“2015.8.12”天津港爆炸中有一定量的氰化物泄露。氰化物多数易溶于水,有剧毒,易造成水污染。已知部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸 |
HCOOH |
HCN |
H2CO3 |
电离平衡常数 ( 25℃) |
Ki=1.77×10-4 |
Ki=5.0×10-10 |
Ki1=4.3×10-7 Ki2=5.6×10-11 |
(1)根据价键规则,写出HCN的结构式是 ;
(2)下列能用于判断氮、碳两种元素非金属性强弱的是________。(填序号)
a.气态氢化物沸点
b.最高价氧化物对应水化物酸性强弱
c.Al2O3 + N2 + 3C ="=" 2AlN + 3CO
d.单质晶体类型
(3)一定浓度的NaCN溶液pH=9,用离子方程式表示呈碱性的原因是 ;通过列式计算“c(CN-)与c(HCN)”的大小 判断:c(CN-) c(HCN)(填“>”、“<”或“=”)
(4)含CN﹣的污水危害很大,处理该污水时,可在催化剂TiO2作用下用NaClO将CN﹣氧化成CNO﹣。CNO﹣在酸性条件下继续被NaClO氧化生成N2与CO2.某环保部门用下图装置进行实验,以证明该处理方法的有效性并测定CN﹣被处理的百分率。
将浓缩后含CN﹣的废水与过量NaClO溶液的混合液(其中CN﹣浓度为0.05mol/L)200mL倒入甲中,塞上橡皮塞,一段时间后,打开活塞,使溶液全部放入乙中,关闭活塞。
①甲中反应的离子方程式为 ;乙中反应的离子方程式为 。
②乙中生成的气体除CO2、N2外还有HCl及副反应生成的Cl2等,上述实验是通过测定CO2的量来确定CN﹣的处理效果.丙中加入的除杂试剂是 (填标号)。
(A)饱和食盐 (B)饱和NaHCO3溶液 (C)浓NaOH溶液 (D)浓硫酸
丁在实验中的作用是 。戊中盛有足量的石灰水,若实验后戊中共生成0.8g沉淀,则该实验中CN﹣被处理的百分率 80%(填“>”、“二”或“<”=)。
二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气,其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气,也可用作燃烧电池,具有很好的发展前景。
(1)已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol,则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为:____________。
(2)工业上采用电浮远凝聚法处理污水时,保持污水的pH在5.0,通过电解生成Fe(OH)3胶体,吸附不溶性杂质,同时利用阴极产生的H2,将悬浮物带到水面,利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示:
①乙装置以熔融碳酸盐为电解质,稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式__________________;下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是______。
A.MgCO3 B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.(NH4)2CO3
②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3沉淀的离子方程式____________________。
③已知常温下Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,电解一段时间后,甲装置中c(Fe3+)= ___________。
④已知:H2S的电离平衡常数:K1=9.1×10-8、K2=1.1×10-12;H2CO3的电离平衡常数:K1=4.31×10-7、K2=5.61×10-11。测得电极上转移电子为0.24mol时,将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列选项正确的是______
A.发生反应的离子方程式为:CO2+S2-+H2O=CO32-+H2S
B.发生反应的离子方程式为:CO2+S2-+H2O=HCO3-+HS-
C.c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)
D.c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+2c(S2-)+c(OH-)
E.c(Na+)>c(HCO3-)>c(HS-)>c(OH-)
Ⅰ.CO可用于合成甲醇。在压强为0.1MPa条件下,在体积为bL的密闭容器中充入a mol CO和2a mol H2,在催化剂作用下合成甲醇:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图:
(1)该反应属于 反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)100℃时,该反应的平衡常数:K= (用a、b 的代数式表示)。
(3)在温度和容积不变的情况下,再向平衡体系中充入a mol CO,2a mol H2,达到平衡时CO转化率 (填“增大”“不变”或“减小”)
Ⅱ.T ℃时,纯水中c(OH-)为10-6 mol·L-1,则该温度时
(1)将pH=3 的H2SO4溶液与pH=10的NaOH溶液按体积比9:2 混合,所得混合溶液的pH为 。
(2)若1体积pH1=a的某强酸溶液与10体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是 。
Ⅲ. 在25mL的氢氧化钠溶液中逐滴加入0.2 mol/ L醋酸溶液,滴定曲线如图所示。
(1)该氢氧化钠溶液浓度为________________。
(2)在B点,a_________12.5 mL(填“<”“>”或“=”)。若由体积相等的氢氧化钠溶液和醋酸溶液混合且恰好呈中性,则混合前c(NaOH) c(CH3COOH)
(3)在D点,溶液中离子浓度大小关系为_____________________。
FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。请回答下列问题:
(1)FeCl3净水的原理是 。FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除H+作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示) 。
(2)为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。
①若酸性FeCl2废液中c(Fe2+)=2.0×10-2mol·L-1, c(Fe3+)=1.0×10-3mol·L-1, c(Cl-)=5.3×10-2mol·L-1,则该溶液的PH约为 。
②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式:
ClO3-+Fe2++ = Cl-+ Fe3++ .
