钒(V)及其化合物在工业催化、新材料和新能源等领域中有广泛的应用,其中接触法制硫酸工业中就要用到V2O5作催化剂:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。
某温度下,将2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密闭容器中,在V2O5作催化剂下经5min反应达平衡,SO2的平衡转化率(α)为80%。
(1)5min内 v(SO3 )= mol·L-1·min-1
(2)该温度下平衡常数K=
(3)若缩小容器体积,至达到新的平衡,在图中画出反应速率变化图象。
(4)硫酸工业尾气SO2用浓氨水吸收,反应的离子方程式是 ,吸收后的产物最终可制成肥料硫铵[即(NH4)2SO4]。
(5)某含钒化合物及硫酸的电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如下图所示。
①用该电池电解(NH4)2SO4溶液生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极,阳极电极反应式可表示为 ;若电解得1mol(NH4)2S2O8,则电池左槽中H+将 (填“增大”或“减少”) mol。
②电池使用一段时间后对其进行充电,充电过程中,阳电极反应式为: 。
铬元素及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途。
(1)在常温下,铬能缓慢与稀硫酸反应,生成蓝色溶液。其金属性比铜(填“强”或“弱”)。
(2)Cr(OH)3和Al(OH)3性质类似,则Cr(OH)3与KOH反应的离子方程式为。
(3)工业上净化处理铬污染的可用电解法。将含K2Cr2O7酸性废水放入电解槽内,加入适量的NaCl,以Fe作阳极和石墨作阴极进行电解。经过一段时间后,溶液中Cr和Fe转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去。
①写出阴极的电极反应式:。
②溶液中Fe、Cr元素最终转化为Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去,原理为(用离子方程式和必要的文字说明)。
③电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13 mol·L-1,则溶液中c(Cr3+)为mol·L-1
(已知Ksp[ Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×l0-31)。
(4)CrO3具有强氧化性,可用于查处酒驾,原理是在酸性条件下能将乙醇氧化成乙酸,CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3],则该反应的化学方程式为。
(5)CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率()随温度的变化如图所示,则B点时剩余固体的成分是____________(填化学式)。
(14分)雾霾由多种污染物形成,其中包含颗粒物(包括PM2.5在内)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。
(1)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH=-113.0 kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)ΔH=kJ·mol-1。
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的有。
a.体系密度保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变
d.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:5,则平衡常数K=。
(2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是。
(3)下图是一种用NH3脱除烟气中NO的原理。
①该脱硝原理中,NO最终转化为H2O和(填化学式)。
②当消耗1 mol NH3和0.5 molO2时,除去的NO在标准状况下的体积为L。
(4)NO直接催化分解(生成N2和O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO在40℃下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示,写出NO分解的化学方程式。
【化学—选修3:物质结构与性质】在研究金矿床物质组分的过程中,通过分析发现了Cu-Ni-Zn-Sn-Fe多金属互化物。
(1)某种金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于(填“晶体”或“非晶体”),可通过方法鉴别。
(2)基态Ni2+的核外电子排布式;配合物Ni(CO)4常温下为液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂。固态Ni(CO)4属于晶体;Ni2+和Fe2+的半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiOFeO(填“<”或“>”)。
(3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为;类卤素(SCN)2对应的酸有两种,理论上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N=C=S)的沸点,其原因是;写出一种与SCN—互为等电子体的分子(用化学式表示)。
(4)氨基乙酸铜的分子结构如图,碳原子的杂化方式为。
(5)立方NiO(氧化镍)晶体的结构如图-1所示,其晶胞边长为apm,列式表示NiO晶体的密度为g/cm3(不必计算出结果,阿伏加德罗常数的值为NA)。人工制备的NiO晶体中常存在缺陷(如图-2):一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代,其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。已知某氧化镍样品组成Ni0.96O,该晶体中Ni3+与Ni2+的离子个数之比为。
SO2、NO2、可吸人颗粒物是雾霾的主要组成。
(1)SO2可用氢氧化钠来吸收。现有0.4 molSO2,若用200 mL,3mol·L—1NaOH溶液将其完全吸收,生成物为(填化学式)。经测定所得溶液呈酸性,则溶液中离子浓度由大到小的顺序为。
(2)CO可制做燃料电池,以KOH溶液作电解质,向两极分别充入CO和空气,工作过程中,负极反应方程式为:。
(3)氮氧化物和碳氧化物在催化剂作用下可发生反应:2CO+2NON2+2CO2,在体积为0.5L的密闭容积中,加入0.40mol的CO和0.40 mol的NO,反应中N2的物质的量浓度的变化情况如图所示,从反应开始到平衡时,CO的平均反应速率υ(CO)=。
(4)用CO2合成二甲醚的化学反应是:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H>0。
合成二甲醚时,当氢气与二氧化碳的物质的量之比为4︰1,CO2的转化率随时间的变化关系如图所示。
①A点的逆反应速率υ逆(CO2)B点的正反应速率为υ正(CO2)(填“>”、“<”或“=")。
②氢气的平衡转化率为。
(5)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料,它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧实验中相关的反应有:
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H1 ①
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(1) △H2 ②
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(1) △H3 ③
请写出上述三个反应中△H1、△H2、△H3三者之间关系的表达式,△H1=。
【化学——选修3:物质结构与性质】(15分)含氮化合物种类繁多,卟吩(下图A)连有取代基时即称为卟啉,卟啉的四个氮原子易与金属离子结合生成叶绿素(下图B)等多种物质。请回答:
(1)卟吩中N原子采用的轨道杂化方式是_________
(2)下列有关叶绿素分子的说法正确的是_________(填选项序号)。
A.图中1—5号C中有三个具有手性
B.分子中存在配位键
C.图中1、2、3、4号C共面
D.N的第一电离能大于O
(3)卟啉与Fe2+合即可形成血红素,Fe2+的电子排布式为_________
(4)氰化氢(HCN)是一种含氮剧毒化合物,其分子中键与
键的个数比为_________。由分子结构推测,氰化氢_________(填“易”或“不易”)溶于水,原因是_________。氰化氢进人人体后产生的CN-能使人迅速中毒,请举出两种CN-的等电子体_________。
(5)N与B能够形成一种硬度接近金刚石的物质,其晶体结构如图,若其晶胞边长为a pm,则其密度为_________g·cm(只列算式)。