下图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:
(1)该产业链中合成氨的反应在较低温下能否自发进行? 。
(2)已知该产业链中某反应的平衡表达式为:
它所对应的化学反应为: 。
(3)已知在一定温度下,各反应的平衡常数如下:
C(s)+CO2(g) 2CO(g),K1
CO(g)+H2O(g H2(g)+CO2(g),K2
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),K3
则K1、K2、K3之间的关系是: 。
(4)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下:
温度/℃ |
400 |
500 |
800 |
平衡常数K |
9.94 |
9 |
1 |
该反应的正反应方向是 反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为: 。
(5)从图中看出氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的结构式分别是和
。已知N-N键键能为167kJ·mol-1,NO2中氮氧键的键能为466kJ·mol-1,N2O4中氮氧键的键能为438.5kJ·mol-1。请写出NO2转化为N2O4的热化学方程式为 。
对反应N2O4(g) 2NO2(g),在温度为T1
、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。
下列说法正确的是 。
A.A、C两点的反应速率:A>C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(6)以上述产业链中甲醇为燃料制成燃料电池,请写出在氢氧化钾介质中该电池的负极反应式 。
当今水体的污染成为人们关注的焦点。利用化学原理可以对工厂排放的废水进行有效检测与合理处理。
(1)废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素,农药厂排放的废水中常含有较多的NH4+和PO43-,一般可以通过以下两种方法将其除去。
①方法一:将Ca(OH)2或CaO 投加到待处理的废水中,生成磷酸钙,从而进行回收。已知常温下Ksp[Ca3(PO4)2]=2.0×10-33,当处理后的废水中c(Ca2+)=2.0×10-7 mol·L-1时,溶液中c(PO43-)=mol·L-1。
②方法二:在废水中加入镁矿工业废水,就可以生成高品位的磷矿石——鸟粪石,反应的方程式为Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4↓。该方法中需要控制污水的pH为7.5~10.0,若pH高于10.7,鸟粪石的产量会大大降低。其原因可能为;与方法一相比,方法二的优点为。
(2)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO2-,可在碱性条件下加入铝粉除去,加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。现有1.0t含氮质量分数为0.035%的NO2-废水,用此法完全处理后生成的AlO2-的物质的量为。
(3)工业上也会利用铝粉除去含氮废水中的NO3-。现在处理100m3浓度为2.0×10-4 mol·L-1的NaNO3溶液,加入一定量的2 mol·L-1的NaOH溶液和铝粉,控制溶液pH在10.7左右,加热,使产生的气体全部逸出,当NaNO3反应掉一半时,测得氮气和氨气的体积比为4∶1,求此过程中消耗铝的质量。(写出计算过程,无过程以0分计算)
甲苯二异氰酸酯(简称TDI)是一种重要的化工原料,是制造聚氨酯系列产品的原料之一。而工业TDI产品是2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物。工业上生产TDT的方法有几种,但比较成熟和经济的方法是胺光气化法。下图为工业上用“胺光气化法”合成TDI后生产某聚氨酯产品的主要反应流程图(副产物没有标出)
已知:第③、④和⑤步反应两物质等物质的量反应。试回答:
⑴写出光气(COCl2)和流程图中A的结构简式:
、;
⑵按要求写出与第①步反应产物(见流程图)互为同分异构体的结构简式或数目。
A、只呈碱性的芳香族化合物(任写一种);
B、既呈碱性又呈酸性的芳香族化合物的种数为。
⑶已知聚氨酯X链节中含有结构。第⑤步反应类型为,
聚氨酯X的结构简式:。
⑷写出反应④的化学方程式:。
