工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。图1表示反应中能量的变化;图2表示一定温度下,在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化。
请回答下列问题:
(1)在“图1”中,曲线________(填:a或b)表示使用了催化剂;该反应属于________(填:吸热、放热)反应。
(2)下列说法正确的是________。
A.起始充入的CO为1 mol |
B.增加CO浓度,CO的转化率增大 |
C.容器中压强恒定时,反应已达平衡状态 |
D.保持温度和密闭容器容积不变,再充入1 mol CO和2 mol H2,再次达到平衡时n(CH3OH)/n(CO)会减小 |
(3)从反应开始到建立平衡,v(H2)=________;该温度下CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的化学平衡常数为______。若保持其它条件不变,将反应体系升温,则该反应化学平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线,要求画压强不同的2条曲线(在曲线上标出P1、P2,且P1<P2)。
(5)已知CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-192.9 kJ/mol
又知H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ/mol,请写出32 g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式
______________________________________________________________________。
(6)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。写出用Co3+除去甲醇的离子方程式 。
【改编】【物质结构与性质】一定条件下,Ni2+与丁二酮肟生成鲜红色沉淀A。
(1)基态Ni2+核外电子排布式为 。
(2)丁二酮肟组成元素中C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为 、电负性由大到小的顺序为 。丁二酮肟分子中C原子轨道的杂化类型是 、N原子轨道的杂化类型是 。
(3)元素Ni的一种碲(Te)化物晶体的晶胞结构如图所示,则该化合物的化学式为 。
(4)Ni(CO)4是一种无色液体,沸点为42.1℃,熔点为-19.3℃。Ni(CO)4晶体熔化时克服的作用是 。请写出一种由第二周期主族元素组成的且与CO互为等电子体的阴离子的电子式 。
【化学与技术】合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义,下图是工业合成氨的简要流程示意图。
(1)合成氨的原料气往往混有CO2等杂质,在进入合成塔之前需净化,其原因是_______ 。
(2)工业上合成氨选择的适宜条件是:以铁为主的催化剂、_______、________。
(3)沿X路线进入合成塔的物质是_______,这样设计的意义是________。
(4)目前工业制硝酸所采用的主要方法是_______法。
【改编】下图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金的各成分(含有Cu、Fe、Si 三种成分)进行分离、回收再利用的工业流程,通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物。
已知:298K时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38, Ksp[Mn(OH)2] =1.9×10-13,
根据上面流程回答有关问题:
(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ需要的玻璃仪器有 。
(2)加入过量FeCl3溶液过程中可能涉及的离子方程式: 。
(3)过量的还原剂应是 。
(4)①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为 。
②若用X mol/L KMnO4溶液处理溶液b,当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液YmL,则最后所得沉淀M的质量为 g(用含X、Y的代数式表示)。
(5)常温下,若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等,向溶液c中逐滴加入KOH溶液,则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为: ﹥ ﹥ 。(填金属阳离子)
(6)最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后,析出固体B的质量为Z g,同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等,则混合气体的成分是 ,标况下阳极生成的最后一种气体体积为 L(用含Z的代数式表示)。
选做题(本题包括A、B两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A小题评分)
A.【原创】[物质结构与性质]
氮元素可形成氢化物、氮化物、叠氮化物、卤化物等多种化合物。
(1)肼(N2H4)可用作火箭燃料,1mol N2H4中含有σ键的数目为 。
(2)F2和过量NH3在铜催化作用下反应生成NF3,写出基态铜原子的电子排布式 ;
NF3分子的空间构型为 。
(3)与N3-互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
(4)氰酸(HCN)中碳原子的杂化方式为 。
(5)铁和氨气在640℃发生置换反应生成铁氮化合物,其晶胞结构如图所示,该晶体的化学式为 。
研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下放热反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1∆H ="a" kJ/mol (I)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2∆H ="b" kJ/mol (II)
(1)反应4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2表示),∆H= kJ/mol(用a、b表示)。
(2)为研究不同条件对反应(II)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(II)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,则平衡后
n(Cl2)= mol。其它条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,平衡常数
K2 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A,溶液B为0.1mol•L‾1的CH3COONa溶液,则两溶液中c(NO3‾)、c(NO2-)和c(CH3COO‾)由大到小的顺序为 。(已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L‾1,CH3COOH的电离常数K a=1.7×10-5mol•L‾1)
(4)由有机阳离子、Al2Cl7—和AlCl4—组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为 。