高中化学

人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程。
I.最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实验氮的固定一电解法合成氨,大大提高了氮气和氢气的转化率。
总反应式为N2+3H22NH3。则在电解法合成氨的过程中,应将H2不断地通入_________极(填“阴”或“阳”);
向另一电极通入N2,该电极的反应式为__________________________。
II.据报道,在一定条件下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,主要产物为NH3相应的反应方程式为:2N2(g)+6H2O(g) 4NH3(g)+3O2(g)△H=Q
(1)上述反应的平衡常数表达式为_______________。
(2)取五份等体积N2和H2O的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入体积相同的恒容密闭容器中,在温度不相同的情况下发生反应,反应相同时间后,测得氮气的体积分数(N2)与反应温度T的关系曲线如下图所示,则上述反应的Q________0(填“>”、“<”或“=”)。

(3)若上述反应在有催化剂的情况下发生,则下图所示的a、b、c、d四条曲线中,能表示反应体系能量变化的是_______(填字母代号),图中△H绝对值为1530kJ·mol-1

III.目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2 (g) 2NH3(g)△H=-93.0kJ·mol-1
回答下列问题:
结合II中的数据,则2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(g)的△H=___________。
(2)在一定温度下,将1molN2和3mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8mol。
①达平衡时,H2的转化率______________。
②在相同条件下,若起始时只将NH3置于该容器中,达到平衡状态时NH3的转化率为a2,当a1+a2=1时,则起始时NH3的物质的量n(NH3)= _________mol。

  • 更新:2020-03-19
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第五主族的磷单质及其化合物在工业上有广泛应用。
(1)同磷灰石在高温下制备黄磷的热化学方程式为:
4Ca5(PO43F(s)+21SiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g),△H
已知相同条件下:
4Ca3(PO42F(s)+3SiO2(s)=6Ca3(PO42(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) , △H1
2Ca3(PO42(s)+10C(s)=P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) ,△H2
SiO2(s)+CaO(s)=CaSiO3(s) ,△H3
用△H1、△H2和△H3表示△H,则△H=____________________;
(2)三聚磷酸可视为三个磷酸分子(磷酸结构式如图)之间脱去两个水分子产物,其结构式为_________,三聚磷酸钠(俗称“五钠”)是常用的水处理剂,其化学式为____________;

(3)次磷酸钠(NaH2PO2)可用于工业上的化学镀镍。
①化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2P,在酸性等条件下发生下述反应:
(a)_____  Ni2+ + ____ H2P+ _____ → ___Ni++______ H2P + ____
(b)6 H2P +2H+ =2P+4H2PO3+3H2
请在答题卡上写出并配平反应式(a);
②利用①中反应可在塑料镀件表面沉积镍—磷合金,从而达到化学镀镍的目的,这是一种常见的化学镀。请从以下方面比较化学镀与电镀。
方法上的不同点:________________________________;
原理上的不同点:__________________________________;
化学镀的优点:____________________________________。

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(14 分)碳及其化合物应用广泛。
I.工业上利用CO和水在沸石分子筛表面反应制氢气,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
(1)向 1L恒容密闭容器中注入CO和H2O(g),830oC时,测得部分数据如下表。

t/min
0
1
2
3
4
5
n(CO)/mol
0.200
0.160
0.125
0.099
0.080
0.080
n(H2O)/mol
0.300
0.260
0.225
0.199
0.180
0.180

则该温度下反应的平衡常数K=    
(2)相同条件下,向 1L恒容密闭容器中,同时注入1molCO、1molH2O(g)、2molCO2和2molH2,此时
v(正)      v(逆)(填“>”“=”或“<”)
II.已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)        △H1=-141kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)               △H2=-484kJ·mol-1
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)     △H3=-726kJ·mol-1
(3)利用CO、H2化合制得液态甲醇的热化学方程式为                             
Ⅲ.一种新型氢氧燃料电池工作原理如下图所示。

(4)写出电极A的电极反应式      ,放电过程中,溶液中的CO32-将移向电极       (填A或B)
(5)以上述电池电解饱和食盐水,若生成0.2mol Cl2,则至少需通入O2的体积为     L(标准状况)

  • 更新:2020-03-19
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电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请完成以下问题:
    
(1)若X、Y者是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
①电解池中化学反应方程式为_____________,在X极附近观察到的现象是_________________。
②检验Y电极上反应产物的方法是_________________________。
③当导线中有0.1 mol的电子通过时,在标况下理论上两极可收集的气体的体积是__  __L。
(2)下图装置中,

①当A键断开,B、C闭合时,乙为       池;
②当A、C两键断开, B闭合时,乙中铁极增重1.6g,则被氧化的铁有       g;
③将乙中两极都换成石墨,硫酸铜溶液换H2SO4后断开B、C两键, 闭合A键,则乙为      池,当甲中锌极减轻6.5g时,乙中共放出气体       mL(标况)。

  • 更新:2020-03-19
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随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%.目前,消除大气污染有多种方法.
(1)处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx.已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为                        .
(2)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g);△H<0.若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,反应过程中各物质的浓度变化如图所示,该反应的化学平衡常数为K=       .

