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、碳的化合物的转换在生产、生活中具有重要的应用,如航天员呼吸产生的CO2用Sabatier反应处理,实现空间站中O2的循环利用。
Sabatier反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g);
水电解反应:2H2O(1) 2H2(g) +O2(g)。
(1)将原料气按n(CO2):n(H2)=1:4置于密闭容器中发生Sabatier反应,测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线)。
①该反应的平衡常数K随温度降低而________(填“增大”或“减小”)。
②在密闭恒温(高于100℃)恒容装置中进行该反应,下列能说明达到平衡状态的是_____。
A.混合气体密度不再改变 B.混合气体压强不再改变
C.混合气体平均摩尔质量不再改变 D. n(CO2):n(H2)=1:2
③200℃达到平衡时体系的总压强为p,该反应平衡常数Kp的计算表达式为_______。(不必化简,用平衡分,压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(2)Sabatier反应在空间站运行时,下列措施能提高CO2转化率的是____(填标号)。
A.适当减压 B.合理控制反应器中气体的流速
C.反应器前段加热,后段冷却 D.提高原料气中CO2所占比例
(3)一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+4H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。
①已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为-394kJ/mol、-242kJ/mol,Bosch反应的△H=_____kJ/mol。(生成焓指一定条件下由对应单质生成lmol化合物时的反应热)
②一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动,原因是______________。若使用催化剂,则在较低温度下就能启动。
③Bosch反应的优点是_______________。
3、H2O2既可以作氧化剂,又可以作还原剂。现在H2O2溶液中加入用硫酸酸化的KMnO4溶液,紫红色的KMnO4溶液变成了无色溶液。该反应体系中共七种物质:O2、KMnO4、MnSO4、H2SO4、K2SO4、H2O、H2O2。
(1)请将以上反应物与生成物分别填入以下空格内___。
(2)该反应中的还原剂是__(填化学式)被还原的元素是____(填元素符号)。
(3)如反应中电子转移了0.5mol,则产生的气体在标准状况下的体积为__L。
(4)+6价铬的化合物毒性较大,酸性溶液中常用NaHSO3将废液中的Cr2O72-还原成Cr3+,该反应的离子方程式为___。
4、(1)已知Al(OH)3是两性氢氧化物,但不溶于弱碱溶液氨水,也不溶于弱酸碳酸。试用离子方程式说明原理:_____、_____。
(2)分子(CN)2中键与键之间的夹角为180°,并有对称性,分子中每个原子均满足8电子稳定结构。写出(CN)2的电子式_____。
(3)请在下图的虚线框中补充完成SiO2晶体的结构模型示意图____,(部分原子已画出),并进行必要的标注。
5、碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料,可用废镍催化剂(主要含Ni、Al,少量Cr、FeS等)来制备,其工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“浸泡除铝”时,发生反应的化学方程式为___________。
(2)“溶解”时放出的气体为________(填化学式)。硫酸镍溶液可用于制备合成氨的催化剂ConNi(1-n)Fe2O4。如图表示在其他条件相同时合成氨的相对初始速率随催化剂中n值变化的曲线,由图分析可知Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是________________。
