科学家寻找高效催化剂实现大气污染物转化:
2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) △H1
(1)已知:CO燃烧热△H2=-283kJ·mol-1。几种化学键键能数据如下:
化学键 | N=N键 | O=O键 | |
键能/kJ·mol-1 | 945 | 498 | 630 |
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3= ,上述△H1= 。
(2)CO——空气在KOH溶液中构成燃料电池(石墨为电极),若放电后,电解质溶液中离子浓度大小顺序为c(K+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(CO32-)>c(H+),则负极的电极反应式为 。
(3)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的平衡常数表达式为 。图A中曲线 (填“I”或“II”)能正确表示平衡常数与温度的关系,理由是 。
(4)当NO、CO的浓度比为1时,体系中NO平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图B所示。α(NO)随着温度升高而 (填“增大”或“减小”),其原因是 。图B中,压强由小到大的顺序为 ,其判断理由是 。
高铁酸钾是绿色、环保型水处理剂,也是高能电池的电极材料。工业上,利用硫酸亚铁为原料,通过铁黄(FeOOH)制备高铁酸钾,可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)有同学认为上述流程可以与氯碱工业联合。写出电解饱和食盐水制取次氯酸钠的化学方程式 。
(2)制备铁黄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。实验测得反应溶液的pH、温度对铁黄产率的影响如图所示。反应温度宜选择 ;pH大于4.5时铁黄产率降低的主要原因可能是 。
(3)用高铁酸钾处理水时,不仅能消毒杀菌,还能除去水体中的H2S、NH3、CN-等,生成的氢氧化铁胶体粒子还能吸附水中悬浮杂质。试写出高铁酸钾处理含CN-废水时除去CN-的离子方程式 。
(4)K2FeO4可作锌铁碱性高能电池的正极材料,电池反应原理:
2K2FeO4+3Zn+8H2O2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4KOH。放电时负极材料是 ;充电时阳极的电极反应式为 。
(5)已知:常温下,Kap[Fe(OH)3]=4.0×10-38。高铁酸钾的净水能力与废水的pH有关,当溶液pH=2时,废水中c(Fe3+)= mol·L-1。
(6)如果上述流程中,铁元素总利用率为75%。利用1mol 2mol·L-1FeSO4溶液能制备纯度为90%的高铁酸钾 kg。
高氯酸铵(NH4ClO4)常作火箭发射的推进剂。已知NH4ClO4在400℃时开始分解。某课题组设计实验探究NH4ClO4的分解产物(假设装置内药品均足量)。
(1)甲同学设计如图实验(部分夹持装置已省略):
①若高氯酸铵分解有氯气生成,则可能观察到的现象是 ,写出产生该现象的离子方程式 。
②实验完毕后,取出E中硬质玻璃管中固体于试管中,滴加蒸馏水,产生的气体R能使红色湿润的石蕊试纸变蓝色。R的电子式为 。硬质玻璃管中固体与水反应放出R的化学方程式为 。
(2)乙同学认为,A中可能产生O2。为了验证他的猜想,选择上述部分装置和下列提供的装置进行实验:
①按气流从左至右,装置的连接顺序为 。
②能说明有氧气的现象是 。
(3)通过查阅资料:NH4ClO4在℃时的分解产物为N2、Cl2、O2、H2O,写出高氯酸铵分解的化学方程式 。
锰及其化合物有广泛应用。
(1)在稀硫酸酸化的双氧水中加入二氧化锰粉末,产生大量气泡,且黑色固体消失;向反应完全后的溶液中加入高锰酸钾溶液生成黑色沉淀。经检测:1mol KMnO4完全反应转移3mol电子。在双氧水参与的反应中,二氧化锰除了作催化剂还作 ;写出加入高锰酸钾后产生黑色沉淀的离子方程式 。
(2)菱锰矿是生产铁锰合金中锰的来源,其主要成分是碳酸锰。已知锰常见的化合价有+2、+4、+6、+7。在空气中灼烧菱锰矿生产四氧化三锰,然后用铝热反应制备锰。写出菱锰矿粉末在空气中高温灼烧生成四氧化三锰的化学方程式 。如果冶炼1100kg锰,理论上消耗铝的质量为 kg。
(3)工业生产中为了制备硫酸锰,往往将硫酸锰溶液中亚铁离子氧化成铁离子,调节pH除去铁离子。向混合溶液中滴加稀硫酸酸化,加入软锰矿(主要成分是二氧化锰)氧化亚铁离子,写出该过程的离子方程式 。
(4)酸性高锰酸钾可氧化乙醇,配平下列反应方程式:
KMnO4+ H2SO4+ CH3CH2OH= K2SO4+ MnSO4+ CH3COOH+ □。
常温下,现有浓度都为0.1mol·L-1HX、HY的溶液各20ml,分别用0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定。溶液的pH与加入NaOH溶液体积V的关系如图所示。
下列判断错误的是
A.滴定过程中,水电离的c(H+)·c(OH-)均不变
B.HX的电离程度小于HY的电离程度
C.V=10ml时,c(HX)+c(X-)=2c(Na+)
D.V=20ml时,c(Y-)>c(X-)
工业上,利用CO和H2合成二甲醚:3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) ,为了寻找合适的温度,研究者进行了多次实验,每次实验保持原料气组成(3mol CO、3mol H2)、体积(10L)、反应时间等因素不变,实验结果如图所示。下列说法正确的是
A.X、Y两点对应的CO正反应速率相等
B.合成二甲醚的正反应△H>0
C.反应温度控制在240℃~260℃之间
D.选择合适催化剂,可以提高CO的转化率