由于催化剂可以为化学工业生产带来巨大的经济效益,催化剂研究和寻找一直是受到重视的高科技领域。
(1)V2O5是接触法制硫酸的催化剂。下图为硫酸生产过程中2SO2 (g) + O2(g)
2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1反应过程的能量变化示意图。
①V2O5的使用会使图中B点 (填“升高”、“降低”)。
②一定条件下,SO2与空气反应tmin后,SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L,则SO2起始物质的量浓度为 mol/L;生成SO3的化学反应速率为 mol/(L·min)。
(2)下图是一种以铜、稀硫酸为原料生产蓝矾的生产流程示意图。
①生成CuSO4的总反应为2Cu+O2+2H2SO4=2 CuSO4+2H2O,少量
起催化作用,使反应按以下两步完成:
第一步:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+
第二步: 。(用离子方程式表示)
②调节溶液pH为3~4的目的是 ,调节时加入的试剂可以为 。(选填序号)
a.NaOH溶液 b.CuO粉末 c.Cu2(OH)2CO3 d.氨水
(3)纳米TiO2是优良的光敏催化剂。工业上用钛铁矿制得粗TiO2;再转化为TiCl4(l);由TiCl4(l)制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中(700~1000℃)进行水解。
已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
①写出TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO的热化学方程式: 。
②写出上述TiCl4(l)制取纳米TiO2的化学方程式: 。
碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料。以含镍(Ni2+)废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下:
(1)加入Na2CO3溶液时,确认Ni2+已经完全沉淀的实验方法是 。
(2)已知Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15,欲使NiSO4溶液中残留c(Ni2+)≤2×10-5 mol·L-1,调节pH的范围是 。
(3)写出在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH的化学方程式: 。
(4)若加热不充分,制得的NiOOH中会混有Ni(OH)2,其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)2。现称取9.18 g样品溶于稀硫酸,加入100 mL 1.0 mol·L-1 Fe2+标准溶液,搅拌至溶液清亮,定容至200 mL。取出20.00 mL,用0.010 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定,用去KMnO4标准溶液20.00 mL,试通过计算确定x、y的值(写出计算过程)。涉及反应如下(均未配平):
NiOOH+Fe2++H+—Ni2++Fe3++H2O Fe2++MnO4-+H+—Fe3++Mn2++H2O
对碳及其氧化物的化学热力学、动力学研究有助于人类充分利用化石燃料,消除氧化物对环境的负面影响。
(1)25℃时,石墨和CO的燃烧热分别为:393.5kJ/mol、283.0kJ/mol。请写出石墨不完全燃烧时的热化学方程式 。
(2)25℃时,反应2CO2(g)
2CO(g)+ O2(g)的平衡常数K=2.96×10-92。在一个体积可变的密闭容器中(起始时容器体积为1L)充入一定量CO2、CO、O2的混合气体,要使容器中的反应开始时向CO2分解的方向进行,起始时三种气体的物质的量浓度应满足的关系是 。当该反应在25℃时达到平衡后,其他条件不变时,升高温度或增加容器的压强,均能使该平衡发生移动,②请在坐标中作出该反应的平衡常数K随温度(T)、压强(p)变化的示意图。
(3)1600℃时,反应2CO(g)+ O2(g)
2CO2(g)的平衡常数K=1.0×108。经测定,汽车尾气中CO和CO2气体的浓度分别为4.0×10-5mol/L和4.0×10-4mol/L。若在汽车的排气管上增加一个1600℃时的补燃器,并不断补充O2使其浓度始终保持为4.0×10-4mol/L。则经补燃处理后尾气中CO的浓度为 mol/L(结果保留两位有效数字)。
(4)以CO和O2为电极燃料,以熔融K2CO3为电解质组成燃料电池,请写出该电池的负极反应式 。
ZrO2常用作陶瓷材料,可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4,也可表示为ZrO2·SiO2,还含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下方法制取:
已知:①ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3,Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。
| 金属离子 |
Fe3+ |
Al3+ |
ZrO2+ |
| 开始沉淀时pH |
1.9 |
3.3 |
6.2 |
| 沉淀完全时pH |
3.2 |
5.2 |
8.0 |
(1)熔融时ZrSiO4发生反应的化学方程式为 ,滤渣I的化学式为 。
(2)为使滤液I的杂质离子沉淀完全,需用氨水调pH=a,则a的范围是 ;继续加氨水至pH=b时,所发生反应的离子方程式为 。
(3)向过滤III所得滤液中加入CaCO3粉末并加热,得到两种气体。该反应的离子方程式为 。
(4)为得到纯净的ZrO2,Zr(OH)4需要洗涤,检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是 。
CaO2难溶于水,溶于酸生成过氧化氢,在医药上用作杀菌剂、防腐剂等。
Ⅰ.CaO2制备原理:Ca(OH)2(s)+H2O2(aq)===CaO2(s)+2H2O(l);ΔH<0
不同浓度的H2O2对反应生成CaO2产率的影响如下表:
| H2O2/% |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
| CaO2/% |
62.40 |
63.10 |
63.20 |
64.54 |
62.42 |
60.40 |
(1)分析题给信息,解释H2O2浓度大于20%后CaO2产率反而减小的原因: 。
Ⅱ.过氧化钙中常含有CaO杂质,实验室可按以下步骤测定CaO2含量。
步骤1:准确称取0.04~0.05 g过氧化钙样品,置于250 mL的锥形瓶中;
步骤2:分别加入30 mL蒸馏水和2 mL盐酸(3 mol·L-1),振荡使之溶解;
步骤3:向锥形瓶中加入5 mL KI溶液(100 g·L-1);
步骤4:用硫代硫酸钠标准溶液滴定,至溶液呈浅黄色,然后________,用硫代硫酸钠标准溶液继续滴定,________,记录数据;
步骤5:平行测定3次,计算试样中CaO2的质量分数。滴定时发生的反应为2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI。
(2)过氧化钙溶解时选用盐酸而不选用硫酸溶液的原因是 。
(3)加入KI溶液后发生反应的离子方程式为 。
(4)请补充完整实验步骤4中的内容:____________;____________。
下图为实验室制取蒸馏水的实验装置图请根据图示回答下列问题:
(1)指出图中两处 明显的错误:①_____________,②_______________。
(2)仪器A、B、C的名称分别是_________、____________
(3)实验时,A中除加入少量自来水外还需要加入少量_________,其作用是_________________。