Ⅰ.下表1是常温下几种弱酸的电离平衡常数(Ka)和弱碱的电离平衡常数(Kb),表2是常温下几种难(微)溶物的溶度积常数(Ksp)。
请回答下面问题:
(1)下列能使醋酸溶液中CH3COOH的电离程度增大,而电离常数不变的操作是 (填序号)。
A.升高温度 | B.加水稀释 |
C.加少量的CH3COONa固体 | D.加少量冰醋酸 |
(2)CH3COONH4的水溶液呈 (选填“酸性”、“中性”、“碱性”)。
(3)工业中常将BaSO4转化为BaCO3后,再将其制成各种可溶性的钡盐(如:BaCl2)。具体做法是用饱和的纯碱溶液浸泡BaSO4粉末,并不断补充纯碱,最后BaSO4转化为BaCO3。现有足量的BaSO4悬浊液,在该悬浊液中加纯碱粉末并不断搅拌,为使c(SO42-)达到0.0l mol/L以上,则溶液中c(CO32-)应不低于 mol/L。
Ⅱ.化学在能源开发与利用中起着重要的作用,如甲醇、乙醇、二甲醚(CH3OCH3)等都是新型燃料。
(1)乙醇是重要的化工产品和液体燃料,可以利用下列反应制取乙醇。
2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) △H=a kJ/mol
在一定压强下,测得上述反应的实验数据如下表。
根据表中数据分析:
①上述反应的 0(填“大于”或“小于”)。
②在一定温度下,提高氢碳(即)比,平衡常数K值 (填“增大”、“减小”、或“不变”)。
(2)催化剂存在的条件下,在固定容积的密闭容器中投入一定量的CO和H2,同样可制得乙醇(可逆反应)。该反应过程中能量变化如图所示:
①写出CO和H2制备乙醇的热化学反应方程式 。
②在一定温度下,向上述密闭容器中加入1 mol CO、3 mol H2及固体催化剂,使之反应。平衡时,反应产生的热量为Q kJ,若温度不变的条件下,向上述密闭容器中加入4 mol CO、12 mol H2及固体催化剂,平衡时,反应产生的热量为w kJ,则w的范围为 。
(3)二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效的优良性能。以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池,其工作原理与甲烷燃料电池原理相类似。该电池中负极上的电极反应式是 。
(14分)请回答下列问题:
(1)下表列出了一些化学键的键能E:
化学键 |
H—H |
O===O |
O—H |
E/kJ·mol-1 |
436 |
x |
463 |
反应H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1,则x=__________。
(2)铅蓄电池是正极板上覆盖有PbO2,负极板上覆盖有Pb,电解质溶液是H2SO4溶液,电池放电时的总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
请写出充电时阴极的电极反应式:__________________
(3)反应m A+n Bp C,在某温度下达到平衡。
①若A、B、C都是气体,减压后正反应速率小于逆反应速率,则m、n、p的关系是________________。
②若C为气体,且m + n = p,在加压时化学平衡发生移动,则平衡必定向________________方向移动。
③若再升高温度,平衡向逆向移动,则正反应为 _________ 反应(填“吸热”或“放热”)
(4)依据氧化还原反应Zn(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+Cu(s)设计的原电池如图所示。
①请在图中标出电极材料及电解质溶液(写化学式)________________
②盐桥中的Cl-向________极移动(填“左”或“右”)。
氮族元素包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)。
(1)氮是地球上含量丰富的一种元素,工业上用N2和H2合成NH3。
①已知:(Ⅰ)N2(g)+3H2(g)==2NH3(g) ∆H=-92.2KJ/mol (Ⅱ) N2(g)+O2(g)==2NO(g) ∆H=+180KJ/mol
(Ⅲ)H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l) ∆H=—285.8KJ/mol,则4NH3(g)+5O2(g)==4NO(g)+6H2O(l) ∆H=________
②现将1 mol N2(g)、3mol H2(g)充入一容积为2L的密闭容器中,在500℃下进行反应,10 min时达到平衡,下列说法中正确的是 。
A.图甲是用H2表示的反应速率变化曲线
B.图乙表示反应过程中,混合气体平均相对分子质量为M,混合气体密度为d,混合气体压强为p的变化情况
C.图丙的两个容器中分别发生反应:N2(g)+3H2(g)==2NH3(g)、2NH3(g) ==N2(g)+3H2(g)。达到化学平衡时,相同组分的浓度相等且两个反应的平衡常数互为倒数
(2)反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) ∆H>0,在2L密闭容器中放人1molPCl5,保持一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
①若改变温度使v(逆)增大,平衡____移动(填“正向”、“逆向”或“不”);
②T时,该反应的平衡常数为 。
(3)①推断As元素在周期表中的位置是 。
②已知某砷酸盐可发生如下反应:AsO43-+2I-+2H+=AsO33-+I2+H2O。某化学兴趣小组利用该反应原理设计如图所示装置:
C1、C2是石墨电极,A中盛有KI和I2混合溶液,B中盛有Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液,当连接开关K后,A中溶液颜色逐渐变深,灵敏电流计G的指针向右偏转。此时C2上发生的电极反应式是 ;一段时间后,当电流计指针回到中间“0”位时,再向B中滴加过量浓NaOH溶液,可观察到电流计指针 (填“不动”、“向左偏”或“向右偏”)。
金属铁是应用广泛,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可利用离子交换和滴定的方法。实验中称取3.25g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用1.0 mol·L-1的盐酸中和滴定,正好中和时消耗盐酸60.0mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x的值:
(列出计算过程)。
