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、研究NOx、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
(1) 利用甲烷催化还原NOx:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=﹣574kJ•mol﹣1
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣1160kJ•mol﹣1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
(2)已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),500℃时的平衡常数为9,若在该温度下进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1,则CO的平衡转化率为: 。
(3) 用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图1所示。
①写出总反应化学方程式 。
②测得该反应的平衡常数与温度的关系为:lgK=5.08+217.5/T,该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。
③该反应的含氮气体组分随温度变化如图2所示,当温度达到700K时,发生副反应的化学方程式 。
(4)下图是用食盐水做电解液电解烟气脱氮的一种原理图,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3—,尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。如下图,电流密度和溶液pH对烟气脱硝的影响。
①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-反应的离子方程式 。
②溶液的pH对NO去除率影响的原因是 。
③若极板面积10cm2,实验烟气含NO 1.5%,流速为0.070L·s-1(气体体积已折算成标准状态,且烟气中无其他气体被氧化),法拉第常数为96500 C·mol-1,测得电流密度为1.0 A·cm-2。列式计算实验中NO除去率 。
3、细菌可以促使铁、氮两种元素进行氧化还原反应,并耦合两种元素的循环。耦合循环中的部分转化如图所示。
(1)如图所示氮循环中,属于氮的固定的有_____(填字母序号)。
a.N2转化为氨态氮
b.硝化过程
c.反硝化过程
(2)氮肥是水体中的主要来源之一,检验氮肥中
的实验方案是_____。
(3)硝化过程中,含氮物质发生_____(填“氧化”或“还原”)反应。
(4)氨态氮与亚硝态氮可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中,当产生0.02mol氮气时,转移的电子的物质的量为_____mol。
(5)土壤中的铁循环可用于水体脱氮(脱氮是指将氮元素从水体中除去),用离子方程式说明利用土壤中的铁循环脱除水体中氨态氮的原理_____。
4、工业上常用合成气(主要成分为CO、H2及少量CO2、H2O)制备甲醇,然后再利用甲醇合成其它化工产品,部分合成原理如下图所示:
回答下列问题:
(1)反应2为副反应,为了减少该副反应的发生,提高反应1的选择性,要优先考虑_______,已知298K时,由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓()。下表为几种物质的标准生成焓,反应2的ΔH=_______kJ·mol-1
物质 | CO2(g) | CO(g) | H2O(g) |
| -394 | -111 | -242 |
(2)500K温度下,在2L的刚性容器中充入4molCO和8molH2制备二甲醚(忽略反应2的发生),4min达到平衡,平衡时CO的转化率为80%,且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3)。
①从开始到平衡,反应1的v(H2)=_______mol·L-1·min-1。
②反应4中甲醇的转化率为_______,反应1的平衡常数Kc=_______。
(3)在T2K、1.0×104kPa下,等物质的量的CO与CH3OH混合气体只发生反应3。反应速率v正-v逆=k正·p(CO)·p(CH3OH)-k逆·p(CH3COOH),k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,p为气体的分压(气体分压p=气体总压p总×体积分数)。用气体分压表示的平衡常数Kp=4.5×10-5,当CO的转化率为20%时,=________。
