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、合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。回答下列问题:
(1)德国化学家 F。 Haber从1902年开始研究N2和H2直接合成NH3.在1.01×105 Pa、250℃时,将1 mol N2和1 mol H2加入a L刚性容器中充分反应,测得NH3体积分数为4%,其他条件不变,温度升高至450℃,测得NH3体积分数为2.5%,则可判断合成氨反应△H___________0(填“>”或“<”)。
(2)在2 L密闭绝热容器中,投入4 mol N2和6 mol H2,在一定条件下生成NH3,测得不同温度下,平衡时NH3的物质的量数据如下表:
温度/K | T1 | T2 | T3 | T4 |
n(NH3)/mol | 3.6 | 3.2 | 2.8 | 2.0 |
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________。
A.3v正(H2)=2v逆(NH3) B.容器内气体压强不变
C.混合气体的密度不变 D.混合气的温度保持不变
②温度T1___________(填“>”“<”或“=”)T3。
③在T3温度下,达到平衡时N2的体积分数___________。
(3)N2O4为重要的火箭推进剂之一、N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g) 2NO2(g) △H。上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,则该反应的化学平衡常数Kp为___________(以k正、k逆表示)。若将定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110 kPa),已知该条件下k逆=5×102 kPa-1·s-1,当N2O4分解10%时,v逆=___________kPa·s-1。
(4)T℃时,在恒温恒容的密闭条件下发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),反应过程中各物质浓度的变化曲线如图所示:
①表示H2浓度变化的曲线是___________(填“A”、“B”或“C”。与(1)中的实验条件(1.01×105 Pa、450℃)相比,改变的条件可能是___________。
②在0~25 min内N2的平均反应速率为___________。在该条件下反应的平衡常数为______mol-2·L2(保留两位有效数字)。
3、高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。实验室用氯化钠、废铁屑、稀硫酸、氢氧化钾溶液等为原料,通过以下过程制备高铁酸钾(K2FeO4):
(l) Na2O2的电子式为__________。
(2)操作I的步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、隔绝空气减压干燥.其中隔绝空气减压干燥的目的是_______。
(3)气体X为____,写出FeSO4与Na2O2反应的化学方程式:________。
(4)最终在溶液中可得到K2FeO4 晶体的原理是_________。
(5)已知K2FeO4在水溶液中可以发生:4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑,,则K2FeO4 可以在水处理中的作用是__________。
(6)称取提纯后的K2FeO4样品0.2100g于烧杯中,加入强碱性亚铬酸盐溶液,反应后再加稀硫酸调节溶液呈强酸性,配成250mL 溶液,取出25.00 mL放入锥形瓶,用0.0l000mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点,重复操作2次,平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液30.00mL。涉及的主要反应为:Cr(OH)4-+FeO42-=Fe(OH)3+CrO42-+OH-
Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O
则该K2FeO4样品的纯度为______________.
4、某化学实验创新小组设计了如图所示的检验Cl2某些性质的一体化装置。下列有关描述错误的是______
A.浓盐酸滴到氯酸钾固体上反应的离子方程式为3Cl−++6H+
2Cl2↑+3H2O
B.无水氯化钙的作用是干燥Cl2,且干燥有色布条不褪色,湿润的有色布条褪色
C.2处溶液出现白色沉淀,3处溶液变蓝,4处溶液变为橙色,三处现象均能说明了Cl2具有氧化性
D.5处溶液变为血红色,底座中溶液红色消失,氢氧化钠溶液的作用为吸收剩余的Cl2以防止污染
5、硫、锌及其化合物用途非常广泛。回答下列问题:
(1)基态锌原子的价电子排布式为____________________;锌的第二电离能I2(Zn)小于铜的第二电离能I2(Cu),其原因是____________________________________。
(2)O和S处于同一主族。H2O及H2S中,中心原子的杂化方式相同,键长及键角如图所示。
①H2O分子中的键长比H2S中的键长短,其原因是___________________________。
②H2O分子中的键角∠HOH 比H2S分子中的键角∠HSH 大,其原因是_________________。
(3)单质硫与热的NaOH 浓溶液反应的产物之一为Na2S3。S32-的空间构型为_________,中心原子的杂化方式为_________________。
(4)噻吩( )广泛应用于合成医药、农药、染料工业。
