【题目】过量排放含氮物质会污染大气或水体,研究氮及其化合物的性质及转化,对降低含氮物质的污染有着重大的意义。
Ⅰ.对NO与O2反应的研究。
(1)已知氮氧化物转化过程中的焓的变化如下图所示,写出 NO转化为NO2的热化学方程式__________。
(2)2NO+O22NO2的平衡常数表达式K=_______。其他条件不变,利用分子捕获器适当减少反应容器中NO2的含量,平衡常数K将_____(填“增大”、“减小”或“不变” )。
(3)已知:2NO2(g)N2O4(g) △H<0。在一定条件下,将2 mol NO和1 mol O2通入恒容密闭容器中进行反应,在不同温度下,测得平衡时体系中NO、O2、NO2的物质的量与温度的关系如下图所示。
①曲线c代表________的物质的量与温度的关系,x点对应的O2的转化率为________。
②根据上图可推测_________________。
A.2NO+O22NO2的平衡常数:x点﹥y点
B.y点时2NO+O22NO2的反应速率:υ(正)﹤υ(逆)
C.400~1200℃时,随着温度升高,N2O4体积分数不断增大
D.x点对应的NO的物质的量分数为4/11
Ⅱ.对废水中过量氨氮转化的研究。
废水中过量的氨氮(NH3和NH4+)会导致水体富营养化。某科研小组用NaClO氧化法处理氨氮废水,将其转化为无污染物质,不同进水pH对氨氮去除率的影响如图所示。
已知:ⅰ.HClO的氧化性比NaClO强;
ⅱ.NH3比NH4+更易被氧化。
(4)pH=1.25时,NaClO与NH4+反应生成N2等无污染物质,该反应的离子方程式______。
(5)进水pH为1.25~6.00范围内,氨氮去除率随pH升高发生图中变化的原因是_______。
【答案】2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -112kJ·mol-1 不变 NO2 60% AD 3HClO + 2NH4+ = N2↑ + 3Cl-+ 3H2O + 5H+(或3ClO-+ 2NH4+ = N2↑ +3Cl-+ 3H2O + 2H+) pH<2.6时,随着pH升高,NaClO含量增大,氧化性能降低,导致氨氮去除率下降;pH在2.6~6之间时,随着pH升高,氨氮废水中NH3含量增大,氨氮更易被氧化
【解析】
(1)依据能量转化图的数据作答;
(2)平衡常数是指反应达到平衡时,各生成物平衡浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物平衡浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值;平衡常数只和温度有关;
(3)①依据升高温度对反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的影响作答;依据x点的NO平衡时的物质的量,找出反应的氧气的物质的量,根据转化率公式求得结论;
②A. 反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)为放热反应,则随着温度的升高,反应的平衡常数减小;
B. 图中任何一点是平衡时的物质的物质的量;
C. 2NO2(g)N2O4(g) △H<0,依据温度对平衡的影响作答;
D. 列出三段式,求出NO的物质的量分数;
Ⅱ.(4)依据氧化还原反应规律作答;
(5)依据给定的已知信息分析。
(1)从转化过程的焓的变化情况可知,2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -(180 kJ·mol-1-68 kJ·mol-1)=-112kJ·mol-1,故答案为:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -112kJ·mol-1;
(2)2NO+O22NO2的平衡常数表达式K=;化学反应平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关,因此其他条件不变,利用分子捕获器适当减少反应容器中NO2的含量,平衡常数K将不变;
(3)①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -112kJ·mol-1,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则NO2的物质的量随温度的升高而减小,NO和O2的物质的量随温度的升高而增大,从图中可以看出,曲线c代表NO2的物质的量与温度的关系;曲线a代表NO的物质的量与温度的关系,x点处NO平衡时的物质的量为0.8mol,则转化的NO的物质的量为2mol-0.8mol=1.2mol,转化的O2的物质的量为×1.2mol=0.6mol,则转化率为×100%=60%;
②A. 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)为放热反应,随着温度的升高,反应的平衡常数减小,从图中可以看出,Tx<Ty,则平衡常数比较:x点﹥y点,A项正确;
