用惰性电极电解200mL一定浓度的硫酸铜溶液,实验装置如图①所示,电解过程中的实验数据如图②所示,横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量,纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。
(1)电解过程中,a电极表面的现象是___________________________________;
(2)a电极上发生的反应为________________________________________________;
(3)从P点到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为___________ g·mol-1;
(4)如果要使溶液恢复到电解前的状态,向溶液中加入0.8 g CuO即可,则电解后溶液的pH为______;
(5)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后,使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解),电解过程中转移的电子为______mol。
工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质)制取金属锌的流程如图所示。
(1)提高酸浸效率的措施为____________(任答一条即可);酸浸时H+与难溶固体ZnFe2O4反应的离子方程式为____________________________。
(2)净化I中H2O2参与反应的离子方程式为_____________________;X可选择的试剂为___________(写化学式),净化II中Y为__________(写化学式);
(3)电解法制备锌的装置如图甲所示:
则电解槽中盛有的电解质溶液为__________(填字母);
a.ZnCl2溶液 b.Zn(NO3)2溶液 c.ZnSO4溶液
(4)使用含有[Zn(OH)4]2-的强碱性电镀液进行镀锌防腐蚀,可得到细致的光滑镀层,电镀时阴极电极反应式_______________。以锌为负极,采用牺牲阳极法防止铁闸的腐蚀,图乙中锌块的固定位置最好应在_________处(填字母)。
短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置如图所示:B、D最外层电子数之和为12。回答下列问题:
(1)与元素B、D处于同一主族的第2-5周期元素单质分别与H2反应生成1 mol气态氢化物对应的热量变化如下,其中能表示该主族第4周期元素的单质生成1 mol气态氢化物所对应的热量变化是_______(选填字母编号)。
a.吸收99.7kJ b.吸收29.7kJ c.放出20.6kJ d.放出241.8 kJ
(2)DB2通过下列工艺流程可制化工业原料H2DB4和清洁能源H2。
①查得:
化学键 |
H-H |
Br-Br |
H-Br |
键能(kJ/mol) |
436 |
194 |
362 |
试写出通常条件下电解槽中发生总反应的热化学方程式: 。
②根据资料:
化学式 |
Ag2SO4 |
AgBr |
溶解度(g) |
0.796 |
8.4×10-6 |
为检验分离器的分离效果,取分离后的H2DB4溶液于试管,向其中逐滴加入AgNO3溶液至充分反应,若观察到 ,证明分离效果较好。
③在原电池中,负极发生的反应式为 。
④在电解过程中,电解槽阴极附近溶液pH (填“变大”、“变小”或“不变”)。
⑤将该工艺流程用总反应的化学方程式表示为: 。该生产工艺的优点有 (答一点即可)。
(3)溴及其化合物广泛应用于医药、农药、纤维、塑料阻燃剂等,回答下列问题:海水提溴过程中,向浓缩的海水中通入________,将其中的Br-氧化,再用空气吹出溴;然后用碳酸钠溶液吸收溴,溴歧化为Br-和BrO3-,其离子方程式为________________ 。
一定温度下,在恒容密闭容器中充入2molNO2与1molO2发生反应如下:
4NO2(g)+O2(g) 2N2O5(g)
(1)已知平衡常数K350℃<K300℃,则该反应是_________反应(填“吸热”或“放热”);常温下,该反应能逆向自发进行,原因是_______________________。
(2)下列有关该反应的说法正确的是___________。
A.扩大容器体积,平衡向逆反应方向移动,混合气体颜色变深
B.恒温恒容下,再充入2molNO2和1molO2,再次达到平衡时NO2转化率增大
C.恒温恒容下,当容器内的密度不再改变,则反应达到平衡状态
D.若该反应的平衡常数增大,则一定是降低了温度
(3)氮的化合物种类较多,如NH3、NO、NO2、HNO3、硝酸盐等。
①亚硝酸是一种弱酸,能证明亚硝酸是弱电解质的是__________。
A.常温下,亚硝酸钠溶液的pH>7
B.亚硝酸能和NaOH发生中和反应
C.用亚硝酸溶液做导电性实验,灯泡很暗
D.常温下,将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍 ,pH<4
②根据酸碱质子理论,凡是能给出质子的分子或离子都是酸,凡是能结合质子的分子或离子都是碱。按照这个理论,下列微粒属于两性物质的是___________。
a.H2O b.NO2- c.H2NCH2COOH d.H2PO4- e.H2S
③氮同主族磷元素形成的Na2HPO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,其原因是___________________________________________(用离子方程式表示)。
(4)X、Y、Z、W分别是HNO3、NH4NO3、NaOH、NaNO2四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0.01 mol·L-1的X、Y、Z、W溶液的pH。
0.01mol·L-1的溶液 |
X |
Y |
Z |
W |
pH |
12 |
2 |
8.5 |
4.5 |
将X、Y、Z各1mol同时溶于水中制得混合溶液,则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为 ________________________________________________。
(5)N2O5是一种新型绿色硝化剂,其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源,采用电解法制备得到N2O5,工作原理如图。则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为 ______________________________。
I.X、Y是相邻周期、相邻主族的短周期元素,且原子序数X>Y.填写下列空白:
