碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
(1)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g) △H=a kJ·mol-1
3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJ·mol-1
反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示);
(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=Q kJ·mol-1在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
时间(mol/L) 浓度(mol/L) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)= ,T1℃时,该反应的平衡常数K= ;
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是 (填字母编号)。
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q 0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是 (填选项编号)。
a.单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g)
b.反应体系的温度不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
d.反应体系的压强不再发生改变
(3)铝电池性能优越,Al—Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示:
请写出该电池正极反应式 ;常温下,用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液(过量),消耗27mg Al,则电解后溶液的pH= (不考虑溶液体积的变化)。
(1)0.5a+b
(2)①0.032mol·L-1·min-1 0.25; ② ad ③< ④bc
(3)Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-;2
【解析】(1)根据反应①2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g) △H=a kJ·mol-1、②3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJ·mol-1并依据盖斯定律可知,①÷2+②即得到反应 Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g),所以该反应的△H=(0.5a+b)kJ/mol。
(2)①根据表中数据可知0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=(1.0mol/L-0.68mol/)10min=0.032mol?L-1?min-1;根据表中数据可知,反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的平衡浓度c(N2)=0.25mol/L;c(CO2)=0.25mol/L;c(NO)=0.5mol/L,所以该反应的平衡常数K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)=0.25×0.25/0.52=0.25。
②30min后,只改变某一条件,反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)重新达到平衡。依据图表数据分析,平衡状态物质浓度增大,依据平衡常数计算K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)=0.3×0.3/0.62=0.25。由于平衡常数随温度变化,平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度;
a.通入一定量的NO,新平衡状态下物质平衡浓度增大,正确;
b.加入一定量的活性炭,碳是固体对平衡无影响,平衡不动,故错误;
c.加入合适的催化剂,催化剂只改变化学反应速率,不改变化学平衡,c错误;
d.适当缩小容器的体积,反应前后体积不变,平衡状态物质浓度增大,故正确;
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此逆反应是吸热反应,则正反应是放热反应,故Q<0。
④在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。恒容条件下,体积不变。
a、无论反应是否达到平衡状态,单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g),故a错误;
b、该反应是放热反应,所以反应体系的温度随着反应的移动而改变,当平衡时,反应体系的温度不变,故b正确;
C、密度是混合气的质量和容器容积的比值,反应中有固体参加,反应前后气体的质量不等,所以当反应达到平衡时,混合气体的密度不再变化,故c正确;
d、反应前后体积不变,所以无论反应是否达到平衡状态,压强始终不变,故d错误。
(3)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。所以根据装置图可知,负极是铝,失去电子。正极上氧化银得电子和水反应生成银和氢氧根离子,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-;根据反应中得失电子数相等计算,消耗27mg Al失去电子是0.027g/27g/mol×3=0.003mol。所以根据反应式2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑可知,反应中生成氢离子的物质的量=0.003mol,所以溶液中C(H+)=0.003mol÷0.3L=0.01mol/L,所以pH=-lg0.01=2。
科目:高中化学 来源:2014高考名师推荐化学--预测11 题型:选择题
下列说法不正确的是
A.矿物油的主要成分是烃类物质,植物油的主要成分是酯类物质
B.医学中用斐林试剂检验尿液中是否含葡萄糖时利用了葡萄糖的还原性
C.CH3-CH2-CH2-CH3分子中的四个碳原子一定不在同一直线上