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl) = 1∶2.8,则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。
(3)把SO2气体通入FeCl3溶液中,发生反应的离子方程式为 。
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为 ;与MnO2—Zn电池类似,K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池,其中Zn极的电极反应式为 ,K2FeO4的电极反应式为 。
短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置关系如右图所示,已知在同周期元素的常见简单离子中,W的简单离子半径最小,X、Y、Z、W的单质及其化合物在日常生活中用途极其广泛。
|
X |
Y |
Z |
W |
|
|
|
(1)X元素在元素周期表中的位置___ __________。
(2)X、Y、Z元素的氢化物均有两种或两种以上,其中一定条件下,液态YH3与液态H2Z可以发生类似方式电离,则液态YH3中阴离子的电子式为_______________。
(3)超细WY粉末被应用于大规模集成电路领域。其制作原理为W2Z3、Y2、X在高温下反应生成两种化合物,这两种化合物均由两种元素组成,且原子个数比均为1∶1;其反应的化学方程式为 _。
(4)以W为材料制成的容器在空气中具有自我保护作用,这种容器____(填“能”或“不能”)用来腌制咸菜,原因是_________________________________________。
(5)某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定XZ的浓度,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中Z2-可以在固体介质NASICON中自由移动。则负极的反应式___________。
关于该电池的下列说法,正确的是______
A.工作时电极b作正极,Z2- 通过固体介质NASICON由电极b流向电极a
B.工作时电流由电极a通过传感器流向电极b
C.传感器中通过的电流越大,尾气中XZ的含量越高
(6)由元素X与元素Z组成的某种阴离子具有还原性,能被酸性KMnO4氧化,请填写相应的离子,并给予配平:。
已知A、B、C、D、E、F六种短周期元素中,A、B、C、D是组成蛋白质的基本元素;A与B的原子序数之和等于C原子核内的质子数;A与E、D与F分别位于同一主族,且F原子核内的质子数是D原子核外电子数的2倍。据此,请回答:
(1)F在周期表中的位置是____________________________。
(2)由A、C、D、F按8:2:4:1原子个数比组成的化合物甲中含有的化学键类型为____________;甲溶液中各离子浓度由大到小的顺序为________________(用离子浓度符号表示)。
(3)化合物乙由A、C组成且相对分子质量为32;化合物丙由A、D组成且分子内电子总数与乙分子内电子总数相等;乙与丙的反应可用于火箭发射(反应产物不污染大气),则该反应的化学方程式为_________________________________________。
(4)由A、D、E、F组成的化合物丁能与硫酸反应并放出刺激性气味的气体,则丁的化学式为________;实验测得丁溶液显弱酸性,由此你能得出的结论是___________________。
(5)由B、A按1:4原子个数比组成的化合物戊与D的常见气态单质及NaOH溶液构成原电池
|
(如图),试分析:
氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)在固定容积的密闭容器中,进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=—92.4kJ/mol,
其平衡常数K与温度T的关系如下表:
T/K |
298 |
398 |
498 |
平衡常数K |
4.1×106 |
K1 |
K2 |
试判断K1 K2(填写“>” “ =”或“<”)。
(2)用2mol N2和3mol H2合成氨,三容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其它条件相同的情况下,实验测得反应均进行到t min时N2的质量分数如图所示,此时甲、乙、丙三个容器中一定达到化学平衡状态的是 ,都达到平衡状态时,N2转化率最低的是 。
(3)NH3与CO2在120oC,催化剂作用下可以合成反应生成尿素:CO2 +2NH3(NH2)2CO +H2O
在密闭反应容器中,混合气体中NH3的含量变化关系如图所示
(该条件下尿素为固体)。则A点的正反应/速率(CO2) B点的逆反应速率(CO2)(填写“>”“=”或“<”),NH3的平衡转化率为____ ;
(4)已知下列热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H = -571.6kJ/mol
N2(g)+O2(g)2NO(g) △H =+180kJ/mol
请写出用NH3还原NO的热化学方程式_ ;
(5)氨气在纯氧中燃烧,生成一种单质和水,试写出该反应的化学方程式____ 。科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通人氨气的电极是 (填“正极”或“负极”),在碱性条件下,通人氨气的电极发生的电极反应式为 。
氮是地球上含量丰富的一种元素,氨、肼(N2H4)和叠氮酸都是氮元素的重要氢化物,在工农业生产、生活中有着重大作用。
(1)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重要影响。
①在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,其平衡常数K与温度T的关系如下表。
T/K |
298 |
398 |
498 |
平衡常数K |
4.1×106 |
K1 |
K2 |
则该反应的平衡常数的表达式为________;判断K1________K2(填“>”、“<”或“=”)。
②下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
b.v(N2)正=3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
③一定温度下,在1 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生上述反应。若容器容积恒定,10 min达到平衡时,气体的总物质的量为原来的,则N2的转化率为________,以NH3的浓度变化表示该过程的反应速率为________。