(4)对于反应2(不考虑其他反应),若CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线如图所示。则t2时刻改变的条件可能是_______(任写一种),若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原来的2倍,在图中t4~t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线,并标明物质_________(假设各物质状态均保持不变)。
5、燃煤烟气中主要成分是空气,和NO的含量小于1%。一种用
(尿素)和
在固体催化剂作用下脱硫、脱硝的流程如下:
(1)可以水解生成
,
、
与烟气中的NO不反应。脱硫后所得吸收液中含
、
、
。其他条件一定,反应相同时间,测得
的脱除率与温度的关系如图所示。30~70℃时,
的脱除率随温度升高先增大后减小的原因是_______。
(2)烟气中的NO与反应缓慢。雾化后的
在催化剂中Fe元素作用下可以产生具有极强氧化活性的·OH(羟基自由基),OH能将NO快速氧化为
、
等物质。
在一种固体催化剂表面转化的过程如图所示:
①脱硝时,与吸收液中
反应生成
,同时排放出的气体不会污染空气。写出脱硝时
与
反应的化学方程式:_______。
②转化(1)的过程可以描述为_______。
③化学式为的催化剂中,
和
的物质的量之比为_______。
④其他条件一定,比较等物质的量与
催化效果并说明理由_______。
(3)如不使用固体催化剂,用含的溶液也能催化
发生类似的转化生成·OH,且相同条件下速率更快。与使用含
的溶液相比,使用固体催化剂的优点是_______。
6、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____。
7、甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景,二氧化碳加氢合成甲醇是合理利用二氧化碳的有效途径。由二氧化碳制备甲醇过程中可能涉及反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58KJ/mol
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77KJ/mol
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H2= ,反应Ⅲ自发进行条件是 (填“较低温”、“较高温”或“任意温度”)。
(2)在一定条件下3L恒容密闭容器中,充入一定量的H2和CO2仅发生反应Ⅰ,实验测得反应物在不同起始投入量下,体系中二氧化碳的平衡转化率与温度的关系曲线,如图1所示。
①氢气和二氧化碳的起始投入量以A和B两种方式投入:
A:n(H2)=3mol n(CO2)=1.5mol
B:n(H2)=3mol n(CO2)=2mol,
曲线Ⅰ代表哪种投入方式 (用A、B表示)
②在温度为500K的条件下,按照A方式充入3mol氢气和1.5mol二氧化碳,该反应10min后达到平衡:此温度下的平衡常数为 ;500K时,若在此容器中开始充入0.3mol氢气和0.9mol二氧化碳、0.6mol甲醇、xmol水蒸气,若使反应在开始时正向进行,则 x 应满足的条件是 。
(3)在恒温恒压密闭容器中,充入一定量的H2和CO2(假定仅发生反应I),反应过程中,能判断反应I已达到平衡状态的标志是
A.断裂3molH-H键,同时有3molH-O键形成
B.容器内的压强保持不变
C.容器中气体的平均摩尔质量不变
D.容器中气体的密度保持不变
(4)以甲醇、氧气为原料,100mL 0.15mol/LNaOH溶液为电解质设计成燃料电池,若放电时参与反应的氧气体积为336mL(标况)产生的气体全部被NaOH溶液吸收,则所得溶液中溶质的成分及物质的量之比为 ,溶液中各离子浓度由大到小的顺序 。
8、(1)参考的结构示意图,画出
结构示意图___________。
(2)有机物和
互为同分异构体,但熔点
(-90℃)远低于
(240℃),可能的原因是___________。
9、二氧化锰是电池工业的一种非常重要的原料
(1)电解含纳米颗粒的酸性
溶液可以制备掺铝二氧化锰。悬浮纳米
颗粒会在电场作用下向电极移动,与生成的
共沉淀。
①写出生成的电极反应式___________。
②电解液中纳米颗粒表面所带电荷的电性为___________。
(2)溶液(含
、
等杂质)经除铁、沉锰得
固体,煅烧
可得到较纯
。
①除铁时加入软锰矿(主要成分是)能除铁,原因是___________。
②已知沉淀是一种白色胶状固体,在空气中受热也可转化为
。沉锰时将
转化为
而不转化为
的原因是___________。
③如图是的一种晶型的晶胞,该晶胞中
所围成的空间构型是___________。
(3)测定软锰矿中含量的方法如下:
步骤一:称取0.1500g软锰矿样品于碘量瓶中,加适量硫酸及足量碘化钾溶液充分反应。
步骤二:待反应完全后加入少量淀粉溶液,用溶液滴定至终点,消耗
溶液22.00mL。
计算软锰矿中的质量分数__________,写出计算过程。
