臭氧可用于净化空气、饮用水的消毒、处理工业废物和作氧化剂.
(1)臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如:6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s) ΔH=-235.8kJ/mol.已知2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g) ΔH=+62.2kJ/mol,则常温下反应: 2O3(g)=3O2(g)的ΔH= .
(2)科学家P.Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。臭氧在阳极周围的水中产生,电极反应式为3H2O-6e-=O3↑+6H+,阴极附近溶解在水中的氧气生成过氧化氢,其电极反应式为 。
(3)O3在碱性条件下可将Na2SO4氧化成Na2S2O8。写出该反应的化学方程式为:
(4)所得的Na2S2O8溶液可降解有机污染物4-CP。原因是Na2S2O8溶液在一定条件下可产生强氧化性自由基(SO4-·)。通过测定4-CP降解率可判断Na2S2O8溶液产生SO4-·的量。某研究小组设计实验探究了溶液酸碱性、Fe2+的浓度对产生SO4-·的影响。
①溶液酸碱性的影响:其他条件相同,将4-CP加入到不同pH的Na2S2O8溶液中,结果如图a所示。由此可知:溶液酸性增强, (填 “有利于”或“不利于”)Na2S2O8产生SO4-·。
②Fe2+浓度的影响:相同条件下,将不同浓度的FeSO4溶液分别加入c(4-CP)=1.56×10-4 mol·L-1、c(Na2S2O8)=3.12×10-3 mol·L-1的混合溶液中。反应240 min后测得实验结果如图b所示。已知 S2O82- + Fe2+= SO4-·+ SO42- + Fe3+。则由图示可知下列说法正确的是:_________________(填序号)
A.反应开始一段时间内, 4-CP降解率随Fe2+浓度的增大而增大,其原因是Fe2+能使Na2S2O8产生更多的SO4-·。 |
B.Fe2+是4-CP降解反应的催化剂 |
C.当c(Fe2+)过大时,4-CP降解率反而下降,原因可能是Fe2+会与SO4—.发生反应,消耗部分SO4—.。 |
D.4-CP降解率反而下降,原因可能是生成的Fe3+水解使溶液的酸性增强,不利于降解反应的进行。 |
③当c(Fe2+)=3.2 ×10-3 mol·L-1时,4-CP降解的平均反应速率的计算表达式为 。
向2.0L恒容密闭容器中充人1.0mol PCl5,在温度为T时发生如下反应
PCl5(g) PCl3(g)+C12(g) H=124kJ·mol-1。反应过程中测定的部分数据见下表:
时间t/s |
0 |
50 |
150 |
250 |
350 |
n(PCL3)/mol |
0 |
0.16 |
0.19 |
0.2 |
0.2 |
回答下列问题
(1)反应在前50 s的平均速率v(PCI5)=________。
(2)温度为T时,该反应的化学平衡常数=________。
(3)要提高上述反应的转化率,可采取的措施有________。
(4)在温度为T时,若起始时向容器中充入0.5mol PCl5和a mol Cl2平衡时PCl5的转化率仍为20%,则a=________。
(5)在热水中,五氯化磷完全水解,生成磷酸(H3 PO4),该反应的化学方程式是________。
若将0.01 mol PCI5投入l L热水中,再逐滴加入AgNO3溶液,先产生的沉淀是________ [已知Ksp(Ag3 PO4)="1.4" x 1 0-16,Ksp(AgCl)="1.8" x 10-10]。
(6)一定条件下,白磷溶于硝酸溶液产生一种氮氧化合物气体,该气体与白磷的物质的量之比为20:3,反应的化学方程式为____________________________。
氢气是清洁的能源,也是重要的化工原料。
(1)以H2为原料制取氨气进而合成CO(NH2)2的反应如下:
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=―92.40 kJ·mol-1
2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H=―159.47 kJ·mol-1
NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=+72.49 kJ·mol-1
则N2(g)、H2(g)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(s)和H2O(l)的热化学方程式为 。
(2)用丙烷和水为原料在电催化下制氢气,同时得到一种含有三元环的环氧化合物A,该反应的化学方程式为 。该反应也可生成A的同分异构体——另一种环氧化合物B,B的核磁共振氢谱为下图中的 (填“a”或“b”)。
(3)已知叠氮酸(HN3)不稳定,同时也能与活泼金属反应,反应方程式为:
2HN3=3N2↑+H2↑
2HN3+Zn=Zn(N3)2+H2↑
2 mol HN3与一定量Zn完全反应,在标准状况下生成67.2 L气体,其中N2的物质的量为 。
(4)已知H2S高温热分解制H2的反应为:H2S(g)H2(g)+1/2S2(g) 在恒容密闭容器中,控制不同温度进行H2S的分解实验:以H2S的起始浓度均为c mol·L-1测定H2S的转化率,结果如右下图所示。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线,b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。若985℃时,反应经t min达到平衡,此时H2S的转化率为40%,则反应速率v(H2)= (用含c、t的代数式表示)。请说明随温度的升高,曲线b向曲线a逼近的原因: 。
(5)用惰性电极电解煤浆液的方法制H2的反应为:C(s)+2H2O(l)=CO2(g)+2H2(g)现将一定量的1 mol·L-1 H2SO4溶液和适量煤粉充分混合,制成含碳量为0.02 g·mL-1~0.12g·mL-1的煤浆液,置于右图所示装置中进行电解(两电极均为惰性电极)。则A极的电极反应式为 。
回答以下关于第三周期元素及其化合物的问题。
(1)下列能用于判断氧和氟非金属性强弱的是 (选填编号)。
A.气态氢化物的稳定性 B.最高价氧化物对应水化物的酸性
C.单质与氢气反应的难易 D.单质与同浓度酸发生反应的快慢
(2)Be和Al具有相似的化学性质,写出BeCl2水解反应的化学方程式