(3)“氧化”时,酸性条件下,溶液中的Fe2+被氧化为Fe3+,其离子方程式为。
(4)已知该条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表:
| 开始沉淀的pH | 完全沉淀的pH |
Ni2+ | 6.2 | 8.6 |
Fe2+ | 7.6 | 9.1 |
Fe3+ | 2.3 | 3.3 |
Cr3+ | 4.5 | 5.6 |
“调pH1”时,溶液pH范围为________;过滤2所得滤渣的成分________(填化学式)。
(5)写出在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH的化学方程式________________。
(6)含镍金属氢化物MH-Ni燃料电池是一种绿色环保电池,广泛应用于电动汽车。其中M代表储氢合金,MH代表金属氢化物,电解质溶液可以是KOH水溶液。它的充、放电反应为:xNi(OH)2+M MHx+xNiOOH;电池充电过程中阳极的电极反应式为________;放电时负极的电极反应式为________。
6、己二酸是合成尼龙-66的主要原料之一。实验室合成己二酸的原理、有关数据及装置示意图如下:3+8HNO3 —→ 3
+8NO↑+7H2O
实验步骤如下:
Ⅰ.在三口烧瓶中加入16 mL 50%的硝酸(密度为1.31 g/cm3),再加入1~2粒沸石,滴液漏斗中盛放有5.4 mL环己醇。
Ⅱ.水浴加热三口烧瓶至50℃左右,移去水浴,缓慢滴加5~6滴环己醇,摇动三口烧瓶,观察到有红棕色气体放出时再慢慢滴加剩下的环己醇,维持反应温度在60 ℃~65 ℃之间。
Ⅲ.当环己醇全部加入后,将混合物用80 ℃~90 ℃水浴加热约10 min(注意控制温度),直至无红棕色气体生成为止。
Ⅳ.趁热将反应液倒入烧杯中,放入冰水浴中冷却,析出晶体后过滤、洗涤、干燥、称重。
请回答下列问题:
(1)装置b的名称为 ,使用时要从 (填“上口”或“下口”)通入冷水;滴液漏斗的细支管a的作用是
(2)本实验所用50%的硝酸的物质的量浓度为 ;实验中,氮氧化物废
气(主要成分为N02和NO)可以用NaOH溶液来吸收,其主要反应为:
2N02+2NaOH=NaN02+NaN03+H20和NO+N02+2NaOH=2NaN02+H20
其中NaOH溶液可以用Na2C03溶液来替代,请模仿上述反应,写出Na2C03溶液吸收的两个方程式:
;
(3)向三口烧瓶中滴加环己醇时,反应温度迅速上升,为使反应温度不致过高,必要时可采取的措施是 。
(4)为了除去可能的杂质和减少产品损失,可分别用 和 洗涤晶体。
7、SO2、NOx是主要的空气污染源,需经过处理才能排放。回答下列问题:
(1)二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工业上产生硫酸的主要反应。催化反应的机理是:
第一步:SO2(g)+V2O5(s)=SO3(g)+V2O4(s) ΔH=+akJ•mol-1
第二步:V2O4(s) +O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(s) ΔH=-bkJ•mol-1
第三步:4VOSO4(s)+O2(g)=2V2O5(s)+4SO3(g) ΔH=-ckJ•mol-1
请写出二氧化硫催化氧化的热化学方程式___________。
(2)一定条件下,用Fe2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收。反应为2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l) ΔH<0.80℃时,在容积恒为1L的密闭容器中投入总物质的量为2mol的气体,按n(CO):n(SO2)为1:1或3:1投料时SO2转化率的变化情况如图。则图中表示n(CO):n(SO2)=1:1的变化曲线为___________(填字母),若曲线bSO2的平衡转化率是42%,用SO2表示30min内的平均反应速率是___________。CO2和SO2的中心原子杂化方式分别为______,_____。