①噻吩分子中含有_______个σ键,分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为
),则噻吩分子中的大π键应表示为______________。
②噻吩的沸点为84 ℃,吡咯( )的沸点在129~131℃之间,后者沸点较高,其原因是__________________________________。
(5)硫化锌是一种半导体材料,其晶胞结构如图所示。
①已知A点的原子坐标参数为(0,0,0);B点的原子坐标参数为(,0,
),则C点的原子坐标参数为__________。
②硫化锌晶体的密度为4.05 g·cm-3,晶胞边长为a nm,设NA 为阿伏加德罗常数的数值,则a=_________(列出计算表达式即可)。
6、(1)比较得电子能力的相对强弱:_______(填“>”“<”或“=”)
;用一个化学方程式说明
和
得电子能力的相对强弱:_______。
(2)液态中存在分子缔合现象,原因是_______。
7、我国每年产生的废旧铅蓄电池约330万吨。从含铅废料(PbSO4、PbO2、PbO等)中回收铅,实现铅的再生,意义重大。一种回收铅的工作流程如下:
(1)铅蓄电池放电时,PbO2作____极。
(2)过程I,已知:PbSO4、PbCO3的溶解度(20℃)见图l;Na2SO4、Na2CO3的溶解度见图2。
①根据图l写出过程I的离子方程式:__________。
②生产过程中的温度应保持在40℃,若温度降低,PbSO4的转化速率下降。根据图2,解释可能原因:
i.温度降低,反应速率降低; ii.____(请你提出一种合理解释)。
③若生产过程中温度低于40℃,所得固体中,含有较多Na2SO4杂质,原因是____。
(3)过程Ⅱ,发生反应2PbO2+H2C2O4=2PbO+H2O2+2CO2↑。实验中检测到有大量O2放出,推测PbO2氧化了H2O2,通过实验证实了这一推测。实验方案是____。
(已知:PbO2为棕黑色固体;PbO为橙黄色固体)
(4)过程Ⅲ,将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液,电解Na2PbCl4溶液,生成Pb,如图3。
①阴极的电极反应式是____________。
②电解一段时间后,PbCl2'浓度极大下降,为了恢复其浓度且实现物质的循环利用,阴极区采取的方法是_______。
8、将CH4、CO2催化重整为可用的化学品,对缓解能源危机、改善环境意义重大。
(l)以Fe(OH)3为脱硫剂,通过复分解反应吸收H2S,产物是H2O和___________。
(2)过程A主要涉及以下反应:
i. CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol
ii. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41kJ/mol
①反应i的化学平衡常数K随温度的变化关系是____。
②分析反应iixt反应i中CO2转化率可能的影响并说明理由:____(写出一种即可)。
(3)某科研团队利用Ni、CaO、Fe3O4三种催化剂在850℃下“超干重整”CH4和CO2;
过程I.通入CO2和CH4,所得CO被吸收,H2O被分离出体系,如下面左图所示。
过程Ⅱ.H2O被分离后,向该装置中再通入He气,使催化剂再生并获得CO,如下面右图所示。
①CH4和CO2重整为CO、H2O的热化学方程式是____________。
②结合反应方程式简述Fe3O4的催化作用:___________。
③CaO对Fe3O4是否起到催化作用至关重要,实验研究结果如下表:
编号 | 催化剂 | 是否添加CaO | 还原产物 |
1 | Fe3O4 | 添加 | 有Fe |
2 | Fe3O4 | 不添加 | 无Fe |
运用有关化学原理解释实验结果:____。
9、硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称保险粉,可用作照相定影剂、纸浆漂白脱氯剂等。
实验室可通过反应2Na2S+Na2CO3+4SO2→3Na2S2O3+CO2制取Na2S2O3,装置如图所示。
(1)装置B中搅拌器的作用是______;装置C中NaOH溶液的作用是_____。
(2)请对上述装置提出一条优化措施_______________________。
为测定所得保险粉样品中Na2S2O3•5H2O的质量分数,称取3.000g Na2S2O3•5H2O样品配成100mL溶液,用0.100mol/L标准碘溶液进行滴定,反应方程式为:2Na2S2O3+I2→2NaI+Na2S4O6
(3)滴定时用__________作指示剂,滴定时使用的主要玻璃仪器有________________。
(4)滴定时,若看到溶液局部变色就停止滴定,则样品中Na2S2O3•5H2O的质量分数测定值__________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(5)某学生小组测得实验数据如下:
实验次数 | 样品溶液体积(ml) | 滴定消耗0.100mol/L碘溶液体积(ml) |
1 | 20.00 | 9.80 |
2 | 20.00 | 10.70 |
3 | 20.00 | 9.90 |
该样品中Na2S2O3•5H2O的质量分数是_______。(精确到0.001)
10、甲苯()是一种重要的化工原料,能用于生产苯甲醛(
)、苯甲酸(
)等产品。下表列出了有关物质的部分物理性质:
名称 | 性状 | 熔点(℃) | 沸点(℃) | 相对密度 (d水=1g·cm-3) | 溶解性 | |
水 | 乙醇 | |||||
甲苯 | 无色液体,易燃、易挥发 | -95 | 110.6 | 0.8660 | 不溶 | 互溶 |
苯甲醛 | 无色液体 | -26 | 179 | 1.0440 | 微溶 | 互溶 |
