(选考)【化学—选修2:化学与技术】(15分)
近年来,为提高能源利用率,西方提出共生理念——为提高经济效益,人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。
(1)由于共生工程的应用,利用发电厂产生的SO2制成自发电池,其电池反应方程式为:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,该电池电动势为1.06V。实际过程中,将SO2通入电池的 极(填“正”或“负”),负极反应式为 ;用这种方法处理SO2废气的优点是 。
(2)以硫酸工业的SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料,可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下:
① 生产中,向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质,其目的是 。
② 下列有关说法正确的是 (填序号)。
A.反应Ⅰ中需鼓入足量空气,以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙
B.反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4+4CCaS+4CO↑
C.反应IV需控制在60~70℃,目的之一是减少碳酸氢铵的分解
D.反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥
③ 反应V中选用了40%的乙二醇溶液做溶剂,温度控制在25℃,此时硫酸钾的产率超过90%,选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是 。
④(NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮,将氮氧化物转化为氮气,同时生成一种氮肥,形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式 。
(15分)硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O,实验室可用如下装置(略去部分加持仪器)模拟生成过程。
烧瓶C中发生反应如下:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq) (I)
2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) (II)
S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq) (III)
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成 一段液注,若 ,则整个装置气密性良好。装置D的作用是 。装置E中为 溶液。
(2)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为 。
(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择 。
a.蒸馏水 b.饱和Na2SO3溶液
c.饱和NaHSO3溶液 d.饱和NaHCO3溶液
(4)实验中,为使SO2缓慢进入烧瓶C,采用的操作是 。
(5)已知反应(III)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是 。
(6)反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩冷却,过滤,洗涤,干燥,即得到粗产品(主要含有Na2S2O3•5H2O和其他杂质)。某兴趣小组为测定该产品纯度,准确称取4.96 g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.1000 mol•L¯1碘的标准溶液滴定。反应原理为:2S2O32-+I2=S4O62-+2I¯,滴定至终点时,滴定起始和终点的液面位置如下图,则产品的纯度为_________。
经仪器分析,该产品纯度为16%,分析该兴趣小组测定产品纯度偏差的原因(忽略人为误差) 。[M(Na2S2O3•5H2O)=248g/mol]
(15分)甲醇可作为燃料电池的原料。工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。
(1)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
(2)甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。回答下列问题:
①600K时,Y点甲醇的υ(逆) (正)(填“>”或“<”)
②从Y点到X点可采取的措施是______________________________________。
③有同学计算得到在t1K时,该反应的平衡常数为8.1mol·L-1。你认为正确吗?请说明理由 。
(3)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。在相同的密闭容器中,使用不同方法制得的Cu2O(Ⅰ)和(Ⅱ)分别进行催化CH3OH的脱氢实验:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)。CH3OH的浓度(mol·L-1)随时间t (min)变化如下表:
序号 | 温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
① | T1 | 0.050 | 0.0492 | 0.0486 | 0.0482 | 0.0480 | 0.0480 |
② | T1 | 0.050 | 0.0488 | 0.0484 | 0.0480 | 0.0480 | 0.0480 |
③ | T2 | 0.10 | 0.094 | 0.090 | 0.090 | 0.090 | 0.090 |
可以判断:实验①的前20 min的平均反应速率 ν(H2)= ;
实验温度T1 T2(填“>”、“<”);催化剂的催化效率:实验① 实验②(填“>”、“<”)。
(4)电解法可消除甲醇对水质造成的污染,原理是:通电将Co2+氧化成Co3+,然后Co3+将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯吸附除去Co2+)。现用如下图所示装置模拟上述过程,
则Co2+在阳极的电极反应式为 ;除去甲醇的离子方程为 。
(13分)X、Y、Z、W四种常见元素,且均为短周期元素。已知:①X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中最强酸;②Y的氧化物是典型的两性氧化物,可用于制造一种极有前途的高温材料;③ Z是无机非金属材料的主角,其单质是制取大规模集成电路的主要原料;④W被称为军事金属,可在CO2中燃烧。
(1)X的最高价氧化物对应水化物的水溶液与Y的氧化物反应的离子方程式为 。
(2)Z的氧化物在通信领域用来作 ,工业上制Z单质的化学反应方程式为 。
(3)在50mL lmol·L-1的YX3溶液中逐滴加入0.5mol·L-1的NaOH溶液,得到1.56g沉淀,则加入NaOH溶液的体积最多为 mL。
(4)Y、W合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的三位同学,为测定某Y、W合金(设不含其他元素)中W的质量分数,设计下列实验方案进行探究。称量x g Y、W合金粉末,放在如图所示装置的惰性电热板上,通电使其充分灼烧。
欲计算W的质量分数。该实验中还需测定的数据是 。若用空气代替O2进行实验,对测定结果是否有影响?若有影响分析其原因 。
用酸性氢氧燃料电池(乙池)为电源进行电解的实验装置(甲池,一定条件下可实现有机物的电化学储氢)如下图所示。甲池中A为含苯的物质的量分数为10%的混合气体,B为10mol混合气体其中苯的物质的量分数为24%,C为标准状况下2.8mol气体(忽略水蒸汽),下列说法不正确的是
A.乙池中溶液的pH变大 B.E处通入H2,C处有O2放出
C.甲池中阴极区只有苯被还原 D.导线中共传导11.2mol电子
下列说法正确的是
A.煤经处理变为气体燃料的过程属于物理变化
B.淀粉、油脂和蛋白质都是高分子化合物
C.乙烯和乙醇均可使酸性KMnO4溶液褪色
D.乙酸乙酯和植物油均可水解生成乙醇