在一体积为10L的密闭客器中,通入一定量的CO和H2O,在85℃发生如下反应:
CO (g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H<O。
CO和H2O浓度变化如图所示:
请回答下列问题:
(1)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是___________________(填选项序号)。
a.容器中压强不变
b.混合气体中c(CO)不变
c.正(H2)=
逆(H2O)
d.c(CO2)=c(CO)
e.容器中气体密度不变
f.1 mol H-H键断裂的同时断裂2 mol H-O键
(2)①0~4min内的平均反应速率(CO)=___________mol·L—1·min—1;
②85℃时,该反应化学平衡常数K=____________。
(3)85℃时,若起始时向该容器中充入1.0 molCO、3.0 molH2O,则此时CO的平衡转化率为______________。
硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在,其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用,但硫的氧化物直接排放到大气中会造成污染。
(1)一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程:
①在铜的作用下完成工业尾气中SO2的部分催化氧化,所发生反应为:
2SO2+2n Cu+(n+1)O2+(2-2 n) H2O=2n CuSO4+(2-2n) H2SO4
从环境保护的角度看,催化脱硫的意义为 ;
每吸收标准状况下11.2L SO2,被SO2还原的O2的质量为 g。
②利用下图所示电化学装置吸收另一部分SO2,并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式 。
(2)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应 。
②用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。
(3)向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中主要含硫各物种(H2S、HS—、S2—)的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与滴加盐酸体积的关系如下图所示(忽略滴加过程H2S气体的逸出)。
①写出图中由2到3段的反应离子方程式 。
②NaHS溶液呈碱性,若向溶液中加入CuSO4溶液,恰好完全反应,所得溶液呈强酸性,其原因是 (用离子方程式表示)。
本题包括A、B两小题,分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题,并在相应的答题区域内作答。若两题都做,则按A题评分。
A.【改编】锂—磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2,可通过下列反应制备:
2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O=Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O
(1)写出基态Cu的核外电子排布式: 。
(2)SO42—的空间构型是 。
(3)NH3分子中氮原子轨道的杂化类型是 。
(4)氮元素的一种氢化物肼(N2H4)是火箭燃料,则1 molN2H4中含有的σ键的数目为 。
(5)铜的配合物[Cu(CN)4]2-中含有CN-,写出与CN-互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
(6)Cu元素与H元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为 。
目前正在研究和已经使用的储氢合金有镁系合金、稀土系合金等。
(1)已知:Mg(s)+H2(g)=MgH2(s)△H1=-74.5 kJ·mol-1
Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) △H2 =-64.4 kJ·mol-1
Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+ Mg2NiH4(s) △H3,则△H3 = kJ·mol-1。
(2)工业上用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁晶体脱水是关键工艺之一,一种氯化镁晶体脱水的方法是:先将MgCl2·6H2O转化为MgCl2·NH4C1·nNH3(铵镁复盐),然后在700℃脱氨得到无水氯化镁,脱氨反应的化学方程式为 。
(3)储氢材料Mg(AlH4)2在110~200℃的反应为:Mg(AlH4)2=MgH2+2Al+3H2↑。生成2.7gAl时,产生的H2在标准状况下的体积为 L。
(4)采用球磨法制备Al与LiBH4的复合材料,并对Al-LiBH4体系与水反应产氢的特性进行下列研究:
①下图为25℃水浴时每克不同配比的Al-LiBH4复合材料与水反应产生H2体积随时间变化关系图。由下图可知,下列说法正确的是 (填字母)。
a.25℃时,纯铝与水不反应
b.25℃时,纯LiBH4与水反应产生氢气
c.25℃时,Al-LiBH4复合材料中LiBH4含量越高,1000s内产生氢气的体积越大
②下图为25℃和75℃时,Al-LiBH4复合材料[w (LiBH4)=25%]与水反应一定时间后产物的X-射线衍射图谱(X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。
从图中可知,25℃时Al-LiBH4复合材料中与水完全反应的物质是 (填化学式)。
(5)储氢还可借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:
①某温度下,向恒容密闭容器中加入环己烷,起始浓度为a mol·L-1,平衡时苯的浓度为b mol·L-1,该反应的平衡常数K= 。
②一定条件下,下图装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其它有机物)。生成目标产物的电极反应式为 。
工业上用NH3和CO2反应合成尿素:
2NH3(g)+ CO2(g)CO(NH2)2(g)+ H2O(g)△H1=-536.1 kJ·mol-1
(1)此反应的平衡常数表达式K= 。升高温度,K值 (填增大、减小或不变)。
(2)其他条件不变,下列方法能同时提高化学反应速率和尿素产率的是 。
A.通入氦气 | B.缩小体积 |
C.加入催化剂 | D.除去体系中的水蒸气 |
(3)尿素可用于处理汽车尾气。CO(NH2)2(g)与尾气中NO反应生成CO2、N2、H2O(g)排出。又知:4NH3(g)+ 6NO(g)=5N2(g)+ 6H2O(g) △H2=-1806.4 kJ·mol-1,写出CO(NH2)2(g)与NO反应的热化学方程式 。
某小组模拟工业合成尿素,探究起始反应物的氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]对尿素合成的影响。在恒温下1L容器中,将总物质的量为3mol的NH3和CO2以不同的氨碳比进行反应,实验测得平衡体系中各组分的变化如图所示。回答问题:
(4)若a、b线分别表示NH3或CO2转化率的变化,其中表示NH3转化率的是 (填a或b)线。
(5)若a、b线分别表示NH3或CO2转化率的变化,c线表示平衡体系中尿素体积分数的变化,求M点对应的y值(写出计算过程,结果精确到0.1)。
MnO2是一种重要的无机功能材料,粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2的实验,其流程如下:
(1)在第①步反应中,为加快反应速率,可采取的措施有 (任写一种),产生CO2气体的的方程式是 ;
(2)写出步骤②中所发生的离子方程式 ;
(3)如果蒸发得到的固体中,只含NaClO3和NaCl,为得到比较纯的NaClO3溶液,结合下面各物质的溶解度与温度的关系,。
其基本操作是:将固体溶于适量水,通过 , ,便可得到较纯的NaClO3溶液。
(4)工业上也常用石墨做电极,电解酸化的MnSO4溶液来制MnO2,则阳极上所发生的离子方程式 。