(3)FeCl3在溶液中分三步水解:
Fe3++H2O Fe(OH)2++H+ K1
Fe(OH)2++H2OFe(OH)2++H+ K2
Fe(OH)++H2OFe(OH)3+H+ K3
以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是 。
通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氧化铁,离子方程式为:
xFe3++yH2OFex(OH)y(3x-y)++yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号) 。
a.降温 b.加水稀释 c.加入NH4Cl d.加入NaHCO3
室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是 。
(4)天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe(mg·L-1)表示]的最佳范围约为 mg·L-1。
在含有弱电解质的溶液中,往往有多个化学平衡共存。
(1)常温下,将0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等体积混合后溶液pH大于7,若混合液体积等于两溶液体积之和,则混合液中下列关系正确的是
A.c(HA)<c(A-) B.c(HA)一定大于0.1mol/L
C.c(Na+)=c(HA)+c(A-) D.2c(OH-)=2c(H+)+[c(HA)-c(A-)]
(2)常温下在20mL0.1mol/L Na2CO3溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如下图所示。
回答下列问题:
①在同一溶液中,H2CO3、HCO3-、CO32-(填:“能” 或“不能”) 大量共存。
②当pH=7时,溶液中各种离子其物质的量浓度之间的等量关系是: 。
③ 已知在25℃时,CO32-水解反应的平衡常数Kh==2×10-4,当溶液中c(HCO3-)︰c(CO32-)=2︰1时,溶液的pH= 。
铜及其化合物在工农业生产及日常生活中应用非常广泛。
(1)由辉铜矿制取铜的反应过程为:
2Cu2S(s) + 3O2 (g) = 2Cu2O(s) + 2SO2(g) △H=-768.2kJ·mol-1
2Cu2O(s) + Cu2S(s) =" 6Cu(s)" + SO2(g) △H=+116.0kJ·mol-1
热化学方程式:Cu2S(s) + O2(g) =" 2Cu(s)" + SO2(g) △H= kJ·mol-1。
(2)氢化亚铜是一种红色固体,可由下列反应制备
4CuSO4 + 3H3PO2 + 6H2O =" 4CuH↓" + 4H2SO4 + 3H3PO4
①该反应还原剂是 (写化学式)。
②该反应每转移3mol电子,生成CuH的物质的量为 mol。
(3)氯化铜溶液中铜各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与c(Cl-) 的关系如右图所示。
①当c(Cl-)=9mol·L-1时,溶液中主要的3种含铜物种浓度大小关系为 。
②在c(Cl-)=1mol·L-1的氯化铜溶液中,滴入AgNO3溶液,含铜物种间转化的离子方程式为 (任写一个)。
(4)一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程:
①在铜的作用下完成工业尾气中SO2的部分催化氧化,所发生反应为:
2SO2+2n Cu+(n+1)O2+(2-2 n) H2O=2n CuSO4+(2-2n) H2SO4
从环境保护的角度看,催化脱硫的意义为 。
②利用下图所示电化学装置吸收另一部分SO2,并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式 。
(1) 一定温度下,向1 L 0.l mol·L-1 CH3 COOH溶液中加入0.1 molCH3COONa固体,溶液中 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)常温下,将VmL、0.1000mol·L-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol·L-1醋酸溶液中,充分反应。回答下列问题。(忽略溶液体积的变化)
①如果溶液pH=7,此时V的取值__ ___20.00(填“>”、“<”或“=”),而溶液中 c(Na+)、c(CH3COO-)、c(H+)、c(OH-)的大小关系为___________________。
②如果V=40.00,则此时溶液中c(OH-) -c(H+) - c(CH3COOH)=___________mol·L-1。
(3)常温下,向20 ml 0.1mol·L-1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1mol·L-1 HC1溶液40 mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数随溶液pH变化的情况如下图,回答下列问题:
①若将Na2CO3和NaHCO3混合物配成溶液,则此溶液的pH的取值范围是 ;
为测定Na2CO3和NaHCO3混合物中的质量分数,下列方案可行的是
A.取a克混合物充分加热,减重b克 |
B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b克固体 |
C.取a克混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b克 |
D.取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b克固体 |
②所得溶液中含量最多的三种离子的物质的量浓度的大小关系为
甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,请回答下列问题:
(1)一定温度下,在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是 (填序号)
A.每消耗1mol CO的同时生成2molH2
B.混合气体总物质的量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如下图所示。
B、C两点的平衡常数K(B) K(C)(填“>”、“=”或“<”).
