(16分)I.合成氨的原料气H2可通过反应CO(g)+H2O(g) CO2 (g) +H2(g) 获取。
(1)T ℃时,向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08 mol·L-1,则平衡时CO的转化率为 ,该温度下反应的平衡常数K值为 。
(2)保持温度仍为T ℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入固定容器中进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是 (填序号)。
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
d.混合气中n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2) = 1 : 16 : 6 : 6
II.(1)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧实验中相关的反应有:
①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H1
②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) △H2
③4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H3
请写出上述三个反应中△H1、△H2、△H3三者之间关系的表达式,△H1= 。
(2)美国Simons等科学家发明了使NH3直接用于燃料电池的方法,其装置用铂作为电极、加入碱性电解质溶液,其电池反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O
①写出该燃料电池的正极反应式 。
②若用该燃料电池产生的电能在铁皮上镀锌(制白铁皮),某铁皮上现需要镀上9.75g锌,理论上至少需要消耗标准状况的氨气 L。
III.(1)下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298K时的稳定状态)。由图可知Mg与卤素单质的反应均为 (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)金属Mg与CH3Cl在一定条件下反应可生成CH3MgCl,CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂,易与水发生水解反应并有无色无味气体和沉淀生成。写出CH3MgCl水解的化学方程式 。
在下列物质转化关系中,反应的条件和部分产物已略去。
回答下列问题:
(1)若甲、乙是两种常见金属,反应Ⅲ是工业制盐酸的反应。
①反应Ⅰ中,甲在通常条件下和水剧烈反应,除丙外,还生成一种焰色反应为黄色的物质,则工业上生产甲的一般方法是________(填字母)。
A.热分解法 B.热还原法 C.电解法
②反应Ⅱ中,乙与H2O在高温下反应,除丙外,还生成一种有磁性的物质,则反应Ⅱ的化学方程式是______________________________________。
③通过比较反应Ⅰ、Ⅱ的反应条件,可得出甲的金属性比乙的金属性________(填“强”或“弱”),比较二者金属性强弱的依据还可以是(写出一种即可)__________________。
(2)若甲、乙是化合物,且反应Ⅲ是工业制漂白粉的反应。
①反应Ⅲ的化学方程式是__________________________________________________。
②反应Ⅰ的另一种产物为有机物,则该有机物的电子式是______________。
③在饱和氯水中加块状石灰石,能制得较浓HClO溶液,同时放出一种气体。其反应的离子方程式是______________________________________________。
A、B、C、D、E是中学阶段常见的5种化合物,A、B是氧化物,元素X、Y的单质是生活中常见的金属,相关物质间的转化关系如图所示:
(1)X的单质与A反应的化学方程式是_______________________________。
(2)若试剂1是NaOH溶液,则X的单质与试剂1反应的离子方程式是
___________________________________
(3)若试剂1和试剂2均是稀硫酸。
①检验物质D的溶液中金属离子的方法是___________________________________。
②将物质C溶于水,其溶液呈酸性,原因是(用离子方程式表示)
________________________________________________。
③某高效净水剂是由Y(OH)SO4聚合得到的,工业上以E、稀硫酸和亚硝酸钠为原料制备Y(OH)SO4,反应中有NO生成,该反应的化学方程式是_____________________。
单质A与粉末化合物B组成的混合物能发生如图所示的一系列反应:
请回答下列问题:
(1)组成A单质的元素在周期表中处于第__________周期__________族。
(2)化合物B的电子式为________________________。
(3)D与G两溶液混合后发生反应的离子方程式为______________________________
(4)常温下,D溶液的pH________7(填“>”、“<”或“=”),其原因是____________________________(用离子方程式表示)。
(5)10.8 g A单质与足量的NaOH溶液反应,消耗氧化剂的质量为________ g。
(6)用碳棒、稀硫酸、气体E和气体F组成燃料电池,该电池的正极反应式为______________________。以该电池为电源,用惰性电极电解100 g 8%的C溶液,电解到溶质的质量分数为12.5%时停止电解,则电解过程中,生成的气体在准状况下的体积共为________ L,电路上通过电子的物质的量为________ mol。
废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下:
(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是________________________________________
(用化学方程式表示)。
②铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的H2O2除去。除去H2O2的简便方法是_______________________________________________________________。
(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的量,实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。实验操作为:准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中发生反应的离子方程式如下:
2Cu2++4I-=2CuI(白色)↓+I2
2S2O32—+I2=2I-+S4O62—
①滴定选用的指示剂为__________,滴定终点观察到的现象为__________________。
②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽,所测定的Cu2+含量将会________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
开始沉淀的pH |
沉淀完全的pH |
|
Fe3+ |
1.1 |
3.2 |
Fe2+ |
5.8 |
8.8 |
Zn2+ |
5.9 |
8.9 |
、实验中可选用的试剂:30% H2O2、1.0 mol·L-1 HNO3、1.0 mol·L-1 NaOH。
由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为
①______________________________________;
②________________________________________;
③过滤;
④_________________________________________;
⑤过滤、洗涤、干燥;
⑥900 ℃煅烧。
水是生命的源泉、工业的血液、城市的命脉。要保护好河流,河水是主要的饮用水源,污染物通过饮用水可直接毒害人体,也可通过食物链和灌溉农田间接危及健康。
请回答下列问题:
(1)纯水在100 ℃时,pH=6,该温度下1 mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离出的
c(OH-)=________ mol·L-1。
(2)25 ℃时,向水的电离平衡体系中加入少量碳酸钠固体,得到pH为11的溶液,其水解方程式为__________,由水电离出的c(OH-)=__________ mol·L-1。
(3)体积均为100 mL、pH均为2的CH3COOH与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如上图所示,则HX的电离平衡常数________(填“大于”、“小于”或“等于”)CH3COOH的电离平衡常数。理由是__________________________________。
(4)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的物理量。已知:
化学式 |
电离常数(25 ℃) |
HCN |
K=4.9×10-10 |
CH3COOH |
K=1.8×10-5 |
H2CO3 |
K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11 |
①25 ℃时,有等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液和CH3COONa溶液,三溶液的pH由大到小的顺序为____________________________。
②向NaCN溶液中通入少量的CO2,发生反应的化学方程式为__________________
(5)25 ℃时,在CH3COOH与CH3COONa的混合溶液中,若测得pH=6,则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)=________ mol·L-1(填精确值),c(CH3COO-)/c(CH3COOH)=________。