(3)一定温度下,在容积恒为1L的密闭容器中,充入0.3molNO与过量的金属Al,发生的反应存在如下平衡:Al(s)+2NO(gN2(g)+Al2O3(s) ΔH<0.已知在此条件下NO与N2的消耗速率与各自的浓度有如下关系(k1、k2为速率常数):v(NO)=k1•c2(NO),v(N2)=k2•c(N2)。
①在T1温度下,k1=0.004L•mol•min-1,k2=0.002min-1,该温度下反应的平衡常数的值为______。
②T2温度下,NO的物质的量随时间的变化如图,其平衡常数的值为___________;温度T1___________T2(填“小于”“等于”或“大于”),判断理由是___________。
8、氨主要用于生产化肥和硝酸。“十三五”期间,预计我国合成氨产量将保持稳中略增。
(1)目前工业上用氮气和氢气合成氨的生产条件为________________________。
(2)如图是不同温度和不同压强下,反应达到平衡后,混合物中NH3含量(体积%)的变化情况。已知初始时n(N2):n(H2)=1:3。判断p1、p2的大小关系,并简述理由。 _____________________
(3)实验室在2L密闭容器中加入1mol氮气和3mol氢气模拟工业合成氨。若反应2min,气体的总物质的量减少了0.8mol,则2min内氨气的生成速率为____________。
(4)常见氮肥有氨水、氯化铵、硫酸铵、尿素等。常温下,c(NH4+)相等的氨水、氯化铵、硫酸铵三种溶液,氨水、氯化铵、硫酸铵的浓度从大到小的关系为__________________。
(5)草木灰主要含有碳酸钾,解释草木灰不宜与铵态氮肥混合使用的原因__________。
9、实验室可利用SO2与Cl2在活性炭的催化下制取一种重要的有机合成试剂磺酰氯(SO2Cl2)。所用的反应装置如图所示(部分夹持装置省略)。已知SO2Cl2的熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,遇水能发生剧烈的水解反应,遇潮湿空气会产生白雾。
(1)化合物SO2Cl2中S元素的化合价为__。
(2)仪器D的名称是___。
(3)乙、丙装置制取原料气Cl2与SO2。
①乙装置F中充满Cl2,则E中所盛放的溶液为___(填溶液的名称)。
②丙装置中试剂X、Y的组合最好是__。
A.98%浓硫酸+Cu B.70%H2SO4+Na2SO3 C.浓HNO3+Na2SO3
(4)上述装置的正确连接顺序为__、__、丁、__、__(用甲、乙、丙表示,可重复使用)__。
(5)B装置中从a口通入冷水的作用是__;C装置的作用是__。
(6)SO2Cl2遇水能发生剧烈的水解反应,会产生白雾,则SO2Cl2发生水解反应的化学方程式为__。
(7)若反应中消耗氯气的体积为1.12L(已转化为标准状况,SO2足量),最后通过蒸馏得到纯净的磺酰氯5.13g,则磺酰氯的产率为__(保留三位有效数字)。
10、海带中既含有有机碘化合物又含有碘化钠等无机碘化合物。某课题组探究了海带提碘的优化条件,并用色度计测定了某海带样品中碘的含量。
实验步骤:
I.预处理:将干海带用刷子刷净,剪成1~2cm大小的方块,准确称量3g样品置于坩埚中。
II.灰化:在通风橱中用酒精灯加热坩埚中的干海带。点燃酒精灯并不断搅拌,记录加热时间,停止加热,冷却坩埚。
III.过滤:将冷却后的海带灰转移到50mL小烧杯中,分两次加入共15mL蒸馏水,静置后过滤。
IV.氧化:向滤液中加入3mol·L-1H2SO4和H2O2溶液,充分反应后将滤液转移到分液漏斗中。
V.萃取:向分液漏斗中少量多次加入CCl4,振荡,静置。待溶液完全分层后,取下层溶液。
VI.含量测定:用色度计测定出所得溶液中碘的含量。
VII.回收处理:蒸馏碘的CCl4溶液,回收CCl4。
回答下列问题:
(1)上述实验过程,不需要用到下列仪器中的_______。
(2)步骤I中_______(填能或不能)用蒸馏水清洗样品,原因是_______。
(3)步骤II中停止加热后,移动坩埚应使用_______(填仪器名称)。
(4)步骤III过滤时,出现了烧杯中滤液溅出的现象,原因是________。过滤后如果发三现滤液仍然浑浊,需进行的实验操作是_______。
(5)氧化过程中发生反应的离子方程式为_______。
