2013年12月15日4时搭载长征系列火箭的“玉兔号”顺利驶抵月球表面,实现了五星红旗耀月球的创举。火箭升空需要高能燃料,通常用肼(N2H4)作燃料,N2O4做氧化剂。请回答下列问题:
(1)已知:N2(g) + 2O2(g) ="=" 2NO2(g) ΔH=+67.7kJ·mol-1
N2H4(g) + O2(g)="=" N2(g) + 2H2O(g) ΔH=-534.0kJ·mol-1
2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-52.7kJ·mol-1
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式: ;
(2)工业上用次氯酸钠与过量的氨气反应制备肼,该反应的化学方程式为: ;
(3)工业上可以用下列反应原理制备氨气:
2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) ΔH=Q kJ·mol-1
①已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图,则此反应的 Q 0 (填“>”“<”或“=”)。
②若起始加入氮气和水,15分钟后,反应达到平衡,此时NH3的浓度为0.3mol/L,则用氧气表示的反应速率为 。
③常温下,如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时, (选填编号).
A.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化 |
B.v(N2)/v(O2)=2∶3 |
C.容器中气体的密度不随时间而变化 |
D.通入稀有气体能提高反应的速率 |
E.若向容器中继续加入N2,N2的转化率将增大
(4)最近华南理工大提出利用电解法制H2O2并以此处理废氨水,装置如图。
①为不影响H2O2的产量,需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5,则所得废氨水溶液中
c(NH4+) c(NO3-)(填“>”“<”或“=”);
②Ir—Ru惰性电极有吸附O2作用,该电极的电极反应为 ;
③理论上电路中每转移3mol电子,最多可以处理NH3·H2O的物质的量为 。
由钛铁矿(主要成分是TiO2、少量FeO和Fe2O3)制备TiCl4、绿矾等产品的一种综合工艺流程图如下:
【提示】TiO2+的水解平衡TiO2++(n+1)H2O TiO2.n H2O+2H+
回答下列问题:
(1)硫酸与二氧化钛反应的离子方程式是。
(2)已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH =+140 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH =-221kJ·mol-1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式:。
(3)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生。
A:2Fe3++Fe=3Fe2+
B:2 TiO2+(无色) +Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+ Fe2++2H2O
C:Ti3+(紫色)+ Fe3++H2O=TiO2+(无色) +Fe2++2H+
I.结合信息判断Fe3+、TiO2+、 H+氧化性强弱:> >
II.加入铁屑的作用是。
(4)往②中不断通入高温水蒸气,维持溶液沸腾一段时间,析出水合二氧化钛沉淀。
请用化学平衡理论分析通入高温水蒸气的作用:。
(5)依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是(只要求写出一项)。
(6)绿矾(摩尔质量为278g/mol)可用于生产红色颜料(Fe2O3),556akg绿矾,理论上可生产红色颜料___mol。
用CaSO4代替O2与燃料反应是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术,如图1所示。
燃烧器中反应① 1/4CaSO4(s) + H2(g) = 1/4CaS(s) + H2O(g) △H1 (主反应)
反应② CaSO4(s) + H2(g) = CaO(s) + SO2(g)+ H2O(g) △H2(副反应)
再生器中反应:1/2 CaS(s) + O2(g) = 1/2CaSO4(s) △H3
(1)气化反应器中发生反应的化学方程式是。
(2)燃烧器中SO2物质的量分数随温度T、压强p (MPa)的变化曲线见图2,从图2中可以得出三条主要规律:
①其他条件不变,温度越高,SO2含量越高;
②;
③;
由图2,为减少SO2的排放量,可采取的措施是。
(3)该燃烧技术中可循环的物质除CaSO4、CaS外,还有(写名称)。
(4)在一定条件下,CO可与甲苯反应,在其苯环对位上引入一个醛基,产物的结构简式为。
(5)欲采用氯化钯(PdCl2)溶液除去H2中的CO,完成以下实验装置图:
(注:CO + PdCl2 + H2O = CO2 + Pd + 2HCl)
氯气是重要的化工原料,有广泛的用途。
(1)氯气的电子式是______。
(2)电解饱和食盐水制氯气的离子方程式是______。
(3)工业上用H2和Cl2反应制HCl,反应的能量变化如图所示:
①该反应的热化学方程式是______。
②实验室配制FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶解在稀盐酸中,请结合离子方程式用平衡移动原理解释原因______。
(4)新制饱和氯水中存在:Cl2+H2OHCl+HClO,为使平衡向正反应方向移动,下列措施可行的是______。
a.加少量NaOH固体b.加CaCO3固体c.加NaCl固体
(5)“氯胺(NH2Cl)消毒法”是在用液氯处理自来水的同时通入少量氨气,发生反应:Cl2+NH3=NH2Cl+HCl。NH2Cl能与水反应生成可以杀菌消毒的物质,该反应中元素的化合价不变。
①NH2Cl与水反应的化学方程式是______。
②在Cl2+NH3=NH2Cl+HCl中,每消耗11.2 L Cl2(标准状况下),转移电子______mol。
某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂(LiCoO2)的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的,可以再生利用。某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴。
(1)25℃时,用图1所示装置进行电解,有一定量的钴以Co2+的形式从正极粉中浸出,且两极均有气泡产生,一段时间后正极粉与铝箔剥离。
①阴极的电极反应式为:LiCoO2 + 4H+ + e- ="==" Li+ + Co2+ + 2H2O 、。
阳极的电极反应式为。
②该研究小组发现硫酸浓度对钴的浸出率有较大影响,一定条件下,测得其变化曲线如图2所示。当c(H2SO4) > 0.4 mol·L-1时,钴的浸出率下降,其原因可能为。
(2)电解完成后得到含Co2+的浸出液,且有少量正极粉沉积在电解槽底部。用以下步骤继续回收钴。
①写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式。该步骤一般在80℃以下进行,温度不能太高的原因是。
②已知(NH4)2C2O4溶液呈弱酸性,下列关系中正确的是(填字母序号)。
a.c (NH4+)> c(C2O42-)>c (H+)>c (OH-)
b.c (H+) +c (NH4+) ="c" (OH-) + c(HC2O4-)+c(C2O42-)
c.c (NH4+)+ c (NH3•H2O) = 2[c(C2O42-) + c(HC2O4-) + c(H2C2O4)]
(3)已知所用锂离子电池的正极材料为x g,其中LiCoO2(M =" 98" g·mol-1)的质量分数为a%,则回收后得到CoC2O4•2H2O (M =" 183" g·mol-1)的质量不高于g。
含氮化合物是重要的化工原料。存在如下转化关系:
(1)工业上常用浓氨水检验氯气管道是否泄漏。
①氨气溶于水的过程中存在的平衡有(用离子方程式表示)。
②向固体氧化钙中滴加浓氨水,可用于实验室制取少量氨气,简述原理。
(2)转化Ⅱ中发生的系列反应,在工业上可以用来制备硝酸,写出①中反应的化学方程式为。
(3)现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱。转化Ⅲ中部分反应如下:
NH3+CO2+H2O NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl(饱和)
NaHCO3↓+NH4Cl。
①转化Ⅲ中有NaHCO3沉淀析出的原因是。
②欲测定某工业纯碱样品中Na2CO3的质量分数,某同学设计方案如下:
准确称取10.00g样品,加入过量的盐酸,充分反应,蒸干、冷却后称量。反复加热、冷却、称量,直至所称量的固体质量几乎不变为止,此时所得固体的质量为10.99g。样品中碳酸钠的质量分数为。
(4)以氨作为燃料的固体氧化物(含有O2一)燃料电池,具有全固态结构、能量效率高、无污染等特点。工作原理如图所示:
①固体氧化物作为电池工作的电解质,O2一移向(填字母)。
A.电极a B.电极b
②该电池工作时,电极a上发生的电极反应为。