氨是最重要的化工产品之一。
(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。有关化学反应的能量变化如下图所示。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(2)CO对合成氨的催化剂有毒害作用,常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO,其反应原理为:[Cu(NH3)2CH3COO](l)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3]CH3COO·CO(l) △H<0。吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,再生的适宜条件是 __________(填写选项编号)。
A.高温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.低温、高压
(3)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) △H<0。某温度下,向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH3和2molCO2,该反应进行到40 s时达到平衡,此时CO2的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K的值为________。下图中的曲线表示该反应在前25 s内的反应进程中的NH3浓度变化。若反应延续至70s,保持其它条件不变情况下,请在图中用实线画出使用催化剂时该反应的进程曲线。
(4)将尿素施入土壤后,大部分是通过转化为碳酸铵或碳酸氢铵后才被作物所利用,尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下,转化为碳酸铵。已知弱电解质在水中的电离平衡常数(25℃)如下表:
弱电解质 |
H2CO3 |
NH3·H2O |
电离平衡常数 |
Ka1=4.30×10-7 Ka2=5.61×10-11 |
1.77×10-5 |
现有常温下0.1 mol·L-1的(NH4)2CO3溶液,
①你认为该溶液呈 性(填“酸”、“中”、“碱”),原因是 。
②就该溶液中粒子之间有下列关系式,你认为其中正确的是 。
A.c(NH4+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(NH3·H2O)
B.c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+c(CO32-)
C.c(CO32-)+ c(HCO3-)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1
D.c(NH4+)+ c(NH3·H2O)=2c(CO32-)+ 2c(HCO3-)+2c(H2CO3)
某研究小组对一元有机弱酸HA在溶剂苯和水的混合体系中的溶解程度进行研究。在25℃时,弱酸HA在水中部分电离,当HA浓度为时,其电离度为0.20(电离度=已电离的HA分子数/起始HA的总分子数);在苯中部分发生双聚,生成(HA)2。该平衡体系中,一元有机弱酸HA在溶剂苯(B)和水(W)中的分配系数为K,K=C(HA)B/C(HA)W=1.0,即达到平衡后,以分子形式存在的HA在苯和水两种溶剂中的比例为1:1;其他信息如下:
25℃平衡体系 |
平衡常数 |
焓变 |
起始总浓度 |
在水中,HA |
|||
在苯中,2HA |
回答下列问题:
(1)计算25℃时水溶液中HA的电离平衡常数K1=___________。
(2)25℃,该水溶液的pH为___________,(已知:1g2=0.3,lg3=0.5)在苯体系中HA的转化率为___________。
(3)在苯中,HA发生二聚:2HA(HA)2,反应在较低温度下自发进行,则___________0。
(4)25℃混合体系中,HA在苯中发生二聚,若测得某时刻溶液中微粒浓度满足=130,则反应向___________方向进行。
硫酸工厂尾气处理时用NaOH溶液吸收SO2生成NaHSO3,再用NaIO3按下列反应(配平)来制取单质I2。NaIO3来源于自然界的矿物。
① NaIO3 + NaHSO3— NaI + Na2SO4 + H2SO4 ② IO3-+I-+H+—I2+H2O
(1)配平上述反应
(2)在含5molNaHSO3的溶液中逐滴加入NaIO3溶液。请计算开始产生单质I2及产生单质I2最大值时所滴入的NaIO3的物质的量各是多少?