(3)常温下,不能与铝单质发生反应的是_________(填序号)
A.CuSO4溶液 B.Fe2O3 C.浓硫酸 D.NaOH E.Na2CO3固体
(4)相同压强下,部分元素氟化物的熔点见下表:
氟化物 |
NaF |
MgF2 |
SiF4 |
熔点/℃ |
1266 |
1534 |
183 |
试解释上表中氟化物熔点差异的原因: 。SiF4分子的空间构型为 ,SiF4中Si—F键间的键角 。(选填“相等”、“不相等”或“无法判断”)
(5)Cl2合成有机物时会产生副产物HC1。4HCl+O22Cl2+2H2O,可实现氯的循环利用。
该反应平衡常数的表达式K= ;若反应容器的容积为2L,8min后达到平衡,测得容器内物质由2.5mol减少至2.25mol,则HCl的平均反应速率为 mol/L∙ min。
以下是一些物质的熔沸点数据(常压):
|
钾 |
钠 |
Na2CO3 |
金刚石 |
石墨 |
熔点(℃) |
63.65 |
97.8 |
851 |
3550 |
3850 |
沸点(℃) |
774 |
882.9 |
1850(分解产生CO2) |
---- |
4250 |
金属钠和CO2在常压、890℃发生如下反应:4 Na(g)+ 3CO2(g) 2 Na2CO3(l)+ C(s,金刚石) △H=-1080.9kJ/mol
(1)若反应在10L密闭容器、常压下进行,温度由890℃升高到1860℃,若反应时间为10min, 金属钠的物质的量减少了0.2mol,则10min内CO2的平均反应速率为 。
(2)高压下有利于金刚石的制备,理由是 。
(3)由CO2(g)+ 4Na(g)=2Na2O(s)+ C(s,金刚石) △H=-357.5kJ/mol;则Na2O固体与C(金刚石)反应得到Na(g)和液态Na2CO3(l)的热化学方程式 。
(4)下图开关K接M时,石墨电极反应式为 。
(5)请运用原电池原理设计实验,验证Cu2+、Ag+氧化性的强弱。
在方框内画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥(在同一烧杯中,
电极与溶液含相同的金属元素),并标出外电路电子流向。
t℃时,将3 mol A和1 mol B气体通人体积为2L的密闭容器中(容积不变),发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g),2min时反应达到平衡状态(温度不变),剩余了0.8 mol B,并测得C的浓度为0.4 mol/L,请填写下列空白:
(1)从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为 ;
(2)x= ;
(3)若向原平衡混合物的容器中再充人a mol C,在t℃时达到新的平衡,此时B的物质的量为n(B)=
mol;
(4)如果上述反应在相同温度和容器中进行,欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等,起始加入的三种物质的物质的量n(A)、n(B)、n(C)之间应该满足的关系式为 。
由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),图1表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol—1)的变化。
(1)写出该反应的热化学方程式 。
(2)关于该反应的下列说法中,正确的是 。
A.△H>0,△S>0 B.△H>0,△S<0 C.△H<0,△S<0 D.△H<0,△S>0
(3)该反应的平衡常数K的表达式为: 。
(4)温度降低,平衡常数K (填“增大”、 “不变”或“减小”)。
(5)为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1 L的密闭容器中,充入1 molCO2和3 molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。从反应开始到平衡,用氢气浓度变化表示的平均反应速率v (H2)= 。
(6)下列措施中能使增大的有 。
A.升高温度
B.加入催化剂
C.将H2O(g)从体系中分离
D.体积不变,充入He(g)使体系总压强增大
反应aA+bB cC在体积为2L的容器中进行反应。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质的量随时间变化的曲线如下图所示:
请回答下列各题:
(1)反应的化学方程式为_____________________________
(2)A的平均反应速率vI(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为________________
(3)由计算可知,第Ⅰ段20分钟时,C的平均速率vI(C)=____________________
某温度时,在一个容积为2 L的密闭容器中,X、Y、Z,三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,试填写下列空白:
(1)该反应的化学方程式为_______________;
(2)反应开始至2 min,气体Z的反应速率为____________;
(3)若X、Y、Z均为气体,反应达到平衡时:
①压强是开始时的________倍;
②若此时将容器的体积缩小为原来的 0.5倍,达到平衡时,容器内温度将降低(容器不与外界进行热交换),则该反应的正反应为________反应(填“放热”或“吸热”)。
已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);△H=-196 kJ/mo1,850K时,在2L固定容积的密闭容器中充入2mol SO2和2mol O2,10分钟后达到平衡,SO2浓度和时间关系如图。
回答下列问题
(1)前10分钟内O2的平均反应速率为 mol/(L·min)
(2)平衡时,02的转化率为 ,此时反应共放热 kJ。
(3)若15分钟时维持温度不变,压缩容器体积,使其体积变为1L,假设在20分钟时达到新平衡,此时c(O2)=1.15 mol/L,请在图上画出15-25分钟SO2的浓度变化曲线。
温度一定,在一个10L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。试根据图中数据,填写下列空白:
(1)从开始至2min,Z的平均反应速率为 。
(2)该反应的化学方程式为 。
(3)保持温度和体积不变,若n(X)=2mol,n(Y)="3" mol,n (Z)=1mol,该反应向 (填“正反应”或“逆反应”) 方向进行。