(2)肼可用于火箭燃料、制药原料等。
①在火箭推进器中装有肼(N2H4)和液态H2O2,已知0.4 mol液态N2H4和足量液态H2O2反应,生成气态N2和气态H2O,放出256.6 kJ的热量。该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
②一种肼燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时负极的电极反应式为_____________________________________。
③加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。该反应的化学方程式_______________________________________。
肼与亚硝酸(HNO2)反应可生成叠氮酸,8.6 g叠氮酸完全分解 可放出6.72 L氮气(标准状况下),则叠氮酸的分子式为________。
为了提高资源利用率,减少环境污染,化工集团将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链,如图所示。
请填写下列空白。
(1)钛铁矿进入氯化炉前通常采取洗涤、粉碎、烘干、预热等物理方法处理,请从原理上解释粉碎的作用:_______________________________________
已知氯化炉中氯气和焦炭的理论用料物质的量之比为7∶6,则氯化炉中还原剂的化学式是___________________________。
(2)已知:①Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)ΔH=-641 kJ/mol
②2Mg(s)+TiCl4(s)= 2MgCl(s)+Ti(s)ΔH=-512 kJ/mol
则Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s) ΔH=________。
(3)氩气通入还原炉中并不参与反应,通入氩气的作用是___________________________
(4)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池。已知该燃料电池的总反应式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32—+6H2O,该电池中正极上的电极反应式为_________________________________________。
工作一段时间后,测得溶液的pH________(填“减小”、“增大”或“不变”)。
“雾霾”已成为当今世界环境热点话题,为减少CO、SO2、NOx等气体的排放,某环境小组研究使用如下方式。
Ⅰ.使用清洁能,例如二甲醚( DME)。现由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=—90.7KJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=—23.5KJ/mol
③CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=—41.2KJ/mol
回答下列问题:
(1)则反应3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+ CO2(g) 的ΔH =______KJ/mol;
(2)将合成气以甲n(H2)/n(CO)=2通入1L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3 (g)+H2O(g)△H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示,下列说法正确的是 (填字母序号)。
A.△H<O
B.P1< P2<p3
C.若在p3和316℃时,起始n(H2)/n( CO)= 3,则达到平衡时,CO的转化率小于50%
(3)如图为绿色“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图
a电极的电极反应式为:
Ⅱ.利用I2O5消除CO污染的反应为:5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s);不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通人4 mol CO,测得CO2的体积分数(CO2)随时间t变化曲线如图。
请回答:(1)从反应开始至a点时的反应速率为v(CO) 。
(2)b点时化学平衡常数Kb= 。
(3)下列说法不正确的是 (填字母序号)。
A.容器内气体密度不变,表明反应达到平衡状态
B.两种温度下,c点时体系中混合气体的压强相等
C.增大d点的体系压强,CO的转化率不变
D.b点和d点的化学平衡常数:Kb<Kd
甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
(1)反应②是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系,如图所示。则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A) K(B)(填“>”、“<”或“=”)。据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3= (用K1、K2表示)。
(3)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是 。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是 。
(4)甲醇燃料电池有着广泛的用途,同时Al-AgO电池是应用广泛的鱼雷电 池,其原理如图所示。该电池的负极反应式是 。
(5)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下,将a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,反应平衡时,2c(Ba2+)= c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为 。
环境污染中除了有害气体产生的空气污染外,重金属离子在溶液中引起的水体污染也相当严重.近年来城市汽车拥有量呈较快增长趋势,汽车尾气的主要有害成分一氧化碳和氮氧化物加重了城市空气污染.研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理及研究重金属离子水污染的处理具有非常重要的意义.
