【题目】运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I.氨为重要的化工原料,有广泛用途。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取:
a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol
b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H= _____________。
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol,在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①恒压时,反应一定达到平衡状态的标志是_____________(填序号)
A.和的转化率相等 B.反应体系密度保持不变
C.保持不变 D.
②P1_____P2 (填“>”“=”或“不确定”,下同);反应的平衡常数:B点_______D点。
③C点的转化率为________;在A、B两点条件下,该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率:υ(A)__________υ(B)。
Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如下图所示。
已知阴极室溶液呈酸性,则阴极的电极反应式为_____________。反应过程中通过质子交换膜(ab)的为2mol时,吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为_____________L。
【答案】+175.2kJ/mol BC < > 66.7% < 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 11.2
【解析】
I.(1)则将a+b可得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H;
(2)①起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol,在不同温度和压强下合成氨,达到平衡时,正、逆反应速率相等,各物质的浓度不变,气体的总物质的量不变,以此判断;
②增大压强,平衡正向移动,平衡混合气体中氨气的百分含量增大;升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小;
③起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),C点氨气的含量为50%,结合方程式计算;压强越大、温度越高,反应速率越快;
II.根据图示可知,阴极通入的SO32-发生得电子的还原反应生成S2O42-,结合溶液为酸性书写阴极反应式;写出电解池的总反应,根据通过的氢离子物质的量可知转移电子的物质的量,吸收柱中生成的气体为氮气,然后利用电子守恒计算氮气的物质的量,最后根据V=nVm计算标况下体积。
I.(1)已知a.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+216.4kJ/mol
b.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol
则将a+b,可得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=(+216.4-41.2)kJ/mol=+175.2kJ/mol;
(2)①A.N2和H2的起始物料比为1:3,且按照1:3反应,则无论是否达到平衡状态,转化率都相等,N2和H2转化率相等不能用于判断是否达到平衡状态,A错误;
B.气体的总质量不变,由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,恒压条件下,当反应体系密度保持不变时,说明体积不变,则达到平衡状态,B正确;
C.保持不变,说明氢气、氨气的浓度不变,反应达到平衡状态,C正确;
D.达平衡时各物质的浓度保持不变,但不一定等于化学计量数之比,不能确定反应是否达到平衡状态,D错误;
故合理选项是BC;
②由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,平衡混合气体中氨气的百分含量增大,由图象可知P1<P2,该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,则反应平衡常数:B点>D点;
③起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),C点氨气的含量为50%,设转化N2物质的量为xmol,则
N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)
起始:1mol 3mol 0
转化:x mol 3xmol 2xmol
平衡:(1-x)mol (3-3x)mol 2xmol
则×100%=50%,解得x=,则C点H2的转化率为=66.7%,B点的压强、温度都比A点高,压强越大、温度越高,反应速率越大,所以υ(A)<υ(B);
II.根据图示可知,阴极通入的SO32-发生得电子的还原反应生成S2O42-,则阴极反应式为:2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O;电解池的阳极水电离出的氢氧根离子放电生成氧气,发生反应为:2H2O-4e-=4H++O2↑,则电解池中总反应为:4SO32-+4H+2S2O42-+2H2O+O2↑,即转移4mol电子时有4mol氢离子通过质子交换膜,则反应过程中通过质子交换膜(ab)的H+为2mol时,转移电子的物质的量为2mol,生成1molS2O42-,图示NO吸收柱中S2O42-失去电子被氧化成SO32-,NO得到电子被还原成N2,根据得失电子守恒可知,吸收柱中生成N2的物质的量为:n(N2)==0.5mol,标况下0.5mol氮气的体积为:22.4L/mol×0.5mol=11.2L。
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【题目】pH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的pH>a,则该电解质可能( )
A. H2SO4 B. NaOH C. AgNO3 D. Na2SO4
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【题目】实验室中用氯酸钾、铁、盐酸、二氧化锰和碳酸钙制取氢气、氧气和二氧化碳。
