碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
(1)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g) △H=a kJ·mol-1
3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJ·mol-1
反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示);
(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H="Q" kJ·mol-1。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
时间(min) 浓度(mol/L) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
NO |
1.00 |
0.68 |
0.50 |
0.50 |
0.60 |
0.60 |
N2 |
0 |
0.16 |
0.25 |
0.25 |
0.30 |
0.30 |
CO2 |
0 |
0.16 |
0.25 |
0.25 |
0.30 |
0.30 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)= ,T1℃时,该反应的平衡常数K= ;
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是 (填字母编号)。
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q 0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是 (填选项编号)。
a.单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g)
b.反应体系的温度不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
d.反应体系的压强不再发生改变
(3)铝电池性能优越,Al—Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示:
请写出该电池正极反应式 ;常温下,用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液(过量),消耗27mg Al,则电解后溶液的pH= (不考虑溶液体积的变化)。
(6分)常温下在密闭容器中通入2 mL某烷烃和13 mL O2,点火爆炸后去掉生成的CO2和H2O,再通入6 mL O2,再点火爆炸,此时O2有剩余。求烷烃分子式和可能的结构简式。若其一卤代物有4种,命名此烷烃。
某蛋白质含氮16.8%,现欲测定该蛋白质水溶液的浓度,做了如下实验:
(1)取该蛋白质溶液0.50 mL,用含催化剂的热硫酸处理,使蛋白质中的有机氮全部转变为。
(2)用强碱溶液处理,并用10.00 mL 0.020 mol·L-1的盐酸吸收逸出的全部NH3。
(3)再用0.010 mol·L-1的氢氧化钠溶液中和未反应的盐酸,消耗氢氧化钠溶液5.00 mL。求1 mL该蛋白质溶液中含有蛋白质多少毫克。
由葡萄糖发酵可得乳酸,酸牛奶中也能提取乳酸,纯净乳酸为无色黏稠液体,易溶于水。为了研究乳酸的分子组成和结构,进行下述实验:
(1)称取乳酸0.90 g,在某种状况下使其完全汽化,已知相同状况下同体积氢气为0.02 g,则乳酸的相对分子质量为_________________。
(2)若将上述乳酸蒸气在O2中燃烧只生成CO2和H2O(g),当全部被碱石灰吸收时,碱石灰增重1.86 g。若将此气体通过足量石灰水后,则石灰水会产生3.00 g白色沉淀,则乳酸的分子式为_________________。
(3)乳酸分子能发生自身酯化反应,其催化氧化物不能发生银镜反应,葡萄糖发酵只生成乳酸,试写出葡萄糖生成乳酸的化学方程式:________________________________________。
(4)写出乳酸在催化剂作用下发生反应,生成分子式为C6H8O4的环状酯的结构简式:
__________________________________。
(10分)有一平均相对分子质量为30的CO、C2H4和O2组成的混合气体,经点燃充分燃烧后,测得反应后的混合气体中不再含有CO和C2H4。完成下列问题。
(1)原混合气体中O2所占的体积分数[φ(O2)]为__________________。
(2)原混合气体中CO的体积分数[φ(CO)]的取值范围为__________________。
(3)原混合气体中C2H4的体积分数[φ(C2H4)]的取值范围为__________________。
(6分)1体积某烃的蒸气完全燃烧生成的CO2比水蒸气少1体积(在同温同压下测定),0.1 mol该烃完全燃烧的产物被碱石灰吸收,碱石灰增重39 g,求该烃的分子式。