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【题目】I.(1)浙江大学用甲醇、CO、O2在常压、某温度和催化剂的条件下合成碳酸二甲酯(DMC)的研究开发。
已知:ⅰ. CO的燃烧热:△H=-283.0 kJmol-1;
ⅱ.1mol H2O(l)完全蒸发变成H2O(g)需吸收44 kJ的热量;
ⅲ.2CH3OH(g)+CO2 (g) CH3OCOOCH3 (g)+H2O(g) △H=-15.5 kJmol-1
则2CH3OH(g)+CO (g)+ 1/2O2(g) CH3OCOOCH3 (g)+H2O(l) △H= 。该反应平衡常数K的表达式为: 。
(2)甲醇也是制备甲酸的一种重要原料。某温度时,将10mol甲酸钠溶于水,溶液显碱性,向该溶液中滴加1L某浓度的甲酸,使溶液呈中性,则滴加甲酸的过程中水的电离平衡将_____________(填“正向”、“逆向”或“不”) 移动, 此中性溶液中离子浓度由大到小的顺序为: 。
Ⅱ.甲醇和CO2可直接合成DMC:2CH3OH(g)+CO2 (g) CH3OCOOCH3 (g)+ H2O(g),但甲醇转化率通常不会超过1%,制约该反应走向工业化生产。
(1)在恒容密闭容器中发生上述反应,能说明反应达到平衡状态的是 (选填编号)。
A.2v正(CH3OH)=v逆(CO2) B.CH3OH与H2O的物质的量之比保持不变
C.容器内气体的密度不变 D.容器内压强不变
(2)某研究小组在某温度下,在100mL恒容密闭容器中投入2.5 mol CH3OH(g)、适量CO2和6×10-5 mol催化剂,研究反应时间对甲醇转化数(TON)的影响,其变化曲线如图所示。计算公式为:TON = 转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量。在该温度下,最佳反应时间是 ;4~10 h内碳酸二甲酯的平均反应速率是________。
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【题目】液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小,无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述正确的是( )
A. 电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B. 负极发生的电极反应式为:N2H4- 4e-=N2+4H+
C. 该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料,以提高电极反应物质在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触
D. 该燃料电池持续放电时.K+从负极向正极迁移,因而离子交换膜需选用阳离子交换膜
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【题目】二氯化砜(SO2Cl2)是一种无色液体,主要用于有机物和无机物的氯化等。其熔点为-54.1℃.沸点为69.2℃;常温下比较稳定,受热易分解,遇水剧烈反应生成硫酸和盐酸。
(1)制备。实验室可利用SO2和Cl2按下列装置制取少量SO2Cl2(丙中放有樟脑液,起催化作用)。已知SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g) △H<0
①可以用浓盐酸和酸性高锰酸钾制取氯气,该反应的化学方程式为 ;溶液A为 。
②上图实框中仪器己的名称为 ;反应装置图的虚框中未画出的仪器是 (填“己”或“庚”)。
③如果将丙装置放入冰水中,会更有利于二氯化砜的生成,其原因是 。
④下列有关说法错误的是 (填编号)。
a.乙、戊装置相同,在实验中的作用也完全相同
b.甲、丁装置为洗气装置,可用于气体的除杂和干燥
c.组装仪器后首先要进行的操作是检查装置的气密性
d.为提高反应物的利用率,可控制甲、丁装置中产生气泡的速率相等
(2)提纯。将收集到的产物进行减压蒸馏,减压蒸馏的目的是 。
(3)测定。取1.00g蒸馏后液体,小心地完全溶于水,向所得的溶液中加入足量氯化钡溶液,测得生成沉淀的质量为1.60g,则所得蒸馏成分中二氯化砜的质量百分含量为 %。
(4)贮存。二氯化砜应储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。但久置后微显黄色,其原因是 。
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【题目】氮是重要的非金属元素,单质用途之一是制取氨气,反应方程式为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);回答下列问题:
(1)氮元素在元素周期表的位置为______________,N2的结构式为______________
(2)在一个容积为2L的密闭容器中上述反应。反应开始时,各物质的量分别为:n(N2)=2mol,n(H2)=4mol,2min后n(H2)=1mol。
v表示反应速率,下列正确的是______________
A.2min末时n(NH3)=2.0molB.v(N2)=0.25mol·L-1·min-1
C.v(NH3)=1.0mol·L-1·min-1D.2min末时N2的浓度为0.5mol·L-1
(3)在350℃、30MPa下合成氨气时,n(NH3)和n(H2)(n表示物质的量)随时间变化的关系如下图所示,下列正确的是______________。
A.点a的正反应速率比点b的大
B.点c处反应达到平衡
C.点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样
D.其他条件不变,如果加入适当催化剂可以使该反应加快
(4)氮可以形成多种离子和分子,如N3-、NH2-、N2H4、N2H5+、N2H62+等,已知N2H5+、N2H62+是中性分子N2H4结合质子生成的,有与NH4+相似的性质。
