【题目】氮、硫的化合物合成、应用以及对环境的影响一直是科学界研究的热点。
(1)尿素主要以NH3和CO2为原料进行合成。主要通过以下两个反应进行:
反应1:2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l) ΔH1= -117.2 kJ·mol-1
反应2:H2NCOONH4(l)H2O(l)+CO(NH2)2(l) ΔH2=+21.7 kJ·mol-1
请回答:
CO(NH2)2 (l)+H2O(l)2NH3(l)+CO2(g) ΔH3=____ kJ·mol-1;该反应能发生的主要原因是_________
(2)焦炭催化还原SO2生成S2,化学方程式为:2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g),在恒容容器中,1 mol/LSO2与足量的焦炭反应,SO2的转化率随温度的变化如图所示。
①若700℃发生该反应,经3分钟达到平衡,计算0—3分钟v(S2)=_______molL-1min-1,该温度下的平衡常数为_________
②若该反应在起始温度为700℃的恒容绝热容器中进行,达到平衡时SO2的转化率_________90%(填“>”、“<”或“=”)
③下列说法一定能说明该反应达到平衡状态的是____
A.焦炭的质量不再变化时
B.CO2、SO2的浓度相等时
C.SO2的消耗速率与CO2的生成速率之比为1:1
D.容器的总压强不再变化时
(3)已知25℃时:H2SO3的电离常数Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8
①工业上可用Na2SO3溶液吸收法处理SO2,25℃时用1mo/L的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为___________________
②工业上也可用氨水来吸收SO2,写出氨水吸收过量SO2的化学反应方程式______________
【答案】+95.5 熵增或△S>0 0.15 36.45 < AD c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+) = c(OH-) NH3H2O+SO2===NH4HSO3
【解析】
(1)根据盖斯定律,反应1 + 反应2所得的化学方程式是目标反应的逆过程,据此分析反应热效应;反应能发生,根据自由能变化公式ΔG = ΔH-TΔS判断反应方向;
(2)①经3分钟达到平衡,从图中可看出SO2的转化率为90%,通过列出三段式结合反应速率的定义及化学平衡常数的表达式计算作答;
②根据图中信息可知,700℃以后二氧化硫的转化率降低,则推出反应放热,根据绝热容器中,温度对平衡时SO2的转化率影响回答;
③反应若达到平衡状态,则v正 = v逆,且各组分的浓度保持不变,与之相关的物质的量、百分含量、体积分数也保持不变据此作答;
(3)①Na2SO3溶液呈碱性,吸收SO2会生成NaHSO3,使溶液呈酸性,pH = 7时,溶液的溶质有Na2SO3和NaHSO3,根据水溶液的三大守恒规律判断离子浓度大小;
②氨水吸收过量SO2可生成亚硫酸氢铵。
(1)反应1:2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l) ΔH1= -117.2 kJ·mol-1
反应2:H2NCOONH4(l)H2O(l)+CO(NH2)2(l) ΔH2=+21.7 kJ·mol-1
则-(反应1 +反应2)得,CO(NH2)2 (l)+H2O(l)2NH3(l)+CO2(g),对应的ΔH3 = -(-117.2 kJ·mol-1 +21.7 kJ·mol-1) = +95.5 kJ·mol-1;根据自由能变化公式ΔG = ΔH-TΔS,因反应的ΔH3>0,该反应之所以能发生,是因为该反应中的熵增或△S>0,
故答案为:95.5;熵增或△S>0;
(2)①从图中可看出SO2的转化率为90%时达到平衡状态,则根据可逆反应
则v(S2) = = = 0.15 molL-1min-1,该温度下的平衡常数K= = = 36.45,
故答案为:0.15;36.45;
②由图象可知,温度超过700℃,SO2的转化率降低,说明平衡向逆向移动,即该反应为放热反应,所以在起始温度为700℃的恒容绝热容器中进行,随着反应的进行,容器的温度会高于700℃,则达到平衡时SO2的转化率<90%,
故答案为:<;
③反应式2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g),则
A.焦炭的质量不再变化时,说明反应达到动态平衡,A项正确;
B.CO2、SO2的浓度相等时,不能说明浓度保持不变,则无法证明反应达到平衡状态,B项错误;
C.SO2的消耗速率与CO2的生成速率均表示正反应速率,所以不能说明反应达到平衡状态,C项错误;
D.反应体系是气体体积增大的反应,则容器的总压强不再变化时,能说明反应达到平衡状态,D项正确;
故答案为AD;
