近年来我国的航天事业取得了巨大的成就,在航天发射时,常用肼(N2H4)及其衍生物作火箭推进剂。
(1)液态肼作火箭燃料时,与液态N2O4混合发生氧化还原反应,已知每克肼充分反应后生成氮气和气态水放出热量为a KJ,试写出该反应的热化学方程式 ;
(2)在实验室中,用N2H4·H2O与NaOH颗粒一起蒸馏,收集114~116℃的馏分即为无水肼。在蒸馏过程中需要的仪器有酒精灯、锥形瓶、冷凝管、牛角管(接液管)、蒸馏烧瓶,除上述必需的仪器外,还缺少的玻璃仪器是 ;
(3)肼能使锅炉内壁的铁锈(主要成分Fe2O3)变成磁性氧化铁(Fe3O4)层,可减缓锅炉锈蚀。若反应过程中肼转化为氮气,则每生成1molFe3O4,需要消耗肼的质量为 g。
(4)磁性氧化铁(Fe3O4)的组成可写成FeO·Fe2O3。某化学实验小组通过实验来探究一黑色粉末是否由Fe3O4、CuO组成(不含有其它黑色物质)。探究过程如下:
提出假设:假设1. 黑色粉末是CuO; 假设2. 黑色粉末是Fe3O4;
假设3. 。
设计探究实验:
取少量粉末放入足量稀硫酸中,在所得溶液中滴加KSCN试剂。
①若溶液显蓝色,则假设1成立。
②若所得溶液显血红色,则假设 成立。
③为进一步探究,继续向②所得溶液加入足量铁粉,若有红色固体析出的现象,则假设3成立。
有另一小组同学提出,若混合物中CuO含量较少,可能加入铁粉后实验现象不明显。
查阅资料:Cu2+与足量氨水反应生成深蓝色溶液,Cu2++4NH3·H2O=Cu(NH3)42++4H2O。
④为探究是假设2还是假设3成立,另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后,再加入足量氨水,若假设2成立,则产生 现象;若假设3成立,则产生红褐色沉淀,同时溶液呈深蓝色。
以黄铜矿精矿为原料,制取金属铜的工艺如下所示:
Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。
Ⅱ.采用如图所示装置进行电化学浸出实验。将精选黄铜矿粉加入电解槽的阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。
Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:2RH(有机相)+Cu2+(水相)R2Cu(有机相)+2H+(水相)分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。 Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:CuFeS2 + 4H+=Cu2+ + Fe2+ + 2H2S↑ 2Fe3+ + H2S=2Fe2+ + S↓+ 2H+ ,阳极区硫酸铁的主要作用是。(2)阴极区,电极上开始时有大量气泡产生,后有红色固体析出,一段时间后红色固体溶解。写出析出红色固体的反应方程式。
(3)若在实验室进行步骤Ⅲ,分离有机相和水相的主要实验仪器是。
(4)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是。(5)步骤Ⅳ,若电解200mL0.5 mol/L的CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是。
已知0.1mol/L H2SO4在水中的第一步电离是完全的,第二步电离并不完全。常温下有0.1mol/L的以下几种溶液的电离度(即已经电离的分子数占原来分子总数的百分数)如下表,回答下列问题:
①H2SO4溶液中的HSO4– |
②NaHSO4溶液中的HSO4– |
③CH3COOH |
④HCl溶液 |
10% |
29% |
1.33% |
100% |
(1)写出H2SO4在水中的电离方程式 。
(2)常温下,题设条件下的①溶液中c(H+)= 。
(3)常温下,pH相同的上述几种溶液,其物质的量浓度由大到小的顺序是(填序号) 。
(4)若将10mL题设条件下的NaHSO4溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合,则混合后溶液中离子浓度由大到小顺序为。
(5)根据题设条件计算CH3COOH的电离常数Ka=。若常温下,将b mol·L–1的CH3COONa液与0.01 mol·L–1的盐酸等体积混合,反应达平衡时,测得溶液的pH=7,用含b的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=。
某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)制备纯净的CuSO4·5H2O。工艺流程如下
(部分操作和条件略):
I.取工业硫酸铜固体,用稀硫酸溶解,过滤。
II.向滤液中滴加H2O2溶液,稍加热。
III.向II的溶液中加入CuO粉末至pH=4。
IV.加热煮沸,过滤,滤液用稀硫酸酸化至pH=1。
V.蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得晶体。
已知部分阳离子生成氢氧化物的pH、Ksp(25℃)如下表:
物质 |
Fe(OH)3 |
Fe (OH)2 |
Cu(OH)2 |
开始沉淀时pH |
2.7 |
7.6 |
4.7 |
完全沉淀时pH |
3.7 |
9.6 |
6.7 |
Ksp |
4.0×10–38 |
8.0×10–16 |
2.2×10–20 |
(1)II中发生反应的离子方程式是。
(2)II中将Fe2+氧化为Fe3+的目的是。
(3)用K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)验证II中Fe2+是否转化完全的现象是。
(4)III中发生反应的离子方程式是。
通过计算说明在此条件下的溶液中Fe3+是否沉淀完全________________________(提示:当溶液中某离子浓度小于1.0×10–5 mol/L时可认为该离子沉淀完全)。
(5)应用化学平衡移动原理解释IV中“滤液用稀硫酸酸化”的原因。
研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)利用反应:6NO2+8NH37N2+12H2O可处理NO2。当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下的体积是L。
(2)①已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=−196.6 kJ·mol–1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=−113.0 kJ·mol–1
请写出NO2与SO2反应生成SO3(g)和NO的热化学方程式。
②一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是。
a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变d.每消耗1 mol SO2的同时生成1 molNO2
③测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:6,则该反应的平衡常数K=。
(3)汽车尾气中的一氧化碳可通过如下反应降低其浓度:CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)。已知某温度下,在两个恒容密闭容器中进行该反应,容器中各物质的起始浓度及正、逆反应速率关系如下表所示。请用“>”或“<”或“=”填写表中的空格。
容器编号 |
c(CO)/mol·L–1 |
c(O2)/mol·L–1 |
c(CO2)/mol·L–1 |
υ(正)和υ(逆) 大小比较 |
① |
2.0×10–4 |
4.0×10–4 |
4.0×10–4 |
υ(正)=υ(逆) |
② |
1.0×10–3 |
4.0×10–4 |
5.0×10–4 |
υ(正)υ(逆) |
偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH3)2NNH2 (l)+2N2O4 (l)=2CO2 (g)+3N2(g)+4H2O(g)(I)
(1)反应(I)中氧化剂是_______。
(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4 (g) 2NO2 (g)(Ⅱ)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4 充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。
若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行,平衡常数________(填“增大”“不变”或“减小”),反应3s后NO2的物质的量为0.6mol,则0~3s内的平均反应速率v(N2O4)=________mol·L-1·s-1。
(3)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25℃时,将amol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,原因是_____
_______________________________________________(用离子方程式表示)。向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中的水的电离平衡将______(填“正向”“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为_______mol·L-1。(NH3·H2O的电离平衡常数取Kb=2×10-5 mol·L-1,假设溶液的体积是bL)