①写出N2H5+与强碱反应的离子方程式为:______________。
②在火箭推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂H2O2,两者反应生成两种不污染环境的物质。写出N2H4电子式______________,该反应的化学方程式为______________。
③写出与N3-电子数相等的一种分子的分子式______________。
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【题目】钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2),含有少量MgO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备二氧化钛,进一步制备钛单质,流程如图:
已知:FeTiO3+4H+=Fe2++TiO2++2H2O,草酸(H2C2O4)具有很强还原性,易被氧化成二氧化碳。
(1)化合物FeTiO3中铁元素的化合价是 。
(2)钛铁矿加入过量H2SO4后,得到的滤渣A为______ _________(填化学式)。
(3)含TiO2+ 溶液乙转化生成TiO2的离子方程式是 。
(4)由滤液丙制备LiFePO4的过程中,所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是 。
(5)用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再以KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析时,称取TiO2(摩尔质量为Mg/mol)试样wg,消耗c mol/L NH4Fe(SO4)2标准溶液VmL,则TiO2质量分数为 (用代数式表示)。
(6)TiO2制取单质Ti,涉及到的步骤如下:
TiCl4 | Mg | MgCl2 | Ti | |
熔点/℃ | -25.0 | 648.8 | 714 | 1667 |
沸点/℃ | 136.4 | 1090 | 1412 | 3287 |
反应②的方程式是___ ____。由TiCl4→Ti需要在Ar气中进行的理由是___ _______。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物,可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti,依据表中信息,需加热的温度略高于 ℃即可。
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【题目】随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%,二氧化碳(CO2)的排放量也要大幅减少。
(1)在恒温,容积为1 L恒容中,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示(已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1),请回答下列问题:
①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:_________________________________。
②ΔH2=__________kJ·mol-1。
③在相同条件下,充入1 mol SO3和0.5 mol的O2,则达到平衡时SO3的转化率为______________;此时该反应________(填“放出”或“吸收”)________kJ的能量。
(2)中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。
①CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3 min到9 min,v(H2)=________mol·L-1·min-1。
②能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少,其他条件不变时,可采取的措施有________(填编号)。
A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再充入CO2气体 D.使用合适的催化剂
(3)工业上,CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是________。
温度/℃ | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 |
平衡常数 | 667 | 13 | 1.9×10-2 | 2.4×10-4 | 1×10-5 |
A.该反应正反应是放热反应
B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行,说明该反应ΔS<0
C.在T ℃时,1 L密闭容器中,投入0.1 mol CO和0.2 mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强(5 MPa)和250 ℃,是因为此条件下,原料气转化率最高
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【题目】地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。某课题组模拟地下水脱氮过程,利用如下装置探究Fe粉和KNO3溶液反应及相关因素对脱氮速率的影响。
实验过程如下:
Ⅰ.原料预处理:①先用0.1mol·L-1H2SO4洗涤Fe粉,然后用蒸馏水洗涤至中性;②将0.01mol/L KNO3溶液的pH调至2.5;③打开弹簧夹,缓慢通入N2,并保持后续反应均在N2氛围中进行;
