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10.生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水,某化学兴趣小组模拟该法探究有关因素对破氰反应速率的影响(注:破氰反应是指氧化剂将CN-氧化的反应).
【相关资料】
①氰化物主要是以CN-和[Fe(CN)6]3-两种形式存在.
②Cu2+可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂;Cu2+在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱,可以忽略不计.
③[Fe(CN)6]3-较CN-难被双氧水氧化,且pH越大,[Fe(CN)6]3-越稳定,越难被氧化.
【实验过程】
在常温下,控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2+的浓度相同,调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水溶液的用量,设计如下对比实验:
(l)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)
实验
序号
实验目的初始pH废水样品体积/mLCuSO4溶液的体积/mL双氧水溶液的体积/mL蒸馏水的体积/mL
为以下实验操作参考760101020
废水的初始pH对破氰反应速率的影响1260101020
双氧水的浓度对破氰反应速率的影响760102010
实验测得含氰废水中的总氰浓度(以CN-表示)随时间变化关系如图所示.

(2)实验①中20~60min时间段反应速率:υ(CN-)=0.0175mol•L-1•min-1
(3)实验①和实验②结果表明,含氰废水的初始pH增大,破氰反应速率减小,其原因可能是初始pH增大,催化剂Cu2+会形成Cu(OH)2沉淀,影响了Cu2+的催化作用(或初始pH增大,[Fe(CN)6]3-较中性和酸性条件下更稳定,难以氧化)(填一点即可).在偏碱性条件下,含氰废水中的CN-最终被双氧水氧化为HCO3-,同时放出NH3,试写出该反应的离子方程式:CN-+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3-
(4)该兴趣小组同学要探究Cu2+是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用,请你帮助他设计实验并验证上述结论,完成下表中内容.(己知:废水中的CN-浓度可用离子色谱仪测定)
实验步骤(不要写出具体操作过程)预期实验现象和结论

分析 (1)实验的目的是调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水溶液的用量,应分别检测废水的初始pH对破氯反应速率的影响和双氧水的浓度对破氰反应速率的影响;
(2)根据v=$\frac{△C}{△t}$,进行计算求解;
(3)pH越大,[Fe(CN)6]3-越稳定,越难被氧化,破氰反应速率减小;根据条件结合氧化还原反应的知识解答;
(4)分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份,滴加过氧化氢,一份中加入少量的无水硫酸铜粉末,另一份不加,用用离子色谱仪测定废水中的CN浓度来做对比实验.

解答 解:(1)影响该反应的因素有pH以及双氧水的浓度,实验目的为废水的初始pH对破氰反应速率的影响和双氧水的浓度对破氰反应速率的影响,其它量应不变,而且总体积不变,蒸馏水的体积为10mL,所以双氧水的体积为20mL,
故答案为:双氧水的浓度对破氰反应速率的影响;10;20; 
(2)根据v=$\frac{(1.4-0.7)mol•{L}^{-1}}{(60-20)min}$=0.0175mol•L-1•min-1,故答案为:0.0175;
(3)pH越大,[Fe(CN)6]3-越稳定,越难被氧化,所以破氰反应速率减小;因为氰废水中的CN最终被双氧水氧化为HC03,其中的碳由+2价变成+4价,1mol转移2mol的电子,而过氧化氢1mol也转移2mol的电子,所以CN和H2O2的物质的量之比为1:1,所以反应的离子方程式为:CN-+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3-
故答案为:初始pH增大,催化剂Cu2+会形成Cu(OH)2沉淀,影响了Cu2+的催化作用(或初始pH增大,[Fe(CN)6]3-较中性和酸性条件下更稳定,难以氧化);CN-+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3-
(4)分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份,滴加过氧化氢,一份中加入少量的无水硫酸铜粉末,另一份不加,用用离子色谱仪测定废水中的CN浓度,如果在相同时间内,若甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度,则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用,反之则不起催化作用,故答案为:

实验方案(不要求写出具体操作过程)预期实验现象和结论
分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中,再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液,只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末,用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN-浓度相同时间内,若甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度,则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用;若两试管中的CN-浓度相同,则Cu2+对双氧水破氰反应不起催化作用

点评 本题考查外界条件的变化对化学反应速率的影响,为高频考点,侧重于学生的分析、计算能力的考查,学生要清楚在研究一个变量引起速率变化的时候,其它的量应该相同,另还要学会以用对比实验,来得出结论,有一定的难度.