(3) ①Na2SO3溶液吸收SO2生成NaHSO3,离子方程式为SO32-+SO2+H2O═2HSO3-;25℃时用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液pH=7时,溶液中的溶质为Na2SO3和NaHSO3,故c(Na+)最大,c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,根据K2=6.2×10-8=可知=0.62,故c(HSO3-)>c(SO32-),则有:c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-);
故答案为:c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-);
②SO2为酸性氧化物,氨水吸收过量SO2会生成NH4HSO3,其化学反应方程式为NH3H2O+SO2=NH4HSO3,
故答案为:NH3H2O+SO2=NH4HSO3。
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【题目】T K时,向2.0L恒容密闭容器中充入0.10molCOCl2,发生反应 ,经过一段时间后反应达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表,下列说法正确的是
t/s | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 |
n(Cl2)/mol | 0 | 0.030 | 0.039 | 0.040 | 0.040 |
A. 反应在前2s的平均速率mol·L-1·s-1
B. 保持其他条件不变,升高温度,若新平衡时c(C12)=0.038mol·L-1,则反应的△H<0
C. 平衡后向上述容器中再充入0.10molCOCl2,平衡正向移动,COCl2的转化率增大
D. T K时该反应的化学平衡常数为
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【题目】在一定温度下,a的容积保持不变,b的上盖可随容器内气体压强的改变而上下移动,以保持容器内外压强相等。在a、b中分别加入2 mol A和2 molB,起始时容器体积均为V L,发生反应2A+B x C,并达到化学平衡状态,平衡时两容器中A、B、C的物质的量之比均为1:3:6。
下列说法一定正确的是
A. x的值为2 B. a、b容器中从起始到平衡所需时间相同
C. B物质可为固体或液体 D. 平衡时,b容器的体积小于V L
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【题目】应用元素周期律推断,下列说法正确的是
A.Sr(锶)的碳酸盐难溶于水B.Tl(铊)的氢氧化物是两性氢氧化物
C.H2Se比H2S更稳定D.H3AsO4酸性比H3PO4强
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【题目】为了除去氯化钠样品中的杂质碳酸钠,某兴趣小组最初设计了如下所示方案进行实验:
关于该实验的说法错误的是( )
A.用过滤的方法分离出沉淀A,沉淀A为CaCO3
B.固体B 为纯净的NaCl
C.蒸发时用玻璃棒搅拌,防止飞溅
D.在混合物溶液中加过量盐酸能实现该实验的目的,且更简便
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【题目】Mn2O3是一种重要的工业原料,在电磁和有机合成等领域应用广泛。某学习小组在实验室用CH4还原MnO2制备Mn2O3,并测定产品纯度。请回答下列问题:
Ⅰ.制备(实验装置如图所示)
已知:Al4C3+12H2O==4Al(OH)3+3CH4↑。
(1)仪器a的名称为______________________
(2)用稀醋酸代替水的优点有________________________________________
(3)连接好实验装置,检验装置的气密性并加入相应试剂。向烧瓶中滴加稀醋酸之后,在点燃酒精灯之前应进行的操作是__________________________________
(4)仪器b中同时生成两种能参与大气循环的物质,该反应的化学方程式为______________
(5)指出上述实验装置有一处明显的缺陷____________________________
Ⅱ.测定产品中Mn2O3的纯度(只考虑产品中混有少量未参与反应的MnO2)
ⅰ.实验结束后,取仪器b中所得固体7.19g,加入足量硫酸酸化的KI溶液,使固体中锰元素全部转化为Mn2+;
ⅱ.将所得溶液稀释至500mL;
ⅲ.取25.00mL稀释后的溶液,滴加几滴淀粉溶液,用0.200molL-1的Na2S2O3标准溶液滴定,达到滴定终点时,消耗25.00mLNa2S2O3标准溶液。(已知:I2+2 Na2S2O3==Na2S4O6+2NaI)
(1)步骤ⅰ中发生反应的离子方程式为________________________________________
(2)滴定终点的标志是__________________________________________________
(3)所取固体中Mn2O3的质量分数为___________________(计算结果精确到0.1%)
(4)下列操作使测定结果偏高的是______________
A.滴定前平视,滴定终点俯视读数
B.盛放Na2S2O3标准溶液的滴定管未用标准液润洗
C.硫酸酸化的KI溶液在空气中静置时间过长
D.滴定前正常,滴定后滴定管尖嘴内有气泡