若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将      移动(填“向左”、“向右”或“不”).
20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如图所示的变化,则改变的条件可能是         (填序号).
①加入催化剂      ②降低温度
③缩小容器体积    ④增加CO2的量
(3)肼(N2H4)用亚硝酸氧化可生成氮的另一种氢化物,该氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977.写出肼与亚硝酸反应的化学方程式               .
(4)如图所示装置可用于制备N2O5,则生成N2O5的那一极电极反应式为                  .

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K2CO3有广泛的用途。
(1)钾肥草木灰中含有K2CO3、K2SO4、KCl等。将草木灰用水浸取,过滤、蒸发得浓缩液。
①该浓缩液呈碱性的原因用离子方程式表示为      
②检验该浓缩液中Cl所用的试剂有        

A.AgNO3溶液
B.硝酸
C.盐酸
D.Ba(NO3)2溶液

E.BaCl2溶液
(2)工业上曾利用如下反应生产碳酸钾:K2SO4 + C + CaCO3 → K2CO3+ X+ CO2↑(未配平)
已知X为两种元素组成的化合物,则X的化学式为          ;反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为        
(3)离子膜电解-炭化法是目前生产碳酸钾的常用的方法。
第一步:精制KCl溶液
粗KCl中含有Ca2+、Mg2+等离子,按以下流程精制:

已知:加入K2CO3后,溶液中部分Mg2+转化为MgCO3沉淀。
Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ksp(MgCO3)=6.8×10-6
①操作Ⅰ的名称是         
②当加入KOH后,溶液中n(CO32)增大,主要原因是    
第二步:电解精制后的KCl溶液制取KOH,其它产物制取盐酸。
第三步:将KOH与CO2反应转化为KHCO3,再将KHCO3分解得到产品。
③离子膜电解-炭化法的整个过程中,可以循环利用的物质有    

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(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 。

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甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇,反应流程中涉及如下反应(下列焓变数据均在25℃测得):

(1)25℃时,用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为________________;
(2)某温度下,向容积为4 L的恒容密闭容器中通入6 molCO2和6 mol CH4,发生反应①,5 min后反应在该温度下达到平衡,这时测得反应体系中各组分的体积分数相等,则该反应在0~5 min内的平均反应速率v(CO)=________mol·L-1·min-1;在相同温度下,将上述反应改在某恒压容器内进行,该反应的平衡常数________(填“增大”“不变”或“减小”);
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,25℃时,其反应的热化学方程式为:

科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下图所示:

①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素,在下列各压强数据中,工业上制取甲酸甲酯应选择的是_______(填下列序号字母)
a.3.5×106Pa        b.4.0×l06Pa         c.5.0×106Pa
②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中,采用的温度是80℃,其理由是______________
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染、可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示:

①通入气体a的电极是电池的_____(填“正”或“负”)极,其电极反应式为__________;
②25℃时,用此电池以石墨作电极电解0.5 L饱和食盐水(足量),若两极生成的气体共1.12 L(已折算为标准状况下的体积),则电解后溶液的pH为_____(忽略溶液体积的变化)。

  • 更新:2020-03-19
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氧和硫的化合物在化工生产上应用非常广泛。试回答下列问题:
(1)O3可通过电解稀硫酸(原理如下图所示,该条件下3O2=2O3可以发生)制得。图中阳极为      (填A或B)。若C处通入O2,则A极的电极反应式为:           ,若C处不通入O2 ,D、E处分别收集到1mol和0.4mol气体, 则E处收集的气体中O3所占的体积分数为         (忽略O3 的分解)。

(2)臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。己知:
6Ag(s)+O3(g)===3Ag2O(s);△H =" -235" kJ/mol;
2 Ag2O(s)===4Ag(s)+O2(g);△H = +60kJ/mol;
则反应 2O3(g)= 3O2(g)的△H =         
(3)SO2Cl2常用于制造医药品、染料、表面活性剂等。已知:SO2Cl2(g)SO2(g)+Cl2(g)△H=+98 kJ·mol-1。某温度时向体积为2 L的恒容密闭容器中充入0.20mol SO2Cl2,达到平衡时,容器中含0.1mol SO2,该温度时反应的平衡常数为____(请带单位)。将上述所得混合气体溶于足量BaCl2溶液中,最终生成沉淀的质量为_______。
(4)对(3)中的反应,在400℃,1.01×105Pa条件下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的SO2Cl2,n(SO2)和n(SO2Cl2)随时间的变化曲线如图所示。

