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、氮的化合物既是一种资源,也会给环境造成危害。
I.氨气是一种重要的化工原料。
(1)NH3与CO2在120°C,催化剂作用下反应生成尿素:CO2(g)+2NH3(g)(NH2)2CO(s)+H2O(g),ΔH= -x KJ/mol (x>0),其他相关数据如表:
物质 | NH3(g) | CO2(g) | CO(NH2)2(s) | H2O(g) |
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/KJ | a | b | z | d |
则表中z(用x a b d表示)的大小为________。
(2)120℃时,在2L密闭反应容器中充入3mol CO2与NH3的混合气体,混合气体中NH3的体积分数随反应时间变化关系如图所示,该反应到达平衡时CO2的平均反应速率为_____, 此温度时的平衡常数为_____。
下列能使正反应的化学反应速率加快的措施有___________.
① 及时分离出尿素 ② 升高温度 ③ 向密闭定容容器中再充入CO2 ④ 降低温度
Ⅱ.氮的氧化物会污染环境。目前,硝酸厂尾气治理可采用NH3与于NO在催化剂存在的条件下作用,将污染物转化为无污染的物质。某研究小组拟验证NO能被氨气还原并计算其转化率(已知浓硫酸在常温下不氧化NO气体)。
(l)写出装置⑤中反应的化学方程式_________。
(2)装置①和装置②如下图,仪器A的名称为_____,其中盛放的药品名称为_______。
装置②中,先在试管中加入2-3 粒石灰石,注入适量稀硝酸,反应一段时间后,再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应,加入石灰石的作用是________。
(3)装置⑥中,小段玻璃管的作用是______;装置⑦的作用是除去NO, NO与FeSO4溶液反应形成棕色[Fe(NO)]SO4溶液,同时装置⑦还用来检验氨气是否除尽,若氨气未除尽,可观察到的实验现象是_________。
3、我国在古代就会使用热还原法冶炼金属锡,反应的化学方程式为:
(1)作还原剂的物质是_______,碳元素的化合价_______(填“升高”或“降低”)。
(2)反应中每生成,消耗
的物质的量是_______
,转移电子的物质的量是_______mol。
4、环境问题正引起全社会的关注,用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染,对构建生态文明有着极为重要的意义。
(1)已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0,当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料,分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图。
①曲线a对应的温度是_________℃。
②上图中M、N、Q三点对应的平衡常数K(M)、K(N)、K(Q)的大小关系是_________________。
如果N点时c(NH3)=0.2 mol·L-1,则N点的化学平衡常数K=______(保留2位小数)。
(2)用NH3催化还原NO时包含以下反应:
反应I:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(l) △H1
反应II: 2NO(g) +O2(g) 2NO 2(g) △H2
反应III:4NH3(g)+6NO2 (g) 5N2(g)+3O2(g) + 6H2O(l) △H3
△H1=________(用含△H2、△H3的式子表示)。
(3)SNCR-SCR是一种新兴的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx)。其流程如下:
该方法中反应的热化学方程式为:
4NH3(g)+4NO (g) + O2 (g)4N2(g)+ 6H2O(g) △H=-1646 kJ·mol -1
①在一定温度下,在密闭恒压的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是_______(填字母)。
a.4v逆(N2)=v正(O2)
b.混合气体的密度保持不变
c.c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4
d.单位时间内断裂12molN-H键的同时断裂12molO-H键
②如下图所示,反应温度会直接影响SNCR技术的脱硝效率。
SNCR技术脱硝的最佳温度选择925℃的理由是_____________________;SNCR与SCR技术相比,SNCR技术的反应温度较高,其原因是________________;但当烟气温度高于1000℃时,SNCR脱硝效率明显降低,其原因主要是_____________________。(用平衡移动原理解释)
5、近几年我国大面积发生雾霾天气,其主要原因是SO2、NOx,挥发性有机物等发生二次转化,研究碳、氮、硫及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。
