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、氮及其化合物在工业生产和国防建设中有广泛应用。回答下列问题:
(1)氮气性质稳定,可用作保护气。请用电子式表示氮气的形成过程:
。
(2)联氨(N2H4)是一种还原剂。已知:H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ/mol。试结合下表数据,写出N2H4 (g)燃烧热的热化学方程式: 。
化学键 | N—H | N—N | N=N | N≡N | O=O | O—H |
键能(kJ/mol) | 390.8 | 193 | 418 | 946 | 497.3 | 462.8 |
(3)KCN可用于溶解难溶金属卤化物。将AgI溶于KCN溶液中,形成稳定的Ag(CN)2—,该转化的离子方程式为: 。若已知Ksp(AgI)=1.5×10—16,K稳[Ag(CN)2—]=1.0×10-21,则上述转化方程式的平衡常数K= 。(提示:K稳越大,表示该化合物越稳定)
(4)氨的催化氧化用于工业生产硝酸。该反应可设计成新型电池,试写出碱性环境下,该电池的负极电极反应式: 。
(5)将某浓度的NO2气体充入一恒容绝热容器中,发生反应2NO2 N2O4其相关图像如下。
①0~3s时v(NO2)增大的原因是 。
②5s时NO2转化率为 。
3、硼是一种奇特的元素,它来自超新星爆发和宇宙射线的散列辐射。
(1)写出BF3电子式___________,B与F形成共价键时,共用电子对偏向_____原子,判断依据是_________________。
(2)硼酸(H3BO3)在水中电离出阴离子[B(OH)4]-,请写出硼酸的电离方程式___________。
4、某化学兴趣小组进行了下列关于氯化铵的课外实验:
(实验操作)
浸过氯化钠溶液的布条很快烧光,浸过氯化铵溶液的布条不燃烧,冒出白烟。
(1)氯化铵饱和溶液中离子浓度由大到小的顺序是________。白烟的成分是______________。
(2)请推测浸过氯化铵溶液的布条不燃烧、不易着火的主要原因(写出一条即可)__________。
5、(Ⅰ)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应 | 平衡常数 | 温度℃ | |
500 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(g) | K1 | 2.5 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g) | K2 | 1.0 | 2.50 |
③3H2(g)+CO2(g) | K3 |
|
|
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=_______(用K1、K2表示)。500℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15, 则此时 V正_____ V逆(填“ > ”、“=”或“<”)。
(2)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)-反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是______________。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是_________________。
(3)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下, 将a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,反应平衡时,2c(Ba2+)= c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为________________。
(Ⅱ)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。
(1)常温下,向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系_________________________ ;
(2)称取6.0g含H2C2O4·2H2O、KHC2O4和K2SO4的试样,加水溶解配成250 mL 溶液。量取两份此溶液各25 mL,分别置于两个锥形瓶中。第一份溶液中加入2滴酚酞试液,滴加0.25mol·L-1 NaOH 溶液至20mL时,溶液由无色变为浅红色。第二份溶液滴加0.10 mol·L-1 酸性KMnO4溶液至16mL时反应完全。则原试样中H2C2O4·2H2O的的质量分数为_______ 。
6、回答下列问题:
(1)立方氮化硼(BN)是一种超硬材料,硬度仅次于金刚石;砷化镓(GaAs)是一种重要半导体材料,具有空间网状结构,比较立方氮化硼和砷化镓熔点的高低并说明理由:____。
(2)四种有机物的沸点数据如表:
物质 | CH3OH | C2H6 | CH3(CH2)9OH | CH3(CH2)9CH3 |
相对分子质量 | 32 | 30 | 158 | 156 |
沸点/℃ | 64.5 | -88.6 | 228 | 196 |
CH3OH和C2H6沸点相差较大,CH3(CH2)9OH和CH3(CH2)9CH3沸点相差较小,原因是____。
7、Ⅰ.室温下,已知Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11,现用MgSO4溶液制备[Mg(OH)2。若MgSO4溶液中c(Mg2+)=1.0×10-3mol/L,那么,向其中加入等体积的KOH溶液的浓度为________mol/L,可使Mg2+恰好完全沉淀(溶液体积变化可忽略不计,但溶液中残留的Mg2+不能忽略)。
