(14分,每空2分)I.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H=" -92.4" kJ/mol 据此回答以下问题:
(1)为了提高氨气的产率,可以选择的方法是 _______(填序号,错选扣分)。
① 升高温度 ② 增大压强 ③ 使用催化剂 ④ 及时分离出NH3
(2)对在密闭容器中进行的可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列哪种情况下,
说明该反应已经达到化学平衡状态____________________________________。
①N2的正反应速率是NH3的逆反应速率的1/2
②在恒容条件下,混合气体的压强保持不变
③N2、H2、NH3的物质的量之比为1:3:2
④单位时间内每生成3mol H2的同时有2mol NH3生成
⑤3mol N-N键断裂,同时有6mol N-H键断裂
(3)一定条件下,NH3在固定体积的密闭容器中发生分解反应(△H>0)并达平衡后,仅改变下表中反应条件x,该平衡体系中随x递增y递减的是________________(选填序号)。
选项 |
a |
b |
c |
d |
x |
温度 |
温度 |
加入H2的物质的量 |
加入NH3的物质的量 |
y |
NH3的物质的量 |
平衡常数K |
NH3的转化率 |
生成物物质的量总和 |
II.(1)在酸性溶液中,碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应:
2IO3-+5SO32-+2H+===I2+5SO42-+H2O
生成的碘可以用淀粉溶液检验,根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。
某同学设计实验如下表所示:
|
0.01mol·L-1 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL |
0.01mol·L-1 Na2SO3溶液的体积/mL |
H2O的体积 /mL |
实验 温度 /℃ |
溶液出现蓝色时所需时间/s |
实验1 |
5 |
V1 |
35 |
25 |
--------- |
实验2 |
5 |
5 |
40 |
25 |
---------- |
实验3 |
5 |
5 |
V2 |
0 |
----------- |
该实验的目的是_______________________________________________________________
________________________________________________;
表中V1=___________mL.
(2)可逆反应C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g),△H>0达到平衡后,改变某一外界条件(不改变物质的量的条件下),反应速率
与时间t的关系如右图。
①图中t4到t6段时引起平衡移动的条件可能是 ;
②图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是 。
硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造行业,以硼镁矿(2MgO•B2O3•H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下:
已知:H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。Fe3 +、Al3+、Fe2 +和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3. 2、5.2、9.7和12.4。
(1)由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器溢出,故应分批加入稀硫酸。该反应的化学方程式为。
(2)“浸出液”显酸性,含H3BO3和Mg2+、SO42-,还含有Fe3 +、Fe2+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO,除去的杂质离子是。H2O2的作用是(用离子方程式表示)。
(3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的是。
(4)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图,且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO4•H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩,。
以地下卤水(主要含NaCl,还有少量Ca2+、Mg2+)为主要原料生产亚硫酸钠的新工艺如下,同时能得到用作化肥的副产品氯化铵。
已知以下四种物质的溶解度曲线图:
(1)“除杂”时,先加入适量石灰乳过滤除去Mg2+,再通入CO2并用少量氨水调节pH过滤除去Ca2+,“废渣”的主要成分为 、。
(2)“滤渣1”的化学式为。
(3)在“滤液1”中加入盐酸的目的是。“滤渣2”的化学式为。
(4)已知H2CO3和H2SO3的电离常数如下表,“通入SO2”反应的化学方程式为。
物质 |
电离常数(25℃) |
H2CO3 |
K1=4.4X10-7K2=4.7X10-11 |
H2SO3 |
K1=1.23X10-2K2=5.6X10-8 |
工业上用闪锌矿(主要成分为ZnS,还含有CdS、Fe2O3等杂质)为原料生产ZnSO4·7H2O的工艺流程如下:(己知Cd的金属活动性介于Zn和Fe之间)
(1)从滤渣A中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品,其化学式为。
(2)浸取过程中Fe2(SO4)3的作用是,浸取时Fe2(SO4)3与ZnS发生反应的化学方程式为。
(3)除铁过程控制溶液的pH在5.4左右,该反应的离子方程式为。该过程在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置,其目的是。
(4)置换法除重金属离子是Cd2+,所用物质C为。
(5)硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表:
温度/℃ |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
溶解度/g |
41.8 |
54.1 |
70.4 |
74.8 |
67.2 |
60.5 |
从除重金属后的硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为、、过滤、干燥。
回收再利用锗产品加工废料,是生产GeO2的重要途径,其流程如下图。
(1)Ge2+与氧化剂H2O2反应生成Ge4+,写出该反应的离子方程式。
(2)蒸馏可获GeCl4,在此过程中加入浓盐酸的原因是。
(3)GeCl4水解生成GeO2·nH2O,化学方程式为。温度对GeCl4的水解率产生的影响如图1所示,其原因是该水解反应ΔH0(“>”或“<”)。为控制最佳的反应温度,实验时可采取的措施为水浴。
A.用冰水混合物 B.49℃水浴 C.用冰盐水
(4)已知Ge的单质和化合物性质与Al的相似,试用离子方程式表示在pH>8的溶液中GeO2逐渐溶解时发生的反应。
(1)常温下,将2种一元酸分别和NaOH溶液等体积混合,实验数据如下:
组别 |
一元酸 |
NaOH |
pH |
甲 |
c(HX)=0.1mol/L |
c(NaOH)=0.1mol/L |
pH=9 |
乙 |
c(HY)=c1mol/L |
c(NaOH)=0.1mol/L |
pH=7 |
①甲组实验的混合溶液中离子浓度由大到小顺序为。由水电离出的c(OHˉ)=mol/L。
②乙组实验中HY为强酸,则HY溶液的c1(填“<”、“=”或“>”)0.1。
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况和n(NO)/n(CO)比例变化情况如下图。
①为达到NO转化为N2的最佳转化率,应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别为、。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物生成无污染的物质。CH4与NO2发生反应的化学方程式为。
(3)工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 |
523K |
573K |
623K |
平衡常数(K) |
2.041 |
0.270 |
0.012 |
①由表中数据判断△H 0(填“<”、“=”或“>”)。
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则此时的温度为。
③请在下列坐标中画出②中求得该温度下CO、H2和CH3OH的浓度随时间变化的曲线,并进行适当的标注。