(1)在一定条件下,CH4可与NOx反应除去NOx,已知有下列热化学方程式:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.3 kJ·mol-1
②N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) △H=+67.0 kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H=-41.0 kJ·mol-1
则CH4(g)+2NO2(g) CO2(g)+2H2O(g)+N2 (g) △H=_____kJ·mol-1;
(2)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫,将得到的Na2SO3溶液进行电解,其中阴阳膜组合电解装置如图一所示,电极材料为石墨。
① a表示_____离子交换膜(填“阴”或“阳”)。A—E分别代表生产中的原料或产品。其中C为硫酸,则A表示_______。
②阳极的电极反应式为____________________。
(3)SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸,其中SO2发生催化氧化的反应为: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。若在T1℃、0.1 MPa条件下,往一密闭容器通入SO2和O2 [其中n(SO2):n(O2)= 2:1],测得容器内总压强与反应时间如图二所示。
①图中A点时,SO2的转化率为________。
②在其他条件不变的情况下,测得T2℃时压强的变化曲线如图所示,则C点的正反应速率v0(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为v0(正)_____vA(逆) (填“>"、“<”或“ = ”)。
③图中B点的压强平衡常数Kp=______。(Kp=压强平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(4)为了清除NO、NO2、N2O4对大气的污染,常采用氢氧化钠溶液进行吸收处理。现有由a mol NO、b molNO2、c molN2O4组成的混合气体恰好被VL氢氧化钠溶液吸收(无气体剩余),则此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为______________。
6、[化学—选修3:物质结构与性质]
能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力。
(1)太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层,写出基态镍原子的外围电子排布式______,它位于周期表______区。
(2)富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能,在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的结构如图甲,分子中碳原子轨道的杂化类型为_______;1 mol C60分子中σ键的数目为_____个。
(3)多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐,其主要包括砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)薄膜电池等。
①第一电离能:As____Ga(填“>”、“<”或“=”)。
②SeO2分子的空间构型为________。
(4)三氟化氮(NF3)是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体,在太阳能电池制造中得到广泛应用。它可在铜的催化作用下由F2和过量的NH3反应得到,该反应的化学方程式为3F2+4 NH3 Cu NF3+3 NH4F,该反应中NH3的沸点 (填“>”、“<”或“=”)HF的沸点,NH4F固体属于 晶体。往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是____________ _______ 。图乙为一个金属铜的晶胞,此晶胞立方体的边长为a pm,Cu的相对原子质量为64,金属铜的密度为ρ g/cm3,则阿伏加德罗常数可表示为________ mol-1(用含a、ρ的代数式表示)。
7、煤的气化技术发展较早,近几年来煤的气化技术更多的倾向于用水煤浆与粉煤为原料的加压气化技术。煤的气化的流程示意图如下:
(1)煤的气化过程中,存在如下反应:
① C(s)+O2(g) CO2(g) △H1=-394.1kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H2=-566.0kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H3=-483.6kJ/mol
写出利用水煤浆生产水煤气的热化学方程式___________________。
(2)一定条件下,由H2和CO可直接制备二甲醚(CH3OCH3)(产物中还有水蒸气),结果如图所示:
①合成二甲醚的化学方程式为___________________________
②其中CO的转化率随温度的升高而降低的原因_________________。
