联合国气候变化大会2009年12月7日在丹麦首都哥本哈根拉开帷幕,降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视。
工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇,298.15K时,CO2、H2、与CH3OH、H2O的平均能量与合成甲醇反应的活化能的曲线图如图1所示,据图回答问题:
(1)写出合成甲醇反应的热化学方程式 ;

图1 图2
(2)在图中曲线 (填“a”或“b”)表示加入催化剂的能量变化曲线。
(3)在体积为l L的密闭容器中,充入lmolCO2和3molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___________mol/(L·min)。
②该反应的平衡常数为__________________,升高温度,K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
③下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___________。
| A.升高温度 | B.充入He(g),使体系压强增大 |
| C.将H2O(g)从体系中分离 | D.再充入1mol CO2和3mol H2 |
(4)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为:4OH――4e―=O2↑+2H2O,则阴极反应式为:_______________________________。
有人提出,可以设计反应2CO=2C+O2(△H>0、△S<0)来消除CO的污染。请你判断是否可行并说出理由:__________________________ 。
“8·12”天津港危化仓库爆炸,造成生命、财产的特大损失。据查危化仓库中存有大量的钠、钾,硝酸铵和氰化钠(NaCN)。请回答下列问题:
(1)钠、钾着火,下列可用来灭火的是 。
A.水 B.泡沫灭火器 C.干粉灭火器 D.细沙盖灭
(2)NH4NO3为爆炸物,在不同温度下加热分解,可能发生非氧化还原反应,也可能发生氧化还原反应,下列反应可能发生的是 。
A.NH4NO3 → N2 + O2 + H2O B.NH4NO3 → NH3 + HNO3
C.NH4NO3 → O2 + HNO3 + H2O D.NH4NO3→ N2 + HNO3 +H2O
E.NH4NO3→N2+ NH3+ H2O F.NH4NO3 →N2O + H2O
(3)NaCN属于剧毒物质,有多种无害化处理方法。
① H2O2处理法:NaCN + H2O2 — N2↑+ X + H2O
推测X的化学式为 。
② NaClO处理法:aCN-+bClO-+2cOH-= dCNO-+eN2↑+fCO32-+bCl-+cH2O
方程式中e : f的值为 (填选项标号)。
A.1B.1/2 C.2D.不能确定
(4)以TiO2为催化剂用NaClO将CN-离子氧化成CNO-,CNO-在酸性条件下继续与NaClO反应生成N2、CO2、Cl2等。取浓缩后含CN-离子的废水与过量NaClO溶液的混合液共200mL(设其中CN-的浓度为0.2mol·L—1)进行实验。
①写出CNO-在酸性条件下被NaClO氧化的离子方程式:______________;
②若结果测得CO2的质量为1.408g,则该实验中测得CN-被处理的百分率为 。
W、M、X、Y、Z五种短周期元素在周期表中的位置如图所示:
其中只有M为金属元素,请回答下列问题:
(1)M在元素周期表中的位置为 ,比较Y与Z两种元素的简单离子的半径大小 (用离子符号表示)。
(2)写出X的氧化物与W的氢化物的水溶液反应的化学方程式 。
(3)科学家研制出一种新型分子C16Y8(结构如图所示)它将成为潜在的储氢材料。1molC16Y8最多能与 molH2发生加成反应。
(4)一种名贵黄石组成为M2(XO4)WOH,在强碱性溶液中会发生腐蚀,写出其过量NaOH溶液反应的化学方程式 。
Ⅰ以铬铁矿(主要成分是FeO·Cr2O3,含少量MgCO3、Al2O3、SiO2等)为原料制取Na2CrO4晶体的工艺流程如下:
已知:①+3价Cr在酸性溶液中性质稳定,当pH>9时以CrO
形式存在且易氧化;②常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下:
| 阳离子 |
Fe3+ |
Fe2+ |
Mg2+ |
Al3+ |
Cr3+ |
| 开始沉淀时的pH |
2.7 |
7.6 |
9.0 |
—— |
—— |
| 沉淀完全时的pH |
3.7 |
9.6 |
11.0 |
8 |
9(>9溶解) |
(1)写出流程中第2次使用H2O2时,发生反应的离子方程式 。
(2)“调pH=8”和“调pH>11”中间的“过滤”步骤能否省略,为什么? 。
(3)流程图中从Na2CrO4溶液至产品中间“□”内的操作是 。
(4)CrO42-在酸性条件下转化为Cr2O72-。工业上常用Fe2+处理酸性K2Cr2O7废水,先将Cr2O72-转化为Cr3+,该反应的离子方程式为 ,再调节溶液的pH= ,使金属离子生成沉淀而除去。
Ⅱ(1)已知:20°C时,H2CO3:Ka1=4.2×10ˉ7、Ka2=5.6×10ˉ11;NH3•H2O:Kb=1.7×10ˉ5,碳酸氢铵溶液中HCO3ˉ、NH4+、OHˉ、H+四种离子浓度由大到小的顺序为
(2)羟胺(NH2OH)可看做是氨分子内的1个氢原子被羟基取代的物质,常用作还原剂.可以除去含Fe2+中的Fe3+,氧化产物是一种性质稳定、无污染的气体,写出反应的离子方程式 .
硼和铝位于同一主族,它们可以形成许多组成和性质类似的化合物。一种用硼镁矿(Mg2B2O5·H2O)制取单质硼的工艺流程图如下:
结合流程图回答下列问题:
(1)溶液a、溶液b中溶质的化学式分别为 、 。
(2)写出步骤①的化学方程式 。
(3)写出步骤②的离子方程式 。
(4)步骤③中化学反应可以发生的原因是 。
(5)过硼酸钠晶体(NaBO3·4H2O)是一种优良的漂白剂,在70℃以上加热会逐步失去结晶水。 实验测得过硼酸钠晶体的质量随温度变化的情况如下图所示,则T2℃时所得晶体的化学式为 。
硼及其化合物在工业上有许多用途.以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5•H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)写出Mg2B2O5•H2O与硫酸反应的化学方程式
为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有 (写出两条)。
(2)利用 的磁性,可将其从“浸渣”中分离.“浸渣”中还剩余的物质是 (化学式)。
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是 然后在调节溶液的pH约为5,目的是 。
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是 (填名称).
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为
(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢.以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程 。