(3)25℃时,H2SO3 HSO3- + H+的电离常数Ka= 1×10-2 mol/L,则该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh= mol/L,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”,下同); 加入少量NaOH溶液,的值 ;加入少量水,水的电离程度将 。
常温下有0. 1 mol/L的以下几种溶液,①H2SO4溶液②NaHSO4溶液③CH3COOH溶液④HCl溶液⑤HCN溶液⑥NH3·H2O,其中如下几种溶液的电离度(即已经电离的占原来总的百分数)如下表(已知H2SO4的第一步电离是完全的),回答下面问题:
①H2SO4溶液HSO4- |
②NaHSO4溶液HSO4- |
③CH3COOH |
④HCl溶液 |
10% |
29% |
1.33% |
100% |
(1)常温下,pH相同的表格中几种溶液,其物质的量浓度由大到小的顺序是(填序号,下同) _
(2)常温下,将足量的锌粉投人等体积pH=1的表格中几种溶液中,产生H2的体积(同温
同压下)由大到小的顺序是_ _
(3)在25℃时,若用已知浓度的NaOH滴定未知浓度的CH3 COOH应选用_ 作指示剂,若终点时溶液pH = a,则由水电离的。c(H+)为_ 。
(4)在25℃时,将b mol·L-1的KCN溶液与0. O1 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应达到平衡时,测得溶液pH = 7,则KCN溶液的物质的量浓度b_ 0.01 mol·L-1填“>”、“<”或“=”);用含b的代数式表示HCN的电离常数Ka=
(1)一定温度下,向1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入0.1 mol CH3COONa固体,则醋酸的电离平衡向________(填“正”或“逆”)向移动;溶液中的值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)氨气的水溶液称为氨水,其中存在的主要溶质微粒是NH3·H2O。
已知:a.常温下,醋酸和NH3·H2O的电离平衡常数均为1.74×10-5;
b.CH3COOH+NaHCO3CH3COONa+CO2↑+H2O。
则CH3COONH4溶液呈________性(填“酸”、“碱”或“中”,下同),NH4HCO3溶液呈________性,NH4HCO3溶液中物质的量浓度最大的离子是________(填化学式)。
(3)99 ℃时,Kw=1.0×10-12,该温度下测得0.1 mol·L-1Na2A溶液的pH=6。
①H2A在水溶液中的电离方程式为_____________________________。
②该温度下,将0.01 mol·L-1 H2A溶液稀释到20倍后,溶液的pH=________。
③体积相等、pH=1的盐酸与H2A溶液分别与足量的Zn反应,产生的氢气_____。
A.盐酸多 | B.H2A多 | C.一样多 | D.无法确定 |
④将0.1 mol·L-1 H2A溶液与0.2 mol·L-1氨水等体积混合,完全反应后溶液中各离子浓度从大到小的顺序为_______________________________________。
A、B、C、D、E五种溶液分别是NaOH、NH3·H2O、CH3COOH、HCl、NH4HSO4中的一种。常温下进行下列实验:
①将1 L pH=3的A溶液分别与0.001mol·L-1 xL B溶液、0.001mol·L-1 yL D溶液充分反应至中性,x、y大小关系为:y<x;②浓度均为0.1mol·L-1A和E溶液,pH:A<E;③浓度均为0.1mol·L-1C与D溶液等体积混合,溶液呈酸性。
回答下列问题:
(1)D是 溶液,判断理由是 。
(2)用水稀释0.1 mol·L-1B时,溶液中随着水量的增加而减小的是 (填写序号)。
① ② ③c(H+)和c(OH-)的乘积 ④OH-的物质的量
(3)OH-浓度相同的等体积的两份溶液A和E,分别与锌粉反应,若最后仅有一份溶液中存在锌粉,且放出氢气的质量相同,则下列说法正确的是________(填写序号)。
①反应所需要的时间E>A ②开始反应时的速率A>E
③参加反应的锌粉物质的量A=E ④反应过程的平均速率E>A
⑤A溶液里有锌粉剩余 ⑥E溶液里有锌粉剩余
(4)将等体积、等物质的量浓度B和C混合后溶液,升高温度(溶质不会分解)溶液pH随温度变化如右图中的_________曲线(填写序号) 。
(5)室温下,向0.01mol·L-1 C溶液中滴加0.01mol·L-1 D溶液至中性,得到的溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小的顺序为_______________。
I.设反应①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1。
反应②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2,
在不同温度下,K1、K2的值如下:
T(K) |
K1 |
K2 |
973 |
1.47 |
2.36 |
1173 |
2.15 |
1.67 |
(1)现有反应③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),这是一个 (填“吸”或“放”)热反应,要使平衡③向右移动,可采取的措施有 (填序号)。