(1)写出实验室制取这三种气体的化学方程式,注明反应的基本类型。
①制氢气:_____________,反应类型:____________;
②制氧气:____________,反应类型:____________;
③制二氧化碳:_______________,反应类型____________。
(2)实验室中可用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气,已知反应中还生成二氯化锰和水,则该反应________(填“是”或“不是”)氧化还原反应,判断的依据是______________,若是氧化还原反应,则请标出该反应电子转移的方向(从还原剂中变价元素出发指向氧化剂中变价元素)和数目;若不是氧化还原反应,则本空不用作答:_______________。
(3)在实验室制取氧气和氯气的反应中,都要用到二氧化锰。在制取氧气的反应中,二氧化锰作________剂,在制取氯气的反应中,二氧化锰作________剂。在实验室制取氢气和氯气的反应中,都用到盐酸,在制取氢气的反应中,HCl作________剂,在制取氯气的反应中,HCl作________剂。
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【题目】(1)相对分子质量为70的烯烃的分子式为___________________;若该烯烃与足量的H2加成后能生成含3个甲基的烷烃,则该烯烃的可能的结构简式为___________________;
(2)有机物A的结构简式为
①若A是单烯烃与氢气加成后的产物,则该单烯烃可能有________种结构;
②若A是炔烃与氢气加成后的产物,则此炔烃可能有________种结构;
③若A的一种同分异构体只能由一种烯烃加氢得到,且该烯烃是一个非常对称的分子构型,有顺、反两种结构。
a.写出A的该种同分异构体的结构简式 ______________________;
b.写出这种烯烃的顺、反异构体的结构简式 _____________________;
(3) 与Br2的加成产物有________________种;
(4)C5H12O的同分异构体有_________种,其中属于醇类且能被氧化成醛的有______种,能消去H2O生成烯的醇有__________种,生成的烯有_______种;
(5)写出由1个 —C6H4—(苯环)、2个—CH2—、1一个—OH、两个—CH3,1 个组成的能使FeCl3变紫色且苯环上的一氯取代产物有两种的有机物有多少种 __________;
(6)相同状况下9升甲烷与6升某烯烃混合, 所得混合气的密度等于相同条件下氧气的密度,则该烯烃的分子式___________。
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【题目】工业酸性废水中的可转化为除去,实验室用电解法模拟该过程,结果如下表所示(实验开始时溶液体积为的起始浓度、电压、电解时间均相同),下列说法中,不正确的是( )
实验 | ① | ② | ③ |
电解条件 | 阴、阳极均为石墨 | 阴、阳极均为石墨,滴加浓硫酸 | 阴极为石墨,阳极为铁,滴加浓硫酸 |
的去除率% | 0.922 | 12.7 | 57.3 |
A. 对比实验①②可知,降低pH可以提高的去除率
B. 实验②中,在阴极放电的电极反应式是
C. 实验③中,去除率提高的原因是阳极产物还原
D. 实验③中,理论上电路中每通过电子,则有被还原
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【题目】在0.1mol/LCH3COOH溶液中存在如下电离平衡:CH3COOH CH3COO-+H+对于该平衡,下列叙述正确的是( )
A. 加入水时,平衡向逆反应方向移动
B. 加入少量NaOH固体,平衡向正反应方向移动
C. 加入少量0.1mol·L-1 HCl溶液,溶液中c(H+)减小
D. 加入少量CH3COONa固体,平衡向正反应方向移动
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【题目】按要求填空:
(1)具有复合官能团的复杂有机物,其官能团具有各自的独立性,在不同条件下所具有的化学性质可分别从各官能团讨论。如具有三种官能团:______、__________和__________(填官能团的名称),所以这个化合物可看作______类,______类和______类。
(2)羟基的电子式是___________________________。
(3)(CH3CH2)2C(CH3)2的名称为_________________________。
(4)2-甲基-1,3-丁二烯的键线式___________________________。
(5) 该有机物发生加聚反应后,所得产物的结构简为______。
(6)分子式为_______________________结构简式为______________________。
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【题目】如图是以铅蓄电池为电源,模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极)。已知:铅蓄电池在放电时发生下列电极反应:负极Pb+SO42--2e-===PbSO4正极PbO2+4H++SO42-+2e-===PbSO4+2H2O
(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式____________。
(2)若在电解池D极滴酚酞试液,电解一段时间后呈红色,说明铅蓄电池的B极为___极。
(3)用铅蓄电池电解2 L饱和食盐水(电解过程假设体积不变)
①若收集到11.2 L(标准状况下)氯气,则至少转移电子________mol。
②若铅蓄电池消耗H2SO4 2 mol,则可收集到H2的体积(标准状况下)为________L。
③若消耗硫酸a mol,电解后除去隔膜,所得溶液中NaOH的物质的量浓度为(假设氯气全部排出)______________(用含a的代数式表示)。
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【题目】已知 C—C 单键可以绕键轴旋转。某烃的结构简式如图,下列说法中正确的是
A. 该烃在核磁共振氢谱上有 6组信号峰
B. 1mol该烃完全燃烧消耗16.5mol O2
C. 分子中至少有 10个碳原子处于同一平面上
D. 该烃是苯的同系物
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