已知:(未配平)
10、莫尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2・6H2O]是一种重要的还原剂,在空气中比一般的 亚铁盐稳定。某学习小组设计如下实验制备少量的莫尔盐并测定其纯度。
回答下列问题:
Ⅰ.制取莫尔盐
(1)连接装置,检査装置气密性。将 0.1mol(NH4)2SO4晶体置于玻璃仪器中 __填仪器 名称),将 6.0g 洁浄铁屑加入锥形瓶中。
(2)①打开分液漏斗瓶塞,关闭活塞 K3,打开 K2、K1,加完 55.0mL2mol·L-1 稀硫酸后关闭K1。
②待大部分铁粉溶解后,打开 K3、关闭 K2,此时可以看到的现象为__________;原因是____________。
③关闭活塞 K2、K3,采用 100℃水浴蒸发 B中水分,液面产生晶膜时,停止加热,冷却结晶、_______________、用无水乙醇洗涤晶体。该反应中硫酸需过量,保持溶液的 pH 在 1~2 之间, 其目的为_______________。
④装置 C 的作用为 _____,装置 C 存在的缺点是_____。
Ⅱ.测定莫尔盐样品的纯度:取mg该样品配制成 1L 溶液,分别设计如下两个实验方案,请回答:
方案一:取20.00mL所配硫酸亚铁铵溶液用0.1000mol·L-1的酸性K2Cr2O7溶液进行滴定。重复三次。
(1)已知:Cr2O72-还原产物为Cr3+,写出此反应的离子方程式_____。
(2)滴定时必须选用的仪器是_____。
①②
③
④
⑤
⑥
⑦
方案二:取20.00mL所配硫酸亚铁铵溶液进行如下实验。[(NH4)2Fe(SO4)2・6H2O,Mr=392,BaSO4,Mr=233]
待测液→足量的 BaCl2 溶液→过滤→洗涤→干燥→称量→wg 固体
(3)莫尔盐晶体纯度为_____(用含 m、w 的式子表示,不用算出结果)。
(4)若实验操作都正确,但方案一的测定结果总是小于方案二,其可能原因为_____。
11、化学需氧量(COD)是衡量水质的重要指标之一、COD是指在特定条件下用一种强氧化剂(如)定量地氧化水体中的还原性物质所消耗的氧化剂的量(折算为氧化能力相当的
质量,单位:mg/L)。某水样的COD测定过程如下:取400.0mL水样,用硫酸酸化,加入40.00mL0.002000mol/L
溶液,充分作用后,再加入40.00mL0.005000mol/L
溶液。用0.002000mol/L
。溶液滴定,滴定终点时消耗26.00mL。
已知:
(1)1mol的氧化能力与___________g
的氧化能力相当(作氧化剂时转移的电子数相同)。
(2)该水样的COD值是___________mg/L。(写出计算过程,结果保留小数点后一位)
12、某冶炼厂利用镉熔炼碱渣(约含及
、
、
)和铜镉渣(含
、
、
、
等单质)联合工艺制备黄钠铁钒[
],并回收
、
等金属。
(1)滤渣Ⅰ主要含和
,请写出热水溶浸时发生反应的化学方程式:_______。
(2)滤渣Ⅱ的主要成分是_______。
(3)操作Ⅰ的作用是_______。
(4)“沉矾”时应维持溶液约为1.5,加入碳铵(
)主要利用其_______。
A. 具有还原性B. 水溶液呈酸性C. 水溶液呈碱性D. 加热易分解性
(5)制得黄钠铁矾[]的离子方程式为_______。
(6)将制镉后的电解废液通过改变电压和更换电极后进行二次电解,二次电解主要是为了回收电解液中的_______,二次电解后溶液中的主要阳离子为_______。
13、2021年以来,全国十六个省市将氢能源写入“十四五”规划中,氢能是助力“碳达峰、碳中和”战略目标实现的重要新能源,以为原料制
具有广阔的应用前景。在一定条件下
与
催化重整制
涉及以下反应:
主反应:
副反应:
(1)写出与
反应生成CO和
的热化学方程式_______。
(2)我国学者模拟主反应重整制,研究在Pt-Ni合金和Sn-Ni合金催化下。甲烷逐级脱氢的反应。不同催化剂的甲烷脱氢反应历程与相对能量关系如图所示(*表示吸附在催化剂表面的物质,吸附过程产生的能量称为吸附能)。
使用Sn-Ni合金作为催化剂的历程中最大能垒_______eV;脱氢反应阶段选择Pt-Ni合金作为催化剂效果更好,理由是_______。
(3)恒压条件下,
与
以等物质的量投料进行催化重整实验,
和
的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。
①曲线_______(填“A”或“B”)表示的平衡转化率。
②X点的速率:v(正)_______v(逆)(填“>”“<”或“=”),判断依据是_______。
③800 K时,主反应的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的触发电化学反应,该装置可有效减少碳的排放,并得到氢能源,其工作原理如图所示。则生成
的电极反应式为_______。
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