I.我国即将建成自己的载人空间站。载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2。
⑴某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料。已知该反应的某极反应为:4OH--4e-=O2↑+2H2O,则另一极反应为: 。
⑵有人提出,可以设计某温度下的反应:2CO=2C+O2(△H>O、△S<O)来消除CO的污染。请你判断该温度下上述反应是否能发生并说明理由是 。
Ⅱ.大气固氮属于自然固氮,合成氨是目前人工固氮的主要方法。科学家一直致力“人工固氮”新方法的研究。
⑴有关大气固氮(以N2+O2 2NO为例)、人工固氮(以N2+3H2
2NH3为例)反应的平衡常数
的值如下表。
反应 |
N2+02 ![]() |
N2+3H2![]() |
||
温度/℃ |
27 |
2000 |
100 |
400 |
K |
3.84×10-31 |
0.1 |
3.4×109 |
2.0x104 |
下列说法正确的是 。(填字母)
a.大气固氮与人工固氮都是放热反应
b.人类模拟大气固氮无现实意义
c.寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向
d.在常温下,人工固氮非常容易进行
⑵已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
=-92.4kJ·mol-1
2H2(g)+02(g)="2H20(1) " ="-571.6" kJ·mol-1
据报道,在常温、常压、光照、催化剂的条件下,N2可以与水反应,则反应 N2(g)+3H20(1)=2NH3(g)+3/2O2(g)的= KJ·mol-1。
⑶某研究小组在673 K、30 MPa下,在体积为的密闭容器中进行反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),其
(H2)和
(NH3)随时间变化的关系如图所示。
①下列叙述正确的是 。(填字母)
A.点a的正反应速率比点b的大
B.点c处反应达到化学平衡状态
C.若t3时由673 K升至773 K,则(H2)将增大
②从开始到平衡时反应的平均速率(以H2的浓度变化表示)(H2)= 。
③若开始时(N2)=
(H2),则反应的平衡常数
= (用代数式表示)。
硫酸亚锡(SnSO4)、四氯化锡(SnCl4)常用于印染和电镀工业。
(1)某研究小组设计SnSO4制备路线如下:
已知:酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式,Sn2+易被氧化;SnCl2极易水解。
①SnCl2酸溶后加入Sn粉的作用是。
②步骤Ⅱ中用到的玻璃仪器除烧杯外还有;步骤Ⅳ中需要洗涤固体SnO中含有的杂质,检验SnO中的Cl-是否洗涤干净的操作为。
③步骤Ⅴ涉及到的操作有:a.过滤 b.洗涤 c.蒸发浓缩 d.冷却结晶 e.低温干燥,则其正确的操作顺序为。
(2)实验室拟用以下装置,用熔融的金属锡与干燥纯净的氯气制取无水SnCl4(SnCl4熔点-33℃,沸点114.1℃,遇潮湿空气极易水解),此反应过程放出大量的热。
①装置C中应加入试剂为___________;仪器E的名称为____________________。
②反应开始生成SnCl4时,可以先熄灭___(填字母序号)处的酒精灯,理由是________。
③该实验装置设计尚存在缺陷,改进的方法是(包括仪器、试剂及连接位置等)______________。
硫的化合物在生产和科研中发挥着重要作用。
(1)SO2Cl2常用于制造医药品、染料、表面活性剂等。已知:SO2Cl2(g)SO2(g)+Cl2(g)△H=+97.3 kJ·mol-1。某温度时向体积为1 L的恒容密闭容器中充入0. 20mol SO2Cl2,达到平衡时,容器中含0.18mol SO2,则此过程反应吸收的热量为_____kJ,该温度时反应的平衡常数为_____。将上述所得混合气体溶于足量BaCl2溶液中,最终生成沉淀的质量为_______。
(2)工业上制备硫酸的过程中存在反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-198kJ·mol-1400℃,1.01×105Pa,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量 SO2和O2,n(SO3)和n(O2)随时间的变化曲线如图所示。
①0~20min反应的平均速率υ(O2)=___________。
②下列叙述正确的是。
a.A点υ正(SO2)>υ逆(SO2)
b.B点处于平衡状态
c.C点和D点n(SO2)相同
d.其它条件不变,500℃时反应达平衡,n(SO3)比图中D点的值大
