(12分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是制取亚氯酸钠的工艺流程:
已知:①ClO2气体只能保持在浓度较低状态下以防止爆炸性分解,且需现合成现用。
②ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在。
(1)在无隔膜电解槽中持续电解一段时间后,生成氢气和NaClO3,请写出阳极的电极反应方程式 。
(2)反应生成ClO2气体需要X酸酸化,X酸可以为 。
A.盐酸 | B.稀硫酸 | C.硝酸 | D.H2C2O4溶液 |
(3)吸收塔内的温度不能过高的原因为 。
(4)ClO2被S还原为ClO
、Cl
转化率与pH关系如图。
写出pH≤2时ClO2与S反应的离子方程式: 。
(5)ClO2对污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN等有明显的去除效果。某工厂污水中含CN
amg/L,现用ClO2将CN
氧化,生成了两种无毒无害的气体,其离子反应方程式为_______________________;处理100 m3这种污水,至少需要ClO2 _____________ mol。
(选考)【化学——物质结构与性质】
W、Q、R、X、Y、Z六种元素的原子序数逐渐增大。已知W原子1s轨道上只有一个电子,Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4,Z的原子序数为29,除Z外均为短周期主族元素,Y原子的价电子排布为(n+1)sn(n+1)pn。请回答下列问题:
(1)Q和W能形成一种化合物的相对分子质量为28,则该化合物的中心原子采取的杂化轨道类型是,该分子中含有____个键。
(2)Z原子的核外电子排布式为 ;向Z的硫酸盐中逐滴加入氨水先产生沉淀,后沉淀溶解为深蓝色溶液,加入乙醇会析出蓝色晶体,该晶体中Z的离子与NH3之间的化学键为。
(3)这六种元素中,电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于____晶体;W、Q、X三种元素之间可以形成多种化合物,其中邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点,理由是。邻甲基苯甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为。1 mol 苯甲醛分子中σ键为mol。
(4)元素X的阴离子Xn-中所有电子正好充满K和L电子层,CnX晶体的最小结构单元如图所示。
该晶体中阳离子和阴离子个数比为____,晶体中每个Xn-被 个等距离的C+离子包围。
工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
图1表示反应中能量的变化;图2表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化。
请回答下列问题:
(1)在“图1”中,曲线(填:a或b)表示使用了催化剂;该反应属于(填:吸热、放热)反应。
(2)下列说法正确的是
A.起始充入的CO为2mol |
B.增加CO浓度,CO的转化率增大 |
C.容器中压强恒定时,反应已达平衡状态 |
D.保持温度和密闭容器容积不变,再充入1molCO和2molH2,再次达到平衡时n(CH3OH)/n(CO)会减小 |
(3)从反应开始到建立平衡, v(H2)=_____;该温度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的化学平衡常数为______。若保持其它条件不变,将反应体系升温,则该反应化学平衡常数____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线,要求画压强不同的2条曲线(在曲线上标出P1、P2,且P1<P2)。
(5)已知CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-192.9kJ/mol
又知H2O(l)= H2O(g)ΔH=+44 kJ/mol,请写出32g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式 。
电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
(1)图1中,为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀,材料B可以选择________(填字母序号)。
a.碳棒 b.锌板c.铜板
用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因:__________________________。
(2)图2中,钢闸门C做_____极。用氯化钠溶液模拟海水进行实验,D为石墨块,则D上的电极反应式为______________________,检测该电极反应产物的方法是_______________________。
(3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图,电极为镁合金和铂合金。
①E为该燃料电池的极________(填“正”或“负”)。F电极上的电极反应式为___________。
②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气,使负极利用率降低,用化学用语解释其原因_______。
(4)乙醛酸(HOOC-CHO)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸,原理如图4所示,该装置中阴、阳两极为惰性电极,两级室均可产生乙醛酸,其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
①N电极上的电极反应式为_________________。
②若有2molH+通过质子交换膜,并完全参与了反应,则该装置中生成的乙醛酸为________mol。
电解质的水溶液中存在电离平衡。
(1)醋酸是常见的弱酸。
①醋酸在水溶液中的电离方程式为_________。
②下列方法中,可以使醋酸稀溶液中CH3COOH电离程度增大的是__________(填字母序号)。
a.滴加少量浓盐酸b.微热溶液
c.加水稀释d.加入少量醋酸钠晶体
(2)用0.1 mol·L-1NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1mol·L-1的盐酸和醋酸溶液,得到滴定过程中溶液pH随加入NaOH溶液体积而变化的两条滴定曲线。
①滴定醋酸的曲线是_____(填“I”或“Ⅱ”)。
②滴定开始前,三种溶液中由水电离出的c(H+)最大的是_____。
③V1和V2的关系:V1_____V2(填“>”、“=”或“<”)。
④M点对应的溶液中,各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是_________。
(3)为了研究沉淀溶解平衡和沉淀转化,某同学查阅资料并设计如下实验。
资料:AgSCN是白色沉淀,相同温度下,溶解度:AgSCN > AgI。
操作步骤 |
现象 |
步骤1:向2 mL 0.005 mol·L-1 AgNO3溶液中加入2 mL 0.005 mol·L-1 KSCN溶液,静置。 |
出现白色沉淀。 |
步骤2:取1 mL上层清液于试管中,滴加1滴2mol·L-1 Fe(NO3)3溶液。 |
溶液变红色。 |
步骤3:向步骤2的溶液中,继续加入5滴3 mol·L-1 AgNO3溶液。 |
现象a,溶液红色变浅。 |
步骤4:向步骤1余下的浊液中加入5滴3 mol·L-1 KI溶液。 |
出现黄色沉淀。 |
①写出步骤2中溶液变红色的离子方程式__________________。
②步骤3中现象a是_____________________。
③用化学平衡原理解释步骤4的实验现象______________________。
氮元素的化合物应用十分广泛。请回答:
(1)火箭燃料液态偏二甲肼(C2H8N2)是用液态N2O4作氧化剂,二者反应放出大量的热,生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下,1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,该反应的热化学方程式为。
(2)298 K时,在固定体积的密闭容器中,发生可逆反应:2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-a kJ·mol-1 (a>0) 。N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,回答下列问题:
①298k时,该反应的平衡常数为L ·mol-1(精确到0.01)。
②下列情况不是处于平衡状态的是:
a.混合气体的密度保持不变;
b.混合气体的颜色不再变化;
c.气压恒定时。
③若反应在398K进行,某时刻测得n(NO2)="0.3" mol·mol-1,n(N2O4)="0.6" mol·mol-1,则此时V(正)V(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。
试分析图中a、b、c、d、e五个点,
①b点时,溶液中发生水解反应的离子是______;
②在c点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是。