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、已知:硼镁矿主要成分为Mg2B2O5·H2O,硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为:
回答下列有关问题:
(1)硼砂中B的化合价为 ,将硼砂溶于热水后,常用稀H2SO4调pH=2~3制取H3BO3,该反应的离子方程式为 。
(2)MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热,其目的是 。若用惰性电极电解MgCl2溶液,其阴极反应式为 。
(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应原理为 Mg+H2O2+2H+===Mg2++2H2O, 则正极反应式为 。常温下,若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时,溶液中Mg2+浓度为______。当溶液pH=6时, (填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出(已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12)。
(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3,BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020 g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.30 mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。该粗硼样品的纯度为____(提示:I2+2S2O===2I-+S4O)(结果保留一位小数)。
3、工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:
3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH<0
某温度和压强条件下,分别将1.25mol SiCl4(g)、1.0mol N2(g)、10.5mol H2(g)充入20L密闭容器内,进行上述反应,5min达到平衡状态,所得Si3N4(s)的质量是35.0g.已知:
化学键 | Si-Cl | N≡N | H-H | Si-N | H-Cl |
键能(KJ/mol) | a | b | c | d | e |
(1)计算该反应的ΔH=_______________
(2)H2的平均反应速率是
(3)平衡时容器内N2的浓度是
(4)SiCl4(g)的转化率是 %
(5)下图为合成Si3N4反应中SiCl4平衡转化率与温度、压强的关系(n(SiCl4)、n(N2)、n(H2)仍按1.25 mol SiCl4(g)、1.0 mol N2(g)、10.5mol H2(g)投入)
上图中压强最大的是_____(P1、P2、P3、P4),列式计算合成Si3N4反应在图中A点的分压平衡常数Kp= _______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,图中P2=13MPa)
4、氮的化合物在生产生活中广泛存在。
(1)①氯胺(NH2Cl)的电子式为 。可通过反应NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g)制备氯胺,已知部分化学键的键能如下表所示(假定不同物质中同种化学键的键能一样),则上述反应的ΔH= 。
②NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质,可作长效缓释消毒剂,该反应的化学方程式为 。
(2)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g)+C(s) N2(g)+CO2(g),向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400℃、400℃、T℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
①该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
②乙容器在200 min达到平衡状态,则0~200 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)= 。
(3)用焦炭还原NO2的反应为:2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1 mol NO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:
①A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A) Kc(B)(填“<”或“>”或“=”)。
②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是 (填“A”或“B”或“C”)点。
③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)= (Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
5、W固体受热分解为三种产物,其产物之间又能发生反应的转化关系如下图所示,试推断并回答填空:
(1)写出下列物质的化学式:A E
(2)写出W受热分解反应的化学方程式:
(3)写出D+A→W+E+H2O反应的离子方程式: .
6、NO2是一种红棕色气体,沸点为21℃。机动车尾气、锅炉废气是NO2的重要的排放源。完成下列填空:
(1)NO2的分子模型如图所示,该模型的类型为_______。
(2)下列说法正确是_____
A.N原子和O原子2p亚层的电子能量相同
B.N原子和O原子核外电子都有4种伸展方向
C.NO2和O2均为非极性分子
D.NO2和O2分子中各原子最外层电子数均为8
(3)元素非金属性:氮<氧,从原子结构的角度分析其原因:_______。列举一个事实说明N、O元素非金属性强弱:_______。
(4)点燃的镁条可以在NO2中继续燃烧,实验现象为_______。
