氮化硅(氮显-3价,硅显+4价)是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300 ℃时反应获得。
(1)写出N的原子结构示意图________和氮化硅的化学式________。
(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式____________________________。
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅,反应的化学方程式为_____________________。
随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。
(1)处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为。
(2)全钒氧化还原液流电池,是目前发展势头强劲的优秀绿色环保储能电池。
其电池总反应为:
V3++VO2++H2OVO2++ 2H++V2+。
充电过程中,H+向迁移(填“阴极区”或“阳极区”)。充电时阴极反应式为。
(3)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g);△H<0。
该反应的化学平衡常数表达式为K=。
若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,反应过程中各物质的浓度变化如上图所示。若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。
20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如上图所示的变化,则改变的条件
可能是(填序号)。
①加入催化剂 ②降低温度 ③缩小容器体积 ④增加CO2的量
(4)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下将SO2转化为SO42-而实现SO2的处理(总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4)。已知,含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2+ + O2+ 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O,则另一反应的离子方程式为。
(12分) 肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性液体,其燃烧热较大且燃烧产物对环境无污染,故可以用作火箭燃料。
(1)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%—30%的KOH溶液。该电池放电时,通入肼的一极为极,该极的电极反应式是,电池工作一段时间后,电解质溶液的pH将(填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)肼用亚硝酸氧化可生成氮的另一种氢化物,该氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977。写出肼与亚硝酸反应的化学方程式。
(3)肼和四氧化二氮作火箭推进剂,两者反应产物是氮气和水。当反应生成28.0kg还原产物时,计算参加反应的肼的质量 (写出计算过程) 。
多巴胺是一种重要的中枢神经传导物质,用来帮助细胞传送脉冲的化学物质,能影响人对事物的欢愉感受。多巴胺可用香兰素与硝基甲烷等为原料按下列路线合成。
(1)C中的含氧官能团的名称是、。
(2)反应①、④的反应类型分别为、。
(3)写出由A→M的化学方程式。
(4)写出同时满足下列条件的香兰素的一种同分异构体的结构简式。
①能与碳酸氢钠溶液反应②能与FeCl3溶液发生显色反应
③有5种不同化学环境的氢原子
(5)苯乙胺()是生物体中重要的生物碱。写出用苯甲醇、硝基甲烷为原料制备苯乙胺的合成路线流程图(无机试剂任选)。合成路线流程图示例如下:
CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Co(OH)2 |
Al(OH)3 |
Mn(OH)2 |
开始沉淀 |
2.7 |
7.6 |
7.6 |
4.0 |
7.7 |
完全沉淀 |
3.7 |
9.6 |
9.2 |
5.2 |
9.8 |
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式。
(2)NaClO3的作用是。
(3)加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。萃取剂的作用是;其使用的适宜pH范围是。
A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5
(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量AgNO3溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是。(答一条即可)
(16分)化学学科中的平衡理论主要内容包括:化学平衡、电离平衡、水解平衡和
溶解平衡等四种,且均符合勒夏特列原理。请回答下列问题:
(1)一定温度下,在一个固定容积的密闭容器中,可逆反应
A(g)+2B(g) 4C(g)△H>0达到平衡时,c(A)=2mol/L,c(B)=7mol/L,c(c)
=4mol/L。试确定B的起始浓度c(B)的取值范围是;若改变
条件重新达到平衡后体系中C的体积分数增大,下列措施可行的是。
①增加C的物质的量②加压③升温④使用催化剂
(2)反应C(s)+CO(g)
2CO(g)平衡常数K的表达式为;
已知C(s)+H0(g)t
CO(g)+H
(g)的平衡常数为K1;H
(g)+CO
(g)
C0(g)
+H0(g)的平衡常数为恐,则K
与K
、K
二者的关系为。
(3)已知某温度下,反应2SO+0
2S0
的平衡常数K=19。在该温度下的体积
固定的密闭容器中,co(SO)=lmol·L
c0(O
)=1mol·L
,当反应在该温度下SO
转化率
为80%时,该反应(填“是”或“否”)达到化学平衡状态,若未达到,向
(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
(4)对于可逆反应:aA(g)+bB(g) cC(g)+riD(g)△H=
kJ·mol
;若
+b>
c+d,增大压强平衡向(填“正反应”或“逆反应”)方向移动;若升高温度,平衡向
逆反应方向移动,则0(填“>”或“<”)。