Ⅱ.钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂。工业上利用钼精矿(主要成分是不溶于水的MoS2)制备钼酸钠的两种途径如图所示:
(1)钼和锆同属过渡金属, 锆还是核反应堆燃料棒的包裹材料, 锆合金在高温下与水蒸气反应产生氢气,二氧化锆可以制造耐高温纳米陶瓷。下列关于锆合金、二氧化锆的说法中正确的是_____(填序号)
a.锆合金比纯锆的熔点高,硬度小
b.二氧化锆陶瓷属于新型无机非金属材料
c.将一束光线通过纳米级二氧化锆会产生一条光亮的通路
(2)途径I碱浸时发生反应的化学反应方程式为_________________
途径Ⅱ氧化时发生反应的离子方程式为______________________
(3)分析纯的钼酸钠常用钼酸铵[(NH4)2MoO4]和氢氧化钠反应来制取,若将该反应产生的气体与途径I所产生的尾气一起通入水中,得到正盐的化学式是______________。
(4)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如下图:
①要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为____。
②当硫酸的浓度大于90%时,腐蚀速率几乎为零,原因是___________________。
8、为治理环境,减少雾霾,应采取措施减少二氧化硫、氮氧化物(NOx)等的排放量。
Ⅰ.处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574 kJ/mol
②CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-586.7kJ/mol
(1)若用4.48LCH4还原NO生成N2,则放出的热量为______kJ。(气体体积已折算为标准状况下)
Ⅱ.(2)NOx可用强碱溶液吸收产生硝酸盐。在酸性条件下,FeSO4溶液能将NO3-还原为NO,NO能与多余的FeSO4溶液作用生成棕色物质,这是检验NO3-的特征反应。写出该过程中产生NO的离子方程式: 。
(3)用电化学处理含NO3-的废水,电解的原理如图1所示。则电解时阴极的电极反应式为 ;当电路中转移20 mol电子时,交换膜左侧溶液质量减少________g。
图1 图2 图3
Ⅲ.利用I2O5消除CO污染的反应为:5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)。不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入4 molCO,测得CO2的体积分数(φ)随时间(t)变化曲线如图2所示。
(4)T1时,该反应的化学平衡常数的数值为 。
(5)下列说法不正确的是_______(填字母)。
A.容器内气体密度不变,表明反应达到平衡状态
B.两种温度下,c点时体系中混合气体的压强相等
C.d点时,在原容器中充入一定量氦气,CO的转化率不变
D.b点和d点时化学平衡常数的大小关系:Kb<Kd
Ⅳ.以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4通过反应CO2(g)+CH4(g)
CH3COOH(g) △H<0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如图3所示。
(6)①250~300℃时,乙酸的生成速率减小的主要原因是 。
②工业生产中该反应的温度常选择250℃、不选择400℃,从综合经济效益考虑,其原因是 。
9、氮肥厂的废水中氮元素以 NH3•H2O、NH3 和 NH的形式存在,对氨氮废水无害化处理已成为全球科学研究热点,下面是两种电化学除氨氮的方法。
方法一:电化学氧化法
(1)有研究表明,当以碳材料为阴极,O2可在阴极生成H2O2,并进一步生成氧化性更强的·OH,·OH可以将水中氨氮氧化为N2。
①写出·OH 的电子式___________。
②写出·OH 去除氨气的化学反应方程式___________。
③阴极区加入 Fe2+可进一步提高氨氮的去除率,结合如图解释 Fe2+的作用___________。
方法二:电化学沉淀法
已知:常温下 MgNH4PO4•6H2O、Mg3(PO4)2 和 Mg(OH)2 的溶度积如下
物质 | MgNH4PO4•6H2O | Mg3(PO4)2 | Mg(OH)2 |
溶度积 | 2.5×10−13 | 1.04×10−24 | 1.8×10−11 |
(2)用 0.01 mol/L NH4H2PO4 溶液模拟氨氮废水,电解沉淀原理如图甲,调节溶液初始 pH=7,氨氮的去除率和溶液 pH 随时间的变化情况如图乙所示。
①电解过程中,阳极:Mg – 2e−=Mg2+,阴极:___________,用化学用语表示磷酸铵 镁沉淀的原理,___________。
②反应 1 h 以后,氨氮的去除率随时间的延长反而下降的原因___________。
10、SO2的防治与利用对于环境保护意义重大。某小组在实验室中对SO2的性质及回收利用等相关问题进行探究。
(1)用下图装置制备纯净的SO2,发生装置中反应的化学方程式为________,装置的连接顺序为:a→________(按气流方向,用小写字母表示)
(2)用如图装置探究SO2的性质。限选试剂:NaOH溶液、稀H2SO4、H2O2溶液、FeCl3溶液、 淀粉-KI溶液、新制H2S溶液。
操作步骤 | 实验现象 | 解释原因 |
用注射器将新制H2S溶液注入充满SO2的烧瓶 | 产生乳白色浑浊 | +4价S有_______性 |
用注射器将_______溶液注入充满SO2的烧瓶 | _______ | +4价S有还原性,反应的离子方程式为_______ |
(3)工业上回收利用SO2的一种途径是:
该小组在实验室探究步骤Ⅱ时,一定条件下向100mL c0mol·L-1的(NH4)2SO3溶液通入空气后,欲测定溶液中(NH4)2SO3的氧化率(α)。