③有利于该反应充分进行的条件是______________ (填字母)
a.高温低压 b.低温高压 c.高温高压 d.低温低压
④在实际生产中选择了适宜温度和压强,原因是考虑了________因素
(3)图中,甲装置为CH3OCH3碱性燃烧电池,其电极均为Pt电极。装置乙中,C、D电极为Pb电极,其表面均覆盖着PbSO4,其电解液为稀H2SO4溶液。
① 写出甲装置中B极的电极反应____________________________
② 写出乙装置中D极的电极反应式___________________________
③ 当有46克二甲醚参加反应时,电路中通过的电子的物质的量为____mol
8、(铬是造成水体重度污染的元素之一,水体除铬主要有还原沉淀法、离子交换法、光催化还原法等。
(1)还原沉淀法:向水体中加入FeSO4、CaSO3等将高毒性Cr(Ⅵ)还原为低毒性Cr(Ⅲ)再调节pH使Cr(Ⅲ)生成Cr(OH)3沉淀除去。
①Cr(Ⅵ)在水溶液中的存在形态分布如图1所示。向pH=1.5的含Cr(Ⅵ)污水中加入FeSO4,发生的主要反应的离子方程式为___。
②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图2所示。当pH>12时,铬去除率下降的原因可用离子方程式表示为___。
(2)离子交换法:用强碱性离子交换树脂(ROH)与含铬离子(CrO、HCrO
等)发生离子交换。如与CrO
的交换可表示为2ROH(s)+CrO
(aq)
R2CrO4(s)+2OH-(aq)。Cr(Ⅵ)去除率与pH关系如图3所示,当pH>4时,Cr(Ⅵ)去除率下降的原因是___。
(3)光催化还原法:可能的反应机理如图4所示,ZrO2纳米管为催化剂,在紫外光照射下,VB端光生空穴(h+)被牺牲剂甲醇(CH3OH)消耗。在紫外光照射下,甲醇还原Cr(Ⅵ)的过程可描述为___。
9、研究含氮元素物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。
(1)发射“神舟十三”号的火箭推进剂为液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)。
已知:①C2H8N2(l)+4O2(g)=2CO2(g)+N2(g)+4H2O(l) ΔH1=-2765.0kJ/mol
②2O2(g) +N2(g)=N2O4(l) ΔH2=-19.5kJ/mol
③H2O(g)= H2O(l) ΔH3=-44.0kJ/mol
则C2H8N2(l)+2N2O4(1)=3N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)的ΔH为_______。
(2)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步:I2(g)→2I(g)(快反应)
第二步:I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反应)
第三步:IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反应)
实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是_______。
A.N2O分解反应中,k值与碘蒸气浓度大小有关
B.v(第二步的逆反应)<v(第三步反应)
C.IO为反应的催化剂
D.第二步活化能比第三步大
(3)为避免汽车尾气中的氮氧化合物对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ-mol-1.实验测得:v正=k正·p2(NO)·p2(CO),v逆=k逆·p(N2)·p2(CO2)。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,只与温度有关;p为气体分压(分压=物质的量分数x总压)。
①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数_______(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。
②一定温度下在刚性密闭容器中充入CO、NO和N2物质的量之比为2:2:1,压强为P0kPa。达平衡时压强为0.9P0kPa,则平衡时CO的转化率为_______,_______。
(4)我国科技人员计算了在一定温度范围内下列反应的平衡常数Kp:
①3N2H4(1)4NH3(g)+N2(g) ΔH1 Kp1
②4NH3(g)2N2(g)+6H2(g) ΔH2 Kp2
绘制pKp1-T和pKp2-T的线性关系图如图所示:(已知:pKp=-1gKp)
①由图可知,ΔH1_______0(填“>”或“<”)
②反应3N2H4(1)3N2(g)+6H2(g)的K=_______(用Kp1、Kp2表示);该反应的ΔH_______0(填“>”或“<”)。
10、氮化锶()是工业上生产荧光粉的原材料。已知:锶与氮气在加热条件下可生成氮化锶,氮化锶遇水剧烈反应产生氨气。
I.利用装置A和B制备
(1)在元素周期表中的位置是____________________。
(2)装置A中仪器b的名称为_____________________,a导管的作用是_____________________﹔装置B中广口瓶盛放的试剂是_____________________(填名称)。
