如图的甲、乙两容器,甲体积可变压强不变,乙保持体积不变。向两容器中分别充入1 mol A、3 mol B,此时两容器体积均为500 mL,温度为T℃。保持温度不变,发生反应A(g)+3B(g)2C(g)+D(s);△H<0。
(1)下列选项中,能表明甲和乙容器中反应一定达到平衡状态的是________。
A.混合气体的总质量不随时间改变 B.2 v正(C)=3 v逆(B)
C.A、B转化率相等 D. 物质D的质量不随时间改变
(2)2 min后甲容器中的化学反应达到平衡,测得C
的浓度为2 mol/L,此时容器的体积为________mL,B的转化率α甲(B)为________。
(3)乙容器中反应达到平衡所需要的时间______2 min(填“>、<或=”),B的转化率α
乙(B) ______α甲(B) (填“>、<或=”)。
(4)若其它条件不变,甲中如果从逆反应方向开始反应建立平衡,要求平衡时C的物质的量与(2)中平衡时C的物质的量相等,则需要加入C的物质的量n(C)=________mol,加入D的物质的量n (D)应该满足的条件为________________________。
(14分)(1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应,反应②和③为副反应。
①1/4CaSO4(s)+CO(g) 1/4CaS(s)+CO2(g)∆H1
②CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+CO2(g) +SO2(g)∆H2
③CO(g) 1/2C(s)+1/2CO2(g)∆H3
则反应2CaSO4(s)+7CO(g) CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s) +SO2(g)的∆H=
(用∆H1、∆H2和∆H3表示)
(2)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:
2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g);ΔH
①该反应平衡常数表达式为K=。
②已知在某压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率如图所示。该反应的ΔH____(填“>”“<”或“=”)0。若温度不变,减小反应投料比[n(H2) /n(CO2)],则K将(填“增大”“减小”或“不变”)。
③二甲醚燃料电池具有启动快,效率高等优点,若电解质为酸性,二甲醚燃料电池的负极反应为。
(3)一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程:
①在铜的作用下完成工业尾气中SO2的部分催化氧化,所发生反应为:
2SO2+2nCu+(n+1)O2+(2-2n) H2O=2nCuSO4+(2-2n) H2SO4
从环境保护的角度看,催化脱硫的意义为。
②利用下图所示电化学装置吸收另一部分SO2,并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的总的离子方程式:。
平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质)。某课题小组以此粉末为原料,设计如下工艺流程对资源进行回收,得到Ce(OH)4和硫酸铁铵矾:
已知:
Ⅰ.酸性条件下,铈在水溶液中有Ce3+、Ce4+两种主要存在形式,Ce3+易水解,Ce4+有较强氧化性;
Ⅱ.CeO2不溶于稀硫酸;
Ⅲ.硫酸铁铵矾[Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O]广泛用于水的净化处理。
(1)滤液A的主要成分(填写化学式)。
(2)写出反应①的离子方程式。
(3)反应①之前要洗涤滤渣B,对滤渣B进行洗涤的实验操作方法是。
(4)稀土元素的提纯,还可采用萃取法。已知化合物HT作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来,过程表示为Ce2(SO4)3 (水层)+ 6HT(有机层)2CeT3 (有机层)+3H2SO4(水层) ,分液得到CeT3 (有机层),再加入H2SO4 获得较纯的含Ce3+的水溶液。可选择硫酸作反萃取剂的原因是。
(5)用滴定法测定制得的Ce(OH)4产品纯度。
所用FeSO4溶液在空气中露置一段时间后再进行滴定,则测得该Ce(OH)4产品的质量分数。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
(6)已知Fe3+沉淀的pH范围:2.2~3.2,Fe2+沉淀的pH范围:5.8~7.9,Zn2+沉淀的pH范围:5.8~11.0,pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。现用FeSO4溶液(含有ZnSO4杂质)来制备硫酸铁铵矾。实验中可选用的试剂: KMnO4溶液、30%H2O2、 NaOH溶液、饱和石灰水、稀H2SO4溶液、稀盐酸。
实验步骤依次为:
①向含有ZnSO4杂质的FeSO4溶液中,加入足量的NaOH溶液至pH>11,;
②;
③向②中得到的溶液中加入硫酸铵溶液,,过滤、洗涤、常温晾干,得硫酸铁铵晶体(NH4) Fe(SO4)2·12H2O。
(12分)某研究小组用黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2气体,再用水吸收该气体可得ClO2溶液。在此过程中需要控制适宜的温度,若温度不当,副反应增加,影响生成ClO2气体的纯度,且会影响ClO2的吸收率,具体情况如图所示。
(1)据图可知,反应时需要控制的适宜温度是________℃,要达到此要求需要采取的措施是 。
(2)已知:黄铁矿中的硫元素在酸性条件下可被ClO3-氧化成SO42-,请写出FeS2、氯酸钠和硫酸溶液混合反应生成二氧化氯(ClO2)的离子方程式: 。
(3)该小组拟以“m(ClO2)/m(NaClO3)”作为衡量ClO2产率的指标。若取NaClO3样品6.0 g,通过反应和吸收获得400 mL ClO2溶液,取此溶液20mL与37.00 mL 0.500 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反应后,过量的Fe2+再用0.0500 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7标准溶液20.00 mL。反应原理为:
4H++ClO2+5Fe2+===Cl-+5Fe3++2H2O
14H++Cr2O72-+6Fe2+===2Cr3++6Fe3++7H2O
试计算ClO2的“产率” (写出计算过程)。
CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Co(OH)2 |
Al(OH)3 |
Mn(OH)2 |
开始沉淀 |
2.7 |
7.6 |
7.6 |
4.0 |
7.7 |
完全沉淀 |
3.7 |
9.6 |
9.2 |
5.2 |
9.8 |
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式。
(2)NaClO3的作用是。
(3)加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。
萃取剂的作用是;
其使用的较适宜pH范围是。
A.2.0~2.5B.3.0~3.5 C.4.0~4.5
(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量AgNO3溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是。(答一条即可)
在Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中加入铁和铜的混合物,用玻璃棒搅拌使之充分反应。不考虑阴离子,从“ Fe3+、Fe2+、Cu2+、Fe、Cu ”中选择合适的符号填写:
(1)若有固体剩余,且加盐酸后产生氢气,则剩余固体有;溶液中没有离子。
(2)若向反应后溶液中滴加KSCN,溶液变红色,则可能固体剩余(填“有”或“无”);
溶液中有离子。
(3)若只有铜粉剩余,则溶液中肯定有离子;离子有可能存在。