B. 图中任何一点是平衡时的物质的物质的量,则υ(正)=υ(逆),B项错误;
C.2NO2(g)N2O4(g) △H<0,则升高温度,平衡向逆反应方向移动,N2O4的体积分数降低,C项错误;
D. x点NO、NO2平衡时的物质的量均为0.8mol,列出三段式如下:
2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)
起始量(mol) 2 1 0
转化量(mol) 1.2 0.6 1.2
平衡量(mol) 0.8 0.4 0.8
2NO2(g)N2O4(g)
起始量(mol)1.2 0
转化量(mol)0.4 0.2
平衡量(mol)0.8 0.2
则对应的NO的物质的量分数为=,D项正确;
故答案选AD;
Ⅱ.(4)pH=1.25时,NaClO氧化NH4+反应生成N2等无污染物质,自身还原为氯离子,3HClO + 2NH4+ = N2↑ + 3Cl-+ 3H2O + 5H+(或3ClO-+ 2NH4+ = N2↑ +3Cl-+ 3H2O + 2H+);
(5)根据已知i,pH<2.6时,随着pH升高,NaClO含量增大,氧化性能降低,导致氨氮去除率下降;根据已知ii,pH在2.6~6之间时,随着pH升高,氨氮废水中NH3含量增大,氨氮更易被氧化,所以进水pH为1.25~6.00范围内,氨氮去除率随pH升高发生图中变化。
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【题目】可逆反应A+3B2C+2D在4种不同条件下的反应速率(单位为mol·L-1·s-1)分别为①v(A)=0.15 ②v(B)=0.6 ③v(C)=0.4 ④v(D)=0.45该反应反应速率最快的条件是( )
A. ② B. ④ C. ①和④ D. ②和③
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【题目】图中,A是单质,B的焰色反应呈黄色。判断A、B、C、D的化学式:
A_____ B______ C______ D______
下列转化的化学方程式为:
(1)A→B__________
(2)B→D________
(3)A→C__________
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【题目】用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 0.1 mol NaHSO4固体中含有的离子总数为0.3NA
B. 1L 1 mo1·L-1的(NH4)2CO3溶液中所含NH4+的数目为2NA
C. 标况下,22.4L Cl2通入水中,转移的电子数为NA
D. 20g D2O含有的中子数为10NA
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【题目】有机化合物甲与乙在一定条件下可反应生成丙:
下列说法正确的是
A. 甲与乙生成丙的反应属于取代反应
B. 甲分子中所有原子共平面
C. 乙的一氯代物有2种
D. 丙在酸性条件下水解生成和CH318OH
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【题目】碱式碳酸铜可用作木材防腐剂、水体杀藻剂等,研究性学习小组设计以下方案制备碱式碳酸铜并进行相关实验探究。
Ι.以铜屑为原料制备碱式碳酸铜的装置如下:
步骤1 连接好装置,检查装置的气密性,装药品。
步骤2 往三颈烧瓶中加入适量的浓硝酸,使铜屑完全反应。
步骤3 往步骤2反应后的溶液中加入一定比例的Na2CO3和NaOH的混合液,加热。
步骤4 将三颈烧瓶中的混合物过滤、洗涤、烘干,获得产物。
已知:ⅰ.碱式碳酸铜为草绿色或绿色结晶物,易溶于酸,不溶于水,在100℃的水中易分解;
ⅱ.NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O;
NO不能单独与NaOH溶液反应。
(1)步骤2中浓硝酸与铜屑反应的离子方程式为___________________。
(2)步骤2反应一段时间后,须打开止水夹,通入一段时间的空气,目的是_______。
(3)步骤3对装置A的加热方式最好采用____________。
(4)装置Ι中仪器a的名称为____,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个装置不能替代图1中B装置的是_____(填装置序号)。
(5)欲检验步骤4获得的产物中是否含有NO3-,所需的试剂可以是__________。
Ⅱ.探究在一定温度下,不同的原料配比对产物的影响,实验数据如下:
实验序号 | V[Cu(NO3)2] /mL (0.5 mo1·L-1) | V(NaOH) / mL (0.5 mo1·L-1) | V(Na2CO3)/ mL (0.25 mo1·L-1) | 沉淀数量 | 沉淀颜色 |