苯甲酸 | 白色片状或针状晶体 | 122.1 | 249 | 1.2659 | 微溶 | 易溶 |
注:甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶; 酸性:苯甲酸>醋酸
实验室可用如图装置模拟制备苯甲醛。实验时先在三颈瓶中加入0.5g固态难溶性催化剂,再加入15mL冰醋酸(作溶剂不参加反应)和2mL甲苯,搅拌升温至70℃ ,同时缓慢加入12mL过氧化氢,在此温度下搅拌反应3小时。请回答下列问题:
(1)装置a的名称是 ________,主要作用是 ________;三颈瓶中发生反应的化学方程式为 ________,此反应的原子利用率理论上可达 ________(保留四位有效数字)。
(2)经测定,反应温度过高时,苯甲醛的产量有所减少,可能的原因是 ________。
(3)反应完毕后,反应混合液经过自然冷却至室温后,还应经过 ________、 ________
(填操作名称)等操作,才能得到苯甲醛粗产品。
(4)实验中加入过量的过氧化氢并延长反应时间时,会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸。
①若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸,正确的操作步骤是 ________ (按步骤顺序填字母)。
a.对混合液进行分液 b.与适量碳酸氢钠溶液混合振荡
c.过滤、洗涤、干燥 d.水层中加入盐酸调节pH=2
②若对实验①中获得的苯甲酸产品进行纯度测定,可称取1.500g产品,溶于乙醇配成100mL溶液,量取所得的乙醇溶液20.00mL于锥形瓶,滴加2~3滴酚酞指示剂,然后用预先配好的0.1000mol·L-1 KOH标准溶液滴定,到达滴定终点时消耗KOH溶液20.00mL。产品中苯甲酸的质量分数为 ________ (保留四位有效数字)。
③下列情况会使测定结果偏低的是 ________ (填字母)。
A.滴定终点时仰视读取耗碱量
B.锥形瓶洗净后还留有蒸馏水
C.配置KOH标准溶液时俯视定容
D.碱式滴定管滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失
11、取17.88 g NaHCO3 和 Na2O2 的固体混合物,在密闭容器中加热到 250 ℃,经充分反应后排出气体,冷却后称得固体质量为15.92 g。请列式计算:
(1)求原混合物中Na2O2的质量__________________。
(2)若要将反应后的固体反应完,需要1 mol/L盐酸的体积为__________________毫升?
12、CH4-CO2重整反应[CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol]在大力推进生态文明建设、“碳达峰”、“碳中和”的时代背景下,受到更为广泛的关注。
I.该反应以两种温室气体为原料,可以生成合成气。如何减少反应过程中的催化剂积炭,是研究的热点之一、某条件下,发生主反应的同时,还发生了积炭反应:
CO歧化:2CO(g)=CO2(g)+C(s) △H=-172kJ/mol
CH4裂解:CH4(g)=C(s)+2H2(g) △H=+75kJ/mol
(1)对积炭反应进行计算,得到以下温度和压强对积炭反应中平衡炭量的影响图,其中表示温度和压强对CH4裂解反应中平衡炭量影响的是(选填序号)___________,理由是___________。
(2)实验表明,在重整反应中,低温、高压时会有显著积炭产生,由此可推断,对于该重整反应而言,其积炭主要由___________反应产生。
综合以上分析,为抑制积炭产生,应选用高温、低压条件。
II.该重整反应也可用于太阳能、核能、高温废热等的储存,储能研究是另一研究热点。
(3)该反应可以储能的原因是___________。
某条件下,除发生主反应外,主要副反应为CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ/mol。研究者研究反应物气体流量、CH4/CO2物质的量比对CH4转化率(XCH4)、储能效率的影响,部分数据如下所示。
【资料】储能效率:热能转化为化学能的效率,用ηchem表示。ηchem=Qchem/Q。其中,Qchem是通过化学反应吸收的热量,Q是设备的加热功率。
序号 | 加热温度/℃ | 反应物气体流量/L·min-1 | CH4/CO2 | XCH4/% | ηchem/% |
① | 800 | 4 | 2:2 | 79.6 | 52.2 |
② | 800 | 6 | 3:3 | 64.2 | 61.9 |
③ | 800 | 6 | 2:4 | 81.1 | 41.6 |
(4)气体流量越大,CH4转化率越低,原因是:随着流量的提高,反应物预热吸热量增多,体系温度明显降低,___________。
(5)对比实验___________(填序号),可得出结论:CH4/CO2越低,CH4转化率越高。
(6)对比②、③发现,混合气中CO2占比越低,储能效率越高,原因可能是___________(该条件下设备的加热功率视为不变)。
13、工业上可用NaNO2从含I-的卤水中提取单质碘。流程如下:
(1)酸性条件下,含I-的卤水发生如下反应:+I-+____→NO ↑+I2 +_____,补充完整方程式并配平:_______;当有0.75mol I-参与反应时,在标准状况下产生气体的体积是_______L。
(2)上述反应为什么不选用常见的氧化剂氯气,而选择价格并不便宜的NaNO2,可能原因是___。
(3)从第②步反应后的溶液中提纯I2涉及到的方法可以是____(选填编号)。
a.萃取 b.升华 c.纸层析 d.过滤
(4)在富集碘元素过程中,还使用了NaHSO3溶液。该物质既能水解又能电离,设计实验验证其水解程度和电离程度的相对大小___。