(5)硝酸铜在1000℃时分解,其转化关系为:Cu(NO3)2→Cu+NO2↑+O2↑,该反应中断裂的化学键类型为_______。所得气体的平均分子量为_______。
(6)学生甲为了探究NO2对非金属的助燃性,利用排空气法收集上述反应生成的气体,并插入带火星的木条。学生乙认为该方法并不能达到其实验目的,原因是_______。
学生丙查阅文献得知,NO2不能使带火星的木条复燃。
(7)请在学生甲设计的实验方案基础上加以改进,帮助学生丙验证其所查文献描述NO2的性质:_______。
7、在某温度时,将1.0mol・L-1氨水滴入10 mL1.0mol・L-1盐酸中,溶液pH和温度随加入氨水体积变化曲线如图所示:
(1)a、b、c、d对应的溶液中水的电离程度由大到小的是_____。
(2)氨水体积滴至____时(填“V1”或“V2”),氨水与盐酸恰好完全反应,简述判断依据____;此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是____。
8、我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CO2捕获与CO2重整是CO2利用的研究热点。其中CH4与CO2重整反应体系主要涉及以下反应:
a.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H1
b.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
c.CH4(g)C(s)+2H2(g) △H3
d.2CO(g)CO2(g)+C(s) △H4
e.CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) △H5
(1)根据盖斯定律,反应a的△H1=_______(写出一个代数式即可)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_______。
A.增大CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加
B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动
C.加入反应a的催化剂,可提高CH4的平衡转化率
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小
(3)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2会进一步和水反应,发生电离:
①CO2(g)CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+
(aq)
25°C时,反应②的平衡常数为K2。溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为ymol·L-1kPa-1,当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为_______mol·L-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略的电离)。
(4)105°C时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)。上述反应达平衡时体系的总压为46kPa.保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa,CO2(g)的初始压强应大于_______kPa。
(5)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为_______(写离子符号);若所得溶液c():c(
)=2:1,溶液pH=_______。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
(6)CaO可在较高温度下捕集CO2,在更高温度下将捕集的CO2释放利用。与CaCO3热分解制备的CaO相比,CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因是_______。
9、氟化钡可用于制造电机电刷、光学玻璃、光导纤维、激光发生器。以钡矿粉(主要成份为BaCO3,含有SiO2、Fe2+、Mg2+等杂质)制备氟化钡的流程如下:
已知:常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是:3.4、12.4。
(1)滤渣A的化学式为_____
(2)滤液1加H2O2氧化过程主要反应的离子方程式为_______________________。
(3)加20%NaOH溶液调节pH=12.5,得到滤渣C的主要成分是____________________。
(4)滤液3加入盐酸酸化后再经_____、冷却结晶、_______、洗涤,真空干燥等一系列操作后得到BaCl2·2H2O晶体。
(5)常温下,用BaCl2·2H2O配制成0.2mol/L水溶液与等浓度的氟化铵溶液反应,可得到氟化钡沉淀。请写出该反应的离子方程式__________________。己知Ksp(BaF2)=1.84×10-7,当钡离子完全沉淀时(即钡离子浓度≤10-5L),至少需要的氟离子浓度是_____ mol/L (结果保留三位有效数字)。(己知=1.36)
(6)己知:Ksp (BaCO3 =2.58×10-9,Ksp (BaSO4)=1.07×10-10。将氯化钡溶液滴入等物质的量浓度的硫酸钠和碳酸钠混合液中,当BaCO3开始沉淀时,溶液中 =_______。(结果保留三位有效数字)
10、硫酸亚铁可与等物质的量的硫酸铵生成硫酸亚铁铵:(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,是一种复盐(又称摩尔盐)。一般亚铁盐在空气中易被氧气氧化,形成复盐后就比较稳定。与其他复盐一样,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的每一种盐的溶解度都小,且几乎不溶于乙醇,利用这一性质可以制取硫酸亚铁铵晶体,三种盐的溶解度(单位为g/100gH2O)见下表:
温度℃ | FeSO4·7H2O | (NH4)2SO4 | (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O |
10 | 20.0 | 73.0 | 17.2 |
20 | 26.5 | 75.4 | 21.6 |
