【題目】CO2是一種常用的化工原料。
Ⅰ.以CO2與NH3為原料可以合成尿素[CO(NH2)2]。合成尿素的反應(yīng)為2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)。
(1)在不同溫度及不同y值下合成尿素,達到平衡時,氨氣轉(zhuǎn)化率的變化情況如圖所示。該反應(yīng)的ΔH________(填“>”、“<”或“=”,下同)0,若y表示壓強,則y1________y2,若y表示反應(yīng)開始時的n(NH3)/n(CO2),則y1________y2。
(2)T℃時,若向容積為2L的恒容密閉容器中加入3mol NH3和1mol CO2,達到平衡時,容器內(nèi)壓強為開始時的3/4。若保持條件不變,再向該容器中加入0.5mol CO2和1mol H2O,NH3的轉(zhuǎn)化率將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
Ⅱ.CO2與H2反應(yīng)可用于生產(chǎn)甲醇。
(3)已知氫氣與甲醇的燃燒熱分別為285.8kJ·mol-1、726.5kJ·mol-1,則CO2與H2反應(yīng)產(chǎn)生液態(tài)甲醇與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為_____。
(4)如圖是某甲醇燃料電池工作的示意圖。
質(zhì)子交換膜(只有質(zhì)子能夠通過)左右兩側(cè)的溶液均為1L 2mol·L-1 H2SO4溶液。電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)為____,當(dāng)電池中有1mol e-發(fā)生轉(zhuǎn)移時左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為_____ g(假設(shè)反應(yīng)物耗盡,忽略氣體的溶解)。
(5)寫出Na2CO3溶液中各離子濃度的大小關(guān)系__________________。
【答案】< > < 減小 CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(l)+H2O(l) ΔH= -130.9kJ·mol1 CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+ 12 c(Na+)>c(CO32-)>c(OH- )>c(HCO3- )>c(H+ )
【解析】
Ⅰ.(1)結(jié)合溫度和壓強對平衡的影響分析;
(2)t℃時,若向容積為2L的密閉容器中加入3mol NH3和1mol CO2,達到平衡時,容器內(nèi)壓強為開始時的0.75倍,結(jié)合三行計算列式計算,氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比,平衡常數(shù)K=,再向該容器中加入0.5mol CO2和1mol H2O,計算此時濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進行的方向;
Ⅱ、(3)氫氣與甲醇的燃燒熱分別為-285.8kJmol-1、-726.5kJmol-1,熱化學(xué)方程式為:①H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJmol-1;②CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l) △H= -726.5kJmol-1,蓋斯定律計算①×3-②得到CO2與H2反應(yīng)產(chǎn)生液態(tài)甲醇與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式;
(4)負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,正極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O,按照電極反應(yīng)式計算;
(5)Na2CO3在溶液中存在兩步水解,以第一步水解為主。
Ⅰ.(1)圖象分析得到溫度升高,氨氣轉(zhuǎn)化率減小說明平衡逆向進行,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),壓強越大平衡正向進行,氨氣轉(zhuǎn)化率增大,若y表示壓強,則一定溫度下y1大于y2,若y表示反應(yīng)開始時的水碳比,升溫平衡逆向進行,氨氣轉(zhuǎn)化率減小,一定溫度下,水和二氧化碳之比越大,平衡逆向進行,氨氣轉(zhuǎn)化率越小,則y1小于y2;
(2)t℃時,若向容積為2L的密閉容器中加入3mol NH3和1mol CO2,達到平衡時,結(jié)合三行計算列式計算,設(shè)反應(yīng)的二氧化碳為xmol,
2NH3(g)+CO2(g)CO(NH)2(s)+H2O(g)
起始量(mol) 3 1 0
變化量(mol) 2x x x
平衡量(mol)3-2x 1-x x
氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比,容器內(nèi)壓強為開始時的0.75倍,3-2x+1-x+x=(3+1)×0.75,解得:x=0.5mol,此時K==1;
再向該容器中加入0.5mol CO2和1mol H2O,濃度商Qc==1.5>K=1,平衡逆向進行,NH3的轉(zhuǎn)化率將減。
Ⅱ.(3)氫氣與甲醇的燃燒熱分別為-285.8kJmol-1、-726.5kJmol-1,熱化學(xué)方程式為:①H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJmol-1;②CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l) △H= -726.5kJmol-1,蓋斯定律計算①×3-②得到CO2與H2反應(yīng)產(chǎn)生液態(tài)甲醇與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) △H= -130.9 kJmol-1;