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16.碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图装置),下列说法是正确的是(  )
A.洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡
B.从Z导管出来的气体中无二氧化碳
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.已知同温同浓度时,①H2CO3比H2S的电离(一级电离)常数大,②H2S比HCO3-的电离常数大(即H2S的K1比H2CO3的K2大),根据酸与盐的反应规律,下列反应中不正确的是(  )
A.Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHSB.Na2S+H2O+CO2=NaHS+NaHCO3
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14.下列说法错误的是(  )
A.依原电池的原理设计出化学电源
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定.
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭 真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:
NH2COONH4(s)?2NH3(g)+CO2(g)
实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表:
温度/℃15.020.025.030.035.0
平衡总压强/kPa5.78.312.017.124.0
平衡气体总浓度/mol•L-12.4×10-33.4×10-34.8×10-36.8×10-39.4×10-3
①可以判断该分解反应已经达到平衡的是BC.
A.2v(NH3)=v(CO2
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据,列式计算 25.0℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数:K=c2(NH3)•c(CO2)=($\frac{2}{3}$c2($\frac{1}{3}$c)=$\frac{4}{27}$×(4.8×10-33=1.6×10-8
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在 25.0℃下达到分解平衡.若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量增加(填“增加”、“减少”或“不变”).
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H>0(填“>”、“=”或“<”),熵变△S>0(填“>”、“=”或“<”).
(2)已知:NH2COONH4+2H2O?NH4HCO3+NH3•H2O.该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定其水解反应速率,得到c(NH2COO-)随时间的变化趋势如图所示.
⑤计算 25.0℃时,0~6min 氨基甲酸铵水解反应的平均速率:0.05mol•L-1•min-1
⑥根据图中信息,如何说明该水解反应速率随温度升高而增大:25.0℃时反应物的起始浓度较小,但0~6min的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15.0℃时的大.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.某学习小组对影响速率的因素和氧化还原反应滴定进行探究:
探究I“影响化学反应速率的因素”,选用4mL0.01mol/LKMn04溶液与2mL0.1mol/L H2C2O4溶液在稀硫酸中进行实验,改变条件如表:
组别草酸的体积(mL)温度其他物质
2Ml20
2mL2010滴饱和MnS04溶液
2mL30
1mL201mL蒸馈水
(1)实验①和②的目的是研究催化剂对化学反应速率的影响;如果研究温度对化学反应速率的影响,使用实验①和③.
(2)对比实验①和④,可以研究反应物的浓度对化学反应速率的影响,实验④中加入1mL蒸馏水的目的是确保①和④组对比实验中c(KMnO4)或确保溶液总体积不变.
探究II.该小组查阅资料得知:2Mn04-+5C2042-+16H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O,欲利用该反应测定某草酸钠(Na2C204)样品中草酸钠的质量分数.该小组称量1.34g草酸钠样品溶于稀硫酸中,然后用0.200mol/L的酸性高键酸钾溶液进行滴定(其中的杂质不跟高锰酸钾和稀硫酸反应).
(1)滴定前是否要滴加指示剂?否.(填“是”或“否”)
(2)下列操作中可能使所测Na2C204溶液的浓度数值偏低的是
A.酸式滴定管未用标准酸性高锰酸钾溶液润洗就直接注入酸性高锰酸钾溶液
B.滴定前盛放Na2C204溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
D.读取酸性高锰酸钾溶液体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
(3)达到终点时消耗了15.00mL的高锰酸钾溶液,样品中草酸钠的质量分数为75%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.镁是最轻的结构金属材料之一,又具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点.国内外将镁合金应用于汽车行业,以减重、节能、降低污染,改善环境.但金属镁性质活泼,能与空气中的O2、N2、CO2等反应,也能与沸水反应.其中,Mg与N2反应的产物Mg3N2与水反应:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑.请回答下列问题:
(1)甲组学生研究Mg能在CO2气体中燃烧,并研究其产物.将镁条在空气中加热点燃后迅速插入盛放CO2气体的集气瓶中,观察到的现象是剧烈燃烧,发出耀眼白光,反应后在集气瓶内部附着白色粉末和黑色颗粒;化学反应方程式是2Mg+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO
(2)乙组学生根据上述甲组实验,认为Mg能在NO2中燃烧,可能产物为MgO、N2和Mg3N2.通过如下实验装置来验证反应产物(夹持装置省略,部分仪器可重复使用).
已知:NO2气体能被NaOH吸收.NH3•H2O的电离常数与CH3COOH电离常数相等,均为1.75×10-5

①乙组同学的装置中,依次连接的顺序为ABCBED(填字母序号);装置B中的作用是在C的两侧防止水蒸气进入C中与产物Mg3N2反应
②确定产物中有N2生成的实验现象为D中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中
(3)设计实验证明:
①产物中存在Mg3N2:取C中少量反应产物,加入到水中产生刺激性气味的气体,该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝
②MgO和Mg(OH)2溶于铵盐溶液是与NH4+直接反应,不是与NH4+水解出来的H+反应:醋酸铵溶液呈中性,将①中加水后的溶液加热,赶走NH3后,再加入过量的CH3COONH4溶液,根据固体是否溶解分析判断.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.一定温度下,在容积为V L的密闭容器中进行反应:aN(g)?bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示:
(1)此反应的化学方程式中$\frac{a}{b}$=2:1
(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为:$\frac{1}{v({t}_{2}-{t}_{1})}$mol/(L•min)
(3)平衡时,N的转化率为75%.(提示:转化率=$\frac{已反应的原料的量}{初始原料的总量}×100%$)
(4)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是CE
A.反应中M与N的物质的量之比为1:1
B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D.单位时间内每消耗a mol N,同时生成b mol M
E.N的质量分数在混合气体中保持不变.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.下列仪器中:①漏斗 ②容量瓶 ③蒸馏烧瓶 ④天平 ⑤分液漏斗 ⑥滴定管 ⑦燃烧匙,常用于物质分离的是①③⑤(填编号).

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