(3)工业上用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2。将烟气通入1.0 mol·L-1的Na2SO3溶液,当溶液pH约为6时,Na2SO3溶液吸收SO2的能力显著下降,应更换吸收剂。此时溶液中c (SO32-)的浓度是0.2 mol·L-1,则溶液中c(HSO3-)是_________mol·L-1。
工业上利用软锰矿(主要成分为MnO2,同时含少量铁、铝等的化合物)制备硫酸锰的常见流程如下:
部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Mn(OH)2 |
pH |
5.2 |
3.2 |
9.7 |
10.4 |
(1)一氧化锰用硫酸酸浸时发生的主要反应的离子方程式为____________________。酸浸后加入MnO2将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,其目的是___________。
(2)滤渣A的成分除MnO2外,还有_______________。
(3)MnO2是制造碱性锌锰电池的基本原料,放电时负极的电极反应式为________。工业上以石墨为电极电解酸化的MnSO4溶液生产MnO2,阳极的电极反应式为_________,当阴极产生4.48L(标况)气体时,MnO2的理论产量为______g。
(4)锰的三种难溶化合物的溶度积:Ksp(MnCO3)=1.8×10-11,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp(MnS)=2.0×10-13,则上述三种难溶物的饱和溶液中,Mn2+浓度由大到小的顺序是_______>_______>_______(填写化学式)。
A、B、C、D、E、F、G都是链状有机物,它们的转化关系如下图所示。已知:
(1)Mr(R-Cl)-Mr(ROH)=18.5,Mr(RCH2OH)-Mr(RCHO)=2,Mr表示相对分子质量;
(2)中的—OH不能被氧化。
A中只含一种官能团,D的相对分子质量与E相差42,D的核磁共振氢谱图上有3个峰,峰面积之比为1:3:6,且D中不含甲基,请回答下列问题:
(1)A中含有的官能团是。
(2)写出D的分子式。
(3)下列有关A~G的说法正确的是。
a.每个A分子中含有官能团的数目为4个
b.B中所有官能团均发生反应生成C
c.C生成G只有1种产物
d.G存在顺反异构现象
(4)写出B生成C的化学方程式。
(5)芳香族化合物H与G互为同分异构体,1 mol H与足量氢氧化钠溶液反应消耗2 mol NaOH,则H共有种属于芳香族化合物的同分异构体,若H苯环上的一氯代物只有两种,且1 mol H与足量的钠反应产生1.5 mol氢气,写出其中任意一种符合条件的H的结构简式。
(6)E与足量NaOH溶液共热,此反应的化学方程式为。
工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Al(OH)3 |
开始沉淀 |
2.3 |
7.5 |
3.4 |
完全沉淀 |
3.2 |
9.7 |
4.4 |
回答下列问题:
(1)加入过量废铁屑的目的是。
(2)加入少量NaHCO3的目的是调节pH,使溶液中的________(选填“Fe3+”、“Fe2+”或“Al3+”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是。
(3)反应Ⅱ的离子方程式为。在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,O2与NaNO2在反应中均作。若参与反应的O2有11.2 L(标准状况),则相当于节约NaNO2的物质的量为。
(4)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子,可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子。该水解反应的离子方程式为。
(5)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO3-。为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为。
A.氯水B.KSCN溶液C.NaOH溶液D.酸性KMnO4溶液
(6)将11.9 g Mg、Al、Fe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中,合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中,生成了6.72 L(标准状况下)NO,向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg2+、Al3+、Fe3+完全转化为沉淀,则沉淀质量为。
A.22.1 gB.27.2 gC.30 gD.无法确定