①0~20min反应的平均速率υ(SO2Cl2)=___________。
②下列叙述正确的是
A.A点υ正(SO2Cl2)>υ逆(SO2Cl2)
B.密度和平均摩尔质量不变均说明处于平衡状态
C.其它条件不变,若增大压强 ,n(SO2)比图中D点的值大
D.其它条件不变,500℃时反应达平衡,n(SO2)比图中D点的值大

  • 更新:2020-03-19
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(14分)研究含Cl、N、S等元素的化合物对净化水质、防治污染有重要意义。
(1)二氧化氯(ClO2)是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂,被称为“第4代消毒剂”。工业上可采用氯酸钠(NaClO3)或亚氯酸钠(NaClO2)为原料制备ClO2。亚氯酸钠也是一种性能优良的漂白剂,但在强酸性溶液中会发生歧化反应,产生ClO2气体,离子方程式为____________。
向亚氯酸钠溶液中加入盐酸,反应剧烈。若将盐酸改为相同pH的硫酸,开始时反应缓慢,稍后一段时间产生气体速率迅速加快。产生气体速率迅速加快的原因是:_________________。
(2)电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。下图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的实验。

①电源负极为_______极(填A或B):
②写出阴极室发生反应依次为:______________________、______________________;
(3)已知:
2SO2(g)+ O2 (g)2SO3 (g)  △H =-196.6kJ·mol-1
2NO(g)+ O2 (g) 2NO2 (g)  △H =-113.0kJ·mol-1
则反应NO2(g)+ SO2 (g) SO3 (g) +NO(g)的△H =                kJ·mol-1
一定条件下,将体积比为1:2的NO2(g)、 SO2 (g)置于密闭容器中发生上述反应,测得上述反应平衡时的NO2与SO2体积比为1:6,则平衡常数K=______。

  • 更新:2020-03-19
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重铬酸钾(K2Cr2O7)俗称红矾钾,是工业生产和实验室的重要氧化剂。已知K2Cr2O7溶液中存在平衡Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+。回答下列问题(残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,该离子视为沉淀完全):
(1)重铬酸钾试剂标签上应标注      。(填字母编号)

(2)加热时,重铬酸钾与浓盐酸反应,使氯离子氧化逸出,请写出该反应的离子方程式:      
(3)已知AgCl、Ag2CrO4(砖红色)的Ksp分别为2×10-10和1.12×10-12。分析化学中,测定含氯的中性溶液中Cl-的含量,以K2CrO4作指示剂,用AgNO3溶液滴定。滴定过程中首先析出沉淀   ,达到滴定终点的实验现象为:          。该沉淀滴定需要注意两个问题:①指示剂的用量,滴定终点时,溶液中的CrO42-浓度为    mol·L-1时合适;②控制溶液的酸度,pH在6.5-10.5之间,请结合反应方程式分析,为什么pH<6.5实验结果将不准确:   
(4)人体内铬元素的含量过高,会引起急性中毒,甚至致癌。工业上可采用铁作阳极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解的进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,从而使废水中铬含量低于排放标准。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度)[Cr(OH)3是一种两性氢氧化物]。

金属离子
Ksp
pH(10-1 mol·L-1
pH(10-5 mol·L-1
Fe3+
4.0×10-38
2.7
3.7
Cr3+
6.0×10-31
4.3
5.6

①阴极的电极反应式为       ;Cr2O72-转化为Cr3 +的离子方程式为        ,电路中每转移6 mol电子,最多有      mol Cr2O72-被还原。
②pH对废水中Cr2O72-去除效率的影响情况如图所示。电解过程中对降低废水中的铬含量最有利的pH范围为    

  • 更新:2020-03-19
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(16分)天然气在生产、生活中具有广泛的应用。
(1)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H="-162" kJ·mol-1。其他条件相同,实验测得在T1和Pl与T2和P2条件下该反应的H2平衡转化率相同,若T1> T2、则Pl ____P2 (填“>”“<”或“=”),平衡常数K1______K2(填“>” “<”或“=”)。
(2)另一合成CH4的原理:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。某温度时将0.1molCO和0.3mol H2充入10L的密闭容器内,l0min时达平衡。测得10min内v(CO)= 0.0009mol·L-1·min-1,则H2的平衡转化率为______,该温度下反应的平衡常数为___________mol-2·L2
(3)某实验小组依据甲烷燃烧的反应原理,设计如图所示的装置。已知甲池的总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,乙池中盛有1L lmo1·L-1CuSO4溶液。a电极通入的气体为CH4,其电极反应式是______,b电极的现象为______。一段时间内乙池中溶液的pH由2变为1,则在这段时间内转移电子的物质的量为________mol。

