硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题:三硅酸镁(2MgO·3SiO2·nH2O)被用来治疗胃溃疡,是因为该物质不溶于水,服用后能中和胃酸,作用持久。写出三硅酸镁与胃酸(盐酸)反应的化学方程式:
(本题12分)
磷是重要的非金属元素。磷单质及其化合物在工业生产中有着广泛的应用。
次磷酸钠(NaH2PO2)可用于化学镀镍等等。
完成下列填空
(1).磷原子的最外层电子排布的轨道表示式为 ______;氧原子核外电子云有 种不同的伸展方向,其最外层有 种不同运动状态的电子。NaH2PO2中涉及到四种元素,它们的原子半径由小到大的顺序为。
(2).写出与磷同周期的主族元素中,离子半径最小的元素,其最高价氧化物对应水化物的电离方程式。
(3).磷酸二氢钠主要用于制革、处理锅炉水及在食品工业、发酵工业中作缓冲剂。其水溶液呈酸性的原因是__________________________________________________。(请用文字描述)
已知Ca3(PO4)2与SiO2、C高温共热可以反应得到CaSiO3、P4蒸气和CO。
(4).写出该反应的化学方程式__________________________。
(5).每消耗24.0g碳时,有mol电子发生转移。反应所得混合气体,折算成标况下,其气体密度为g/L。
(15分)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
请回答下列问题:
(1)制备合成气:将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应(i);CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知100℃时达到平衡的时间为5min,则从反应开始到平衡,用氢气表示的平均反应速率为:v(H2)= 。
②图中p1 p2(填“<”、“>”或“=”)。
③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 。
(2)合成甲醇:在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下,向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g),发生反应(ii),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图所示。
①反应(ii)需在 (填“高温”或“低温”)才能自发进行。
②据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变,原因
是 (用化学方程式表示)。
③在500℃恒压条件下,请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)
,科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 (填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是 。
(10分)溴水中存在化学平衡:Br2 + H2OHBr + HBrO,乙烯通入溴水中,生成A、B和C2H5Br三种物质(如图所示)。已知:R-CH2Cl + NaOH(水溶液) → R-CH2OH + NaCl
回答下列问题:
(1)写出B中所含官能团名称 。
(2)指出③的反应类型 ,写出I(环状)的结构简式 。
(3)写出反应 ① 的化学方程式 。
写出反应 ② 的化学方程式 。
(15分)氨可用于制取氨水、液氮、氮肥(尿素、碳铵等)、硝酸、铵盐、纯碱等,因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业中,最重要的化工产品之一。
(1)以甲烷为原料可制得合成氨气用的氢气。图1是一定温度、压强下,CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和1 mol H2(g)的能量变化示意图,写出该反应的热化学方程式 (△H用E1、E2、E3表示)。
(2)CO可使合成氨的催化剂中毒而失去活性,因此工业上常用乙酸二氨合铜(I)溶液来吸收原料气体中的CO,反应原理:[Cu(NH3)2CH3COO](l)+ CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3] CH3COO·CO(l) △H<0,吸收后的乙酸铜氨溶液经过适当处理后可再生而恢复其吸收CO的能力,则再生的适宜条件是 (填字母序号)。
A.高温、高压 | B.高温、低压 | C.低温、低压 | D.低温、高压 |
(3)已知N2(g)+ 3H22NH3(g) △H=-94.4kJ·mol-1,恒容时,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示。
①在2L容器中发生反应,前20min内,ν(NH3)= ,放出的热量为 。
②25 min时采取的措施是 。
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数为 。(保留3位有效数字)
(4)用氨气制取尿素[CO(NH2)]的反应为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) △H<0。某温度下,向容器为100L的密闭容器中通入4 mol NH3和2molCO2,该反应进行到40s时,达到平衡,此时CO2的转化率为50%。图3中的曲线表示在前25s内NH3的浓度随时间的变化而变化。若反应延续至70s,保持其他条件不变的情况下,请在图3中用实线画出使用催化剂后c(NH3)随时间的变化曲线。
(18分)Ⅰ.某钠盐溶液中通入足量氨气,无明显现象。再在所得溶液中通入过量CO2,产生大量白色沉淀。
(1)写出氨气的电子式 。
(2)该钠盐溶液中一定不可能含有下列哪种微粒 (填编号)。
A.Cl- | B.Fe2+ | C.SiO32- | D.AlO2- |
(3)写出一个通入过量CO2时生成白色沉淀的离子方程式 。
Ⅱ.电镀工业中往往产生大量的有毒废水,必须严格处理后才可以排放。某种高浓度有毒的含A离子(阴离子)废水在排放前的处理过程如下:
已知:9.0g沉淀D在氧气中灼烧后,产生8.0g黑色固体,生成的气体通过足量澄清石灰水时,产生10.0g白色沉淀,最后得到的混合气体除去氧气后,还剩余标况下密度为1.25 g·L-1的气体1.12L。
(4)沉淀D的化学式是 。
(5)写出沉淀D在氧气中灼烧发生的化学方程式 。
(6)滤液C中还含有微量的A离子,通过反应②,可将其转化为对环境无害的物质,试用离子方程式表示该原理 。
(7)反应①为制得某种元素的低价X离子,试从氧化还原反应的角度分析,是否可以用Na2SO3溶液来代替B溶液 ,并设计实验证明所用Na2SO3溶液是否变质 。