(17分) 重庆有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成氨的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出):
请填写下列空白:
(1)已知2mol甲烷与水蒸气在t℃、p kPa时,完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了a kJ热量,该反应的热化学方程式是_______________________________。
(2)图中X为_____,Y为_____(填化学式);常用K2CO3溶液吸收分离出的CO2,其离子方程式为_____________________________________
(3)在合成氨工业中,常采取的措施之一是:将生成的氨从混合气体中及时分离出来。请运用化学平衡的观点说明采取该措施的理由:_______________________________。
(4)联合制碱法中,合成氨产生的NH3与CO2通入饱和食盐水最终可制得纯碱,如图所示
①应先向食盐水通足量_______气体(写化学式,后同);副产品Z为______,可用作______;W为_______。
②若生产 Na2CO3 5.3吨,理论上至少可制得副产品Z_______吨。
随着能源与环境问题越来越被人们关注,碳一化学成为研究的热点。“碳一化学”即以单质碳及CO、CO2、CH4、CH3OH等含一个碳原子的物质为原料合成工业产品的化学与工艺。
Ⅰ、热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJ/mol,在温度和容积相同的A、B、C三个容器中(容器的体积为2L),按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,经10秒钟后达到平衡,达到平衡时的有关数据如下表:
容器 |
A |
B |
C |
反应物投入量 |
1molCO2(g)和 3molH2(g) |
1molCH3OH(g)和 1molH2O(g) |
2molCO2(g)和 6mol H2(g) |
CH3OH(g)浓度(mol/L) |
c1 |
c2 |
c3 |
反应能量变化 |
放出29.4 kJ |
吸收a kJ |
放出b kJ |
①从反应开始到达平衡时,A中用CO2来表示的平均反应速率为mol/(L· s)(用具体数值表示);
②a=。c1c2 1/2c3(填“>”“<”或“=”)。
Ⅱ、CO可用于合成甲醇。在压强0.1MPa条件下,向体积为bL的密闭容器中充入amolCO和2amolH2,在催化剂作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g).平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示:
(1)该反应属于反应(填“吸热”或“放热”);P20.1MPa(填“>”“<”或“=”);
(2)100℃时,该反应的平衡常数K=(用含a、b的代数式表示)。
Ⅲ、碳一化合物在治理汽车尾气方面也大有可为,如CO、CH4等在一定条件下均可以与氮氧化物生成无污染的物质。CO与NO在催化剂的条件下反应如下:2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g) △H<0,在绝热、恒容的密闭容器中加入一定量的NO和CO发生上述反应,下列示意图不能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是(填字母序号)。
草酸(H2C2O4)是二元中强酸,酸性KMnO4溶液能与草酸(H2C2O4)溶液反应。
Ⅰ、某探究小组利用该反应,用浓度为0.1000mol•L-1酸性KMnO4标准溶液滴定未知浓度的草酸。
(1)写出滴定过程中发生反应的离子方程式为。
(2)滴定过程中操作滴定管的图示正确的是。
(3)本滴定达到终点的标志是:;
(4)若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后消失,会使测得的草酸溶液浓度,(填“偏高”、“偏低”、或“不变”)。
Ⅱ、草酸氢钠溶液显酸性,常温下,向10 mL 0.01mol/LNaHC2O4溶液中滴加0.01mol/LNaOH溶液,随着NaOH溶液体积的增加,溶液中离子浓度关系正确的是:。
A.V(NaOH)=0时,c(H+)= 1×10-2 mol/L |
B.V(NaOH)<10mL时,不可能存在c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-) |
C.V(NaOH)=10mL时,c(H+)= 1×10-7 mol/L |
D.V(NaOH)>10mL时, c(Na+)> c(C2O42-)> c(HC2O4-) |
I.向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生如下反应:xA(g) +2B(s)yC(g) △H< 0。在一定条件下,容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如下图。请回答下列问题:
(1)用A的浓度变化表示该反应0~10 min内的平均反应速率V(A)=_______。
(2)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是_____(填序号,下同);第16 min引起曲线变化的反应条件可能是______。
①减压②增大A的浓度③增大C的量
④升温⑤降温⑥加入催化剂
(3)若平衡I的平衡常数为K1,平衡II的平衡常数为K2,则K1______K2(填“>”、“=”或“<”)。
II.如图所示,A是由导热材料制成的密闭容器,B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊。关闭K2,将各1 mol NO2通过K1、K3分别充入A、B中,反应起始时A、B的体积相同均为a L。
①B中可通过________________判断可逆反应2NO2N2O4已经达到平衡。
②若平衡后在A容器中再充入0.5mol N2O4,则重新到达平衡后,平衡混合气中NO2的体积分数_______(填 “变大”“变小”或“不变”)。
③若打开K2,平衡后B容器的体积缩至0.4a L,则打开K2之前,气球B体积为______L。
(14分)下表是元素周期表的一部分。
已知A、B、C、D、E、X、Y是由表中给出元素组成的常见单质或化合物,并存在如图所示的转化关系(部分生成物和反应条件已略去):
(1)⑧的元素符号是________。
(2)⑤与As两种元素中,非金属性较强的是________(填元素符号)。
(3)若E为氧化物,则A、X的化学式分别为________、________。
(4)Y由②⑥⑦三种元素组成,它的水溶液是一种生活中常见的消毒剂。As可与Y的碱性溶液反应,当消耗1 mol还原剂时,消耗2.5 mol氧化剂,转移5 mol电子。该反应的离子方程式为________________________________。
(12分) NaNO2因外观和食盐相似,又有咸味,容易使人误食中毒。已知NaNO2能发生如下反应:2NaNO2+4HI===2NO↑+I2+2NaI+2H2O。
(1)上述反应中氧化剂是________。
(2)根据上述反应,鉴别NaNO2和NaCl。可选用的物质有:①水、②碘化钾淀粉试纸、③淀粉、④白酒、⑤食醋,你认为必须选用的物质有________(填序号)。
(3)某厂废液中,含有2%~5%的NaNO2,直接排放会造成污染,下列试剂能使NaNO2转化为不引起二次污染的N2的是________(填编号)。
A.NaCl | B.NH4Cl | C.HNO3 | D.浓H2SO4 |
(4)请配平以下化学方程式:
Al+NaNO3+NaOH===NaAlO2+N2↑+H2O。若反应过程中转移5 mol e-,则生成标准状况下N2的体积为________L。
(5)在微生物的作用下, NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。两步反应的能量变化示意图如下:
1mol NH4+(aq)全部氧化成NO3-(aq)的热化学方程式是。