  • 更新:2020-03-19
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(17分)金属作为一种能源受到越来越多的关注。
(1)起始阶段,金属主要作为燃料的添加剂。如航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵混合物作为固体燃料,加热铝粉使其氧化并放出大量热量,促使混合物中另一种燃料分解:4NH4ClO46H2O↑+2N2↑+4HCl↑+5O2↑,在该反应中还原产物与氧化产物的物质的量比为_______,每有1molNH4ClO4分解,转移电子的物质的量为__________。
(2)随着研究的深入,金属燃料直接作为能源出现。
①铁和铝的燃烧可以提供大量能量。
已知:4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)   △H 1;3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s)   △H 2
则相同质量的铝和铁完全燃烧,铝提供能量是铁提供能量的_____倍(用△H 1和△H 2表示)。
②关于金属燃料的下列说法错误的是________
a.较易控制金属燃烧后产物,减少对环境的污染
b.镁可以通过与二氧化碳的反应,达到既节能又减碳的效果
c.将金属加工为纳米金属时,表面积增大更容易燃烧
d.电解法冶炼镁铝的技术比较成熟,制取的镁铝可作为燃料用于发电
(3)相比金属燃料来讲,将金属中的化学能转化为电能在现在得到了更为广泛的应用。
①下图为某银锌电池的装置图,则该装置工作时,负极区pH______(填“增大”、“减小”或“不变),正极反应式为__________________。

②一种新型电池是以Li2FeSiO4、嵌有Li的石墨为电极,含Li+的导电固体为电解质,放、充电的总反应式可表示为Li+LiFeSiO4 Li2FeSiO4。放电时,Li+向________(填“正”或“负”)极移动;充电时,每生成1mol LiFeSiO4转移_________mol电子。

  • 更新:2020-03-19
  • 题型:未知
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一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料。
(l)在高温下CO可将SO2还原为单质硫。已知:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H1=-566.0kJ·mol-1
S(s)+O2(g)SO2(g) △H2=-296.0kJ·mol-1
请写出CO还原SO2的热化学方程式______        
(2)工业上用一氧化碳制取氢气的反应为:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),已知420℃时,该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时,在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol,5min末达到平衡,则此时CO的转化率为____,H2的平均生成速率为  mol·L-1min-1,其他条件不变时,升温至520℃,CO的转化率增大,该反应为____反应(填“吸热”或“放热”);
(3)CO与H2反应还可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图

电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,则c电极是    (填“正极”或“负极”),c电极的反应方程式为      。若用该电池电解精炼铜(杂质含有Ag和Fe),粗铜应该接此电源的____极(填“c”或“d”),反应过程中析出精铜64g,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标况下的体积为      L。

  • 更新:2020-03-19
  • 题型:未知
  • 难度:未知

磷酸铁锂动力电池(LiFePO4电池)的内部结构如图所示。中间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,锂离子可以通过而电子不能通过。
该电池的总反应式为:Li1-xFePO4+ LixC6="=" C6 + LiFePO4

(1)磷酸铁锂电池放电时,正极反应式为        
(2)若用该电池电解精炼铜,阴极质量增重19.2g时,则电池中通过聚合物隔膜的Li +数目为       
(3)以该电池为电源,用Fe2O3为阳极,石墨为阴极,NaOH溶液为电解质溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4),写出阳极的电极反应式             
(4)学生在实验时若被白磷(以P表示)灼伤,可用硫酸铜溶液涂抹伤处,有铜和H3PO4生成,写出此反应的化学方程式   
(5)一般来说,如果一个反应的平衡常数大于105,通常认为反应进行得较完全;相反,如果一个反应的平衡常数小于10-5,则认为这个反应很难进行。已知常温下各物质的溶度积及电离平衡常数:
CuS:Ksp=8.4×10-36mol2·L-2;H2S:Ka1=1.2×10-7mol·L-1,Ka2=7×10-15mol·L-1
①通过计算说明反应CuS(s)+2HCu2+H2S进行的程度                
②常温下,NaHS溶液呈碱性,此溶液中离子浓度由小到大的顺序是            。若向此溶液中加入硫酸铜溶液,恰好完全反应,所得溶液pH       7(填“>”“<”或“﹦”),其原因是           (用离子方程式表示)。

  • 更新:2020-03-19
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高中化学探究电解池作用填空题