(4)負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時,左側(cè)質(zhì)量減輕×12g=2g,還要有1mol H+通過質(zhì)子交換膜進入右側(cè),質(zhì)量減少1g,正極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O,右側(cè)質(zhì)量增加32g×=8g,加上轉(zhuǎn)移過來的1g H+,因此左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為8g+1g+2g+1g=12g;
(5)Na2CO3在溶液中存在兩步水解,以第一步水解為主,CO32-+H2OHCO3-+OH-,HCO3-+H2OH2CO3+OH-,則溶液中離子濃度大小的關(guān)系為:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)。
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【題目】海冰是海水凍結(jié)而成的咸水冰,海水凍結(jié)時,部分來不及流走的鹽分(設(shè)以NaCl為主)以鹵汁的形式被包圍在冰晶之間,形成“鹽泡”,其大致結(jié)構(gòu)如圖所示。若海冰的冰齡達到1年以上,融化后的水為淡水。下列敘述正確的是
A.海冰內(nèi)層“鹽泡”內(nèi)的鹽分主要以NaCl分子的形式存在
B.海冰內(nèi)層“鹽泡”越多,密度越小
C.海冰冰齡越長,內(nèi)層的“鹽泡”越少
D.若冰的密度為0.9g·cm﹣3,則海冰內(nèi)層NaCl的濃度約為10-4mol·L﹣1
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【題目】氫化鈣(CaH2)常作供氫劑,遇水蒸氣劇烈反應(yīng)。某小組設(shè)計如下實驗制備氫化鈣。下列說法錯誤的是( )
A. 裝置I不可用于二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣
B. 裝置III、V所起作用相同
C. 直玻璃管加熱前,用試管在末端收集氣體并驗純
D. 試驗結(jié)束后,可通過取樣加水,根據(jù)氣泡判斷是否有CaH2生成
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【題目】氯化鐵是常見的水處理劑,利用廢鐵屑可制備無水氯化鐵。實驗室制備裝置和工業(yè)制備流程圖如下:
已知:(1)無水FeCl3的熔點為555 K、沸點為588 K。
(2)廢鐵屑中的雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)。
(3)不同溫度下六水合氯化鐵在水中的溶解度如下:
溫度/℃ | 0 | 20 | 80 | 100 |
溶解度(g/100 g H2O) | 74.4 | 91.8 | 525.8 | 535.7 |
實驗室制備操作步驟如下:
Ⅰ.打開彈簧夾K1,關(guān)閉活塞K2,并打開活塞a,緩慢滴加鹽酸;
Ⅱ.當(dāng)……時,關(guān)閉彈簧夾K1,打開活塞K2,當(dāng)A中溶液完全進入燒杯后關(guān)閉活塞a;
Ⅲ.將燒杯中溶液經(jīng)過一系列操作后得到FeCl3·6H2O晶體。
請回答:
(1)燒杯中足量的H2O2溶液的作用是_____________________________。
(2)為了測定廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù),操作Ⅱ中“…”的內(nèi)容是______________。
(3)從FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶體的操作步驟是加入______________后__________________、過濾、洗滌、干燥。
(4)試寫出吸收塔中反應(yīng)的離子方程式:______________________。
(5)捕集器溫度超過673 K時,存在相對分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物,該物質(zhì)的分子式(相對原子質(zhì)量:Cl-35.5、Fe-56)為____________。
(6)FeCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通?捎玫饬糠y定:稱取m g無水氯化鐵樣品,溶于稀鹽酸,配制成100 mL溶液;取出10.00 mL,加入稍過量的KI溶液,充分反應(yīng)后,滴入幾滴淀粉溶液,并用c mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定,消耗V mL(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)。
①滴定終點的現(xiàn)象是________________________________________________;
②樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________________________。
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【題目】實驗室可利用環(huán)己醇的氧化反應(yīng)制備環(huán)己酮,反應(yīng)原理和實驗裝置(部分夾持裝置略)如下:
有關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)見下表。
物質(zhì) | 沸點(℃) | 密度(g·cm-3,20℃) | 溶解性 |
環(huán)己醇 | 161.1(97.8)* | 0.96 | 能溶于水和醚 |
環(huán)己酮 | 155.6(95.0)* | 0.95 | 微溶于水,能溶于醚 |
水 | 100.0 | 1.0 |