D.分子组成为C8Hl0的芳香族化合物有3种
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科目:高中化学 来源:2014高考名师推荐化学--预测1 题型:选择题
A.用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜:Al2O3+2OH-=2 AlO2-+H2O
B.二氧化锰与浓盐酸混合加热:MnO2+2Cl-+2H+=Cl2↑+Mn2++H2O
C.磁性氧化铁溶于稀硝酸:3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+3H2O
D.硫酸氢钠溶液中滴入Ba(OH)2溶液使所得溶液呈中性:Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O
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科目:高中化学 来源:2014高考名师推荐化学--预测 题型:选择题
下列关于有机物叙述不正确的是
A.甲烷制备四氯化碳发生取代反应,四氯化碳可萃取碘水中的碘
B.煤通过干馏,可以将煤中含有的苯、甲苯、二甲苯等芳香烃从煤中分离出来
C. 淀粉、纤维素最终均可以水解生成葡萄糖
D.氯乙烯、苯分子内所有原子均在同一平面中
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科目:高中化学 来源:2014高考名师推荐化学--线索综合4 题型:简答题
工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料制备金属铜,有如下两种工艺。
I.火法熔炼工艺,将处理过的黄铜矿加人石英,再通人空气进行焙烧,即可制得粗铜。
(1)焙烧的总反应式可表示为2CuFeS2+ 2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2该反应的氧化剂是 。
(2)下列处理SO2的方法,不合理的是_____
A高空排放 B用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠
C用氨水吸收后,再经氧化制备硫酸铵 D用BaCl2溶液吸收制备BaSO3
(3)炉渣主要成分有FeO、Fe2O3、SiO2、Al2O3等,为得到Fe2O3加盐酸溶解后,后续处理过程中,未涉及到的操作有 。
A过滤 B加过量NaOH溶液 C蒸发结晶 D灼烧 E加氧化剂
II. FeCl3溶液浸取工艺其生产流程如下图所示
(4)浸出过程中,CuFeS2与FeCl3溶液反应的离子方程式为_____________。
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质是 (填化学式)。
(6)若用石墨电极电解滤液,写出阳极的电极反式_____________。
(7)黄铜矿中含少量Pb,调节C1一浓度可控制滤液中Pb2+的浓度,当c(C1一)=2mo1·L-1时,溶液中Pb2+物质的量浓度为 mol·L-1。[已知KSP(PbCl2)=1 x 10一5]
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科目:高中化学 来源:2014高考名师推荐化学--线索综合1 题型:简答题
A、B、C、D为原子序数依次增大的四种短周期元素,其性质或结构信息如下表:
试回答以下问题
(1)B在周期表中的位置是 。B的氢化物与E的氢化物比较,沸点较高的是 (填化学式),在水中溶解度较大的是 (填化学式)
(2)写出D3B与甲反应所得溶液呈 (填“酸性”、“碱性”或“中性”),原因是(用化学方程式表示) 。
(3)写出丙的电子式为 。说明丙的水溶液在放置过程中其酸性会增强的原因(用离子方程式表示) 。
(4)由A、B、C、D四种元素中的三种元素组成的一种盐丁,其外观与氯化钠相似,丁的水溶液呈碱性。可用来鉴别丁和氯化钠的试剂有
A.氢碘酸和淀粉的混合液 B.AgNO3溶液
C.甲基橙试剂 D.稀硫酸
(5)将光亮的铜丝插入丁溶液中,没有现象发生,如用盐酸酸化,反应迅速发生,铜丝缓慢溶解生成深绿色溶液,写出该反应的离子方程式 。
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科目:高中化学 来源:2014福建安溪一中、养正中学、惠安一中高一下学期期末化学试卷(解析版) 题型:选择题
高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁做电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是( )
A.铁是阳极,电极反应为Fe-6e-+4H2O===FeO+8H+
B.镍电极上的电极反应为2H2O+2e-==H2↑+2OH-
C.若隔膜为阴离子交换膜,则OH-自右向左移动
D.电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高,最终溶液pH不变
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科目:高中化学 来源:2014福建安溪一中、养正中学、惠安一中高一下学期期末化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列物质之间的相互关系错误的是( )
A.CH3CH2OH和CH3OCH3互为同分异构体
B.干冰和冰为同一种物质
C.CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物
D.O2和O3互为同素异形体
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科目:高中化学 来源:2014年高考化学鲁科版4.1硅 无机非金属材料练习卷(解析版) 题型:填空题
已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如下图所示的转化,反应中部分生成物已略去。其中,A、G为同一主族元素的单质,B、C、H在通常情况下为气体,化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。
请填空:
(1)写出E的两种用途 、 。
(2)反应②的离子方程式为 。
(3)反应③的化学方程式是 。
(4)反应④的离子方程式是 。
(5)写出一个由A生成H的置换反应方程式: 。
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