【化学与技术】
世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒,而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体,易溶于水、不稳定、呈黄绿色,在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释,同时要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO2的流程如下:请回答下列问题。
(1)ClO2中所有原子 (填“是”或“不是”)都满足8电子结构。上图所示电解法制得的产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色,除去杂质气体可选用 。
A饱和食盐水 B碱石灰 C浓硫酸 D蒸馏水
(2)稳定性二氧化氯是为推广二氧化氯而开发的新型产品,下列说法正确的是 。
A.二氧化氯可广泛用于工业和饮用水处理 |
B.应用在食品工业中能有效地延长食品贮藏期 |
C.稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围 |
D.在工作区和成品储藏室内,要有通风装置和监测及警报装置 |
(3)欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备,化学反应方程式为 ,此法缺点主要是产率低、产品难以分离,还可能污染环境。
(4)我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠(NaClO2)反应制备,化学方程式是 ,此法相比欧洲方法的优点是 。
(5)科学家最近又研究出了一种新的制备方法,利用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液还原氯酸钠,化学反应方程式为 ,此法提高了生产及储存、运输的安全性,原因是 。
纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的四种方法:
方法a |
用炭粉在高温条件下还原CuO |
方法b |
用葡萄糖还原新制的Cu(OH)2制备Cu2O; |
方法c |
电解法,反应为2Cu + H2O![]() |
方法d |
用肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2 |
(1)已知:①2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s);△H = -169kJ·mol-1
②C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H = -110.5kJ·mol-1
③ Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s);△H = -157kJ·mol-1
则方法a发生的热化学方程式是:
(2)方法c采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示:该电池的阳极反应式为钛极附近的pH值(增大、减小、不变)。
(3)方法d为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。该制法的化学方程式为。
(4)在相同的密闭容器中,用以上方法制得的三种Cu2O分别进行催化分解水的实验:△H>0。水蒸气的浓度随时间t变化如下表所示。
序号 |
![]() |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
① |
T1 |
0.050 |
0.0492 |
0.0486 |
0.0482 |
0.0480 |
0.0480 |
② |
T1 |
0.050 |
0.0488 |
0.0484 |
0.0480 |
0.0480 |
0.0480 |
③ |
T2 |
0.10 |
0.094 |
0.090 |
0.090 |
0.090 |
0.090 |
下列叙述正确的是(填字母)。
A.实验的温度:T2<T1
B.实验②比实验①所用的催化剂催化效率高
C.实验①前20 min的平均反应速率 v(H2)=7×10-5 mol·L-1 min-1
硫酸是重要的化工原料,二氧化硫生成三氧化硫是硫酸工业的重要反应之一。将0.100 mol SO2(g)和0.060 mol O2(g)放入容积为2 L的密闭容器中,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在一定条件下5分钟末达平衡状态,测得c(SO3)=0.040 mol/L。
(1)①5分钟时O2的反应速率是_________;
②列式并计算该条件下反应的平衡常数K=___________。
③已知:K(300℃)>K(350℃),若反应温度升高,SO2的转化率_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
④能判断该反应达到平衡状态的标志是____________。(填字母)
A.SO2和SO3浓度相等
B.容器中混合气体的平均分子量保持不变
C.容器中气体的压强不变
D.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
(2)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如下图1所示。平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)___________K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)将一定量的SO2(g)和O2(g)放入某固定体积的密闭容器中,在一定条件下,c(SO3)的变化如下图所示。若在第5分钟将容器的体积缩小一半后,在第8分钟达到新的平衡(此时SO3的浓度约为0.25mol/L)。请在下图中画出此变化过程中SO3浓度的变化曲线。
(14分)氯乙烷跟化合物之间的转化如图所示:
(1)写出各反应的化学方程式
①_______________________________________________,
②_______________________________________________,
③_______________________________________________,
④_______________________________________________,
⑤_______________________________________________。
(2)根据上述方程式回答下列问题:
A.上述化学反应的反应类型有________,________,________。
B.用AgNO3溶液通过________反应可证明卤代烃中含卤元素。
(探究题)汽油不仅是最重要的燃料,而且是重要的化工原料,它既可以裂解得到气态化工原料如乙烯等,还可以在催化剂催化下改变分子结构,由链烃变成芳香烃,如己烷变成苯,庚烷变成甲苯,这个变化叫异构化。请根据以汽油为原料的下列衍变关系,写出相应的化学方程式及反应类型。
(1)________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________。
(3)________________________________________________________________。
(4)________________________________________________________________。
(13分)(1)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)+B(g)2C(g)+D(s) △H1<0反应,按下表数据投料,反应达到平衡状态,测得体系压强升高。
①该反应的平衡常数表达式为K=___。升高温度,平衡常数将____(填“增大”“减小”或“不变”)。
②能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________。
A.容器中压强不变
B.混合气体的密度不变
C.υ(A):υ(B):υ(C)=2:1:2
D.c(A)=c(C)
(2)为研究不同条件对反应2NO(g)+Cl2(g)2C1NO(g)△H2<0的影响,在恒温条件下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol C12,10 min时反应达到平衡。测得NO的转化率为
。其他条件保持不变,反应在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率为
,则
__________
,(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2—离子。电池工作时负极反应式为_________________。用该燃料电池作电源,以石墨为电极电解足量的硫酸铜溶液,当电路中通过0.1 mol电子时,若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入_____(填物质名称),其质量约为_______g。