水的电离平衡曲线如下图所示。
(1)若以A点表示25℃时水在电离平衡时的离子浓度, 当温度升到100℃时,水的电离平衡状态到B点,则此时水的离子积从 增加到 。
(2)常温下,将pH=10的Ba(OH)2溶液与pH=5的稀盐酸混合,然后保持100℃的恒温,欲使混合溶液pH=7,则Ba(OH)2与盐酸的体积比为 。
(3)在某温度下,Ca(OH)2的溶解度为0.74 g,其饱和溶液密度设为1 g/mL,Ca(OH)2的离子积为 。
(4))25℃时,在等体积的 ① pH=0的H2SO4溶液、②0.05mol/L的Ba(OH)2溶液,③pH=10的Na2S溶液,④pH=5的NH4NO3溶液中,发生电离的水的物质的量之比是 。
(5)等体积的下列溶液中,阴离子的总物质的量最大的是_________(填序号)。
① 0.1 mol·L-1的CuSO4溶液
② 0.1 mol·L-1的Na2CO3
③ 0.1 mol·L-1的KCl
④ 0.1 mol·L-1的NaHCO3
(6)某二元酸(化学式用H2A表示)在水中的电离方程式是:H2A=H+ + HA-,HA-H+ + A2- 。
①则Na2A溶液显________(填“酸性”“中性”或“碱性”);NaHA溶液显________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。
②若有0.1 mol·L-1 Na2A的溶液,其中各种离子浓度由大到小的顺序是: (填序号)。
A.c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-)>c(H+) |
B.c(Na+)>c(OH-)>c(HA-)>c(A2-)>c(H+) |
C.c(Na+)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-) |
D.c(A2-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)>c(HA-) |
(15分)工业生产中产生的SO2、NO直接排放将对大气造成严重污染。利用电化学原理吸收SO2和NO,同时获得 Na2S2O4和 NH4NO3产品的工艺流程图如下(Ce为铈元素)。
请回答下列问题:
(1)装置I中生成HSO-3的离子方程式为 。
(2)含硫各微粒(H2SO3、HSO-3和SO2-3)存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中,它们的物质的量分数ω与溶液pH的关系如下图所示。
①下列说法正确的是 (填标号)。
A.pH = 7时,溶液中c( Na+) < c (HSO-3) + c(SO2-3) |
B.由图中数据,可以估算出H2SO3的第二级电离平衡常数K2≈10-7 |
C.为获得尽可能纯的 NaHSO3,应将溶液的pH控制在 4~5为宜 |
D.pH = 9时溶液中 c(OH-)=" c" (H+) + c(HSO-3)+ 2c(H2SO3) |
②向pH = 5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的 CaCl2溶液,溶液中出现浑浊,其pH 降为2 ,用化学平衡移动原理解释溶液 pH 降低的原因 。
(3)装置Ⅱ中的反应在酸性条件下进行,写出NO被氧化为NO-2离子方程式 。
(4)装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+,其原理如下图所示。
图中A为电源的 (填“正”或“负”)极。右侧反应室中发生的主要电极反应式为 。
(5)已知进人装置Ⅳ的溶液中NO-2的浓度为 0.75 mol/L ,要使 1m3该溶液中的NO-2完全转化为 NH4NO3,需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的 O2的体积为 L 。
光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
(1)COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)ΔH="+108" kJ·mol-1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未示出):
①计算反应在第8 min时的平衡常数K= ;
②比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低:T(2) T(8)(填“<”、“>”或“=”);
③若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)= mol·L-1;
④比较产物CO在2 min~3 min、5 min~6 min和12 min~13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2~3)、v(5~6)、v(12~13)表示]的大小 ;
⑤比较反应物COCl2在5 min~6 min和15 min~16 min时平均反应速率的大小:v(5~6) v(15~16)(填“<”、“>”或“=”),原因是 。
(2)常温下,如果取0.1mol·L-1HA溶液与0.1mol·L-1NaOH溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计),测得混合液的pH=8。
①混合液中由水电离出的OH-浓度与0.1mol·L-1NaOH溶液中由水电离出的OH-浓度之比为 ;
②已知NH4A溶液为中性,又知将HA溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出,试推断 (NH4)2CO3溶液的pH 7(填“<”、“>”或“=”);相同温度下,等物质的量浓度的下列四种盐溶液按pH由大到小的排列顺序为(填序号) 。
a、NH4HCO3 b、NH4A c、(NH4)2CO3 d、NH4Cl
