【題目】汽車(chē)尾氣污染是由汽車(chē)排放的廢氣造成的環(huán)境污染。主要污染物為一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔锏,?duì)人類(lèi)和動(dòng)、植物危害甚大。解決汽車(chē)尾氣問(wèn)題的主要方法是研究高效催化劑促使尾氣中的一氧化碳和氮氧化物反應(yīng),轉(zhuǎn)化成無(wú)污染的氮?dú)夂投趸肌?/span>
回答下列問(wèn)題:
(1)在Co+的催化作用下,CO(g)還原N2O(g)的反應(yīng)歷程和能量變化如圖所示(逸出后物質(zhì)認(rèn)為狀態(tài)下發(fā)生變化,在圖中略去)。已知總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)。
該反應(yīng)分兩步進(jìn)行:
第一步:Co+(s)+N2O(g)CoO+(s)+N2(g) △H1=+15.9kJmol-1;
笫二步:___;△H2=___;
①填寫(xiě)第二步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式,并根據(jù)反應(yīng)歷程圖計(jì)算△H2的數(shù)值。
②該反應(yīng)的最高能壘(活化能)為___。
(2)500℃條件下,在容積均為2L的三個(gè)密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,發(fā)生上述反應(yīng),測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
容器 | 反應(yīng)物投入的量 | 平衡時(shí) n(N2/mol) | 達(dá)到平衡所需時(shí)間/min | 平衡時(shí)能量變化/kJ |
甲 | 1molCO和1molN2O | n1 | t1 | 放熱Q1 |
乙 | 2molCO和2molN2O | n2 | t2 | 放熱Q2 |
丙 | 2molCO2和2molN2 | n3 | t3 | 吸熱Q3 |
①Q1+___358.6(填“>”“=”或“<”下同,t1___t2;
②500℃條件下,乙和丙兩容器,氣體混合物中N2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(N2O)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表:
t/s | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 120 | |
乙 | x(N2O) | 0.5 | 0.32 | 0.20 | 0.12 | 0.088 | 0.07 |
丙 | x(N2O) | 0 | 0.030 | 0.048 | 0.059 | 0.065 | 0.07 |
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,計(jì)算出乙容器中0~20s時(shí)間內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率v(CO)=___;該反應(yīng)的平衡常數(shù)K數(shù)值為:___;(保留3位有效數(shù)字)
③請(qǐng)推測(cè)并在圖中畫(huà)出甲容器中x(N2O)隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象,標(biāo)出恰好達(dá)到平衡時(shí)刻點(diǎn)的位置___。
(3)若將CO(g)還原N2O(g)的反應(yīng)設(shè)計(jì)成如圖的原電池裝置,則該電池正極的電極反應(yīng)式為___。
【答案】CoO+(s)+CO(g)Co+(s)+CO2(g) -374.5kJmol-1 143.8kJmol-1 = > 0.018molL-1s-1 37.7 [達(dá)到平衡時(shí),x(N2O)=0.07對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在120s之后即可] N2O+2e-+2H+=N2+H2O
【解析】
(2)有反應(yīng)歷程可知CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)△H=-358.6kJ/mol,該反應(yīng)屬于氣體反應(yīng)前后氣體系數(shù)相等的可逆反應(yīng),只要初始加入反應(yīng)物的量成比例,達(dá)到平衡時(shí)兩個(gè)容器中各氣體的百分含量相等,屬于等效平衡。
(1)①總反應(yīng)方程式為CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g);第一步反應(yīng)為Co+(s)+ N2O(g)CoO+(s)+ N2(g)H1=+15.9kJmol-1;第二步反應(yīng)=總反應(yīng)-第一步反應(yīng),所以第二步反應(yīng)為CoO+(s)+CO(g)Co+(s)+CO2(g);據(jù)圖可知該反應(yīng)初始時(shí)的相對(duì)能量為+15.9kJ/mol,末態(tài)的相對(duì)能量為-358.6kJ/mol,所以該反應(yīng)的△H2=-358.6kJ/mol-15.9kJ/mol=-374.5 kJ/mol;
②根據(jù)反應(yīng)歷程圖像中的數(shù)據(jù)可知,有-127.9 kJ/mol到+15.9 kJ/mol這兩個(gè)能量狀態(tài)之間轉(zhuǎn)化過(guò)程中壘能最高,為143.8 kJ/mol;
(2)①丙中投料為2molCO2和2molN2,完全轉(zhuǎn)化相當(dāng)于2molCO和2molN2O,所以平衡時(shí)與甲容器為等效平衡,又因?yàn)楸型读蠟榧椎?/span>2倍,所以Q1+=358.6kJ/mol;甲乙兩個(gè)容器中反應(yīng)物的物質(zhì)的量濃度不同,乙容器中濃度更大,反應(yīng)速率更快,所以t1> t2;
②該反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相等,所以反應(yīng)過(guò)程中氣體的總物質(zhì)的量不變,為2mol+2mol=4mol,乙容器中0~20s時(shí)間內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率v(N2O)=0.018molL-1s-1,同一反應(yīng)同一時(shí)段內(nèi)反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比,所以v(CO)= v(N2O)= 0.018molL-1s-1;
