氮及氮的化合物在生产生活中有着重要的用途,NH3、HNO3等是重要化工产品。
(1)合成氨的原料气N2和H2通常是以焦炭、水和空气为原料来制取的。其主要反应是:
① 2C + O2 → 2CO
② C + H2O(g) → CO + H2
③ CO + H2O(g) → CO2 + H2
某次生产中将焦炭、H2O(g)和空气(设空气中N2和O2的体积比为4:1,下同)混合反应,所得气体产物经分析,组成如下表:表中x= m3,实际消耗了_____ kg焦炭。
气体 |
CO |
N2 |
CO2 |
H2 |
O2 |
体积(m3)(标准状况) |
x |
20 |
12 |
60 |
1.0 |
(2)汽车尾气会排放氮的氧化物污染环境。已知气缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g)2NO(g) △H>0
若1mol空气含有0.8molN2和0.2molO2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡。测得NO为8×10-4mol,计算该温度下的平衡常数K= (写出表达式,并计算出结果);汽车启动后,气缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是 。
(3)SO2和氮的氧化物都是空气中的有害气体,已知:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-113.0 kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
(4)25℃时,电离平衡常数:
化学式 |
H2CO3 |
HClO |
H2C4H4O6(酒石酸) |
电离平 衡常数 |
K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 |
3.0×10-8 |
K1=9.1×10-4 K2=4.3×10-5 |
回答下列问题:
a.常温下,将0.1mol/L的次氯酸溶液与0.1mol/L的碳酸钠溶液等体积混合,所得溶液中各种离子浓度关系正确的是 。
A.c(Na+) > c(ClO-) >c(HCO3-) >c(OH-)
B.c(Na+) > c(HCO3-) >c(ClO-) > c(H+)
C.c(Na+)=c(HClO) +c(ClO-)+ c(HCO3-) + c(H2CO3)+ c(CO32-)
D.c(Na+) + c(H+)=c(ClO-)+ c(HCO3-) + 2c(CO32-)
E.c(HClO) + c(H+)+ c(H2CO3)=c(OH-) + c(CO32-)
b.0.1mol/L的酒石酸溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合,所得溶液的pH为6,则c(HC4H4O6-)+2 c(C4H4O62-)= 。(列出计算式)
重铬酸钠(Na2Cr2O7•2H2O)俗称红矾钠,在工业上有广泛的用途。我国目前主要是以铬铁矿(主要成份为FeO•Cr2O3,还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质)为主要原料进行生产,其主要工艺流程如下:
①中涉及的主要反应有:
主反应: 4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2 8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
副反应:SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO3
2NaAlO2+CO2↑
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH:
沉淀物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Mg(OH)2 |
Cr(OH)3 |
完全沉淀时溶液pH |
4.7 |
3.7 |
11.2 |
5.6 |
试回答下列问题:
(1)“①”中反应是在回转窑中进行,反应时需不断搅拌,其作用是。
(2)“③”中调节pH至4.7,目的是。
(3)“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO42-转化为Cr2O72-,请写出该平衡转化的离子方程式:。
(4)制取红矾钠后的废水中还含有少量的CrO42-,根据有关标准,含CrO42-的废水要经化学处理,使其浓度降至5.0×10-7 mol·L-1以下才能排放。含CrO42-的废水处理可用还原法:
CrO42-Cr3+
Cr(OH)3。绿矾还原CrO42-的离子方程式为:。用该方法处理10 m3CrO42-的物质的量浓度为1.5×10-3 mol/L的废水,至少需要绿矾(FeSO4•7H2O,相对分子质量为278)的质量是Kg(保留两位小数)。
氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示:
(1)溶液A的溶质是(写化学式);电解饱和食盐水的离子方程式是;
(2)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用;
(3)电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-[c(SO42->c(Ca2+)]。
精制流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池):
①盐泥a除泥沙外,还含有的物质是。
②过程Ⅰ中将NH4+转化为N2的离子方程式是
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小,过程Ⅱ中除去的离子有
化合物G的合成路线如下:
(1)D中含氧官能团的名称为,D的分子式为,1 mol D完全燃烧所需氧气为mol;
(2)写出A→B的化学反应方程式。
(3)写出C→D的化学反应方程式。
(4)反应E + F→G属于下列麦克尔加成反应类型,则F的结构简式为。
(5)比G少2个氢原子的物质具有下列性质:①遇FeCl3溶液显紫色;②苯环上的一氯取代物只有一种;③1mol物质最多可消耗2mol Na和1mol NaOH。任写一种该物质的结构简式。
明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 在生产、生活中有广泛用途:饮用水的净化;造纸工业上作施胶剂;食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料——铝灰(含Al 、 Al2O3及少量SiO2和FeO ·xFe2O3)可制备明矾。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)明矾净水的原理是(用离子方程表示)
(2)操作Ⅰ是,操作Ⅱ是蒸发浓缩、、过滤、、干燥。
(3)检验滤液A中是否存在Fe2+的试剂是(只用一种试剂)
(4)在滤液A中加入高锰酸钾发生反应的离子方程式为(该条件下Fe2+转化为Fe3+,MnO4- 转化为Mn2+)。
已知:生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示
Al(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
|
开始沉淀时 |
3.4 |
6.3 |
1.5 |
完全沉淀时 |
4.7 |
8.3 |
2.8 |
注:金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1
根据表中数据解释调pH=3的目的。
(5)己知:在pH=3、加热条件下,MnO4- 可与Mn2+反应生成MnO2。加入MnSO4发生反应的离子方程式为:。滤渣2含有的物质是。
捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) (NH4)2CO3(aq) ΔH1
反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) NH4HCO3(aq) ΔH2
反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq) ΔH3
请回答下列问题:
(1)ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是:ΔH3=。
(2)反应Ⅲ的化学平衡常数表达式为 。
(3)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图(见图1)。则:
①ΔH30(填“>”、“=”或“<”)。
②在T1~T2温度区间,容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势,其原因是
。
③反应Ⅲ在温度为T1时,溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时,将
该反应体系温度迅速上升到T2,并维持该温度。已知同浓度的(NH4)2CO3和NH4HCO3溶液
pH前者大,请在下图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。
(4)利用反应Ⅲ捕获CO2,在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下,提高CO2吸收量的措施有。(答出一点即可)
(5)下列物质中也可以作为CO2捕获剂的是。
A.NH4Cl B.Na2CO3C.HOCH2CH2OH