元素单质及其化合物有广泛用途,请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题:
(1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外),以下说法正确的是 。
a.原子半径和离子半径均减小
b.金属性减弱,非金属性增强
c.氧化物对应的水化物碱性减弱,酸性增强
d.单质的熔点降低
(2)氧化性最弱的简单阳离子的结构示意图是 。
(3)晶体硅(熔点1410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:
在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式 。
(4)Na2S溶液长期放置有硫析出,原因为 (用离子方程式表示)。
(5)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 平衡常数为K1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) 平衡常数为K2
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的平衡常数为K3= (用K1、K2来表达)
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.SO2和NO的体积比保持不变
d.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,则平衡常数K= 。
(6)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式 。
已知I、II反应在一定条件节焓变及平衡常数如下:
(1)用△Hl、△H2表示反应4H2(g)+2SO2(g)S2(g)+4H2O(g)的△H
(2)回答下列反应(Ⅰ)的相关问题:
①温度为T1,在1L恒容容器中加入1.8mol H2、1.2mol S2, 10min时反应达到平衡。测得10min V(H2S)=0.08 mol·L-1·min-l,则该条件下的平衡常数为 L·mo1-l,若此时再向容器中充H2、S2、H2S各0.8mol,则平衡移动方向为 (填“正向”、“逆向”或“不移动”);
②温度为T2时T2>T1),在1L恒容容器中也加入1.8mol H2、1.2mol S2,建立平衡时测得S2的转化率为25%,据此判断△H1 0(填“>”或“<”),与T1时相比,平衡常数K1 (填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)常温下,用SO2与NaOH溶液反应可得到NaHSO3、Na2SO3等。
①已知Na2SO3水溶液显碱性,原因是 (写出主要反应的离子方程式),该溶液中,[Na+] 2[ SO]+ [HSO](填“>”、“<”或“=”)。
②在某NaHSO3、Na2SO3混合溶液中HSO、SO物质的量分数随pH变化曲线如图所示(部分):根据图示,求SO的水解平衡常数= mol·L-1.
在工农业生产和科学研究中,许多重要的化学反应需要在水溶液中进行,试分析并回答以下问题:
(1)向体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L-1盐酸和醋酸溶液中分别滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液。随加入的NaOH溶液体积的增加,溶液pH的变化如下图所示:
①用NaOH溶液滴定醋酸溶液的曲线是__________________(填“I”或“Ⅱ”);
②实验前,上述三种溶液中由水电离出的c(H+)最大的是______________溶液(填化学式);
③图中V1和V2大小的比较:V1_____V2(填“>”、“<”或“=”);
④图I中M点对应的溶液中,各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是:
______>______>______>________(用离子的物质的量浓度符号填空)。
(2)为了研究沉淀溶解平衡,某同学查阅资料并设计了如下实验(相关数据测定温度及实验环境均为25℃):
资料:AgSCN是白色沉淀;Ksp(AgSCN)=1.0×10-12;Ksp(AgI)=8.5×10-17
①步骤2中溶液变红色,说明溶液中存在SCN-,该离子经过步骤1中的反应,在溶液中仍然存在,原因是:_____________(用必要的文字和方程式说明);
②该同学根据步骤3中现象a推知,加入的AgNO3与步骤2所得溶液发生了反应,则现象a为________(至少答出两条明显现象);
③写出步骤4中沉淀转化反应平衡常数的表达式:K=______________。
W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素,已知:元素W的一种原子的原子核中没有中子;元素X 构成的某种单质在自然界中硬度最大;元素Z在地壳中含量最高。试回答下列各题:
(1)元素Z在周期表中的位置为 。
(2)由W、X、Z三种元素可组成A、B、C三种常见的有机化合物,其中A和B是日常生活中常用调味品的主要成分,且A与B能够反应生成C,写出该反应的化学方程式 。
(3)由W、X、Y、Z四种元素中的三种元素组成中学化学常见的某种化合物,其浓溶液可与其中第四种元素的单质发生反应,写出该反应的化学方程式: 。
(4)W、Y、Z可组成离子化合物M,M的水溶液呈 (填“酸性”或“碱性”或“中性”),M溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 ;W、Y、Z也可组成共价化合物N,M和N两种溶液的pH均为a,那么两溶液中由水电离出的c (H+)的比为 。
(5)已知由元素X和Z可组成A、B、C、D四种中学化学常见的单质或化合物,四种物质之间存在如图所示的转化关系。
已知:298K时,反应①生成1mol B(g)时放出393.5 kJ热量,反应④生成1mol B(g)时放出283.0 kJ的热量,反应③的热化学方程式为 。