丙中投料極限轉(zhuǎn)化和乙完全相同,所以?xún)扇萜鬟_(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同,根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知120s后,兩容器中N2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為0.07,所以此時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,平衡時(shí),N2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.07,根據(jù)反應(yīng)方程式可知,CO為0.07,N2為0.43,CO2為0.43,該反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相等,所以可以用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替濃度計(jì)算平衡常數(shù),所以K=;
③由于是等效平衡,甲容器比乙容器的壓強(qiáng)小,反應(yīng)速率慢,所以甲容器中N2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(N2O)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系圖與表格中乙容器的反應(yīng)數(shù)據(jù)趨勢(shì)相似,但到達(dá)平衡時(shí)間比乙長(zhǎng),因此圖像為,[達(dá)到平衡時(shí),x(N2O)=0.07對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在120s之后即可];
(3)原電池中正極發(fā)生還原反應(yīng),據(jù)圖可知該過(guò)程中N2O被還原成N2,電解質(zhì)溶液為稀硫酸,應(yīng)還生成水,所以電極方程式為N2O+2e-+2H+=N2+H2O。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】H2S是一種大氣污染物。工業(yè)尾氣中含有H2S,會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染;未脫除H2S的煤氣,運(yùn)輸過(guò)程中還會(huì)腐蝕管道。
(1)干法氧化鐵脫硫是目前除去煤氣中H2S的常用方法,其原理如圖所示。
①下列說(shuō)法正確的是____________(填序號(hào))。
a.單質(zhì)硫?yàn)榈S色固體
b.脫硫反應(yīng)為3H2S+Fe2O3·H2O=3H2O+Fe2S3·H2O
c.再生過(guò)程中,硫元素被還原
d.脫硫過(guò)程中,增大反應(yīng)物的接觸面積可提高脫硫效率
②從安全環(huán)保的角度考慮,再生過(guò)程需控制反應(yīng)溫度不能過(guò)高的原因是_______。
(2)電化學(xué)溶解一沉淀法是一種回收利用H2S的新方法,其工藝原理如下圖所示。
已知: Zn與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿都能反應(yīng)生成H2;Zn(II)在過(guò)量的強(qiáng)堿溶液中以[Zn(OH)4]2-形式存在。
①鋅棒連接直流電源的____________(填“正極”或“負(fù)極”)。
②反應(yīng)器中反應(yīng)的離子方程式為____________。
③電解槽中,沒(méi)接通電源時(shí)已經(jīng)有H2產(chǎn)生,用化學(xué)用語(yǔ)解釋原因:___________。
(3)常用碘量法測(cè)定煤氣中H2S的含量,其實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:
i.將10L煤氣通入盛有100mL鋅氨絡(luò)合液的洗氣瓶中,將其中的H2S全部轉(zhuǎn)化為ZnS沉淀,過(guò)濾;
ii.將帶有沉淀的濾紙加入盛有15mL 0.1mol/L碘標(biāo)準(zhǔn)液、200mL水和10mL鹽酸的碘量瓶中,蓋上瓶塞,搖動(dòng)碘量瓶至瓶?jī)?nèi)濾紙搖碎,置于暗處反應(yīng)10 min后,用少量水沖洗瓶壁和瓶塞。(已知:ZnS+I2=ZnI2+S)
iii.用0.1mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定,待溶液呈淡黃色時(shí),加入1mL淀粉指示劑,繼續(xù)滴定至終點(diǎn)。(已知:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)
①i中,將煤氣中的H2S轉(zhuǎn)化為ZnS的目的是____________。
②滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是__________________。
③若消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液的體積為20mL,則煤氣中的含量為_______________mg/m3。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】二茂鐵[Fe(C5H5)2,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。實(shí)驗(yàn)室制備二茂鐵的裝置如圖所示。
已知:①二茂鐵熔點(diǎn)是173 ℃,在100 ℃時(shí)開(kāi)始由固體直接變?yōu)闅怏w;沸點(diǎn)是249 ℃。
②制備二茂鐵的反應(yīng)原理為2KOH+FeCl2+2C5H6=Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O。
實(shí)驗(yàn)步驟為:
①在三頸燒瓶中加入16.8 g粉末狀的KOH,并從儀器a中加入60 mL無(wú)水乙醚到燒瓶中,充分?jǐn)嚢瑁瑫r(shí)通氮?dú)?/span>5 min左右;
②再?gòu)膬x器a滴入13.9 mL新蒸餾的環(huán)戊二烯(C5H6,密度為0.95 g/cm3),攪拌;
③將25.4 g無(wú)水FeCl2與(CH3)2SO(二甲亞砜,作溶劑)配成的溶液25 mL裝入儀器a中,慢慢滴入儀器c中,45 min滴完,繼續(xù)攪拌45 min;
④再?gòu)膬x器a加入25 mL無(wú)水乙醚,攪拌;
⑤將c中的液體轉(zhuǎn)入分液漏斗中,依次用鹽酸、水各洗滌兩次,分液得到橙黃色溶液;
⑥蒸發(fā)橙黃色溶液,得到二茂鐵粗產(chǎn)品;
⑦二茂鐵粗產(chǎn)品的提純。
回答下列問(wèn)題:
(1)儀器b的名稱(chēng)是________________。
(2)步驟①中通入氮?dú)獾哪康氖?/span>________________。
(3)儀器c的適宜容積應(yīng)為________________(填標(biāo)號(hào))。
A. 100 mL B. 250 mL C. 500 mL D. 1000 mL
(4)步驟⑤用鹽酸洗滌的目的是________________.