1 | 2.0 | 2.0 | 1.6 | + | 浅绿色 |
2 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | + + | 浅绿色 |
3 | 2.0 | 2.0 | 2.4 | + + + | 蓝色 |
4 | 2.0 | 2.0 | 2.8 | + + + | 蓝色 |
注:“+”越多表示沉淀量越多
(6)分析表格数据可得:制备碱式碳酸铜最佳的原料配比n[Cu(NO3)2]:n(NaOH) : n(Na2CO3) =___。
Ⅲ.产物组成的测定
(7)碱式碳酸铜的成分有多种,化学式可表示为mCu(OH)2·n CuCO3。为测定Ι中所得碱式碳酸铜的组成,学习小组同学准确称取3.820 g样品溶于适量的硫酸中,加水配成l00 mL溶液,取l0.00 mL溶液于锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH至3~4,加入过量的KI(2 Cu2+ + 4 I- = 2 CuI↓ + I2),用0.l000 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定(2 S2O32- + I2 = 2I- + S4O62-),接近终点时,加入淀粉指示剂,继续滴定至终点,蓝色消失。进行平行实验后,测得平均消耗Na2S2O3标准溶液的体积为35.00 mL。该碱式碳酸铜的化学式为_____
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【题目】无水MgBr2常用于催化剂。某化学小组在实验室选用下图所示装置 (夹持装置略)采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2。
已知:①在浓硫酸存在下,加热到140℃时乙醇脱水生成乙醚(C2H5OC2H5),加热到170℃时乙醇脱水生成CH2 = CH2。
②乙醚的熔点为34.6℃,沸点为132℃。
③Mg和Br2剧烈反应,放出大量的热;MgBr2具有强吸水性;MgBr2能与乙醚发生反应 MgBr2 +3C2H5OC2H5 MgBr2 3C2H5OC2H5。
实验主要步骤如下:
I.选用上述部分装置,正确连接,检查装置的气密性。向装置中加入药品。
II.加热装置A,迅速升温至140℃,并保持140℃加热一段时间,停止加热。
III.通入干燥的氮气,让液溴缓慢进入装置B中,直至完全加入。
IV.装置B中反应完毕后恢复至室温,过滤反应物,将得到的滤液转移至干燥的烧瓶中,在冰水中冷却,析出晶体,再过滤得三乙醚合溴化镁粗产品。
V.用苯洗涤粗产品,减压过滤,得三乙醚合溴化镁,将其加热至160℃分解得无水 MgBr2。
回答下列问题:
(1)装置A中使用仪器m的优点是________。
(2)步骤I中所选装置的正确连接顺序是a________ (填小写字母)。装置D的作用是________。
(3)若加热装置A一段时间后发现忘记加入碎瓷片,应该采取的正确操作是________。
(4)步骤V中用苯洗涤三乙醚合溴化镁的目的是________。
(5)步骤V采用减压过滤(使容器内压强降低,以达到固液快速分离)。下列装置可用作减压过滤的是________(填序号)。
(6)实验中若温度控制不当,装置B中会产生CH2Br—CH2Br。请设计实验验证 CH2Br—CH2Br的存在:从反应后的混合物中分离提纯得到CH2Br—CH2Br,_______。
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【题目】氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现出不同的性质。下列结论正确的是( )
A. 加入有色布条,片刻后有色布条褪色,说明有Cl2存在
B. 溶液呈浅黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在
C. 先加入盐酸酸化,再加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,说明有Cl-存在
D. 加入NaOH溶液,氯水的浅黄绿色消失,说明有HClO存在
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【题目】298 K时,AgSCN的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列判断错误的是
A. 298 K时,Ksp(AgSCN)=1.0×10-12
B. 欲使溶液由c点移到d点,可滴入少量KSCN浓溶液
C. 向a点溶液中加入等物质的量的AgNO3、KSCN固体后,可能使a点移动到c点
D. b点溶液蒸发部分水后恢复至室温可移动到c点
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