(15分)(一)尿素又称碳酰胺,是含氮量最高的氮肥,工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素。其反应分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l) △H1=" -330.0" kJ·mol-1
第二步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2=" +" 226.3 kJ·mol-1
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 m3 密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第 步反应决定。
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如上图所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)= mol/(L·min)。
③当反应在一定条件下达到平衡,若在恒温、恒容下再充入一定量气体He,则CO(NH2)2(l)的质量_______(填“增加”、“减小”或“不变”)。
(二)氨是制备尿素的原料,氨气溶于水得到氨水,在25℃下,将a mol/L的氨水与b mol/L的硫酸以3∶2体积比混合反应后溶液呈中性。用含a和b的代数式表示出氨水的电离平衡常数为_________。此溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_________。
(三)氢气是合成氨的原料。“氢能”将是未来最理想的新能源。
(1)在25℃,101KPa条件下,1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 。
(2)氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中C(s)+ H2O(g) CO(g)+H2(g),在850℃时平衡常数K=1。若向1升的恒定密闭真空容器中同时加入x mol C和6.0mol H2O。
①当加热到850℃反应达到平衡的标志有______________ 。
A.容器内的压强不变 |
B.消耗水蒸气的物质的量与生成CO的物质的量相等 |
C.混合气的密度不变 |
D.单位时间有n个H—O键断裂的同时有n个H—H键断裂 |
②x应满足的条件是 。
我省的海水资源丰富,海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等离子。合理利用资源和保护环境是我省可持续发展的重要保证。
(1)海水经过处理后可以得到无水氯化镁,无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出由无水氯化镁制取金属镁的化学反应方程式。
(2)某化工厂生产过程中会产生含有Cu2+和Pb2+的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,根据下列数据,你认为投入(选填“Na2S”或“NaOH”)效果更好。
难溶电解质 |
Cu(OH)2 |
CuS |
Pb(OH)2 |
PbS |
Ksp |
4.8×10-20 |
6.3×10-36 |
1.2×10-15 |
1.0×10-28 |
(3)火力发电在江苏的能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示:
①天然海水的pH≈8,试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因(任写一个)。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2的吸收效率的措施,进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验,实验结果如图所示。
请你根据图示实验结果,就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率,提出一条合理化建议:。
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3-等分子或离子,氧气氧化的化学原理是(任写一个化学方程式或离子方程式)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的主要目的是。
一定条件下铁可以和CO2发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),已知该反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图甲所示:
(1)该反应的平衡常数表达式K=。
(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图乙所示。8分钟内,CO的平均反应速率v(CO)=mol/(L·min)。
(3)下列措施中能使平衡时c(CO)/c(CO2)增大的是(填序号)。
A.升高温度 | B.增大压强 |
C.充入一定量CO | D.再加入一些铁粉 |
(4)铁的重要化合物高铁酸钠是一种新型饮用水消毒剂,具有氧化能力强、安全性好等优点。
①高铁酸钠生产方法之一是电解法,其原理为Fe+2NaOH+2H2ONa2FeO4+3H2↑,则电解时阳极的电极反应式是。
②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和水,该反应的离子方程式为。
钡盐行业生产中排出大量的钡泥,主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2,其部分工艺流程如下(已知溶液中Fe3+沉淀完全的pH=3.7):
(1)酸溶后溶液中pH=1,Ba(FeO2)2与HNO3的反应化学方程式为。
(2)酸溶时通常控制反应温度不超过70℃,且不使用浓硝酸,原因是。
(3)该厂结合本厂实际,选用的X为(填化学式);中和Ⅰ使溶液中(填离子符号)的浓度减少(中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略)。
有关物质存在如图所示的转化关系(部分产物已省略)。通常C为气体单质,G为紫黑色固体单质,且受热易升华。实验室中,常用固体E在B的催化下加热制取气体单质H,H能使带火星的木条复燃。
请回答下列问题:
(1)反应①的化学方程式为。
(2)反应②的离子方程式为。
(3)写出另外一种实验室制取H的化学方程式。
(4)已知D溶液与Pb(NO3)2溶液混合可形成沉淀,此沉淀的Ksp=7.0×10—9。若D的浓度为1.0×10—2 mo1/L ,将等体积的D溶液与Pb(NO3)2溶液混合,则生成沉淀所需 Pb(NO3)2溶液的最小浓度为mol/L。
实验室可以用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气,反应的化学方程式如下:
2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ +8H2O
(1)用单线桥法标出电子转移的方向和数目。
(2)该反应中的氧化剂与还原剂物质的量之比是。
(3)KMnO4的氧化性比Cl2的氧化性(选填“强”或“弱”)。
(4)如反应中转移了2mol电子,则产生的Cl2在标准状况下体积为L。
(5)某同学欲用KMnO4固体配制100 mL0.5mol.L-1的溶液。回答下列问题:
①配制KMnO4溶液时需用的主要仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、 、。
②应用托盘天平称取KMnO4固体g。
③不规范的实验操作会导致实验结果的误差。分析下列操作对实验结果的影响偏小的是(请填序号)。
A.加水定容时俯视刻度线 |
B.容量瓶内壁附有水珠而未干燥处理 |
C.颠倒摇匀后发现凹液面低于刻度线又加水补上 |
D.在溶解过程中有少量液体溅出烧杯外 |