为测定某石灰石中CaCO3的质量分数,称取W g石灰石样品,加入过量的浓度为6 mol/L的盐酸,使它完全溶解,加热煮沸,除去溶解的CO2,再加入足量的草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液后,慢慢加入氨水降低溶液的酸度,则析出草酸钙沉淀,离子方程式为:C2O2-4+Ca2+=CaC2O4↓,过滤出CaC2O4后,用稀硫酸溶解:CaC2O4+H2SO4=H2C2O4 +CaSO4,再用蒸馏水稀释溶液至V0 mL。取出V1 mL用a mol/L的KMnO4酸性溶液滴定,此时发生反应:
2MnO- 4+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,
若滴定终点时消耗a mol/L的KMnO4 V2 mL,计算样品中CaCO3的质量分数。
高炉炼铁是冶炼铁的主要方法。
(1)从炼铁高炉口排出的尾气中含有一定量的有毒气体(填化学式),会污染空气。100多年前,人们曾耗巨资改建高炉,结果尾气中的该物质含量并未减少。高炉炼铁的主要反应方程式为(设铁矿石用磁铁矿)。
(2)已知:①4Fe(s) + 3O2=2Fe2O3(s) ΔH1
②4Fe3O4(s)+O2(g)=6Fe2O3(s)ΔH2
③3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s)ΔH3
则ΔH2= (用含上述ΔH的代数式表示)。
(3)高铁酸钠(Na2FeO4)是铁的一种重要化合物,可用电解法制备,阳极材料为铁,其电解质溶液应选用_______ (填H2SO4、HNO3、KOH、NaOH、Na2SO4)溶液,原因是_____________,阳极反应式为_________________。
(4)某温度下,HX的电离平衡常数K为1×10-5。计算该温度下0.100mol/L的HX溶液的 H+浓度。(平衡时HX的浓度以0.100mol/L计,水的电离忽略不计,写出计算过程。)
甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
I:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206.0kJ•molˉ1
II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-129.0kJ•molˉ1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为。
(2)将1.0mol CH4和1.0mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100℃时达到平衡所需构时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率为。
②1000C时反应I的平衡常数为。
(3)在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下,将a molCO与2a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇,平衡后将容器舶容积压缩到原来的1/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是(填字母序号)。
A.平衡常数K增大 | B.正反应速率加快,逆反应速率减慢 |
C.CH3OH的物质的量增加 | D.重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小 |
(4)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+做氧化剂再把水中的甲醇氧化成CO2而净化。若下图装置中的电源为甲醇-空气-KOH溶液的燃料电池,则电池正极的电极反应式:,该电池工作时,溶液中的OHˉ向极移动。净化含1mol甲醇的水,燃料电池转移电子mol。
工业上以氨气为原料(铂铑合金网为催化剂)催化氧化法制硝酸的过程如下:
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2012年2月27日深圳宣称进入“200万辆汽车时代”,汽车尾气已成为重要的空气污染物。
(1)汽车内燃机工作时引起反应:N2(g)+O2(g)2NO(g),是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。T℃时,向2L密闭容器中充入4mol N2和6molO2,5min后达平衡时NO物质的量为4mol,该反应的速率v(N 2)为;计算该条件下的平衡常数(写出计算过程)。
(2)恒温恒容,能说明反应 2NO(g) N2(g)+O2(g) 达到平衡的是 (填代号)。
A.NO、N2、O2的浓度之比为2∶1∶1 |
B.N2的浓度不再发生变化 |
C.单位时间内消耗2 mol NO,同时消耗1 mol N2 |
D.容器内气体密度不再发生变化 |
(3)H2或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的:
①已知:N2(g)+ O2(g) = 2NO(g)△H = +180.5kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g) = H2O(l)△H = —285.8kJ/mol
则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式为。
②当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图是反应:2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g)+ N2(g) 中NO的浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线,据此判断该反应的△H0 (填“>”、“<”或“无法确定”)。若催化剂的表面积S1>S2 ,在下图中画出NO的浓度在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线,并注明条件。
CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=−867 kJ·mol-1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130℃和180℃时,分别将0.50 molCH4和a molNO2充入1L的密闭容器中发生反应,测得有关数据如下表:
实验编号 |
温度 |
时间 |
0 |
10 |
20 |
40 |
50 |
1 |
130℃ |
n(CH4)/mol |
0.50 |
0.35 |
0.25 |
0.10 |
0.10 |
2 |
180℃ |
n(CH4)/mol |
0.50 |
0.30 |
0.18 |
0.15 |
(1)开展实验1和实验2的目的是。
(2)180℃时,反应到40min,体系(填“是”或“否”)达到平衡状态,理由是;CH4的平衡转化率为。
(3)已知130℃时该反应的化学平衡常数为6.4,试计算a的值。(写出计算过程)
(4)一定条件下,反应时间t与转化率μ(NO2)的关系如图所示,请在图像中画出180℃时,压强为P2(设压强P2>P1)的变化曲线,并做必要的标注。
(5)根据已知求算:ΔH2=。
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=−574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2