(14分)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ/mol。
请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示__________、______________,E的大小对该反应的反应热有无影响?______________。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低?____________;
(2)图中ΔH=__________kJ/mol;
(3)如果反应速率v(SO2)为0.05 mol/(L·min),则v(O2)=________mol/(L·min)
(4)已知单质硫的燃烧热为296 kJ/mol,计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH=_ _。
超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的和转变成和,化学方程式:2NO+2CO2CO2+N2
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度(mol·L-1)如表:
时间/s |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
c(NO) |
1.00×10-3 |
4.50×10-4 |
2.50×10-4 |
1.50×10-4 |
1.00×10-4 |
1.00×10-4 |
c(CO) |
3.60×10-3 |
3.05×10-3 |
2.85×10-3 |
2.75×10-3 |
2.70×10-3 |
2.70×10-3 |
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
(1)若1molNO和1molCO的总能量比1molCO2和0.5molN2的总能量大,则上述反应的 0(填写“>”、“<”、“=”)。
(2)前2s内的平均反应速率v(N2)=_____________。(保留两位小数)
(3)下列措施能提高和转变成和的反应速率的是 。
A.选用更有效催化剂 B.升高反应体系温度C.降低反应体系温度 D.缩小容器体积
(4)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。(浓度/ mol·L-1)
实验编号 |
T/℃ |
NO初始浓度 |
CO初始浓度 |
催化剂比表面积/m2·g-1 |
Ⅰ |
280 |
1.20×10-3 |
5.80×10-3 |
82 |
Ⅱ |
|
|
|
124 |
Ⅲ |
350 |
|
|
124 |
①请在上表格中填入剩余的实验条件数据。
②请在给出的坐标图中,画出上表中的Ⅰ、Ⅱ两个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明各条曲线的实验编号、起始浓度。
氨气是生产氮肥、硝酸、纯碱等的重要原料。
(1)实验室模拟合成氨。在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料(单位是mol /L),平衡时测得甲容器中H2的转化率为20%。
|
N2 |
H2 |
NH3 |
甲 |
1 |
3 |
0 |
乙 |
0.5 |
1.5 |
1 |
丙 |
0 |
0 |
4 |
①平衡时甲容器中氨气的浓度为 。
②乙容器中开始反应时,v逆 v正(填<、>或=)。
③达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数由大到小的顺序为 。
(2)工业上以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为:
2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l),该反应的平衡常数和温度关系如下:
T / ℃ |
165 |
175 |
185 |
195 |
K |
111.9 |
74.1 |
50.6 |
34.8 |
①焓变ΔH_____0(填“>”、“<”或“=”)。
②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比)=x,下图是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。α随着x增大而增大的原因是 。
③右图中的B点处,NH3的平衡转化率为 。
由于催化剂可以为化学工业生产带来巨大的经济效益,催化剂研究和寻找一直是受到重视的高科技领域。
(1)V2O5是接触法制硫酸的催化剂。下图为硫酸生产过程中2SO2 (g) + O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1反应过程的能量变化示意图。
①V2O5的使用会使图中B点 (填“升高”、“降低”)。
②一定条件下,SO2与空气反应tmin后,SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L,则SO2起始物质的量浓度为 mol/L;生成SO3的化学反应速率为 mol/(L·min)。
(2)下图是一种以铜、稀硫酸为原料生产蓝矾的生产流程示意图。
①生成CuSO4的总反应为2Cu+O2+2H2SO4=2 CuSO4+2H2O,少量起催化作用,使反应按以下两步完成:
第一步:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+
第二步: 。(用离子方程式表示)
②调节溶液pH为3~4的目的是 ,调节时加入的试剂可以为 。(选填序号)
a.NaOH溶液 b.CuO粉末 c.Cu2(OH)2CO3 d.氨水
(3)纳米TiO2是优良的光敏催化剂。工业上用钛铁矿制得粗TiO2;再转化为TiCl4(l);由TiCl4(l)制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中(700~1000℃)进行水解。
已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
①写出TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO的热化学方程式: 。
②写出上述TiCl4(l)制取纳米TiO2的化学方程式: 。
试题篮
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