【題目】中國(guó)尿素合成塔(尿塔)使用壽命僅為歐美國(guó)家的1/4。為此北京鋼鐵研究院對(duì)某尿塔腐蝕過程進(jìn)行研究,得出下列腐蝕機(jī)理:
(1)H2S來自合成尿素的天然氣。在380K、體積為2L的密閉容器中,存在反應(yīng):H2(g)+S(s)H2S(g) △H=+21.6 kJ·mol-1。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),H2、S、H2S的物質(zhì)的量均為3 mol。
①380K時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為__________。
②下列對(duì)該反應(yīng)分析正確的是_________(填序號(hào))。
(2)反應(yīng)II的化學(xué)方程式為:____________________________________。
(3)已知室溫下H2S2O3:K1=2.2×10-1,K2=2.5×10-2。
①Na2S2O3水溶液中電荷守恒式為___________________________;
②反應(yīng)IV的化學(xué)方程式_____________________________________。該反應(yīng)_________(填“能”或“不能”)說明FeS溶解性強(qiáng)于FeS2O3。
(4)此尿塔的最終腐蝕產(chǎn)物為__________________。為了有效防腐,北鋼建議該尿塔在生產(chǎn)中用CuSO4溶液“脫硫(H2S)”,離子反應(yīng)方程式為_________。(室溫下,H2S:K1=1.3×10-7、K2=7.1×10-15。CuS:Ksp=6.3×10-36)
【答案】1 ab 4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2 c(Na+)+c(H+)=2c(S2O32-)+c(HS2O3-)+c(OH-) FeS+H2S2O3=H2S↑+FeS2O3 不能 Fe2O3、FeS2O3 Cu2++H2S=CuS↓+2H+
【解析】
根據(jù)平衡常數(shù)的公式進(jìn)行計(jì)算,固體不帶入;該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),溫度升高平衡向正反應(yīng)移動(dòng);增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng),但容器體積減小,硫化氫的濃度增大;升高溫度反應(yīng)速率加快;增大硫化氫的濃度,等效為增大壓強(qiáng);根據(jù)反應(yīng)流程圖可知,反應(yīng)II主要反應(yīng)物有O2、FeS,主要產(chǎn)物有SO2、Fe2O3,再根據(jù)得失電子守恒配平方程;反應(yīng)II和反應(yīng)IV的最終產(chǎn)物是Fe2O3、FeS2O3,硫化氫與硫酸銅反應(yīng)生成硫化銅沉淀與硫酸,相當(dāng)于強(qiáng)制弱的反應(yīng)。
(1) ①根據(jù)平衡常數(shù)的公式進(jìn)行計(jì)算,固體不帶入,故該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= = =1,②該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),溫度升高平衡向正反應(yīng)移動(dòng),平衡常數(shù)增大,圖象與實(shí)際相符合;增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng),但容器體積減小,硫化氫的濃度增大;升高溫度反應(yīng)速率加快,圖象中正反應(yīng)速率不變;增大硫化氫的濃度,等效為增大壓強(qiáng),平衡不移動(dòng),各組分的含量不變,圖象與實(shí)際不相符;H2S2O3屬于弱酸,該溶液中存在的離子有Na+、H+、S2O32-、HS2O3-、OH-;反應(yīng)IV的主要反應(yīng)物有H2S2O3、FeS,主要產(chǎn)物有H2S、FeS2O3;
故答案為:1;ab;
(2)根據(jù)反應(yīng)流程圖可知,反應(yīng)II主要反應(yīng)物有O2、FeS,主要產(chǎn)物有SO2、Fe2O3,再根據(jù)得失電子守恒配平方程,可得:4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2;
故答案為:4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2;
(3)電荷守恒:溶液中所有正離子的電荷數(shù)等于所有陰離子的負(fù)電荷數(shù),由電離平衡常數(shù)可知,H2S2O3屬于弱酸,該溶液中存在的離子有Na+、H+、S2O32-、HS2O3-、OH-,故有電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(S2O32-)+c(HS2O3-)+c(OH-);根據(jù)反應(yīng)流程圖可知,反應(yīng)IV的主要反應(yīng)物有H2S2O3、FeS,主要產(chǎn)物有H2S、FeS2O3,可以寫出反應(yīng)IV的化學(xué)方程式為:FeS+H2S2O3=H2S↑+FeS2O3學(xué);該反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng),不能說明二者的溶解度大。
