金属锰在冶金工业中用来制造特种钢,常作为脱硫剂和去氧剂,其化合物广泛应用于电池、机械制造业等领域。
(1)以软锰矿(主要为MnO2)为原料通过热还原法得到金属锰涉及的两个反应:
①3MnO2(s)=Mn3O4(s)+ O2(g) △H1= akJ•mol-1
②3Mn3O4(s)+ 8Al(s) =4A12O3(s) + 9Mn(s) △H2= bkJ•mol-1
已知A1的燃烧热为 ckJ•mol-1,则MnO2与A1发生铝热反应的热化学方程式为___________。
(2)科研人员将制得的锰粉碎后加入到SnCl2溶液中使其浸出(假定杂质不反应,溶液 体积不变),发生反应Mn(s)+ Sn2+(aq)Mn2+(aq)+ Sn(s)(已知含Sn2+水溶液为米黄色)
请回答下列问题:
①为加快反应速率可以采取的措施有__________;不考虑温度因素,一段时间后Mn的溶解速率加快,可能的原因是____________________。
②下列能说明反应已达平衡的有____________________(填编号)。
A.溶液的颜色不发生变化
B.溶液中c(Mn2+)=c( Sn2+)
C.体系中固体的质量不变
D.Mn2+与Sn2+浓度的比值保持不变
③室温下,测得溶液中阳离子浓度c(R2+)随时间的变化情况如下图所示,则上述反应的平衡常数K=_________________,Mn2+的产率为____________。
④若其他条件不变,10min后向容器中迅速加入蒸馏水至溶液体积变为原来的2倍,则 再次平衡时c(Mn2+) =____________(不考虑离子水解的影响)。
(3)MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得,其阳极反应式为_____________________,阳极附近溶液的pH____________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)电解制锰后的废水中含有Mn2+,常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀,过滤后再向滤液中加入等体积的Na2S溶液,进行二级沉降。为了将Mn2+的浓度降到1.0×l0-9mol/L,则加入的Na2S溶液的浓度至少是____________mol/L [已知Ksp(MnS)=4.5×l0-14]。
(1)甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料,工业上用CO和H2在一定条件下制备CH3OH的反应为:CO(g)+2H2(g)= CH3OH(g),在体积为1L的恒容密闭容器中,充入2 molCO和4molH2,一定条件下发生上述反应,测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①从反应开始至达到平衡,用氢气表示的平均反应速率υ(H2)=_______mol/(L·min)
②下列说法正确的是______(填字母序号)。
A.达到平衡时,CO的转化率为75%
B.5min后容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.达到平衡后,再充入氩气,反应速率减小
D.2min前υ(正)>υ(逆),2min后υ(正)<υ(逆)
③该条件下反应的平衡常数K=______。
(2)已知:I.CO的燃烧热为△H=-283.0kJ·mol-1
II.H2O(1)=H2O (g) △H=+44.0 kJ·mol-1
III.2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g) △H=-15.5 kJ·mol-1
则①2CH3OH(g)+CO(g)+O2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O( l) △H=_____。
②对于可逆反应2CH3OH(g)+CO(g)+ O2(g)CH3 OCOOCH3(g)+H2O(1)采取以下措施可以提高CH3OCOOCH3产率的是____(填字母)
A.降低体系的温度 B.压缩容器的体积
C.减少水量 D.选用适当的催化剂
(3)比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电。高铁电池的总反应为:3Zn(OH)+2Fe(OH)3+4KOH 3Zn+2K2 FeO4+8H2O,则充电时的阳极反应式为_______。
(4)若往20mL0.0lmol/L的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液,测得混合溶液的温度变化如下图所示,下列有关说法正确的是______(填序号)。
①该烧碱溶液的浓度为0.02mol/L
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol/L
③HNO2的电离平衡常数:b点>a点
④从b点到c点,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(NO2-)>c(OH-)>c(H+)
随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。甲胺铅碘(CH3NH3PI3)引用作新敏化太阳能电池的敏化剂,可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成。回答下列问题:
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) △H1。
①NH3电子式为_______。
②已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
则该反应的△H1=_______kJ·mol-1
(2)上述反应中所需的甲醇可以利用甲烷为原料在催化剂作用下直接氧化来合成。煤炭中加氢气可发生反应:C(s)+2H2(g)CH4(g) △H2。在密闭容器中投入碳和H2,控制条件使其发生该反应,测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图中曲线所示。
①该反应的△H2_______0(填“>” 、“<”或“=”),判断理由是_______。
②在4MPa、1100K时,图中X点v正(H2)____ v逆(H2)(填“>”、“<”或“=”)。该条件下,将1molC和2molH2通入密闭容器中进行反应,平衡时测得的转化率为80%,CH4的体积分数为______。若维持容器体积不变,向其中再加入0.5mo1C和1mo1H2,再次达到平衡后,平衡常数K_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③某化学兴趣小组提供下列四个条件进行上述反应,比较分析后,你选择的反应条件是______(填字母序号)。
A.5MPa 800K B.6MPa 1000K C.10MPa 1000K D.10MPa 1100K
(3)已知常温下PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3mol·L-1,Pb(NO3)2溶液与KI溶液混合可形成PbI2沉淀。现将浓度为2×10-3mol·L-1的Pb(NO3)2溶液与一定浓度的KI溶液等体积混合,则生成沉淀所需KI溶液的最小浓度为______。
能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料。
(1)已知:
则煤气化主要反应________________
(2)已知的正反应速率为,逆反应速率为,k为速率常数。2500K时, ,则该温度下的反应平衡常数K=_________________ 。
(3)甲醇制甲醚的有关反应为: 一定温度下,在三个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生该反应。