(5)步驟⑦的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,二茂鐵在扎有小孔的濾紙上凝結(jié),該分離提純方法的名稱(chēng)是________________,裝置中棉花的作用是________________。
(6)為了確認(rèn)得到的是二茂鐵,還需要進(jìn)行的一項(xiàng)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)是________________。
(7)若最終制得純凈的二茂鐵11.16 g,則該實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】R、X、Y、Z、W是五種短周期主族元素,原子序數(shù)依次增大,其中X、Y、Z同周期,R、W與X、Y、Z不在同一周期,它們可組成某種離子化合物的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是( )
A.原子半徑:X>Y>Z>R
B.氫化物的沸點(diǎn):Z>Y>X
C.X、Y、Z、R可形成多種既能與鹽酸反應(yīng),又能與NaOH反應(yīng)的化合物
D.管道工人可用YR3檢驗(yàn)輸送W2的管道是否泄露
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】設(shè)N A 代表阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說(shuō)法正確的是
A. 1 mol Na在空氣中完全燃燒,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2 N A
B. 常溫下,2.7 g鋁與足量NaOH溶液反應(yīng),消耗0.1 N A個(gè)OH-
C. 0.1 mol Fe 與足量水蒸氣反應(yīng),生成H2的分子數(shù)為0.1 N A
D. 11.2 L Cl2含有的原子數(shù)為N A
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】有以下物質(zhì):①石墨;②氯化氫氣體;③酒精;④氨水;⑤二氧化碳;⑥碳酸氫鈉固體;⑦氯化鐵溶液;⑧純醋酸;⑨氧化鈉固體;⑩鋁。
(1)屬于非電解質(zhì)的是______________;屬于強(qiáng)電解質(zhì)的是__________;屬于弱電解質(zhì)的是___________。(用序號(hào)填空)
(2)寫(xiě)出物質(zhì)⑥溶于水溶液顯堿性的原因_______(用離子方程式和簡(jiǎn)要文字說(shuō)明作答)
(3)寫(xiě)出物質(zhì)⑥和⑧在水中反應(yīng)的離子方程式:_____________。
(4)配制溶液⑦時(shí)通常將⑦先溶于___________,然后再加水稀釋?zhuān)ㄟ^(guò)增加溶液中_______的濃度以防止其發(fā)生水解。
(5)濃度、體積相同的②和⑧的溶液,加入相同形狀且足量的Zn粒,反應(yīng)速率快的是___(用序號(hào)填空);pH值、體積相同的②和⑧的溶液時(shí),產(chǎn)生氣體的量多的是________。(用序號(hào)填空)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】我國(guó)有較多的科研人員在研究甲醛的氧化,有人提出HCHO()與O2在羥基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的歷程,該歷程示意圖如圖(圖中只畫(huà)出了HAP的部分結(jié)構(gòu))。
下列說(shuō)法正確的是( )
A.該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是CO2
B.HCHO在反應(yīng)過(guò)程中有C=O鍵發(fā)生斷裂
C.根據(jù)圖示信息,CO2分子中的氧原子全部來(lái)自O2
D.HAP能提高HCHO與O2應(yīng)的活化能,但不改變反應(yīng)路徑
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】A~I分別表示中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的一種物質(zhì),它們之間相互關(guān)系如下圖所示(部分反應(yīng)物、生成物沒(méi)有列出)。已知H為固態(tài)氧化物,F是紅褐色難溶于水的沉淀,且A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)中均含同一種元素。
請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白:
(1)B的俗稱(chēng)_______,反應(yīng)①的用途_____(填一項(xiàng))。
(2)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為________。反應(yīng)③的離子方程式為_________。反應(yīng)⑧的化學(xué)方程式為______。
(3)反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式及變化過(guò)程中的現(xiàn)象是__________。
(4)向G溶液中加入AlCl3溶液的離子方程式____________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】H是合成抗炎藥洛索洛芬鈉的關(guān)鍵中間體,它的一種合成路線如下:
回答下列問(wèn)題:
(1)A的名稱(chēng)是____,H中官能團(tuán)名稱(chēng)是____;
(2)反應(yīng)①的反應(yīng)條件為____;
(3)反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式為________;反應(yīng)類(lèi)型為____。
(4)反應(yīng)⑦除生成H外,還生成了另一種有機(jī)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為____。
(5)符合下列條件的G的同分異構(gòu)體有____種。
I.能發(fā)生銀鏡反應(yīng) Ⅱ.苯環(huán)上一氯取代物只有一種 Ⅲ.核磁共振氫譜有4組峰
(6)仿照H的合成路線,設(shè)計(jì)一種由B合成的合成路線___。
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