③某温度下,将2.0mol CO和6.0molH2充入2L的密闭容器中,达到平衡时测得c(CO)=0.25mol/L,CO的转化率= ,此温度下的平衡常数K= (保留二位有效数字)
(2)常温下,将V mL、0.20mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.20mol/L甲酸溶液中,充分反应,溶液pH=7,此时V 20.00(填“>”、“=”或“<”);当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时,溶液中所含离子浓度由大到小顺序__ _____
(3)温度650℃的熔融盐燃料电池,用(CO、H2)作反应物,空气与CO2的混合气体为正极反应物,镍作电极,用Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质.该电池的正极反应式为
(4)己知:CH3OH、H2的燃烧热(△H)分别为﹣726.5kJ/mol、﹣285.8kJ/mol,则常温下CO2和H2反应生成CH3OH和H2O的热化学方程式是
(共14分)SO2的含量是空气质量日报中一项重要检测指标,请结合所学知识回答下列问题。
(1)工业制硫酸过程中,SO2催化氧化的原理为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 。T℃时,向某密闭容器中充入一定SO2(g)和O2(g),发生上述反应,测得SO2(g)的平衡转化率(a)与体系总压强(p)的关系如图所示。
①a、b两点对应的平衡常数K(a) K(b)(填“>”、“<”或“=”,下同),SO2浓度c(a) c(b)。
②c点时,反应速率v(正) v(逆)。
(2)电化学法处理SO2。
硫酸工业尾气中的SO2经分离后,可用于制备硫酸,同时获得电能,装置如下图所示(电极均为惰性材料):
①M极发生的电极反应式为 。
②若使该装置的电流强度达到2.0A,理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为 L(已知:1个e-所带电量为1.6×10-19C)。
(3)溶液法处理SO2。已知常温下H2SO3和H2CO3的电离常数如下表所示:
常温下,将SO2缓慢通入100mL 0.2mol•L-1的Na2CO3溶液中,当通入448mLSO2时(已折算为标准状况下的体积,下同),发生的离子方程式为 ;当通入896mLSO2时,所得溶液呈弱酸性,溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。
(一)对于弱酸,在一定温度下达到电离平衡时,各微粒的浓度存在一种定量的关系。下表为几种弱酸在25℃时的电离平衡常数
回答下列问题:
(1)K只与温度有关,当温度升高时,K值____(填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)从电离的角度,HCO3-、HPO42-、H2PO4-都可看作是酸,其中酸性最强的是_________,最弱的是________。
(3)对于同一种多元弱酸,有不止一个电离平衡常数,多个常数K1、K2、K3、之间存在某种大小关系,此关系是________;以碳酸为例,用离子方程式和必要的文字说明产生此规律的原因______ _。
(4)电离平衡常数是用实验的方法测定出来的.现已经测得25℃时,c mol/L的的电离转化率为____,则该温度下醋酸的电离平衡常数_____。
(二)化合物SOCl2是一种液态化合物,沸点77 ℃。在盛有10 mL水的锥形瓶中,小心地滴加8~10滴SOCl2,可观察到剧烈反应,液面上有白雾形成,并有带刺激性气味的气体逸出。该气体可使滴有品红试液的滤纸褪色。
(1)写出SOCl2和水反应的化学方程式:_____________________________。
(2)把AlCl3溶液蒸干、灼烧,最后得到的主要固体产物是 ;用SOCl2与AlCl3·6H2O混合共热得到无水AlCl3,原因是________________________ 。
在含有弱电解质的溶液中,往往有多个化学平衡共存。
(1)常温下,将0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等体积混合后溶液pH大于7,若混合液体积等于两溶液体积之和,则混合液中下列关系正确的是
A.c(HA)<c(A-)
B.c(HA)一定大于0.1mol/L
C.c(Na+)=c(HA)+c(A-)
D.2c(OH-)=2c(H+)+[c(HA)-c(A-)]
(2)常温下在20mL0.1mol/L Na2CO3溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如下图所示。
回答下列问题:
①在同一溶液中,H2CO3、HCO3-、CO32-(填:“能”或“不能”) 大量共存。
②当pH=7时,溶液中各种离子其物质的量浓度之间的等量关系是: 。
③已知在25℃时,CO32-水解反应的平衡常数即水解常数Kh==2×10-4,当溶液中c(HCO3-)︰c(CO32-)=2︰1时,溶液的pH= 。
已知某溶液中只存在OH-、H+、CH3COO-、Na+四种离子,某同学推测其离于浓度大小顺序有如下四种关系:
①c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
②c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
③c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