容器编号 | 温度/℃ | 起始物质的量/mol | 平衡物质的量/mol | |
CH3OH | CH3OCH3 | H2O | ||
I | 387 | 0. 20 | x |
|
II | 387 | 0. 40 |
| y |
Ⅲ | 207 | 0. 20 | 0. 090 | 0. 090 |
________________.
②已知时该反应的化学平衡常数K=4。该温度下,若起始时向容器I中充入0.10mol ,则反应将向_________(填“正”或“逆”)反应方向进行。
③容器Ⅱ中反应达到平衡后,若要进一步提高甲醚的产率,可以采取的措施为______________(填序号)
A.升高温度 B.其他条件不变,增加的物质的量
C.降低温度 D.保持其他条件不变,通入氖气
(4)为减少雾霾、降低大气中有害气体含量,研究机动车尾气中及的排放量意义重大。机动车尾气污染物的含量与空/燃比(空气与燃油气的体积比)的变化关系示意图如图所示:
①当空/燃比达到15后减少的原因可能是__________(填字母)。
a.反应是吸热反应
b.当空/燃比大干15后,燃油气燃烧放出的热量相应减少
②随空/燃比增大,CO和的含量减少的原因是______。
探索CO2与CH4的反应使其转化为CO和H2,对减缓燃料危机,减少温室效应具有重要意义。回答下列问题
(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206.1kJ·mol-1
②2H2(g)+CO(g)CH3OH(1) △H2=-128.3kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H3=-483.6kJ·mol-1
25℃时,在合适的催化剂作用下,采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为______________________。
(2)向某密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①工业生产时一般会选择在P4和1250℃条件下进行反应,请解释其原因______________________。
②在压强为P4、1100℃的条件下,该反应在5min时达到平衡点X,则0-5min内,用CO表示该反应平均速率为___________;该温度下,反应的平衡常数为___________(保留3位有效数字)。
(3)工业上用CO和H2制取甲醇反应方程式为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)。对于该合成反应,若通入的CO的物质的量一定,如图为4种投料比[n(CO)︰n(H2)分别为5︰7、10︰17、5︰9、1︰2]时,反应温度对CO平衡转化率的影响曲线。
①曲线b对应的投料比是___________
②当反应在曲线a、b、c对应的投料比下达到相同的平衡转化率时,对应的反应温度和投料比的关系是___________。
③投料比为10︰17反应温度为T1时,平衡混合气体中CO的物质的量分数为___________。
氮的化合物应用广泛,但氮氧化物是重要的空气污染物,应降低其排放。
(1)用CO2和NH3可合成氮肥尿素
已知:①2NH3(g)+CO2(g)===NH2CO2NH4(s) △H=-159.5kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5kJ·mol-1
③H2O(1)===H2O(g) △H=+44kJ·mol-1
用CO2和NH3合成尿素(副产物是液态水)的热化学方程式为___________。
(2)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:
CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H
在温度为T1和T2时,分别将0.40 mol CH4和1.0 mol NO2充入体积为1L的密闭容器中,n(CH4)随反应时间的变化如图所示:
①根据如图判断该反应的△H___________0(填“>”“<”或“=”),理由是___________。
②温度为T1时,0~10min内NO2的平均反应速率v(NO)2=___________,反应的平衡常数K=______(保留三位小数)
③该反应达到平衡后,为再提高反应速率同时提高NO2的转化率,可采取的措施有______(填编号)。
A.改用高效催化剂 B.升高温度
C.缩小容器的体积 D.增加CH4的浓度
(3)利用原电池反应可实现NO2的无害化,总反应为6NO2+8NH3===7N2+12H2O,电解质溶液为NaOH溶液,工作一段时间后,该电池正极区附近溶液pH___________(填“增大”“减小”或“不变”),负极的电极反应式为___________。
(4)氮的一种氢化物HN3,其水溶液酸性与醋酸相似,则NaN3溶液中各离子浓度由大到小的顺序为___________;常温下将 a mol·L-1的HN3与b mol·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(N3-),则该混合物溶液呈___________(填“酸”“碱”或“中”)性,溶液中c(HN3)=___________ mol·L-1。