【題目】液相催化還原法去除水體中是一項很有前景的技術(shù)。某科研小組研究該方法中使用的固體催化劑Pd-Cu/TiO2的制備和催化條件,結(jié)果如下。
Ⅰ.制備Pd-Cu/TiO2的反應(yīng)過程如下圖所示,光照使TiO2發(fā)生電荷分離,將金屬Pd沉積在TiO2表面。再用類似方法沉積Cu,得到在TiO2納米顆粒表面緊密接觸的Pd-Cu納米簇。
(1)該過程中,乙醇發(fā)生__________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。
(2)請在②中補全光照條件下形成Pd-Cu納米簇的反應(yīng)過程示意圖_______。
Ⅱ.Pd-Cu/TiO2分步催化還原機理如圖a所示。其他條件相同,不同pH時,反應(yīng)1小時后轉(zhuǎn)化率和不同產(chǎn)物在總還原產(chǎn)物中所占的物質(zhì)的量的百分比如圖b所示。
(3)該液相催化還原法中所用的還原劑是__________。
(4)i的離子方程式是__________。
(5)研究表明,OH–在Pd表面與競爭吸附,會降低Pd吸附的能力,但對Pd吸附H的能力影響不大。
①隨pH增大,N2和氨態(tài)氮在還原產(chǎn)物中的百分比均減小,原因是____________,導(dǎo)致反應(yīng)ⅱ的化學反應(yīng)速率降低。
②隨pH減小,還原產(chǎn)物中的變化趨勢是__________,說明Pd表面吸附的和H的個數(shù)比變大,對反應(yīng)__________(用離子方程式表示)更有利。
(7)使用Pd-Cu/TiO2,通過調(diào)節(jié)溶液pH,可將盡可能多地轉(zhuǎn)化為N2,具體方法是__________。
【答案】氧化 H2 Cu+NO3- = NO2-+CuO 或 H2+NO3- NO2-+ H2O Pd表面單位面積吸附的數(shù)目減小 增大 2NO2-+6H = N2+4H2O+2OH- 先調(diào)節(jié)溶液的pH到12,待NO3-幾乎完全轉(zhuǎn)化為NO2-后,調(diào)節(jié)pH到4
【解析】
根據(jù)制備Pd-Cu/TiO2的反應(yīng)過程示意圖,Cu2+、Pb2+得電子發(fā)生還原反應(yīng),則乙醇發(fā)生氧化反應(yīng)。Pd-Cu/TiO2分兩步催化硝酸根離子的轉(zhuǎn)化反應(yīng),先將硝酸根離子還原為亞硝酸根離子,再將亞硝酸根離子還原為氮氣或氨態(tài)氮。
(1)根據(jù)制備Pd-Cu/TiO2的反應(yīng)過程示意圖中①,Pb2+得電子發(fā)生還原反應(yīng),則乙醇發(fā)生氧化反應(yīng)。
(2)根據(jù)①的示意圖,②中銅離子應(yīng)得電子生成銅,乙醇與其發(fā)生反應(yīng),則光照條件下形成Pd-Cu納米簇的反應(yīng)過程②示意圖為。
(3)根據(jù)圖a可知,氫氣生成氨態(tài)氮,氫元素的化合價升高,失去電子,作該液相催化還原法中還原劑。
(4)i中銅與硝酸根離子反應(yīng)生成亞硝酸根離子和銅離子,或Pd-Cu/TiO2作催化劑,硝酸根離子與氫氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞硝酸根離子和水,根據(jù)得失電子守恒,得到離子方程式Cu+NO3- = NO2-+CuO 或 H2+NO3- NO2-+ H2O。
(5)①因為OH–在Pd表面與NO2-競爭吸附,會降低Pd吸附NO2-的能力,隨pH增大,OH–濃度增大,導(dǎo)致Pd表面單位面積吸附的 NO2-數(shù)目減小,N2和氨態(tài)氮在還原產(chǎn)物中的百分比均減小,反應(yīng)ⅱ的化學反應(yīng)速率降低。
