A、B、C、D、E、F六种元素,其中A、B、C、D、E为短周期主族元素。它们之间的关系如下:
Ⅰ.原子半径:A < C< B < E< D
Ⅱ.原子的最外层电子数:A=D C=E A + B=C
Ⅲ.原子的核外电子层数:B=C=2A
Ⅳ.B元素的主要化合价:最高正价+最低负价=2
请回答:
(1)甲为由A、B两种元素组成的常见气体,写出其电子式 ;
(2)写出某黑色含F的磁性氧化物与E最高价氧化物对应水化物的稀溶液反应的离子方程式 。装置1经过一段时间向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到碳棒附近的溶液变红,该电极反应为 。单质F发生 (填电化学腐蚀类型)
(3)向A、B、C三种元素组成的某盐稀溶液中滴加AgNO3溶液生成白色沉淀,该反应的化学方程式为 ,已知该盐溶液常温下呈酸性,则0.1mol/L该盐溶液中离子浓度的大小顺序为 。
(4)上述元素中的五种元素可形成一种常见复盐,经检测该复盐中三种离子的个数比为2:1:2,则该复盐的化学式为 。为检验该复盐中的某种有色离子存在,请写出实验的操作步骤和现象 。
某化学小组在实验室模拟用软锰矿(主要成分MnO2,杂质为铁及铜的化合物等)制备高纯碳酸锰,过程如下(部分操作和条件略):
① 缓慢向烧瓶中(见图)通入过量混合气进行“浸锰”操作,主要反应原理为:
SO2+ H2O = H2SO3
MnO2+ H2SO3 = MnSO4+ H2O
(铁浸出后,过量的SO2 会将Fe3+还原为Fe2+)
② 向“浸锰”结束后的烧瓶中加入一定量纯MnO2粉末。
③ 再用Na2CO3溶液调节pH为3.5左右,过滤。
④ 调节滤液pH为6.5~7.2 ,加入NH4HCO3 ,有浅红色的沉淀生成,过滤、洗涤、干燥,得到高纯碳酸锰。
回答:
(1)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6 的生成,温度对“浸锰”反应的影响如下图,为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是。
(2)查阅表1,③中调pH为3.5时沉淀的主要成分是。②中加入一定量纯MnO2粉末的主要作用是,相应反应的离子方程式为。
表1:生成相应氢氧化物的pH
物质 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Mn(OH)2 |
Cu(OH)2 |
开始沉淀pH |
2.7 |
7.6 |
8.3 |
4.7 |
完全沉淀pH |
3.7 |
9.6 |
9.8 |
6.7 |
(3)③中所得的滤液中含有Cu2+,可添加过量的难溶电解质MnS除去Cu2+,经过滤,得到纯净的MnSO4。用平衡移动原理解释加入MnS的作用_________________。
(4)④中加入NH4HCO3 后发生反应的离子方程式是____________________。
(5)检验④中沉淀是否洗涤干净的方法是。
天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。
Ⅰ.在制备合成氨原料气H2中的应用
(1)甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下:
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH4(g) + 2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH = +165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是。
(2)CO变换反应的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡变换率
(已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比)的关系如下图所示:
汽气比与CO平衡变换率的关系
析图可知:
① 相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是。
② 汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是。
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为:Kp=。随温度的降低,该平衡常数(填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用
以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下:
(1)外电路电子流动方向:由流向(填字母)。
(2)空气极发生反应的离子方程式是。
(3)以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路有0.6 mol e‑转移,有g 精铜析出。
以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下:
(1)已知:(已折算为标况下)SO3气体与H2O化合时放出的热量为(保留两位有效数字)。
(2)沸腾炉中发生反应的化学方程式为。
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)。
a.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
b.过量空气能提高SO2的转化率
c.使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎
(4)在吸收塔吸收SO3不用水或稀硫酸的原因。
(5)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收,再用浓硫酸处理,得到较高浓度的SO2和铵盐。
①SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用,也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是。
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数,将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的NaOH溶液中,沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全,测定浓硫酸增加的质量。部分测定结果如下表(a>0):
计算:该铵盐中氮元素的质量分数是%;若铵盐质量为15.00g,浓硫酸增加的质量为。(计算结果保留两位小数)
甲醇是重要的化工原料,在日常生活中有着广泛的应用。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
①在以上制备甲醇的两个反应中:反应Ⅰ优于反应Ⅱ,原因为_________________。
②对于反应Ⅰ,下图甲表示能量的变化;图乙表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时闻峦化。
在“图甲”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。在图乙中从反应开始到建立平衡,用H2浓度变化表示的反应速率为_____________;该温度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的化学平衡常数为__________.
③对于反应Ⅱ,在一定温度时,将lmol CO2年和3mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为a,则容器内的平衡压强与起始压强之比为__________;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是____________。
a.升高温度
b.增加CO2的量
c.充入He,使体系总压强增大
d.按原比例再充入CO2和H2
(2)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:通电后,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。实验室用下图装置模拟上述过程。
①阳极电极反应式为____________。
②除去甲醇的离子方程式为________________。
请结合火柴燃烧过程中观察到的现象,探讨该过程中可能发生的主要反应,并尝试写出它们的化学方程式。