*括號中的數(shù)據(jù)表示該有機物與水形成的具有固定組成的混合物的沸點。實驗中通過裝置B將酸性Na2Cr2O7溶液加到盛有10mL環(huán)己醇的A中,在55~60℃進行反應(yīng)。反應(yīng)完成后,加入適量水,蒸餾,收集95~100℃的餾分,得到主要含環(huán)己酮粗品和水的混合物。
(1)裝置D的名稱為____________________________。
(2)酸性Na2Cr2O7溶液氧化環(huán)己醇反應(yīng)的△H<0,反應(yīng)劇烈將導(dǎo)致體系溫度迅速上升,副反應(yīng)增多。
①滴加酸性Na2Cr2O7溶液的操作為_______________;
②蒸餾不能分離環(huán)己酮和水的原因是______________。
(3)環(huán)己酮的提純需要經(jīng)過以下一系列的操作:
a.往液體中加入NaCl固體至飽和,靜置,分液;
b.水層用乙醚(乙醚沸點34.6℃,易燃燒)萃取,萃取液并入有機層;
c.加人無水MgSO4固體,除去有機物中少量的水;
d.過濾;
e.蒸餾、除去乙醚后,收集151~156℃餾分。
①B中水層用乙醚萃取的目的是_________;
②上述操作a、d中使用的玻璃儀器除燒杯、錐形瓶、玻璃棒外,還需要的玻璃儀器有__,操作a中,加入NaC1固體的作用是____。
③恢復(fù)至室溫時,分離得到純產(chǎn)品體積為6mL,則環(huán)已酮的產(chǎn)率為_____。(計算結(jié)果精確到0.1%)
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【題目】海藻中含有豐富的碘元素。如圖是實驗室從海藻里提取碘的流程的一部分。下列判斷正確的是
A. 步驟④的操作是過濾
B. 可用淀粉溶液檢驗步驟②的反應(yīng)是否進行完全
C. 步驟①、③的操作分別是過濾、萃取
D. 步驟③中加入的有機溶劑可能是酒精或四氯化碳
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【題目】已知A、B、F是家庭中常見的有機物,E是石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志,F是一種常見的高分子材料。根據(jù)下面轉(zhuǎn)化關(guān)系回答下列問題:
(1)操作⑥、操作⑦的名稱分別為________、________。
(2)下列物質(zhì)中沸點最高的是________。
A 汽油 B 煤油
C 柴油 D 重油
(3)在①~⑤中屬于取代反應(yīng)的是________;原子利用率為100%的反應(yīng)是________。(填序號)
(4)寫出結(jié)構(gòu)簡式:A________、F________。
(5)寫出反應(yīng)③的離子方程式:___________。
(6)作為家庭中常見的物質(zhì)F,它給我們帶來了極大的方便,同時也造成了環(huán)境污染,這種污染稱為________。
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【題目】氨和硝酸都是重要的工業(yè)原料。
(1)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,將500 L氨氣溶于水形成1 L氨水,則此氨水的物質(zhì)的量濃度為__mol· L-1(保留三位有效數(shù)字)。工業(yè)上常用過量氨水吸收二氧化硫,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__。
(2)氨氧化法是工業(yè)生產(chǎn)中合成硝酸的主要途徑。合成的第一步是將氨和空氣的混合氣通過灼熱的鉑銠合金網(wǎng),在合金網(wǎng)的催化下,氨被氧化成一氧化氮,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__。
下列反應(yīng)中的氨與氨氧化法中的氨作用相同的是__。
A.2Na+2NH3===2NaNH2+H2↑ B.2NH3+3CuO===3Cu+N2+3H2O
C.4NH3+6NO===5N2+6H2O D.HNO3+NH3===NH4NO3
工業(yè)中的尾氣(假設(shè)只有NO和NO2)用燒堿進行吸收,反應(yīng)的離子方程式為2NO2+2OH﹣===NO2-+NO3-+H2O和NO+NO2+2OH﹣===□ +H2O(配平該方程式)。______________
(3)向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某濃度的稀HNO3500 mL,反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體只有NO。固體完全溶解后,在所得溶液(金屬陽離子只有Cu2+)中加入1 L 1 mol·L-1的NaOH溶液使金屬離子恰好完全沉淀,此時溶液呈中性,所得沉淀質(zhì)量為39.2 g。
①Cu與稀HNO3反應(yīng)的離子方程式為__。
②Cu與Cu2O 的物質(zhì)的量之比為__。
③HNO3的物質(zhì)的量濃度為__mol·L-1。
(4)有H2SO4和HNO3的混合溶液20 mL,加入0.25 molL﹣1Ba(OH)2溶液時,生成沉淀的質(zhì)量w(g)和Ba(OH)2溶液的體積V(mL)的關(guān)系如圖所示(C 點混合液呈中性)。則原混合液中H2SO4的物質(zhì)的量濃度為__mol·L-1,HNO3的物質(zhì)的量濃度為__mol·L-1。
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【題目】下表所列各組物質(zhì)中,物質(zhì)之間不能通過一步反應(yīng)就能實現(xiàn)如圖所示轉(zhuǎn)化的是( )
物質(zhì) | a | b | c |
A | Al2O3 | AlCl3 | Al(OH)3 |
B | NaAlO2 | Al(OH)3 | AlCl3 |
C | CO2 | NaHCO3 | Na2CO3 |
D | Na | Na2O | Na2O2 |
A.AB.BC.CD.D
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