30 | 32.9 | 78.0 | 28.1 |
实验用品:10%Na2CO3溶液、Fe屑、3molH2SO4、(NH4)2SO4、蒸馏水、无水乙醇。实验步骤流程如图所示:
(1)步骤Ⅰ加入10%Na2CO3溶液的作用是__。
(2)下列情况适合倾析法的有__。
A.沉淀的颗粒较大 B.沉淀容易沉降 C.沉淀呈胶状 D.沉淀呈絮状
(3)步骤Ⅲ中加入(NH4)2SO4后要得到摩尔盐晶体,需要经过的实验操作包括加热蒸发、__、__。
(4)得到的晶体需要用乙醇洗涤的目的是__。
(5)已知摩尔盐晶体在100℃~110℃时分解,分解的产物中除固体外,还可能含有SO3(g)、SO2(g)及N2(g)。甲同学用如图所示装置设计实验,探究摩尔盐晶体加热分解时可能产生的气体产物。
①甲同学的实验中,装置依次连接的合理顺序为:A→F→(____________)→(____________)→C→E。
②证明含有SO3的实验现象是__。
(6)为测定硫酸亚铁铵纯度,称取mg莫尔盐样品,配成500mL溶液。通过测定NH4+设计实验装置如图所示。取25.00mL样品溶液进行该实验。
①该方案中量气管中最佳试剂是__。
a.水 b.饱和NaHCO3溶液 c.CCl4 d.饱和食盐水
②该方案中收集完气体并恢复至室温,读数前应进行的操作是__。
③设该样品中NH4+完全转化为NH3且忽略溶解损耗,测得NH3的体积为VL(已折算为标准状况下),则该摩尔盐样品中硫酸亚铁铵纯度为__(用含m、V的代数式表示,(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的相对分子质量为392)。
11、KClO3、KMnO4、MnO2常用于实验制备氯气、氧气。某同学取了24.5gKClO3和少量的KMnO4混合均匀后,充分加热后收集到气体A0.32mol,然后再加入足量的浓盐酸,加热充分反应后收集到氯气amol(不考虑氯气的溶解),Mn元素全部转变成Mn2+。求:
(1)加入KMnO4的物质的量____。
(2)a的值(写出推理过程)____。
12、二甲醚(DME)正逐渐替代化石燃料。有多种方法制备二甲醚,回答下列问题。
(1)合成气制二甲醚:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1
①已知:H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1,H2(g)的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,CO(g)的燃烧热ΔH=-283.0 kJ·mol-1。则二甲醚的燃烧热ΔH=________kJ·mol-1。
②300 ℃,1 L恒容密闭容器中充入4 mol H2和2 mol CO,测得容器内压强变化如下:
反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
压强/MPa | 12.4 | 10.2 | 8.4 | 7.0 | 6.2 | 6.2 |
反应进行到20 min时,H2的转化率为________,CO的平均反应速率v(CO)=________mol·L-1·min-1。该温度下的平衡常数K=________(mol·L)-4。
(2)CO2催化加氢制二甲醚,可以实现CO2的再利用。该过程主要发生如下反应:
Ⅰ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.7 kJ·mol-1
Ⅱ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5 kJ·mol-1
恒压条件下,CO2、H2起始量相等时,CO2的平衡转化率和CH3OCH3的选择性随温度变化如图。已知:CH3OCH3的选择性
①300 ℃时,通入CO2、H2各1 mol,平衡时CH3OCH3的选择性、CO2的平衡转化率都为30%,平衡时生成CH3OCH3的物质的量=________mol。温度高于300 ℃,CO2的平衡转化率随温度升高而上升的原因是________。
②220 ℃时,CO2和H2反应一段时间后,测得A点CH3OCH3的选择性为48%,不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3的选择性的措施有________。
13、绿色能源的开发利用是未来能源发展的重要方向,也是实现“碳中和”目标的重要举措。与
催化重整是实现碳中和的热点研究课题。1991年,Ashcroft提出了甲烷二氧化碳重整的技术理论:气体分子吸附至催化剂表面后发生反应。500℃时,反应原理如下:
反应I.主反应:
反应II.副反应:
kJ⋅mol
反应III.积碳反应:
反应IV.积碳反应:
其中,副反应III、IV形成的积碳易导致催化剂失去活性。
(1)在原料气中添加微量有利于保持催化剂的活性,其原因是___________。
(2)为标准摩尔生成焓,其定义为标准状态下,由稳定相态的单质生成1 mol该物质的焓变。对于稳定相态单质,其
为零。根据上述信息及下表所给数据,计算反应I的反应热
______。
物质 | |||
| -74.8 | -393.5 | -110.5 |
(3)在恒温恒容密闭容器中,通入一定量的、
发生催化重整反应(假定只发生主反应1。当投料比
时,
的平衡转化率(α)与温度(T)、初始压强(p)的关系如图所示。由图可知:压强
___________2 MPa(填“>”、“<”或“=”);当温度为
、初始压强为2 MPa时,a点的
___________
(填“>”、“<”或“=”)。起始时向1 L恒容容器中加入2 mol
和2 mol
,在温度为
、初始压强为2 MPa条件下反应,用压强表示该反应的平衡常数:
___________。(分压=总压×物质的量分数)。
(4)用电化学方法还原将其转化为其它化学产品可以实现对
的综合利用。下图是在酸性条件下电化学还原
的装置示意图:
已知:法拉第效率(FE)的定义:
控制、电解液中存在KCl时,电化学还原
过程中
(其他含碳产物未标出)和
的法拉第效率变化如图所示。
①写出阴极产生的电极反应:___________。
②结合上图的变化规律,推测KCl可能的作用是___________。
③ mol/L时,22.4 L(已折合为标准状况,下同)的
被完全吸收并还原为
和
,分离
后,将CH4和
混合气体通入如下图所示装置(反应完全),出口处收集到气体8.96 L(不考虑水蒸气),则
___________。
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