Ⅱ.加入KNO3酸性溶液100mL,一段时间后铁粉部分溶解,溶液逐渐变为浅绿色;待铁粉不再溶解,静置后发现,剩余固体表面有少量白色物质附着;
Ⅲ.过滤剩余固体时,表面的白色物质变为红褐色;
Ⅳ.检测到滤液中存在NO3-、NH4+、Fe2+。
(1)步骤Ⅰ中用0.1mol L-1H2SO4洗涤Fe粉的目的是 ,通入N2并保持后续反应均在N2氛围中进行的目的是 。
(2)白色物质是 ,用化学方程式解释其变为红褐色的原因: 。
(3)用K3[Fe(CN)6]检验滤液中Fe2+ 的实验方案是 。
(4)取少量滤液,向其中加入几滴KSCN溶液,无明显现象;再加入几滴稀硫酸,溶液呈红色。溶液变成红色的原因是 。
(5)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设,请你完成假设二和假设三:
①假设一:溶液的pH;假设二:____________________;假设二:____________________;
②设计实验验证上述假设一,请完善实验步骤及结论。(已知:溶液中的NO3-浓度可用离子色谱仪测定)
实验步骤:
ⅰ.分别取 的KNO3溶液于不同的试管中;
ⅱ.调节溶液呈酸性且pH各不相同,并通入N2;
ⅲ.分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉;
ⅳ.用离子色谱仪测定相同时间内各溶液中NO3-浓度。
实验结论: 。
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【题目】铝热法炼铬废渣主要成分为Al2O3和Cr2O3,还含有MgO、FeO、Fe2O3等杂质,以下是以炼铬废渣为原料回收Al2O3和Cr2O3的流程图:
已知:
①“焙烧”涉及的主要反应:Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑;
Cr2O3+Na2CO3+O2Na2CrO4+CO2↑(未配平);
②滤液2中涉及的反应:8CrO42--+3S2O32-+34H+===6SO42-+8Cr3++17H2O
③Ksp[Cr(OH)3]=8×10-32
根据题意回答下列问题:
(1)请完成下列化学方程式的配平:
Cr2O3+ Na2CO3+ O2 Na2CrO4+ CO2↑;
(2)炼铬废渣在焙烧前需球磨粉碎,其目的是 。
(3)滤渣1的主要成分是 。
(4)流程中可以循环利用的物质是 。
(5)写出步骤Ⅲ“碳分”的离子反应方程式: 。
(6)滤液2还原后的溶液中为使Cr3+沉淀完全,溶液pH应小于 。(已知:lg5=0.7;当溶液中离子浓度不大于1×10-5mol/L时,可以认为不含该离子)
(7)滤液2经多步操作还可以获得K2Cr2O7晶体,其操作依次是:加入稀硫酸酸化,加入KCl固体、蒸发浓缩、操作a、过滤、操作b、干燥。
①加硫酸酸化的目的是 。
②操作a、操作b分别是 、 。
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【题目】在体积可变的恒压密闭容器中反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。已知在压强p下,该反应在不同温度、不同投料比时,达平衡时CO2的转化率如图所示,则下列说法不正确的是( )
A.该反应的S<0,H<0
B.若温度不变,减小反应物投料比[n(H2)/n(CO2)],K值增大
C.700K投料比[n(H2)/n(CO2)] = 2时,达平衡时H2的转化率为45%
D.700K时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=
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【题目】含氮化合物是化学与工业中运用广泛的物质。
(1)该小组利用电解原理设计了如右图装置进行H2还原NO的实验(高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,金属钯薄膜做电极)。铂电极B是____极,钯电极A的电极反应式为_____________。
(2)若工业废水中的NO2- 的浓度约为1.0×10-4 mol·L-1 ,取工业废水5 mL 于试管中,滴加2滴0.1 mol·L-1 的硝酸银溶液,能否看到沉淀现象?试通过计算说明。(注:1mL溶液以20滴计;Ksp(AgNO2)=2×10-8)
(3)已知键能数据,H-H 436,S=S 255,H-S 339,单位kJ/mol。请计算热化学方程式2H2(g) + S2(g) = 2H2S(g)的ΔH=___________
(4)将一定量纯净的氨基甲酸铵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)。
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度(℃) | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
平衡气体总浓度(×10-3mol/L) | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.4 |
根据表中数据,列式计算25.0℃时的分解平衡常数:__________________________。
已知:NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+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水解反应速率,得到c(NH2COO-)随时间变化趋势如图所示。
根据图中信息,如何说明水解反应速率随温度升高而增大:_____________________。
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