(1)一定条件下,NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体.将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应,若测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,则平衡常数K= .
(2)工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物(以NO和NO2的混合物为例).
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应.
NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2;2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2
用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合物,每产生22.4L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44g,则混合气体中NO和NO2的体积比为 .
(3)如图是MCFC燃料电池,它是以水煤气(CO、H2)为燃料,一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质.A为电池的 极(选填“正”或“负”).写出B极电极反应式 .
(4)含铬化合物有毒,对人畜危害很大.因此含铬废水必须进行处理才能排放.
已知:
在含+6价铬的废水中加入一定量的硫酸和硫酸亚铁,使+6价铬还原成+3价铬;再调节溶液pH在6~8之间,使Fe3+和Cr3+转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀而除去.用离子方程式表示溶液pH不能超过10的原因 .
(5)铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性能的不锈钢,CrO3大量地用于电镀工业中.
CrO3具有强氧化性,热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如图所示.则B点时剩余固体的成分是 (填化学式).
根据化学学科中的基本理论,请回答下列问题:
Ⅰ、常温下,取pH=2的盐酸和醋酸溶液各100 ml, 向其中分别加入适量的Zn粒,反应过程中两溶液的pH变化如图所示。则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是_____ (填“A”或“B”)。
Ⅱ、丙烷在燃烧时能放出大量的热,它也是液化石油气的主要成分,作为能源应用于人们的日常生产和生活。
已知:①2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(l),△H1=-2741.8kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566kJ/mol
(1)写出丙烷的燃烧热的热化学方程式: 。
(2)现有1mol C3H8在不足量的氧气里燃烧,生成1mol CO和2mol CO2以及气态水,将所有的产物通入一个固定体积为1L的密闭容器中,在一定条件下发生如下可逆反应:
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+ H2(g) △H1=+41.2kJ/mol
①下列事实能说明该反应达到平衡的是
a.体系中的压强不发生变化 b.v正(H2)=v逆(CO)
c.混合气体的平均相对分子质量不发生变化 d.CO2的浓度不再反生变化
②5min后体系达到平衡,经测定,H2为0.8mol,则v(H2)= 。
③向平衡体系中充入少量CO,则平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)依据(1)中的反应可以设计一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丙烷气体;燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在其内部可以传导O2-。在电池内部O2-移向 极(填“正”或“负”);电池的正极电极反应为 。
高铁酸钾(K2FeO4)具有很强的氧化性,在生产、生活中有广泛应用。
(1)K2FeO4常用做高效水处理剂,其两种作用分别是_____。
[已知:FeO42-+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-]
(2)制备K2FeO4可以采用湿式氧化法,流程如下图:
①完成氧化工序的离子方程式:
②除杂工序目的是除去Na2FeO4溶液中的杂质,除去的杂质主要有_____(写化学式)。
③转化工序控制在某温度下进行,则该温度下溶解度:Na2FeO4_____K2FeO4 (填“>”、“<”或“=”)。
(3)实验室模拟工业电解法制取K2FeO4,装置如右图。
①此装置中电源的负极是____(填“a”或“b”)。
②阳极的电极反应式为______。
(4)已知K2FeO4稀溶液中存在如下平衡:4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2。实验测得K2FeO4溶液浓度与温度和pH的关系分别如下图所示:
①由图I可得出的结论:该反应的△H___0(填“>”、“<”或“=”)。
②图Ⅱ中pH1___pH3(填“>”、“<”或“=”)。
I.X、W、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是W的4倍,X、Y在周期表中相对位置如下图。
X |
|
|
|
|
Y |
(1)X在周期表中的位置是________。
(2)Z单质与石灰乳反应的化学方程式为________。
(3)Y的气态氢化物通入FeCl3溶液中,有Y单质析出,该反应的离子方程式为___。
(4)W-Y高能电池是一种新型电池,它以熔融的W、Y单质为两极,两极之间通过固体电解质传递W+离子。电池反应为:16W(l)+nY8(l)8W2Yn(l)。放电时,W+离子向___极移动;正极的电极反应式为________。
II.在容积可变的密闭容器中充入A、B、C三种气体,发生反应:x A+yBzC,恒温下,通过压缩容器体积改变压强,分别测得A的平衡浓度如下表:
(5)根据①②数据分析得出:x+y ___z(填“>”、“<”或“=”)。
(6)该温度下,当压强为1×106 Pa时,此反应的平衡常数表达式为________。
试题篮
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