A.缩小反应容器容积
B.扩大反应容器容积
C.降低温度
D.升高温度
E.使用合适的催化剂
F.设法减少CO的量
(2)若反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)在温度T1下进行;Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)在温度T2下进行,已知T1>T2,且c(CO2)>c(H2O)(其他条件均相同),则两者的反应速率 (填序号)
A.前者大 B.后者大 C.一样大 D.无法判断
II.(1)水的电离平衡曲线如图所示,若A点表示25℃时水的电离达平衡时的离子浓度,B点表示100℃时水的电离达平衡时的离子浓度。则100℃时1 mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离出的c(H+)=________mol·L-1,KW(25℃)________KW(100℃)(填“>”、“<”或“=”)。25 ℃时,向水的电离平衡体系中加入少量NH4HCO3固体,对水的电离平衡的影响是________(填“促进”、“抑制”或“不影响”)。
(2)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的量。已知如表数据。
化学式 |
电离平衡常数(25℃) |
HCN |
K=4.9×10-10 |
CH3COOH |
K=1.8×10-5 |
H2CO3 |
K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11 |
①25℃时,有等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液、CH3COONa溶液,三种溶液的pH由大到小的顺序为 ____。
②25 ℃时,相同浓度、相同体积的CH3COOH溶液和NaOH溶液混合, 则混合溶液中c(Na+)________c(CH3COO-)(填“>”、“<”或“=”)
③向NaCN溶液中通入少量CO2,所发生反应的化学方程式为_______________________________。
硫酸是强酸,中学阶段将硫酸在水溶液中看作完全电离。但事实是,硫酸在水中的第一步电离是完全的,第二步电离并不完全,其电离情况为:H2SO4=H++HSO4-,HSO4-H+ + S042-。
请回答下列有关问题:
(1)Na2SO4溶液呈_(填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”),其理由是_
(用离子方程式表示)。
(2)H2SO4溶液与BaC12溶液反应的离子方程式为_ 。
(3)在0.l0mol·L-1的Na2SO4溶液中,下列离子浓度关系正确的是_ (填写编号)。
A.c(Na+)=c(SO42-)+c(HSO4一)+c(H2SO4) |
B.c(OH-)="c(" HSO4-)+c(H+) |
C.c( Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HSO4-)+2c(SO42-) |
D.c( Na+)=2c(SO42-)+2c(HSO4-) |
(4)若25℃时,0.10 mol·L-1的NaHSO4溶液中c( SO42-)=0. 029 mol·L-1,则0. 10 mol·L-1的H2SO4溶液中c( SO42-) 0.029 mol·L-1(填“<’,、“>”或“=”),其理由是_ _ _ 。
(5)若25℃时,0.10 mol·L-1H2SO4溶液的pH=-lg0.11,则0.10 mol·L-1的H2SO4溶液中c(SO42-)= mol·L-1
氮是地球上含量丰富的一种元素,氮元素的单质和化合物在工农业生产、生活中有重要用途。
(1)根据右下能量变化示意图:
写出CO和NO2反应生成NO和CO2的热化学方程式
(2)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) ΔH<0,
其平衡常数K与温度T的关系如下表,试判断K1 K2(填“>”、“=”或“<”)
T /K |
298 |
398 |
平衡常数K |
K1 |
K2 |
(3)下列各项能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母序号)
a. v(H2)正="3" v(N2)逆
b. 容器内压强保持不变
c. 容器中混合气体的密度保持不变
d.: N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
(4)氨气极易溶于水,常用下图实验来验证,在标准状况下,烧瓶中的氨水使酚酞变红。
请回答:
①用化学用语说明所得氨水能使酚酞变红的原因 。
②250C时,将一定量的氨水与盐酸混合后pH=7,测该混合溶液中c(Cl-)与c(NH4+)关系为 (填字母序号)
a.c(Cl-)﹥c(NH4+) b.c(Cl-)﹦c(NH4+)
c. c(Cl-)﹤c(NH4+) d.无法判断
现有常温下pH=2的盐酸甲和pH=2的醋酸溶液乙,请根据下列操作回答问题:
(1)常温下0.1mol/L的CH3COOH溶液加水稀释过程,下列表达式的数据一定变小的是________。
A. c(H+) B. c(H+)/ c(CH3COOH)
C. c(H+)·c(OH-) D. c(OH-)/ c(H+)