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【题目】某同学设计了测定气体摩尔体积的探究实验,利用氯酸钾分解制O2。
实验步骤如下:
①连接好实验装置,检查装置的气密性。
②把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量试管和药品的总质量为15.95 g。
③加热,开始反应,直到不再有气体产生为止。
④测量排入量筒中水的体积为285.0 mL,换算成标准状况下氧气的体积为279. 7 mL。
⑤准确称量试管和残留物的质量为15. 55 g。
根据上述实验过程,回答下列问题:
(1)如何检查装置的气密性?____________________________________________。
(2)以下是测量收集的气体体积必须包括的几个步骤:
①调整量筒的高度使广口瓶和量筒内的液面高度相同;
②使试管和广口瓶内气体都冷却至室温;
③读取量筒内液体的体积。
这三步操作的正确顺序是_________________(请填写步骤代号)。
进行③的实验操作时,若仰视读数,则读取氧气的体积_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)实验过程中产生氧气的物质的量是_____mol;实验测得氧气的气体摩尔体积是______(保留小数点后两位)。
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【题目】碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题:
(1)三氯化氮(NCl3)是一种黄色、油状、具有刺激性气味的挥发性有毒液体,其原子均满足8e—结构。写出其电子式_____________________。氯碱工业生产时,由于食盐水中通常含有少量NH4Cl,而在阴极区与生成的氯气反应产生少量三氯化氮,该反应的化学方程式为______________。
(2)已知:2CO2(g) + 3NaOH(aq)=NaHCO3(aq)+Na2CO3(aq)+H2O(l) △H=-4a kJ/mol
CO2(g) +2NaOH(aq)=Na2CO3(aq)+H2O(l) △H=-b kJ/mol
该条件下CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学反应方程式为:____________。
(3)利用CO可以将NO转化为无害的N2,其反应为:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),向容积均为IL的甲、乙、丙三个恒温(反应温度分别为300℃、T℃、300℃)容器中分别加入相同量NO和CO,测得各容器中n(CO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
n(CO)(甲容器)/mol | 2.00 | 1.50 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
n(CO)(乙容器)/mol | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
n(CO)(丙容器)/mol | 1.00 | 0.80 | 0.65 | 0.53 | 0.45 |
①甲容器中,0~40min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_______。
②该反应的△H______0(填“>”或“<”)。
③甲、丙容器达到平衡时,CO的转化率为α(甲)________α(乙)(填“>”,“< ”,“=”)
(4)常温下,在(NH4)2C2O4溶液中,反应NH4++C2O42—+H2ONH3·H2O+HC2O4—的平衡常数K=___。(已知常温下,H2C2O4的电离平衡常数Ka1≈5×10-2,Ka2≈5×10-5 H2O的电离平衡常数Kw=1×10-14 NH3·H2O的电离平衡常数Kb≈2×10-5)
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【题目】如图是中学化学中常用于混合物的分离和提纯的装置,请根据装置回答问题:
(1)从氯化钾溶液中得到氯化钾固体,选择装置____________(填代表装置图的字母,下同);除去自来水中的Cl等杂质,选择装置________。
(2)从碘水中分离出I2,选择装置________,该分离方法的名称为________。
(3)装置A中仪器①的名称是________,装置B中仪器②的名称是________。
(4)为了除去KCl中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙,得到纯净的KCl,可将混合物溶于水,然后在下列操作中选取必要的步骤和正确的操作顺序进行提纯,正确的步骤及顺序是___________。
①过滤 ②加过量NaOH溶液 ③加适量盐酸 ④加过量Na2CO3溶液
⑤加过量BaCl2溶液 ⑥加过量KOH溶液 ⑦加过量K2CO3溶液
A.②⑤④①③ B.⑥⑤⑦①③ C.④①②⑤③ D.④②⑤①③
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