(16分) 硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
I SO2+2H2O+I2==H2SO4+2HI
II 2HI H2+I2
III 2H2SO4==2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是 。
a.反应III易在常温下进行
b.反应I中SO2氧化性比HI强
c.循环过程中需补充H2O
d.循环过程中产生1molO2的同时产生1 molH2
(2)一定温度下,向1L密闭容器中加入1molHI(g),发生反应II,H2物质的量随时间的变化如图所示。0~2min内的平均反应速率v(HI)= 。该温度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K= 。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则 是原来的2倍。
a.平衡常数 b.HI的平衡浓度
c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡 移动(填“向左”“向右”或“不”);若加入少量下列试剂中的 ,产生H2的速率将增大。
a.NaNO3 b.CuSO4 c.Na2SO4 d.NaHSO3
(4)以H2为燃料可制作氢氧燃料电池。
已知 2H2(g)+O2(g)====2H2O(l) △H=-572kJ·mol-1
某氢氧燃料电池释放22.8kJ电能时,生成1mol液态水,该电池的能量转化率为 。
人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如下图所示。
(1)电源的负极为 (填“A”或“B”)。
(2)阳极室中发生的反应依次为 、 。
(3)电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将 ;若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为 g(忽略气体的溶解)。
)以下是25 ℃时几种难溶电解质的溶解度:
难溶电解质 |
Mg(OH)2 |
Cu(OH)2 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
溶解度/g |
9×10-4 |
1.7×10-6 |
1.5×10-4 |
3.0×10-9 |
在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些杂质离子。例如:
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=4,过滤结晶即可。
请回答下列问题:
(1)上述三种除杂方案都能够达到很好的效果,Fe3+、Fe2+都被转化为 (填化学式)而除去。
(2)①中加入的试剂应该选择 为宜,其原因是 。
(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的离子方程式为 。
(4)下列与方案③相关的叙述中,正确的是 (填字母)。
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染
B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤
C.调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中
E.在pH>4的溶液中Fe3+一定不能大量存在
下图所示三个烧瓶中分别装入含酚酞的0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液,并分别放置在盛有水的烧杯中,然后向烧杯①中加入生石灰,向烧杯③中加入NH4NO3晶体,烧杯②中不加任何物质。
(1)含酚酞的0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液显浅红色的原因为 。
(2)实验过程中发现烧瓶①中溶液红色变深,烧瓶③中溶液红色变浅,则下列叙述正确的是 。
A.水解反应为放热反应 |
B.水解反应为吸热反应 |
C.NH4NO3溶于水时放出热量 |
D.NH4NO3溶于水时吸收热量 |
(3)向0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液中分别加入少量浓盐酸、NaOH固体、Na2CO3固体、FeSO4固体,使CH3COO-水解平衡移动的方向分别为 、 、 、 (填“左”“右”或“不移动”)。
反应:aA(g)+bB(g)cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
回答问题:
(1)反应的化学方程式中,a∶b∶c为 ;
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为 ;
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是 ,其值是 ;
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是 ,采取的措施是 ;
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低:T2 T3(填“>”“<”或“=”),判断的理由是 ;
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10 min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。
(1)一定条件下的密闭容器中,反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(二甲醚)(g)+CO2(g) ΔH<0达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是 (填字母代号)。
a.升高温度 b.加入催化剂 c.减小CO2的浓度 d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚
(2)已知反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
浓度/(mol·L-1) |
0.44 |
0.6 |
0.6 |
①比较此时正、逆反应速率的大小:v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH)= ;该时间内反应速率v(CH3OH)= 。