(15分)Ⅰ.施莱辛(Schlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制取氢气:BH4- + 2H2O ="=" BO2- + 4H2↑(反应实质为水电离出来的H+被还原)。研究表明,该反应生成H2的速率受外界条件影响,下表为pH和温度对NaBH4半衰期的影响(半衰期是指反应过程中,某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间)。
体系 pH |
不同温度下的半衰期(min) |
|||
0℃ |
25℃ |
50℃ |
75℃ |
|
8 |
4.32×100 |
6.19×10-1 |
8.64×10-2 |
1.22×10-2 |
10 |
4.32×102 |
6.19×101 |
8.64×100 |
1.22×100 |
12 |
4.32×104 |
6.19×103 |
8.64×102 |
1.22×102 |
14 |
4.32×106 |
6.19×105 |
8.64×104 |
1.22×104 |
(1)已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,用离子方程式表示出溶液显碱性的原因 ,溶液中各离子浓度大小关系为 。
(2)从上表可知,温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响? 。
(3)反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响? 。
Ⅱ.肼(N2H4)又称联氨,常温下是一种无色油状液体,沸点为113.5℃。肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图)。
温度较低时主要反应①:N2H4 + O2 N2 + 2H2O
温度较高时主要反应②:N2H4 + 2O2 2NO + 2H2O
不考虑其他反应,完成下列填空:
(4)若反应①在250℃时的平衡常数为K1,350℃时的平常数 为K2,则K1 K2(填“>”、“<”或“=”)。
(5)反应于1100℃时达到平衡后,下列措施能使容器中增大的有 (填字母序号)。
A.恒容条件下,充入He气 B.增大容器体积
C.恒容条件下,充入N2H4 D.使用催化剂
(6)若将n mol肼和2n molO2充入某容积为n L的刚性容器中,在800℃和一定压强、合适催化剂的作用下,反应①和②同时达到平衡,实验测得N2的产率x,NO的产率为y,则该条件下反应②的平衡常数K= (用x、y的代数式表示,不必化简)。
某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。
(1)X极与电源的_________(填“正”或“负”)极相连,氢气从____(选填“A”、“B”、“C”或“D”)口导出。
(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为________(填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜,N为________交换膜。
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的电极反应式为____________________。
(4)若在标准状况下,制得11.2 L氢气,则生成硫酸的质量是________,转移的电子数为________。
常温下,10 mL pH均为2的HX、HY两种一元酸溶液,加水稀释过程中溶液的pH随溶液体积变化曲线如图所示。
请回答下列问题:
(1)在图中用曲线表示将10 mL pH=2的盐酸加水稀释到1000 mL的过程中溶液pH变化趋势。
(2)物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的NaX和NaY溶液,pH较小的是________,其中水的电离程度较大的是________。
(3)常温下,0.1 mol· L-1的HY溶液中加入等体积pH=1的盐酸后,溶液的pH_______(填“升高”或“降低”),HY的电离程度________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)H2Z是一种二元弱酸,常温下,0.1 mol·L-1的H2Z溶液中加入等体积pH=13的KOH溶液后,溶液的pH<7,原因可能是__________________________。
H3PO2是一元中强酸,写出其电离方程式_______________________。
NaH2PO2为________(填“正盐”或“酸式盐”),其溶液显________(填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”)。
(2)下表列出了某冷轧厂排放的废水中各成分的含量及国家环保标准值的有关数据:
冷轧含锌 废水水质 |
经处理后的水国 家环保标准值 |
|
Zn2+浓度/(mg·L-1) |
≤800 |
≤3.9 |
pH |
1~5 |
6~9 |
SO42-浓度/(mg·L-1) |
≤23 000 |
≤150 |
经某一工艺处理后的废水pH=8,常温下,该废水中Zn2+的浓度为________mg·L-1(常温下,Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17),________(填“符合”或“不符合”)国家环保标准。
X、Y、Z、W分别是HNO3、NH4NO3、NaOH、NaNO2四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0.01 mol·L-1的X、Y、Z、W溶液的pH。
0.01 mol·L-1的溶液 |
X |
Y |
Z |
W |
pH |
12 |
2 |
8.5 |
4.5 |
(1)X、W的化学式分别为________、________。
(2)W在溶液中的电离方程式为__________________________。
(3)25 ℃时,Z溶液的pH>7的原因是___________________(用离子方程式表示)。
(4)将X、Y、Z各1 mol同时溶于水中制得混合溶液,则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为_______________________________。
(5)Z溶液与W溶液混合加热,可产生一种无色无味的单质气体,该反应的化学方程式为________________。
已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在,而在蒸气状态时,含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体,其中S4、S6和S8具有相似的结构特点,其结构如下图所示:
在一定条件下,S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g)。反应过程和能量关系可用下图简单表示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。
(1)写出表示S8燃烧热的热化学方程式_______________________________。
(2)写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式________________________。
(3)化学上规定,拆开或形成1 mol化学键吸收或放出的能量称为该化学键的键能,单位kJ·mol-1。若已知硫氧键的键能为d kJ·mol-1,氧氧键的键能为e kJ·mol-1,则S8分子中硫硫键的键能为______________。