氮元素的化合物应用十分广泛。请回答:
(1)火箭燃料液态偏二甲肼(C2H8N2)是用液态N2O4作氧化剂,二者反应放出大量的热,生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下,1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,则该反应的热化学方程式为 。
(2)25℃时,在2L固定体积的密闭容器中,发生可逆反应:2NO2(g)N2O4(g) ΔH=−a kJ/mol(a>0)。N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,回答下列问题:
①25℃时,该反应的平衡常数为 ;
②下列情况不是处于平衡状态的是 :
a.混合气体的密度保持不变;
b.混合气体的颜色不再变化;
c.气压恒定时。
③若反应在120℃进行,某时刻测得n(NO2)="0.6" mol n(N2O4)=1.2mol,则此时v(正) v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol/LNH4HSO4溶液中滴加0.1 mol/LNaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中a、b、c、d、e五个点。
①b点时,溶液中发生水解反应的离子是 ;
②在c点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 。
空气中CO2含量偏高会产生温室效应,也会对人体健康造成影响;CO2的用途广泛,合理使用则可缓解由CO2累积所产生的温室效应,实现CO2的良性循环。
(1)一定条件下CO2可制得Na2CO3、NaHCO3等。
①等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液,碱性前者 后者(填“>”“<”或“=”)。
②有下列五种物质的量浓度均为0.1mol/L的电解质溶液,将其稀释相同倍数时,其中pH变化最大的是 (填字母编号)。
A.Na2CO3 |
B.NaHCO3 |
C.NaAlO2 |
D.CH3COONa |
E.NaOH
(2)已知反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=a kJ/mol,测得在不同温度下,
该反应的平衡常数K随温度的变化如下:
温度(℃) |
300 |
500 |
700 |
K |
3.00 |
3.47 |
4.40 |
上述反应中a_______0(填“>”、“<”或“=”);在2L密闭容器中300℃下进行反应,若Fe和CO2的起始量均为4 mol,当达到平衡时CO2的转化率为________。
(3)目前工业上可以用CO2和H2在230℃、催化剂条件下反应生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图为恒压容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2反应转化率达80%时的能量变化示意图。则该反应的热化学方程式为 。
(4)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。下图是制备HCOOH的示意图,根据要求回答问题:
①催化剂b表面的电极反应式为 。
②经测定,若每分钟通过质子交换膜的H+的物质
的量为40mol,则每小时可产生O2 Kg。
NaHSO3被用于棉织物及有机物的漂白以及在染料、造纸、制革等工业中用作还原剂。
(1)NaHSO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。
2NaOH(aq) + SO2(g) = Na2SO3(aq) + H2O(l),△H1
2NaHSO3(aq) = Na2SO3(aq) + SO2(g)+ H2O(l),△H2
则反应SO2(g) + NaOH(aq) = NaHSO3(aq) 的△H3 = (用含△H1、△H2式子表示);且△H1 ______△H2(填“>”、“<”和“=”)。
(2)NaHSO3在不同温度下均可被KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗即有I2析出,根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020mol·L-1NaHSO3(含少量淀粉)10.0ml、KIO3(过量)酸性溶液40.0ml混合,记录10~55℃间溶液变蓝时间,55℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如下左图。
①a点时,v(NaHSO3)= mol·L-1·s-1。
②根据图中信息判断反应:I2 +淀粉蓝色溶液的△H 0(填“>”、“<”或“=”)。
③10-40℃区间内,显色时间越来越短,其原因是 。
(3)已知:T℃时H2SO3的Ka1=1.5×10-2, Ka2=1.0×10-7;NaHSO3溶液pH<7。
在T℃时,往NaOH溶液中通入SO2。
①在NaHSO3溶液中加入少量下列物质后,的值增大的是 。
A.H2O | B.稀H2SO4 | C.H2O2溶液 | D.NaOH溶液 |
②某时刻,测得溶液的pH=6,则此时,= 。
③请画出从开始通入SO2直至过量时,溶液中n(SO32-)∶n(HSO3-)随pH的变化趋势图 。
(17分)I.将0.40mol N2O4气体充入2L固定容积的密闭容器中发生如下反应:
N2O4(g) 2NO2(g)△H。在Tl℃和T2℃时,测得NO2的物质的量随时间变化如下图所示:
(1)Tl℃时,40s~80s内用N2O4表示该反应的平均反应速率为_________________mol/(L·s)。
(2)△H___________O(填“>”、“<”或“=”)。
(3)改变条件重新达到平衡时,要使的比值变小,可采取的措施有__________(填序号)。