(2)取10mL的乙溶液,加入等体积的水,醋酸的电离平衡 (填“向左”、“向右”或“不”)移动;另取10mL的乙溶液,加入少量无水醋酸钠固体(假设加入固体前后,溶液体积保持不变),待固体溶解后,溶液中c(H+)/c(CH3COOH)的比值将 (填“增大”、“减小”或“无法确定”)。
(3)相同条件下,取等体积的甲、乙两溶液,各稀释100倍。稀释后的溶液,其pH大小关系为:pH(甲)_____pH(乙)( 填“>”、“<”或“=”)。
(4)取等体积的甲、乙两溶液,分别用等浓度的NaOH稀溶液中和,则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为:V(甲) V(乙)( 填“>”、“<”或“=”)。
(5)已知25℃时,两种酸的电离平衡常数如下:
化学式 |
CH3COOH |
H2CO3 |
HClO |
电离平衡常数K1 |
1.8×10-5 |
4.3×10-7 |
3.0×10-8 |
K2 |
—— |
5.6×10-11 |
—— |
下列四种离子结合H+能力最强的是______________。
A. HCO3- B. CO32- C. ClO- D. CH3COO-
写出下列反应的离子方程式:
CH3COOH+Na2CO3(少量):_________________;
HClO+Na2CO3(少量):___________________。
(1)常温下,将2种一元酸分别和NaOH溶液等体积混合,实验数据如下:
组别 |
一元酸 |
NaOH |
pH |
甲 |
c(HX)=0.1mol/L |
c(NaOH)=0.1mol/L |
pH=9 |
乙 |
c(HY)=c1mol/L |
c(NaOH)=0.1mol/L |
pH=7 |
①甲组实验的混合溶液中离子浓度由大到小顺序为 。由水电离出的c(OHˉ)= mol/L。
②乙组实验中HY为强酸,则HY溶液的c1 (填“<”、“=”或“>”)0.1。
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况和n(NO)/n(CO)比例变化情况如下图。
①为达到NO转化为N2的最佳转化率,应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别为 、 。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物生成无污染的物质。CH4与NO2发生反应的化学方程式为 。
(3)工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 |
523K |
573K |
623K |
平衡常数(K) |
2.041 |
0.270 |
0.012 |
①由表中数据判断△H 0(填“<”、“=”或“>”)。
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则此时的温度为 。
③请在下列坐标中画出②中求得该温度下CO、H2和CH3OH的浓度随时间变化的曲线,并进行适当的标注。
某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,工艺流程如下:
相关数据如下表,请回答以下问题:
表1.几种盐的Ksp
难溶物 |
Ksp |
Ca3(AsO4)2 |
6.8×10-19 |
CaSO4 |
9.1×10-6 |
FeAsO4 |
5.7×10-21 |
表2.工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物 |
H2SO4 |
As |
废水浓度 |
29.4g/L |
1.6g·L-1 |
排放标准 |
pH 6~9 |
0.5mg·L-1 |
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)= mol·L-1。
(2)若酸性废水中Fe3+的浓度为1.0×10-4mol·L-1,c(AsO43-)= mol·L-1。
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),MnO2被还原为Mn2+,反应的离子方程式为 。
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为 ;
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀,原因为
。
③砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25℃)为:K1=5.6×10-3 K2=1.7×10-7 K3=4.0×10-12,第三步电离的平衡常数的表达式为K3= 。Na3AsO4的第一步水解的离子方程式为:AsO43-+H2OHAsO42-+OH-,该步水解的平衡常数(25℃)为: (保留两位有效数字)。
氧化还原滴定与酸碱中和滴定一样是化学实验室常用的定量测定方法。某氧化还 原滴定的反应体系中有反应物和生成物共六种,,其中H2SO3的还原性最强,KMnO4的氧化性最强。对此反应体系:
(1) 被氧化的元素是_______;发生还原反应的过程是________→______。
(2) 请用这六种物质组织一个合理的化学反应,写出它的离子方程式:_______
(3) 反应中H2SO4是_______ (填编号)
A,氧化剂 B.氧化产物 C.生成物 D.反应物