①为该小组设计实验方案(不必描述操作过程的细节,物理量的数值用字母表示):______________________________________________________________________________
②α =________×100%(用实验方案中的物理量表示)。
11、现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类。火法炼锌是将闪锌矿(主要含ZnS)焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦炭混合,在鼓风炉中加热至1100℃~1300℃,使锌蒸馏出来(设空气中N2、O2的体积分数分别为0.80、0.20),主要反应为:焙烧炉中:2ZnS(s)+3O2(g) →2ZnO(s)+2SO2(g)①,鼓风炉中:2C(s)+O2(g) →2CO②,鼓风炉中: ZnO(s)+CO(g) Zn(g)+CO2(g)③。
(1)已知闪锌矿中含硫的质量分数为16.0%,而所含杂质不含硫,则闪锌矿中硫化锌的质量分数为__。现代工业生产多采用联合生产,可将闪锌矿中的硫用于生产硫酸。现有此闪锌矿100 t,在理论上可生产出98.0%的硫酸___t。
(2)焙烧炉产生的炉气中SO2的体积分数不超过__%(保留小数点后一位小数,下同)。
(3)鼓风炉容积固定,炉内部分气态物质其物质的量浓度(mol/L)变化如下:
时间/min | CO | Zn | CO2 |
0 | 0.11 | 0 | 0 |
2 | 0.10 | 0.01 | 0.01 |
3 | 0.01 | 0.10 | 0.10 |
4 | 0.01 | 0.10 | 0.10 |
则鼓风炉中CO总的转化率为___;若生产中CO总的利用率为95.0%,列式计算每生产1molZn,至少需要补充焦炭多少克___?
(4)若ZnS全部转化为Zn,焙烧炉出来的N2、O2、SO2混合气体中N2占82.5%,鼓风炉中CO的转化率为62.5%,而O2无剩余,试列式计算每生产1mol Zn,应向焙烧炉和鼓风炉中鼓入新鲜空气共多少升(S.T.P) ____?
12、Fe、Co、Ni均为第Ⅷ族元素,它们的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
(1)基态Fe原子中,电子填充的能量最高的能级符号为___________。
(2)铁的晶体有三种堆积方式,其中两种的堆积方式如下,下列说法正确的是( )
A.空间利用率α-Fe大于γ-Fe
B.α-Fe、γ-Fe晶胞中铁原子个数比为1:2
C.金属铁的导电性是由于通电时自由电子作定向移动
D.α-Fe延展时,可以转变为γ-Fe
(3)在空气中FeO稳定性小于Fe2O3,从电子排布的角度分析,其主要原因是___________。
(4)铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液是检验Fe2+常用的试剂。1 mol [Fe(CN)6]3-含σ键的数目为___________。
(5)Co3+的一种配离子[Co(N3)(NH3)5]2+中,Co3+的配位数是___________。配体N中心原子的杂化类型为___________。CoO的熔点是1 935 ℃,CoS的熔点是1 135 ℃,试分析CoO的熔点较高的原因___________。
(6)NiO的晶胞结构如图所示,其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,0),则C原子坐标参数为___________。
13、含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。回答下列问题:
已知:
Ⅰ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H1=-483.6kJ·mol-1
Ⅱ.N2(g)+O2(g)2NO(g)H2=+180.5kJ·mol-1
Ⅲ.2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)
(1)反应Ⅲ的正反应活化能为EakJ·mol-1,则逆反应活化能为___kJ·mol-1(用含Ea的式子表示)。
(2)我国学者在刚性容器中按投料比=1发生反应Ⅲ,不同催化剂条件下,反应相同时间测得NO转化率与温度的关系,如图。
①下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是___(填标号)。
A.2v逆(NO)=v正(N2)
B.混合气体的密度不再变化
C.容器内总压强不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
②使用催化剂乙时,NO转化率随温度升高先增大后减小的可能原因是___。
③研究表明该反应v=kcm(H2)c2(NO),其中k为速率常数,与温度、活化能有关。T1℃的初始速率为v0,当H2转化率为50%时,反应速率为,由此可知m=___。设此时反应的活化能为Ea',不同温度T1、T2条件下对应的速率常数分别为k1、k2,存在关系:lg
=-
(
-
)(R为常数)。据此推测:活化能越大,升高温度,速率常数增大倍数___(填“越大”、“越小”或“不变”)。
(3)氨气可还原氮氧化物,工业上常利用反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0合成氨气,在30MPa、不同物质的量分数(75%的H2和25%的N2;67.5%的H2、22.5%的N2和10%的惰性气体)条件下进行实验,测得平衡时,NH3体积分数与温度的关系如图。
物质的量分数为75%的H2和25%的N2对应的曲线是___(填“a”或“b”)。
②M点,该反应的压强平衡常数Kp=___(MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。
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