(6)溶液浓度越大吸光度越大。用色度计测得溶液的吸光度后,利用以溶液吸光度为纵坐标、碘浓度(μg·mL-1)为横坐标的标准曲线图,可以得出被测溶液浓度。为了绘制标准曲线图,取0.01072g碘单质,用10mL容量瓶配成碘的CCl4溶液,取出0.01mL加入2.99mLCCl4中配得第一份碘的标准溶液。用色度计测其吸光度,得到标准曲线的第一个坐标点,该坐标点的横坐标是_____(结果保留4位小数)μg·mL-1。课题组在其它实验条件相同情况下,研究了不同灰化时间对碘提取效果的影响。其结果如图所示。灰化时间超过40min,测得碘的含量逐渐降低,原因是_______。
11、硫化钠是用于皮革鞣制的重要化学试剂,可用无水芒硝(Na2SO4)与炭粉在高温下反应而制得,反应方程式如下:Na2SO4+4C →Na2S+ 4CO,Na2SO4+4CO→Na2S+4CO2
(1)现有无水芒硝17.75g,若生成过程中无水芒硝的利用率为80%,则理论上可得到Na2S_____g,最多生成标况下的CO_____L。
(2)若在反应过程中生成的Na2S3mol,则消耗的碳单质的物质的量 n的范围是____mol≤n≤___mol,若生成等物质的量CO和CO2,则消耗的碳的物质的量为____mol。
(3)Na2S放置在空气中,会被缓慢氧化成Na2SO4及 Na2SO3,现称取已经部分氧化的硫化钠样品78.40g溶于水中,加入足量盐酸,充分反应后过滤得沉淀19.20g,放出H2S气体2.24L(标准状况)。请计算:78.40g样品中各氧化产物的物质的量(写出必要的计算过程)。_____
12、一种锌浸出渣主要成分有ZnO·GeO2、In2O3、Ga2O3、Ga(OH)3、Cu等物质、从该浸出渣获得金属镓、金属锗、金属铟的流程如下:
已知:①用D₂EHPA(以H₂A₂表示)萃取酸浸液中的铟:In3++3H2A2 (o) InA3·3HA(o)+3H+ (a) (a表示水相,o表示有机相)。
②GeCl₄的熔点为-49℃,沸点为84℃。
③ZnO·GeO₂与硫酸反应生成H₂GeO₃,已知H₂GeO₃的 Ka=8×10-10
④Ga与Al的性质相似,高纯度的镓难溶于酸或碱。
请回答下列问题:
(1)为了提高“酸浸”的反应速率,“酸浸”前对锌浸出渣的处理方式为_________。
(2)酸浸时ZnO·GeO₂与硫酸反应的离子方程式为 ____________________。
(3)萃取后的洗涤操作用到的玻璃仪器有________(填仪器名称),加入盐酸作反萃取剂,其原理是_______。
(4)HGaCl₄.与过量氢氧化钠反应的化学方程式为____________;电解时在阴极反应的离子是_________。
(5)丹宁锗在氧化焙烧、氯化后分离出纯净GeCl₄的方法是__________ 。
(6)常温下,0.1mol/L的GaCl₃溶液中(Ga3+完全沉淀(Ga³+浓度小于1×10-5mol/L的AG=5.8则该温度下Ga(OH)₃的溶度积为______。[已知:AG可表示溶液的酸度,其定义为AG=]
13、废旧磷酸铁锂电池的正极材料中含有LiFePO4、Al、导电剂(乙炔墨、碳纳米管)等。工业上利用废旧磷酸铁锂电池的正极材料制备Li2CO3的工艺流程如下:
已知:①LiFePO4不溶于碱,可溶于稀酸。
②常温下,Ksp(FePO4)=1.3×10-22, Ksp[Fe(OH)3]=4.0 × 10-38。
③Li2CO3在水中溶解度:
温度/°C | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
溶解度/g | 1.54 | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 | 0.72 |
回答下列问题:
(1)将电池粉碎前应先放电,放电的目的是_______。
(2)“滤液A”中的溶质主要是_______。
(3)“酸浸”时,加入H2O2溶液的目的是_______(用离子方程式表示)。盐酸用量不宜太多,结合后续操作分析,原因是。_______。
(4)“沉铁沉磷”时,当溶液pH从1.0增大到2.5时,沉铁沉磷率会逐渐增大,但pH超过2.5以后,沉磷率又逐渐减小。从平衡移动的角度解释沉磷率减小的原因是_______。
(5)“提纯”时,可用热水洗涤Li2CO3粗品,理由是_______。
(6)制取的Li2CO3、FePO4与足量的炭黑混合,隔绝空气高温灼烧得到LiFePO4,反应的化学方程式是_______。