(4) 当有20mL 0.1mol/L的氧化剂参加反应时,电子转移数目是_______ 。
(5) 用标准KMnO4溶液滴定H2SO3时,滴定终点时颜色变化是_______。
(6) 滴定过程中.下列图像所表示的关系正确的是_______(填编号)。
C、N、S是重要的非金属元素,按要求回答下列问题:
(1)烟道气中含有的CO和SO2是重要的污染物,可在催化剂作用下将它们转化为S(s)和CO2,此反应的热化学方程式为______________________________________。
已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ·mol-1;
S(s)+O2=SO2(g) △H=-296.0 kJ·mol-1
(2)向甲、乙两个均为1L的密闭容器中,分别充入5mol SO2和3mol O2,发生反应:
2 SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0
甲容器在温度为T1的条件下反应,达到平衡时SO3的物质的量为4.5mol;乙容器在温度为T2的条件下反应,达到平衡时SO3的物质的量为4.6mol。
则T1________T2(填“>”“<”),甲容器中反应的平衡常数K=___________。
(3)如图所示,A是恒容的密闭容器,B是一个体积可变的充气气囊。保持恒温,关闭K2,分别将1 mol N2和3mol H2通过K1、K3充入A、B中,发生的反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),起始时A、B的体积相同均为a L。
①下列示意图正确,且既能说明A容器中反应达到平衡状态,又能说明B容器中反应达到平衡状态的是_ __。
②容器A中反应到达平衡时所需时间t s,达到平衡后容器的压强变为原来的5/6,则平均反应速率v(H2)=____。
(4)将0.1mol氨气分别通入1L pH=1的盐酸、硫酸和醋酸溶液中,完全反应后三溶液中NH4+离子浓度分别为c1、c2、c3,则三者浓度大小的关系为______(用c1、c2、c3和>、<、=表示)。已知醋酸铵溶液呈中性,常温下CH3COOH的Ka=1×10-5 mol·L-1,则该温度下0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液的pH为_________。
PM2.5是连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
离子 |
K+ |
Na+ |
NH4+ |
SO42- |
NO3- |
Cl- |
浓度/mol•L-1 |
4×10-6 |
6×10-6 |
2×10-5 |
4×10-5 |
3×10-5 |
2×10-5 |
根据表中数据计算PM2.5试样的pH 。
(2)NOx汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
则N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为_________________。
(3)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应:_________________。
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极,KOH溶液作为电解质溶液,负极的电极反应式_________________。
(4)为了改善环境,中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。
①有效“减碳”的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是________(填序号)。
A.电解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑
B.高温使水分解制氢:2H2O(g)2H2+O2
C.太阳光催化分解水制氢
2H2O2H2↑+O2↑
D天然气制氢:CH4+H2O(g)CO+3H2
②CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);ΔH=-49.0 kJ·mol-1,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。
从3 min到9 min,v(H2)=_______mol·L-1·min-1。
③能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
④工业上,CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是________。
温度/℃ |
0 |
100 |
200 |
300 |
400 |
平衡常数 |
667 |
13 |
1.9×10-2 |
2.4×10-4 |
1×10-5 |
A.该反应正反应是放热反应
B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行
C.在T ℃时,1 L密闭容器中,投入0.1 mol CO和0.2 mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强(5 MPa)和250 ℃,是因为此条件下,原料气转化率最高