运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。根据图示回答下列问题:
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的正反应为 反应(填“放热”、“吸热”);若在恒温、恒容条件下向上述平衡体系中通入氦气,平衡________移动(填“向左”、“向右”或“不”);
②若温度为T1、T2时,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1_______K2;若反应进行到状态D时,v(正)_______v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
右图是一定的温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学反应方程式:______________。(ΔH的数值用含字母a、b的代数式表示)
(3)海水中含有大量的元素,常量元素如氯、微量元素如碘在海水中均以化合态存在。在25 ℃下, 2.0×10-3 mol·L-1的NaCl溶液中逐滴加入适量的2.0×10-4 mol·L-1硝酸银溶液, 白色沉淀生成(填“有”、“没有”)。通过计算解释原因______________________________,向反应后的浊液中,继续加入2.0×10-3mol·L-1的NaI溶液,看到的现象是_____________________________,产生该现象的原因是_____________(用离子方程式表示)。(已知25 ℃时Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.5×10-16)
(15分)I、用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+ CO2(g)+2H2O(g)△H= 574 kJ·moll
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g)△H= 1160 kJ·moll
③H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ·moll
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式___。
II、开发新能源和三废处理都是可持续发展的重要方面。CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
(1)M、N两点平衡状态下,容器中物质的总物质的量之比为:n(M)总:n(N)总=。
(2)若M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为;P1P2 (填“>” 或“<” 或“=”)
III、用MnO2制KMnO4的工艺流程如下图:电解池中两极材料均为碳棒,在中性或酸性溶液中K2MnO4发生歧化反应而变成MnO2和KMnO4。
(1)写出240℃熔融时发生反应的化学方程式;投料时必须满足n(KOH):n(MnO2)。
(2)阳极的电极反应式为。
(3)B物质是(填化学式),可以循环使用的物质是(填化学式)。
有M、N两种溶液,经测定这两种溶液中大量存在下列12种离子:Al3+、Cl-、Na+、K+、NO3—、OH-、Fe2+、AlO2—、CO32—、NH4+、SO42—、H+。
(1)完成下列表格中实验①的结论和实验②的实验内容以及现象:
实验内容以及现象 |
结论 |
①取少量N溶液滴加足量的硝酸钡溶液,无沉淀产生 |
|
② |
确定M溶液中含有Na+,不含K+ |
③用pH试纸检测M溶液,pH试纸呈蓝色 |
(2)根据(1)中的实验回答:
NO3—存在于________溶液中,理由是;
Cl-存在于________溶液中,理由是;
(3)根据(1)中的实验确定,M溶液中含有的离子为。
对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。
(1)含氰废水中的CN-有剧毒。
①CN-中C元素显+2价, N元素显-3价,用原子结构解释N元素显负价的原因是,共用电子对偏向N原子,N元素显负价。
②在微生物的作用下,CN-能够被氧气氧化成HCO3-,同时生成NH3,该反应的离子方程式为。
(2)含乙酸钠和对氯酚()的废水可以利用微生物电池除去,其原理如下图所示。
①B是电池的极(填“正”或“负”);
②A极的电极反应式为。
(3)电渗析法处理厨房垃圾发酵液,同时得到乳酸的原理如下图所示(图中“HA”表示乳酸分子,A- 表示乳酸根离子)。
阳极的电极反应式为。
简述浓缩室中得到浓乳酸的原理:。
③ 电解过程中,采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6-8,此时进入浓缩室的OH-可忽略不计。400mL 10 g•L-1乳酸溶液通电一段时间后,浓度上升为145 g•L-1(溶液体积变化忽略不计),阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为L。(乳酸的摩尔质量为90 g• mol-1)
某溶液中可能存在Al3+、Cl-、Mg2+、Na+、 Br-、CO32-、SO32-等七种离子中的几种。现取该溶液进行实验,得到如下现象:
①向该溶液中滴加足量氯水后有无色无味气体产生,再加入CCl4振荡,下层液体呈红棕色;
②取上层无色溶液,加入足量Ba(NO3)2溶液,无沉淀产生;
③向所得溶液中继续滴加AgNO3溶液,有不溶于HNO3的白色沉淀产生。
据此可以推断,该溶液中肯定存在的离子是_____________,可能存在的离子是________。
通常情况下,微粒A和B为分子,C和E为阳离子,D为阴离子,它们都含有10个电子;B溶于A后所得的物质可电离出C和D;A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀。请回答:
(1)用化学符号表示下列4种微粒:
A:________;B:________;C:________;D________。
(2)写出A、B、E三种微粒反应的离子方程式:___________________________________。