②根據(jù)圖b所示,隨pH減小,n(N2)增大,n(氨態(tài)氮)變化不大,則還原產(chǎn)物中增大,Pd表面吸附的NO2-和H的個數(shù)比變大,NO2-更易轉(zhuǎn)化為N2,根據(jù)得失電子守恒,得到對應(yīng)的離子方程式為2NO2-+6H = N2+4H2O+2OH-。
(7)根據(jù)圖b所示,pH=12時,NO2-所占的物質(zhì)的量的百分比最高,pH=4時,N2所占的物質(zhì)的量的百分比最高,所以先調(diào)節(jié)溶液的pH到12,待NO3-幾乎完全轉(zhuǎn)化為NO2-后,調(diào)節(jié)pH到4使用Pd-Cu/TiO2,通過調(diào)節(jié)溶液pH,可將NO3-盡可能多地轉(zhuǎn)化為N2。
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【題目】寫出下列轉(zhuǎn)化的化學方程式,注明反應(yīng)類型。
(1)甲苯→TNT ___________________
(2)乙烯→聚乙烯__________________
(3)1,3—丁二烯與氯氣1,4—加成__________________
(4)溴乙烷和氫氧化鈉的乙醇溶液共熱___________________
(5)乙醇在銅催化下和氧氣反應(yīng)__________________
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【題目】有A、B、C、D四種化合物,分別由K+、Ba2+、SO42—、CO32、OH—中的兩種組成,它們具有下列性質(zhì):
①A不溶于水和鹽酸;②B不溶于水,但溶于鹽酸,并放出無色無刺激性氣味的氣體E;③C的水溶液呈堿性,與硫酸反應(yīng)生成A;④D可溶于水,與硫酸作用時放出氣體E,E可使澄清石灰水變渾濁。
(1)推斷A、B、C、D的化學式。
A、________,B、________,C、________,D、________。
(2)寫出下列反應(yīng)的離子方程式。
B與鹽酸反應(yīng):_______________________________________________,
C與硫酸反應(yīng):_______________________________________________,
E(少量)與澄清石灰水反應(yīng):____________________________________。
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【題目】實驗室以一種工業(yè)廢渣主要成分為、和少量Fe、Cu的氧化物為原料制備實驗過程如下:
酸溶過程中,發(fā)生的化學方程式為______。
加入的作用為______。
下列關(guān)于分液漏斗及其使用方法的敘述,正確的是______。
A 使用前要先檢查玻璃塞和旋塞處是否漏液
B 將加入有機萃取劑后的混合液轉(zhuǎn)移到分液漏斗中,塞上玻璃塞,用右手壓住分液漏斗玻璃塞,左手握住旋塞,倒轉(zhuǎn)漏斗,用力振蕩,并不時旋開旋塞放氣
C 分液時,必須塞緊上口玻璃塞,保證密封,以防止有機萃取劑揮發(fā)
D 本實驗中,含的有機相一定從下口放出,水層從上口倒出
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【題目】觀察下列實驗裝置圖,按要求作答:
(1)寫出圖中實驗操作的名稱:①_____ ③_____
(2)裝置④中所有玻璃儀器的名稱:_____,_____
(3)下列實驗需要在哪套裝置中進行:(填序號,每套裝置僅使用一次)
從 KCl溶液中獲取KCl晶體_____;從海水中提取水_____;分離CaCO3和水_____;分離植物油和水_____.