故答案為:c(Na+)+c(H+)=2c(S2O32-)+c(HS2O3-)+c(OH-); FeS+H2S2O3=H2S↑+FeS2O3;不能;
(4)由流程圖可知,反應(yīng)II和反應(yīng)IV的最終產(chǎn)物是Fe2O3、FeS2O3,故此尿塔的最終腐蝕產(chǎn)物為為Fe2O3、FeS2O3;硫化氫與硫酸銅反應(yīng)生成硫化銅沉淀與硫酸,相當(dāng)于強(qiáng)制弱的反應(yīng),反應(yīng)離子方程式為:Cu2++H2S=CuS↓+2H+;
故答案為:Fe2O3、FeS2O3;Cu2++H2S=CuS↓+2H+。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】甲圖為一種新型污水處理裝置,該裝置可利用一種微生物將有機(jī)廢水的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能;乙圖是含Cr2O72-酸性廢水的處理裝置。將甲、乙兩裝置連接[Fe(Ⅱ)極與X極連接],可將Cr2O72-轉(zhuǎn)化成Cr(OH)3沉淀而除去。下列說法錯(cuò)誤的是
A.若廢水中含有乙醛,則M極的電極反應(yīng)為:CH3CHO+2H2O-8e-=2CO2↑+8H+,
B.電解一段時(shí)間后,在Fe(I)極附近有沉淀析出
C.裝置乙的隔膜是陽離子交換膜
D.電路中每轉(zhuǎn)移3 mol電子,最多有0.5 mol Cr2O72-被還原
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】利用元素的化合價(jià)推測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)是化學(xué)研究的重要手段。如圖是硫元素的常見化合價(jià)與部分物質(zhì)類別的對(duì)應(yīng)關(guān)系:
(1)從硫元素化合價(jià)變化的角度分析,圖中既有氧化性又有還原性的化合物有_______________(填化學(xué)式)。
(2)將X與Y混合,可生成淡黃色固體。該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_____________。
(3)檢驗(yàn)物質(zhì)Y的方法是______________________________。
(4)Z的濃溶液與銅單質(zhì)在一定條件下可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。
(5)Na2S2O3是重要的化工原料,從氧化還原反應(yīng)的角度分析,下列制備Na2S2O3的方案理論上可行的是_____________(填字母)。
a.Na2S+S b.Na2SO3+S
c.SO2+Na2SO4 d.Na2SO3+Na2SO4
(6)已知Na2SO3能被K2Cr2O7氧化為Na2SO4,則24mL 0.05mol·L-1的Na2SO3溶液與 20mL 0.02mol·L-1的K2Cr2O7溶液恰好反應(yīng)時(shí),Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為____________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】把鋅片和銅片用導(dǎo)線相連后插入稀硫酸溶液中構(gòu)成原電池。下列敘述正確的是( )
A. 該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/span>
B. 電流從鋅片流向銅片
C. 一段時(shí)間后,銅片質(zhì)量減輕
D. 鋅片發(fā)生還原反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知鎂能分別與O2、N2、CO2反應(yīng),反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是 2Mg+O22MgO、3Mg+N2Mg3N2、2Mg+CO22MgO+C。把等質(zhì)量的金屬鎂分別放在:①足量純氧氣中;②足量二氧化碳?xì)怏w中;③足量空氣中,完全燃燒后,得到的固體物質(zhì)的質(zhì)量分別對(duì)應(yīng)的是W1g、W2g和W3g。以下三者的關(guān)系正確的是( )
A.W1>W2>W3B.W3=W1>W2C.W3>W2>W1D.W2>W1>W3
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】中和熱是指酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成lmol H2O所放出的熱量。某學(xué)生想通過測(cè)定反應(yīng)過程中所放出的熱量來計(jì)算中和熱。他將①50mL0.5mol/L的鹽酸與50mL0.55mol/L的NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。請(qǐng)回答下列問題:
(1) 從實(shí)驗(yàn)裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品是__________________,燒杯間填滿碎塑料泡沫的作用是_________________________________。
(2) 若將鹽酸換成同濃度和同體積的醋酸,則求得的中和熱數(shù)值_________(填“偏大”、“偏小’、“無影響”)
(3) 實(shí)驗(yàn)中改用40 mL 0.50 mol/L的鹽酸跟50mL 0.55 mol/L的NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng),與上
述實(shí)驗(yàn)相比,所放出的熱量_________(填“比①大”、 “比①小”或“相等”),理由是_____________________________________________;所求中和熱的數(shù)值會(huì)________(填“相等”或“不相等”),理由是_______________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】對(duì)可逆反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列敘述正確的是( )
A. 達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)4v正(O2)=5v逆(NO)
B. 若單位時(shí)間內(nèi)生成x mol NO的同時(shí),消耗x mol NH3,則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C. 達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),若增大容器容積,則正反應(yīng)速率減小,逆反應(yīng)速率增大
D. 化學(xué)反應(yīng)速率關(guān)系:2v正(NH3)=3v正(H2O)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】Fe3O4中含有Fe2+、Fe3+,分別表示為 Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ),以Fe3O4/Pd為催化材料,可實(shí)現(xiàn)用 H2消除酸性廢水中的致癌物 NO2-,其反應(yīng)過程示意圖如圖所示,下列說法不正確的是
A.用該法處理后水體的 pH降低
B.Fe(Ⅱ)與 Fe(Ⅲ)的相互轉(zhuǎn)化起到了傳遞電子的作用
C.反應(yīng)過程中NO2-被 Fe(Ⅱ)還原為 N2
D.Pd 上發(fā)生的電極反應(yīng)為:H2- 2e-== 2H+
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氟及其化合物用途非常廣泛;卮鹣铝袉栴}:
(1)聚四氟乙烯商品名稱為“特氟龍”,可做不粘鍋涂層。它是一種準(zhǔn)晶體,該晶體是一種無平移周期序、但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨(dú)特晶體?赏ㄟ^____方法區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體。
(2)基態(tài)銻(Sb)原子價(jià)電子排布的軌道式為____。[H2F]+[SbF6]—(氟酸銻)是一種超強(qiáng)酸,存在[H2F]+,該離子的空間構(gòu)型為______,依次寫出一種與[H2F]+具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子和陰離子分別是_______、_________。
(3)硼酸(H3BO3)和四氟硼酸銨(NH4BF4)都有著重要的化工用途。
①H3BO3和NH4BF4涉及的四種元素中第二周期元素的第一電離能由大到小的順序_____(填元素符號(hào))。
②H3BO3本身不能電離出H+,在水中易結(jié)合一個(gè)OH﹣生成[B(OH)4]﹣,而體現(xiàn)弱酸性。[B(OH)4]﹣中B原子的雜化類型為_____。
③NH4BF4(四氟硼酸銨)可用作鋁或銅焊接助熔劑、能腐蝕玻璃等。四氟硼酸銨中存在_______(填序號(hào)):
A 離子鍵 B σ鍵 C π鍵 D 氫鍵 E 范德華力
(4)SF6被廣泛用作高壓電氣設(shè)備絕緣介質(zhì)。SF6是一種共價(jià)化合物,可通過類似于Born-Haber循環(huán)能量構(gòu)建能量圖(見圖a)計(jì)算相聯(lián)系的鍵能。則S—F的鍵能為_______kJ·mol-1。
(5)CuCl的熔點(diǎn)為426℃,熔化時(shí)幾乎不導(dǎo)電;CuF的熔點(diǎn)為908℃,密度為7.1g·cm-3。
①CuF比CuCl熔點(diǎn)高的原因是_____________;
② 已知NA為阿伏加德羅常數(shù)。CuF的晶胞結(jié)構(gòu)如上“圖b”。則CuF的晶胞參數(shù)a=__________nm (列出計(jì)算式)。
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