1918年,Lewis提出反应速率的碰撞理论:反应物分子间的相互碰撞是反应进行的必要条件,但并不是每次碰撞都能引起反应,只有少数碰撞能发生化学反应。能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。
(1)图I是HI分解反应中HI分子之间的几种碰撞示意图,其中属于有效碰撞的是_____________(选填“A”、“B”或“C”);
(2)图II是1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,则写出该反应的热化学方程式_______________________
(3)E1的大小对该反应的反应热有无影响? 。(选填“有”或“无”)
(4)进一步研究表明,化学反应的能量变化(ΔH)与反应物和生成物的键能有关。键能可以简单的理解为断开1 mol 化学键时所需吸收的能量。下表是部分化学键的键能数据:
化学键 |
C-H |
Cl-Cl |
C—Cl |
H—Cl |
键能/ kJ·mol–1 |
X |
243 |
330 |
432 |
已知:反应CH4(g)+Cl2(g)=CH3Cl(g)+HCl(g);△H= -106kJ/mol,则上表中X= 。
(5)已知:① C(s)+O2(g)=CO2(g); DH=-393.5 kJ·mol-1
② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g); DH=-566 kJ·mol-1
③ TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g); DH=+141 kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的DH=____________________
TiO2俗称钛白粉,用途广泛,现正广泛开发,将来有机会成为新工业。工业上利用TiO2制备金属钛的流程如下。
已知:I.
Ti(s)+O2(g)=TiO2(s)△H=-946 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221 kJ·mol-1
Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)△H=-815 kJ·mol-1
II.某温度下各物质的沸点如下:
物质 |
TiCl4 |
FeCl3 |
SiCl4 |
AlCl3 |
沸点/℃ |
136 |
310 |
56.5 |
180 |
回答下列问题:
(1)在氯化工序中发生反应:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g) 。试计算其反应的△H=kJ•mol-1;反应的平衡常数表达式K=,在下图中作出TiCl4达到平衡后百分含量随温度的变化趋势图。
(2)氯化过程中带入的副产物有FeCl3、SiCl4和AlCl3,可用方法获得较纯净的TiCl4。
(3)TiO2与Cl2反应:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g)△H=+151kJ•mol-1。该反应在高温条件下但难以发生,但加入碳后反应能顺利进行,试解析上述原因
(4)还原工序要在惰性气体的气氛中进行的理由是_______________________。
(5)制取Ti的新工艺是用二氧化钛作阴极,以石墨为阳极,以CaCl2熔盐做电解质(在熔融状态下能传导O2-),电解而得到Ti,该工艺具有操作简单,成本低,无污染等优点,写出电解制备金属钛时阴极的电极反应式:。
回收再利用锗产品加工废料,是生产GeO2的重要途径,其流程如下图:
(1)Ge2+与氧化剂H2O2反应生成Ge4+,写出该反应的离子方程式。
(2)蒸馏可获得沸点较低的GeCl4,在此过程中加入浓盐酸的原因是。实验室蒸馏操作时常用的玻璃仪器有:酒精灯、蒸馏烧瓶、、、接收管、锥形瓶等。
(3)GeCl4水解生成GeO2·nH2O,此过程用化学方程式可表示为。
温度对GeCl4的水解率产生的影响如图1所示,其原因是。 为控制最佳的反应温度,实验时可采取的措施为(填序号)。
A.用冰水混合物 B.49℃水浴 C.用冰盐水
(4)结合Ge在元素周期表中的位置及“对角线”法则,分析GeO2溶解率随pH 变化的原因,用离子方程式表示pH>8时GeO2溶解率增大可能发生的反应。
pH |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
溶解率/% |
47.60 |
32.53 |
11.19 |
5.27 |
1.96 |
8.85 |
酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式。SnSO4是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业,其制备的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1) SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是,加入锡粉的作用是。
(2) 反应I生成的沉淀为SnO,写出该反应的化学方程式:
。
(3) 检验沉淀已经“洗涤”干净的操作是:。
(4)反应II硫酸的作用之一是控制溶液的pH。若溶液中c(Sn2+)=1.0mol·L-1,则室温下应控制溶液pH。(已知:Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10-26)
(5)酸性条件下,SnSO4还可用作双氧水的去除剂,试写出所发生反应的离子方程式:
。
(6)潮湿环境中,镀锡铜即使锡层破损也能防止形成铜绿,请结合有关的原理解释其原因:。
重晶石(BaSO4)是重要的化工原料,制备氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]的流程如下:
(1)写出煅烧时发生反应的热化学方程式:____________________________。
(2)写出氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合反应的化学方程式:_____________________。
(3)为检测煅烧时产生的CO,可将煅烧产生的气体通入PbCl2溶液中,出现黑色沉淀和产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,试写出该反应的化学方程式:_____。
(4)向BaSO4沉淀中加入饱和Na2CO3溶液,充分搅拌,弃去上层清液,如此处理多次,可使BaSO4全部转化为BaCO3。发生的反应可表示为:
BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)
现有0.20 mol BaSO4,加入1.0L 2.0mol•L-1饱和Na2CO3溶液处理,假设c(SO42-)起始≈0
平衡时,K=4.0x10-2,求反应达到平衡时发生转化的BaSO4的物质的量。(写出计算过程结果保留2位有效数字)
(5)试从平衡的角度解释BaSO4可转化为BaCO3的原因:________________________。
在一定条件下,NO与NO2混合可生成N2O3,反应的化学方程式为:NO(g)+NO2(g)N2O3(g) ΔH<0
下图表示一定量的NO、NO2混合气体发生反应时,NO2浓度在前25s内的变化。该反应进行到45s时达到平衡,测得NO2浓度约为0.010mol/L。
(1)前20s内,NO2的平均反应速率为_________________。
(2)其他条件不变,①升高温度,NO2的转化率_______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②压缩气体体积,该反应平衡向_______移动(填“正向”或“逆向”)。
(3)若反应延续至70秒,请在答题卡图中画出25秒至70秒的反应进程曲线。
(4)若在反应开始时加入催化剂(其他条件都不变),请在答题卡图中画出加催化剂后的反应进程曲线。
(5)NO、NO2的混合气体用NaOH溶液吸收,得到的盐只有一种,则该反应的离子方程式为:___________________________________,该反应的氧化剂是______________。