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【題目】“硫代硫酸銀”( [ Ag(S2O3)2]3–)常用于切花保鮮,由AgNO3溶液(0.1 mol·L–1 、pH=6)和Na2S2O3溶液(0.1 mol·L–1、pH=7)現(xiàn)用現(xiàn)配制。某小組探究其配制方法。
(實驗一)
(1)A為Ag2S2O3。寫出生成A的離子方程式__________。
(2)對實驗現(xiàn)象的分析得出,試管a中充分反應(yīng)后一定生成了__________(填離子符號)。進而推測出沉淀m可能為Ag2S、Ag、S或它們的混合物。做出推測的理由是__________。
(3)若試管a中物質(zhì)充分反應(yīng)后不過濾,繼續(xù)加入1.1 mL Na2S2O3溶液,振蕩,靜置,黑色沉淀不溶解,清液中逐漸出現(xiàn)乳白色渾濁,有刺激性氣味產(chǎn)生。用離子方程式解釋產(chǎn)生白色渾濁的原因:__________。
結(jié)論:Ag2S2O3不穩(wěn)定,分解所得固體不溶于Na2S2O3溶液。
(實驗二)已知:Ag2S2O3 +3S2O32- 2 [ Ag(S2O3)2]3–(無色)
實驗操作 | 實驗現(xiàn)象 |
i. | 白色沉淀生成,振蕩后迅速溶解,得到無色清液; 滴加至約1 mL時清液開始略顯棕黃色,有丁達爾現(xiàn)象; 超過1.5 mL后,產(chǎn)生少量白色沉淀,立即變?yōu)樽攸S色,最終變?yōu)楹谏?/span> 滴加完畢,靜置,得到黑色沉淀,上層清液pH = 5 |
ii. | 白色沉淀生成,立即變?yōu)樽攸S色,充分振蕩后得到棕黃色清液,有丁達爾現(xiàn)象。 |
(4)用平衡移動原理解釋實驗i中加入1.5 mL AgNO3后產(chǎn)生白色沉淀的原因:__________。
(5)實驗i中,當加入0.5 mL AgNO3溶液時,得到無色清液,若放置一段時間,無明顯變化。結(jié)合化學反應(yīng)速率分析該現(xiàn)象與ii不同的原因是__________。
(6)簡述用0.1 mol·L–1 AgNO3溶液和0.1 mol·L–1 Na2S2O3溶液配制該保鮮劑時,試劑的投料比和操作:__________。
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【題目】請仔細觀察以下2個裝置,下列說法正確的是
A. 圖1石墨a為正極,圖2石墨c也為正極
B. 圖1是原電池裝置,鹽橋的作用是使電解質(zhì)溶液始終保持電中性,以提供持續(xù)穩(wěn)定的電流,圖2裝置不會產(chǎn)生電流
C. 圖1石墨a電極上發(fā)生的反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-=4OH-
D. 圖2石墨b上的產(chǎn)物能使淀粉溶液變藍
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【題目】某含有Na2O雜質(zhì)的Na2O2試樣,一個化學實驗小組利用H2O與Na2O2的反應(yīng)來測定該樣品的純度?晒┻x擇的裝置如下:
請回答下列問題:
(1)裝置⑤中儀器a的名稱是______。
(2)用上述裝置可以組裝一套最簡單的測定過氧化鈉樣品純度的實驗裝置。
Ⅰ.該實驗裝置的組合是________(填字母)。
a. ①④⑤ b. ①③⑤ c. ②④⑤ d. ③⑤⑥
Ⅱ.所選用裝置的連接順序應(yīng)是__________(填各接口的字母,連接膠管省略)。
(3)寫出實驗中Na2O2發(fā)生反應(yīng)的化學方程式_____________。
(4)用上述實驗后所得溶液配制成濃度為1.0mol/L的溶液,回答下列問題。
①向400mL該溶液中通入0.3mol CO2,則所得溶液中HCO3–和CO32–的物質(zhì)的量濃度之比約為___________。
A. 1:3 B. 1:2 C. 2:1 D. 3:1
②將上述溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到Na2CO3和NaHCO3固體混合物,下列選項中不能準確測定混合物中Na2CO3質(zhì)量分數(shù)的是____________。
a. 取a g混合物充分加熱,在干燥器中冷卻至室溫,減重b g
b. 取a g混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng),加熱、蒸干、灼燒,得b g固體
c. 取a g混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng),逸出氣體用堿石灰吸收,增重b g
d. 取a g混合物與足量Ba(OH)2溶液充分反應(yīng),過濾、洗滌、烘干,得b g固體
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【題目】(1)寫出次氯酸的結(jié)構(gòu)式________;
(2)NaHCO3的俗名是_______;
(3)第四周期第ⅦA原子序數(shù)為______,元素符號為_________,其最高價氧化物的水化物化學式為_______;
(4)寫出工業(yè)上制氯氣的離子方程式_______。
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