②仅根据白色沉淀A与过量浓HNO3反应产生的实验现象,不能判断白色沉淀A中一定存在CuSCN,从氧化还原角度说明理由:
③向滤液中加入a溶液后无明显现象,说明A不含CuCl,则a是
根据以上实验,证明A仅为CuSCN。
④进一步查阅资料并实验验证了CuSCN的成因,将该反应的方程式补充完整:
⑤结合上述过程以及Fe(SCN)3Fe3++3SCN-的平衡,分析(2)中溶液红色褪去的原因:
(3)已知(SCN)2称为拟卤素,其氧化性与Br2相近。将KSCN溶液滴入(1)所得的溶液中,观察到溶液变红色,则溶液变红的可能原因是