⑸资料显示,TDI在大于45℃时会发生两分子聚合成二聚物,此二聚物中除了苯环外还含有两个四元环(由C、N原子构成),写出上述流程图中TDI的一种结构自身反应生成的二聚物的结构简式。
。
镍配合物在传感器、磁记录材料、储氢材料、电极催化剂和化学键研究等方面有着广泛的应用。以纯镍片为原料制备一种镍配合物[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O的主要流程如下:
(1)工业上镍氢电池总反应式为:LaNi5H6 + NiOOH LaNi5 + Ni(OH)2,其中KOH作电解质溶液,负极电极反应式为:
(2)常温下,镍投入60%的浓硝酸无明显现象,流程中需控制反应温度50-60oC,控温原因可能是,写出离子反应方程式:。
(3)氨化过程中应控制溶液pH范围8~9,其原因是。
上述流程中,有关说法正确的是()
A.氨化操作为在过量氨水和氯化铵缓冲溶液中,缓慢滴入酸化的NiCl2溶液,并不断搅拌
B.此缓冲溶液中微粒浓度大小顺序为:c(Cl—)> c(NH3·H2O) >c(NH4+) > c(OH—)> c(H+)
C.冷却结晶后的母液加适量氨水调节pH后可以循环利用
D.可以用热的浓硫酸和浓硝酸混合溶液代替浓硝酸溶解镍片
(4)为测定化合物[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O的组成,进行如下实验:
实验一:称取样品0.6460 g,加入过量的浓NaOH溶液,煮沸,冷却,蒸出的氨用40.00 mL 0.5000 mol·L-1的盐酸完全吸收,并用蒸馏水定容至100 mL,得溶液B。取B溶液20.00 mL,加入指示剂少量,用0.1000 mol·L-1NaOH滴定,消耗NaOH溶液20.00 mL。
实验二:另取该样品0.6460 g,溶于水,以0.1000 mol·L-1AgNO3溶液滴定至恰好反应完全,消耗AgNO3溶液20.00 mL。相应反应化学方程式为: [Ni(NH3)xCly]Clz+zAgNO3=
[Ni (NH3)xCly] (NO3)z+zAgCl↓ 测得该镍配合物的化学式为。
随着材料科学的发展,金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用,并被誉为“合金的维生素”。为回收利用含钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。
部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示:
物质 |
VOSO4 |
V2O5 |
NH4VO3 |
(VO2)2SO4 |
溶解性 |
可溶 |
难溶 |
难溶 |
易溶 |
该工艺的主要流程如下。
请回答下列问题:
(1)请写出加入Na2SO3溶液发生反应的离子方程式。
(2)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V2O5)能加快二氧化硫氧化速率,此过程中产生了一连串的中间体(如下左图)。其中a、c二步的化学方程式可表示为
,。
(3)该工艺中沉矾率是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据上右图试建议控制氯化铵系数和温度:、。
(4)经过热重分析测得:NH4VO3在焙烧过程中,固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲线如右图所示。则NH4VO3在分解过程中。
A.先分解失去H2O,再分解失去NH3
B.先分解失去NH3,再分解失去H2O
C.同时分解失去H2O和NH3
D.同时分解失去H2、N2和H2O
(1)当乙烯气体在空气中的体积分数为16%时遇明火会发生猛烈爆炸,若爆炸时乙烯和氧气都几乎耗尽,爆炸时发生的主要反应的化学方程式是。
A.C2H4+3O2→2CO2+2H2O | B.C2H4+O2→2C+2H2O |
C.C2H4+2O2→2CO+2H2O | D.2C2H4+5O2→2CO2+2CO+4H2O |
E.2C2H4+3O2→2C+2CO+4H2O
(2)为测定漂白粉有效成分的质量分数,称取2.000g漂白粉于锥形瓶中,加水溶解,调节溶液的pH,以淀粉为指示剂,用0.2000mol·L-1KI溶液进行滴定,溶液出现稳定浅蓝色时为滴定终点。反应原理为:
3ClO-+I-=3Cl-+IO3-
IO3-+5I-+3H2O6OH-+3I2
实验测得数据如下表所示:
滴定次数 |
1 |
2 |
3 |
KI溶液体积/mL |
19.98 |
20.02 |
20.00 |
该漂白粉中有效成分的质量分数为。