(1)若X为金属元素,Y为非金属元素,Y2H4是一种重要有机化工原料。
①X单质与Fe2O3反应时,每消耗13.5g X放热213kJ,该反应的热化学方程式是 ;
②写出实验室制备Y2H4的化学方程式 ;
(2)若X、Y元素的最高价氧化物的水化物都是强酸。
为防止YO2污染空气,科学家寻求合适的化合物G和催化剂,以实现反应:
YO2+GY2+H2O+n Z(未配平,n可以为0)
①上述反应式中的G不可能是 (填标号)。
A.NH3 B.CO C.CH3CH2OH
②25℃时,往a mol•L﹣1的YH3的水溶液(甲)中滴加0.01mol•L﹣1H2XO4溶液(乙),当甲与乙等体积混合时,溶液呈中性(设温度不变),甲中溶质的电离常数Kb= (用含a的代数式表示)。
Ⅱ.离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系,由有机阳离子、Al2Cl7﹣和AlCl4﹣组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为 。
Ⅲ.甲醇汽油是一种新能源清洁燃料,可以作为汽油的替代物.工业上可用CO和H2制取甲醇,化学方程式为:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g) △H="b" kJ/mol,为研究平衡时CO的转化率与反应物投料比()及温度的关系,研究小组在10L的密闭容器中进行模拟反应,并绘出如图所示:
(1)反应热b 0 (填“>”或“<”)。
(2)若Ⅱ反应的n(CO)起始=10mol、投料比为0.5,A点的平衡常数KA= ,B点的平衡常数KB KA(填“>”或“<”或“=”)。
(3)为提高CO转化率可采取的措施是 、 (答出两条即可)。
(1)已知:
① 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H1=" -a" kJ•mol-1
② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2 =" -b" kJ•mol-1
③ CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3 =" -c" kJ•mol-1
计算甲醇蒸气的标准燃烧热=
(2)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。
①利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为 溶液(填化学式),阳极电极反应式为 ,电解过程中Li+向 电极迁移(填“A”或“B”)。
②利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为 。
(1)已知H-H 键能为436 kJ·mol-1,H-N键键能为391 kJ·mol-1,根据化学方程式: N2(g)+3 H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。则N≡N键的键能是_________________
(2)事实证明,能设计成原电池的反应通常是放热反应,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是__________________。
A.C(s) + H2O(g) =" CO(g)" + H2(g) △H > 0
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H < 0
C.NaOH(aq) + HC1(aq) =" NaC1(aq)" + H2O(1) △H < 0
(3)以KOH溶液为电解质溶液,依据所选反应设计一个原电池,其正极的电极反应式___________。
(4)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与图中电解池相连,其中为 a电解液,X和Y均为惰性电极,则
①若a为CuSO4溶液,则电解时的化学反应方程式为 。
②若电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml,当阳极产生的气体672mL(标准状况下)时,溶液的pH=_______(假设电解后溶液体积不变)。
③若用此电解装置模拟工业精炼铜,则应将a改为 溶液,并将 极换成粗铜(填“X”或“Y”)
下图表示一个电解池,装有电解质溶液a,X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,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
①Y电极上的电极反应式 。
②在X电极附近观察到的现象是 。
(2)若X、Y都是惰性电极,a是浓度均为2mol·L-1的AgNO3与Cu(NO3)2的混合溶液1L,电解一段时间后,X电极上有3.2g铜析出,写出电解过程中有关反应的离子方程式 ,此时直流电源已输出 mol电子。
(3)如果要用电解的方法精炼粗铜(含有Fe、Zn、Pt、C等杂质),电解质溶液a选用CuSO4溶液,则:
①X电极的材料是 ,电极反应式 。
②精炼完成后,硫酸铜溶液的浓度 (填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)铅蓄电池反应的化学方程式是Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。若以铅蓄电池为电源,用惰性电极电解CuSO4溶液,在电解过程中生成11.2LO2(标准状况),则铅蓄电池中消耗的硫酸的物质的量为 。
N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。
(1)一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:N2O5(g)4NO2(g)+O2(g);ΔH>0
①反应达平衡后,再通入一定量N2O5,则N2O5的转化率将_______。(填““增大”“减小”或“不变”);
②下表为反应在T1温度下的部分实验数据:
t/s |
0 |
500 |
1 000 |
c(N2O5)/mol·L-1 |
5.00 |
3.52 |
2.48 |
则500s内N2O5的分解速率为_________________。
③在T2温度下,反应1000s时测得NO2的浓度为4.98 mol·L-1,则T2___________T1。
(2)下图所示装置可用于制备N2O5,则N2O5在电解池的_________区生成,其电极反应式为_________________。
某同学设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如右图)。玻璃管内的电解液为NaCl溶液, 通电后,溶液中产生白色沉淀,且较长时间不变色。回答下列问题:
(1)写出A电极的电极反应式 ;B电极的电极反应式 ;
(2)若电解改用NaOH溶液作电解液,发现电解一开始即出现灰绿色沉淀,该沉淀产生在 极附近(选填“A”或“B”)。试分析为什么用NaCl溶液作电解液时白色沉淀能保持较长时间的原因: 。
大家知道:Cu+H2SO4(稀)= Cu SO4+H2通常不能反应。请回答:
(1)试说明此反应在一般情况下不能发生反应的原因是_________________。
(2)根据你所学过的知识,设法使其中的反应能发生,具体的方法是_________________;反应原理是:阳极__________________________
阴极__________________________
下图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液,除a、b外,其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池,其工作原理为:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,其两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。闭合K,发现g电极附近的溶液先变红,20min后,将K断开,此时c、d两极上产生的气体体积相同;据此回答:
(1)a电极的电极材料是 (填“PbO2”或“Pb”)。
(2)丙装置中发生电解的总反应方程式为 。
(3)电解20min时,停止电解,此时要使乙中溶液恢复到原来的状态,需要加入的物质及其物质的量是 。
(4)20min后将乙装置与其他装置断开,然后在c、d两极间连接上灵敏电流计,发现电流计指针偏转,则此时c电极为 极,d电极上发生反应的电极反应式为 。
(5)电解后取a mL丁装置中的溶液,向其中逐滴加入等物质的量浓度的CH3COOH溶液,当加入b mL CH3COOH溶液时,混合溶液的pH恰好等于7(体积变化忽略不计)。已知CH3COOH的电离平衡常数为1.75×10-5,则a/b = 。
(1)已知Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4,设计成原电池,构造如图所示,试问CuSO4溶液放在 (填“甲”或“乙”)烧杯,盐桥中的Cl-移向 (填“甲”或“乙”)烧杯;
(2)已知①C(s)+ O2(g ) = CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
②CO(g)+ O2(g) = CO2(g) ΔH=-283.0kJ/mol
请写出C转化为CO的热化学方程式: 。
(3)电解饱和食盐水是重要的化工产业,它被称为“氯碱工业”。在教材《化学1》、《化学2》、《化学反应原理》中均有提及,请写出电解饱和食盐水的化学反应方程式 ,其中右图是《化学反应原理》中电解饱和食盐水工业中所采用的离子交换膜电解槽示意图,部分图标文字已被除去,请根据图中残留的信息(通电以后Na+的移动方向)判断电极2的名称是 ,并写出电极1的电极反应式 。
工业常用燃料与水蒸气反应制各H2和CO,再用H2和CO合成甲醇。
(1)制取H2和CO通常采用:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H=+131.4kJ·mol-1,下列判断正确的是_______。
A.该反应的反应物总能量小于生成物总能量
B.标准状况下,上述反应生成IL H2气体时吸收131.4kJ的热量
C.若CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(l) △H=-QkJ·mol-1,则Q<131.4
D.若C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H1;CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) △H2则:△H1+△H2="+131.4" kJ·mol-1
(2)甲烷与水蒸气反应也可以生成H2和CO.该反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
己知在某温度下2L的密闭绝热容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气,测得的数据如下表:
|
不同时间各物质的物质的量/mol |
|||
0min |
2min |
4min |
6min |
|
CH4 |
2.00 |
1.76 |
1.60 |
n2 |
H2 |
0.00 |
0.72 |
n1 |
1.20 |
根据表中数据计算:
①0min~2min内H2的平均反应速率为_______。
②达平衡时,CH4的转化率为________。在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气,达到新平衡时H2的体积分数与原平衡相比______(填“变大”、“变小”或“不变”),可判断该反应达到新平衡状态的标志有______(填字母)
A.CO的含量保持不变
B.容器中c(CH4)与c(CO)相等
C.容器中混合气体的密度保持不变
D.3v正(CH4)=v逆(H2)
( 3 )合成甲醇工厂的酸性废水中含有甲醇(CH3OH),常用向废液中加入硫酸钴,再用微生物电池电解,电解时Co2+被氧化成Co3+,Co3+把水中的甲醇氧化成CO2,达到除去甲醇的目的。工作原理如下图(c为隔膜,甲醇不能通过,其它离子和水可以自由通过)。
①a电极的名称为________。
②写出除去甲醇的离子方程式____________
铝和氢氧化钾都是重要的工业产品,请回答问题:
(1)金属铝的生产是以Al2O3为原料,在熔融状态下进行电解,化学方程式为
电极均由石墨材料做成,电解时不断消耗的电极是____________(填“阴极”或“阳极”),
原因是__________________________ (用化学方程式表示)。
(2)对铝制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。以处理过的铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极反应式为____________________ 。
(3)铝电池性能优越,Al—Ag2O电池可用作水下动力电源,化学反应为
则负极的电极反应式为______________,正极附近溶液的碱性______(填“增强”、“不变”或“减弱”)。
(4)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式是 。
②阴极区碱性增强的原因是
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口 (填写“A”或“B”)导出。