a.增大N2O4的起始浓度 b.升高温度
c.向混合气体中通入NO2 d.使用高效催化剂
II.已知:常温下,HCN的电离常数为Ka=5×10-10。
(4)有浓度相同的HCN和NaCN的混合溶液。
①通过计算说明该溶液的酸碱性_____________________________________________。
②该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序是___________________________________。
(5)常温下,向某浓度的HCN溶液中逐滴加入NaOH溶液至溶液呈中性。
①该过程溶液中水的电离程度的变化为______________。
②若混合溶液中c(Na+)="a" mol/L,则c(HCN)=_________mol/L。
(18分)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)2 SO3 (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_________。
对气体的转化与吸收的研究,有着实际意义。
(1)一定条件下,工业上可用CO或CO2与H2反应生成可再生能源甲醇,反应如下:
3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0KJ/mol K1(Ⅰ)
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H2=-90.8KJ/mol K2(Ⅱ)
则CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的△H3= KJ/mol和K3= (用K1和K2表示)
(2)在一定温度下,将0.2mol CO2和0.8mol H2充入容积为2L的密闭容器中合成CH3OH(g)。
5min达到平衡时c(H2O)=0.025mol/L,则5min内v(H2)= _______mol/(L·min)。下图图像正确且能表明该反应在第5min时一定处于平衡状态的是______。
若改变某一条件,达到新平衡后CO2的浓度增大,则下列说法正确的是_______。
a.逆反应速率一定增大 b.平衡一定向逆反应方向移动
c.平衡常数不变或减小 d.CO2的物质的量可能减小
(3)反应II可在高温时以ZnO为催化剂的条件下进行。实践证明反应体系中含少量的CO2有利于维持ZnO的量不变,原因是_________(写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明;已知高温下ZnO可与CO发生氧化还原反应)。
(4)实验室里C12可用NaOH溶液来吸收。室温下,若将一定量的C12缓缓通入0.2mol/L NaOH溶液中,恰好完全反应得溶液A,反应过程中水的电离程度________(填“变大”、“变小”或“不变”,下同),_________。溶液B为0.05mol/L的(NH4)2SO4溶液,则A、B两溶液中c(ClO-)、c(Cl-)、c(NH4+)、c(SO42-)由大到小的顺序为_________(已知:室温下HClO的电离常数Ka=3.2×10-8, NH3·H2O的电离常数Kb=1.78×10-5)。
铁及其化合物有着广泛用途。
(1)将饱和三氯化铁溶液滴加至沸水中可制取氢氧化铁胶体,写出制取氢氧化铁胶体的化学方程式 。
(2)含有Cr2O72-的废水有毒,对人畜造成极大的危害,可加入一定量的硫酸亚铁和硫酸使Cr2O72-转化为Cr3+,该反应的离子方程式为 。然后再加入碱调节溶液的pH在6-8 之间,使Fe3+和Cr3+转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀而除去。
(3)铁镍蓄电池又称爱迪生蓄电池,放电时的总反应为Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2,充电时阳极附近的pH (填:降低、升高或不变),放电时负极的电极反应式为 。
(4)氧化铁是重要的工业原料,用废铁屑制备氧化铁流程如下:
①铁屑溶于稀硫酸温度控制在50~800C的主要目的是 。
②写出在空气中煅烧FeCO3的化学方程式为 。
③FeCO3沉淀表面会吸附S042-,需要洗涤除去。
洗涤FeCO3沉淀的方法是 。
判断沉淀是否洗净的方法是 。
(14分)氨是重要的化工原料,可以制尿素等多种产品
(1)合成氨所用的氢气可以甲烷为原料制得,有关化学反应的能量变化如下图所示。
(2)CO对合成氨的催化剂有毒害作用,常用乙酸二氨合亚铜溶液来吸收原料氕中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)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,向容器为100L的密闭容器中通入4molNH3和2molCO2,该反应进行到40s时达到平衡,此时CO2的转化率为50%。该温度下次反应的平衡常数K为 。
(4)取两个相同的恒容容器,保持相同温度,并加入等量的CO2气体,根据实验数据绘制出(NH3)随时间(t)变化的曲线如图所示,若A、B分别为不同温度时测定的曲线,则____(填“A”或“B”)曲线所对应的实验温度高,判断的依据是 。
(5)已知某些弱电解质在水中的电离平衡常数(25 ℃)如下表:
现有常温下0.1 mol·L-1的(NH4)2CO3溶液,
①该溶液呈 性(填“酸”、“中”、“碱”),原因是 。
②该(NH4)2CO3溶液中各微粒浓度之间的关系式不正确的是 。
A.c(NH4+ )>c(CO32-)>c(HCO3- )>c(NH3·H2O)
B.c(NH4+ )+c(H+)=c(HCO3- )>c(OH-)+ c(CO32-)
C.c(HCO3- )+c(H2CO3)+ c(CO32-)="0.1" mol·L-1
D.c(NH4+ )+c(NH3·H2O)=2c(CO32-)>2c(HCO3- )+ 2c(H2CO3)