(3)装置A制备的化学方程式为_______________________________________。
(4)实验时先点燃装置__________处酒精灯(填“A”或“B”),一段时间后,点燃另一只酒精灯。
II.测定产品的纯度
称取产品,放入干燥的三颈瓶中,然后加入蒸馏水,通入水蒸气,将产生的氨全部蒸出,用
的盐酸标准溶液完全吸收(吸收液体体积变化忽略不计)从烧杯中量取
的吸收液放入锥形瓶中,用
标准溶液滴定过剩的
,到终点时消耗
溶液(图中夹持装置略)
(5)三颈烧瓶中发生反应产生氨气的化学方程式为________________________。
(6)产品纯度为____________(精确到)。
(7)下列实验操作可能使氮化锶()测定结果偏低的_________________(填标号)。
A.锥形瓶洗涤干净后未干燥,直接装入待测液
B.滴定时未用标准溶液润洗滴定管
C.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定结束后气泡消失
D.读数时,滴定前平视,滴定后俯视
11、水中的酸碱平衡。一个溶液(X)含有两种一元弱酸(只有一个具有酸性的质子); HA的酸解离常数KHA= 1.74 ×10-7, HB的酸解离常数KHB= 1.34 ×10-7溶液XpH为3.75。
(1).滴定完100 mL溶液X需要100 mL 0.220 M NaOH溶液。计算溶液X中每一种酸的最初的(总量)浓度(mol·L-1) ___________。在适当的地方合理近似[Kw= 1.00 × 10-14,298K。 ]
(2).计算最初包含6.00 × 10-2 M NaA与4.00 × 10-2 M NaB的溶液Y的pH___________。
(3).向溶液X中加入许多蒸馏水得到非常(无限)稀的溶液,酸的总浓度接近于零。计算稀溶液中每一种酸的解离百分数___________。
(4).将一个缓冲溶液加到溶液Y中,保持pH为10.0. 得到溶液Z,假定体积无变化。计算物质M(OH)2在Z中的溶解度___________ (用mol·L-1)。已知阴离子A-与B-可与M2+形成络合物:
M(OH)2 ⇌ M2+ + 2OH- Ksp=3. 10 ×10-12
M2++A- ⇌ [MA]+ K1=2.1 × 103
[MA]++ A- -⇌ [MA2] K2=5.0 × 102
M2++B- ⇌ [MB]+ K=6.2 × 103
[MB]++B- ⇌ [MB2] K=3.3 × 102
12、精对苯二甲酸(PTA)是生产聚酯纤维的重要化工原料。生产过程产生的氧化残渣主要含有苯甲酸、对苯二甲酸、钴锰催化剂等。采用以下工艺流程可实现PTA残渣中有效成分苯甲酸和Co2+、Mn2+的回收与纯化,达到废物再利用的目的。
序号 | 浸取温度/℃ | 进料质量比溶剂:水:干残渣 | 苯甲酸浸取率/% |
1 | 30 | 4∶1∶1 | 87.48 |
2 | 40 | 4∶1∶1 | 90.33 |
3 | 50 | 4∶1∶1 | 90.81 |
(1)操作I的方法是______;实验室进行操作Ⅱ主要用的玻璃仪器有_________。
(2)判定乙酸异丁酯可用于浸取并有效回收苯甲酸的理由是_________。
(3)从上表所列实验数据可知苯甲酸在乙酸异丁酯中的溶解过程是_________(填“放热”或“吸热”)过程。
(4)操作Ⅲ为蒸馏,蒸出的溶剂可返回_________工序循环使用。
(5)钴锰回收时常采用Na,S沉淀法将钴沉淀为CoS,若油水分离后的溶液经蒸发浓缩后,Co2+和Mn2+的浓度均为0.1mol∙L-1,计算说明当Co2+完全沉淀时产生的固体中不含MnS,支持这个结论的数学关系式是_________。[已知:Ksp(CoS)=2×10-25,Ksp(MnS)=2×10-13,完全沉淀指溶液中离子浓度小于10-5mol∙L-1]
(6)得到的CoS通过硫酸化焙烧转变为水溶性的CoSO4,其化学方程式为_________。
13、铬铁矿的主要成分为Fe(CrO2)2,还含有MgO、Al2O3等杂质,以铬铁矿为原料制备K2Cr2O7的工艺如下(部分操作和条件略)。
注:各物质不同温度溶解度数据
物质 | 50℃ | 80℃ | 100℃ |
K2Cr2O7 | 37.0 | 73.0 | 102.0 |
Na2SO4 | 46.2 | 43.7 | 42.5 |
回答下列问题:
(1)“高温煅烧”中Fe(CrO2)2转化为NaFeO2和Na2CrO4,则Na2O2的作用是___________;写出Fe(CrO2)2转化为NaFeO2和Na2CrO4反应的化学方程式:___________。
(2)“水浸”过程NaFeO2强烈水解,滤渣①的成分是MgO和___________。
(3)“调pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的离子方程式为___________。
(4)“酸化”用的是硫酸而不是盐酸,原因是:___________;室温下,“酸化”反应的
,酸化后溶液中c(Cr2O
)=0.25mol·L-1。若
有
转化为
,则此时该温度下溶液的
___________。
(5)“沉铬”中析出K2Cr2O7晶体的方法是___________。
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