运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如下图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。根据图示回答下列问题:
①的△H 0(填“>”
或“<”);若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,
平衡 移动(填“向左”、“向右”或“不”);
②若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,
则K1 K2;反应进行到状 态D时,V正 v逆(填“>”、“<”或“=)
(2)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业
生产、生活中有着重要作用。
① 图是一定的温度和压强下是N2和H2反应生成1molNH3过
程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学反应方程式:
。(△H的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示)
②氨气溶于水得到氨水。在25°C下,将a mol·L-1的氨水与
b mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液中显中性,则
c(NH+4) c(Cl-)(填“>”、“<”或“=”);用含a和b的代数式表示该混合溶液中一水合出氨的电离平衡常数表达式 。
(3)海水中含有大量的元素,常量元素如氯、微量元素如碘在海水中均以化合态存在。已知:25℃时,KSP(AgCl)=1.6×10-10mol2·L-2、KSP(AgI)=1.5×10-16mol·L-2,在25℃下,向100mL 0.002mol·L-1的NaCl溶液中逐滴加入100mL 0.002mol·L-1硝酸银溶液,有白色沉淀生成。从沉淀溶解平衡的角度解释产生沉淀的原因是 ,向反应后的浊液中,继续加入0.1mol·L-1的NaI溶液,看到的现象是 ,产生该现象的原因是(用离子方程式表示) 。
碱金属元素的单质和化合物在日常生活和化工生产中应用广泛。
(1)钠的原子结构示意图为______________________。
(2)过氧化钠可作为呼吸面具和潜水艇中的供氧剂。写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式:___。
(3)氯碱工业是利用电解饱和食盐水获取一系列化工产品的过程。若利用电解饱和食盐水所得的气体制100t 36.5%的浓盐酸,理论上至少需要消耗NaCl_________________ t。
(4)某实验小组欲探究Na2CO3和NaHCO3的性质,发现实验室里盛放两种固体的试剂瓶丢失了标签。于是,他们先对固体A、B进行鉴别,再通过实验进行性质探究。
①分别加热固体A、B,发现固体A受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。A的名称为_______。
②称取两种固体各2 g,分别加入两个小烧杯中,再各加10 mL 蒸馏水,振荡,发现Na2CO3固体完全溶解,而NaHCO3固体还有剩余,由此可以得出结论:___________。向所得溶液中滴入酚酞后,观察到的现象是________________。
③某同学为探究Na2CO3和NaHCO3与CaCl2溶液的反应,将两种固体分别配制成0.5 mol/L的溶液,设计如下方案并对反应现象做出预测:
实验方案 |
预测现象 |
预测依据 |
操作1:向2mL Na2CO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol/L CaCl2溶液 |
有白色沉淀 |
Na2CO3溶液中的CO32-浓度较大,能与CaCl2发生反应Ca2+ + CO32-=" " CaCO3↓。 |
操作2:向2mL NaHCO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol/L CaCl2溶液 |
无白色沉淀 |
NaHCO3溶液中的CO32-浓度很小,不能与CaCl2反应。 |
实施实验后,发现操作2的现象与预测有差异:产生白色沉淀和气体。则该条件下,NaHCO3溶液与CaCl2溶液反应的离子方程式为:___________________________。
亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是制取亚氯酸钠的工艺流程:
(1)反应生成ClO2气体需要X酸酸化,X酸可以为。
A.盐酸 | B.稀硫酸 | C.硝酸 | D.H2C2O4溶液 |
(2)吸收塔内的温度不能过高的原因为。
(3)ClO2被S2-还原为ClO2-、Cl-转化率与pH关系如图。
写出pH≤2时ClO2与S2-反应的离子方程式_______。
(4)ClO2对污水中CN-等有明显的去除效果。某工厂污水中含CN- a mg/L,现用ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体,其离子反应方程式___________________________;处理100 m3这种污水,至少需要ClO2 _____________ mol。
A、B、C、D、E为五种短周期元素。A、B、C是原子序数递增的同周期元素,且最外层电子数之和为15,A与C可形成常见的AC2分子;D元素的某种原子中无中子;E是地壳中含量最高的金属元素。请回答下列问题:
(1)AC2分子的电子式为____________________。
(2)比较BD3与D2C的稳定性:_______比________稳定(填化学式)。
(3)五种元素的原子半径由大到小的顺序是__________________(填元素符号)。
(4)E的单质与NaOH溶液反应生成的盐的溶液与少量AC2反应的离子方程式为___________________。
(5)化合物EB溶于强碱生成氨气,写出EB与NaOH溶液反应的化学方程式______________________。
(6)工业生产的EB产品往往含有碳和氧化铝杂质,现取10 g样品置于反应器中,通入2.016L(标准状况下)O2,在高温下充分反应后,所得气体的密度是相同状况下氢气的15倍(EB不与O2反应)。该样品中含杂质碳的质量分数为______________。
H、C、N、O、Mg、Al、Si、S、Cu是中学化学中常见的元素,请根据题意回答与这些元素有关的问题:
(1)S的原子结构示意图为。
(2)14C可用于古代文物年代鉴定,其原子核内的中子数为_______________。
(3)根据元素周期律,碳的非金属性强于硅,请用一个化学反应方程式表示________________________。
(4)粉末状的Si3N4对空气和水都不稳定,但将粉末状的Si3N4和适量氧化镁在一定条件下的密闭容器中热处理,可以得到对空气、水、和酸都相当稳定的固体材料,同时还可生成对水不稳定的Mg3N2,热处理后除去MgO和Mg3N2的方法是。
(5)某铜铝合金用足量稀硝酸完全溶解,得到标准状况下NO 11.2 L,再向溶液中加入过量氨水,充分反应后过滤。若沉淀质量为7.8g,则合金的质量为______________g。
(6)将由NO和NO2组成的混合气体通入如图所示的装置中,用来验证浓硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性强(在通入混合气体之前,已通入一段时间的N2)。
已知:(i)浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。
(ii)NaOH溶液与NO2能发生反应生成两种盐和水,NaOH溶液与NO不反应。
a.装置②、③、④中盛放的药品依次是_________、、。
b.能够说明实验已成功的现象是____。
(16分)海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5~8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表:
成分 |
NA+ |
K+ |
Ca2+ |
Mg2+ |
Cl- |
SO42- |
HCO3- |
含量/mg﹒L-1 |
9360 |
83 |
200 |
1100 |
16000 |
1200 |
118 |
(1)海水显弱碱性的原因是(用离子方程式表示),该海水中Ca2+的物质的量浓度为mol/L。
(2)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。
①阴极的电极反应式为。
②电解一段时间,阴极区会产生水垢.其成分为CaO3和Mg(OH)2,写出生成CaO3的离子方程式。
③淡水的出口为a、b、c中的出口。
(3)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料,如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示:
该电池电解质为能传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的极(填“正”或“负”),电极反应式为。
(4)利用海洋资源可获得MnO2 MnO2可用来制备高锰酸钾:将MnO2与KOH混合后在空气中加热熔融,得到绿色的锰酸钾(K2MnO4),再利用氯气将锰酸钾氧化成高锰酸钾。该制备过程消耗相同条件下空气和氯气的体积比为(空气中氧气的体积分数20%计算)。