④c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
(1)若溶液中只溶解了一种溶质,则该溶质是 ,上述四种离子浓度的大小顺序为 (填编号)。
(2)若该溶液是由体积相等的氢氧化钠溶液和醋酸溶液混合而成,且恰好反应,则混合前两溶液的物质的量浓度大小关系为c(NaOH) c(CH3COOH)(填“大于”“小于”或“等于”,下同),混合前酸中c(H+)和碱中c(OH-)的关系是c(H+) c(OH-)。
(3)若该溶液是由体积相等的氢氧化钠溶液和醋酸溶液混合而成,且恰好是中性,则混合前两溶液的物质的量浓度大小关系为c(NaOH) c(CH3COOH)(填“大于”“小于”或“等于”),混合后溶液中的各离子浓度的大小关系为
(1)室温下,如果将0.1molCH3COONa和0.05molHCl全部溶于水,形成混合溶液(假设无损失), 和 两种粒子的物质的量之和等于0.1mol。
(2)已知某溶液中只有Na+、CH3COO-、H+、OH-四种离子。某同学推测该溶液中离子浓度可能有如下四种关系:
A.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+) >c(OH-)
C.c(Na+)>c(OH-)> c(CH3COO-)>c(H+)
D.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+) >c(OH-)
①若溶液中只溶解了一种溶质,该溶质的名称是 ,上述离子浓度大小关系中正确的是(填序号) ;
②若上述关系中D是正确的,则溶液中溶质的化学式是 ;
③若该溶液由体积相等的醋酸与NaOH溶液混合而成,且溶液恰好呈中性,则混合前c(CH3COOH)(填“>”“<”“=”,下同) c(NaOH),混合后c(CH3COO-)与c(Na+)的关系是c(CH3COO-) c(Na+)。
(3)25℃时,向0.1mol/L的醋酸溶液中加入少量的醋酸钠固体,当固体溶解后,测得溶液的pH增大,主要原因是 (填序号)
A.醋酸与醋酸钠发生反应
B.醋酸钠溶液水解显碱性,增加了c(OH-)
C.醋酸钠溶于水电离出醋酸根离子,抑制了醋酸的电离,使c(OH-)减小。
(本题共14分)火力发电厂产生的烟气中含有CO2、CO、SO2等物质,直接排放会对环境造成危害。对烟气中CO2、CO、SO2等物质进行回收利用意义重大。
(1)“湿式吸收法”利用吸收剂与烟气中的SO2发生反应从而脱硫,其中“钠碱法”用NaOH溶液作吸收剂,向100mL2mol·L-1的NaOH溶液中通入标准状况下4.48LSO2气体,反应后测得溶液pH<7.则溶液中下列各离子浓度关系正确的是 (填字母序号).
a.c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H2SO3)
b.c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)
c.c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(OH-)
d.c(H+)= c(SO32-)- c(H2SO3)+c(OH-)
(2)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如图所示
①在阳极区发生的反应中的非氧化还原反应的离子方程式为 .
②简述CO32-在阴极区再生的原理 .
(3)下表中列出了25℃、l0l kPa时一些物质的燃烧热数据:
已知键能:C—H键:413.4kJ.mol-l. H—H键:436.0 kJ·mol-1,请计算:
①2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g) △H=
②C2H2中—C≡C—的键能为 kJ·mol-l
(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。负极反应式为 .为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,为此电池工作时必须有部分A物质参加循环,则A物质的化学式是 .
Ⅰ.在含有弱电解质的溶液中,往往有多个化学平衡共存。一定温度下,向1 L 0.l mol·L-1 CH3 COOH溶液中加入少量CH3COONa固体。
(1)CH3COOH溶液的电离平衡 移动(填“向左”、“向右”或“不”),溶液中 (填“增大”、“减小”或“不变”);
(2)若该溶液呈酸性,则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为: 。
Ⅱ、开发新能源和三废处理都是可持续发展的重要方面。
(1)H2、CO、CH3OH都是重要能源物质,它们燃烧热依次为285.8KJ/mol、281.5KJ/mol、726.7KJ/mol.已知CO、H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)。则该合成甲醇的热化学方程式为
(2)CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在密闭容器中充入10 mol CO与20 mol H2,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
则M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为 ;P1 P2(填“>”或“<”或“=”);
M、N两点平衡状态下,容器中物质的总物质的量之比为:n(M)总:n(N)总= 。
试题篮
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