欧盟征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖,使得对如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
(1)近年来,我国储氢碳纳米管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,请完成并配平下述化学方程式:
口C+口K2Cr2O7+口______=口CO2↑+口K2SO4+口Cr2(SO4)3+口H2O
(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-116kJ/mol
①下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是_______(填字母代号)。
A.随时将CH30H与反应混合物分离 B.降低反应温度
C.增大体系压强 D.使用高效催化剂
②已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H2=-283kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H3=-242kJ/mol
则表示lmol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为______________。
③在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃ 三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为lmol)与CO平衡转化率的关系。
请回答:
i)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是_________;
ii)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下,反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的平衡常数K=__________。
(3)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。 CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为5.6×10-5mol/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为______________。
碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池,其构造如图所示。
放电时总反应为:Zn + 2H2O + 2MnO2Zn(OH)2 + 2MnOOH
从废旧碱性锌锰电池中回收Zn和MnO2的工艺如下:
回答下列问题:
(1)MnOOH中,Mn元素的化合价为________。
(2)“还原焙烧”过程中,高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中MnOOH、MnO2被还原成MnO),主要原因是“粉料”中含有________。
(3)“净化”是为了除去浸出液中的Fe2+,方法是:加入________(填化学式)溶液将Fe2+氧化为Fe3+,再调节pH使Fe3+完全沉淀。(离子浓度小于1×10-5mol·L-1即为沉淀完全)已知浸出液中Mn2+、Zn2+的浓度约为0.1 mol·L-1,根据下列数据计算调节pH的合
理范围是________至________。
化合物 | Mn(OH)2 | Zn(OH)2 | Fe(OH)3 |
KSP近似值 | 10-13 | 10-17 | 10-38 |
(4)“电解”时,阳极的电极反应式为_____。本工艺中应循环利用的物质是_____(填化学式)。
(5)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤,滤液的主要成分是ZnCl2和MnCl2。“粉料”中的MnOOH与盐酸反应的化学方程式为________。
(6)某碱性锌锰电池维持电流强度0.5A(相当于每秒通过5×10-6 mol电子),连续工作80分钟即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为6 g,则电池失效时仍有________%的金属锌未参加反应。
三氯化硼的熔点为-107.3 ℃,沸点为12.5 ℃,易水解生成硼酸(H3BO3),可用于制造高纯硼、有机合成催化剂等。实验室制取三氯化硼的原理为B2O3+3C+3Cl22BCl3+3CO。
(1)甲组同学拟用下列装置制取纯净干燥的氯气(不用收集)。
①装置B中盛放的试剂是__,装置C的作用是___________________。
②装置A中发生反应的离子方程式为 _____________________________。
(2)乙组同学选用甲组实验中的装置A、B、C和下列装置(装置可重复使用)制取BCl3并验证反应中有CO生成。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为
A→B→C→G→__→__→__→__→F→D→I。
②能证明反应中有CO生成的现象是___________________________。
③开始实验时,先点燃____(填“A” 或“G”)处的酒精灯。
④请写出BCl3水解的化学方程式__________________________。
⑤硼酸是一元弱酸,其钠盐化学式为Na [B(OH)4],则硼酸在水中电离方程式是____。
T℃时,在20.00 mL 0.10 mol·L-1CH3COOH溶液中滴入0.10 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH与NaOH溶液体积关系如图所示。下列说法正确的是
A. T℃时,CH3COOH电离平衡常数Ka=1.0×10-3
B. M点对应的NaOH溶液体积为20.0 mL
C. N点与Q点所示溶液中水的电离程度:N>Q
D. N点所示溶液中c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
如右图所示,甲池的总反应式为:N2H4+O2=N2+2H2O,下列关于该电池工作时的说法正确的是
A. 该装置工作时,Ag电极上有气体生成
B. 甲池和乙池中的溶液的pH均减小
C. 甲池中负极反应为N2H4-4e-=N2+4H+
D. 当甲池中消耗0.1molN2H4时,乙池中理沦上最多产生6.4g固体
下列有关实验的操作、现象及原理均正确的是
A. 用玻璃棒蘸取NaClO溶液点在干燥的pH试纸上,试纸呈现蓝色,证明HClO是弱酸
B. 将一定量的FeCl3晶体、盐酸依次加入容量瓶中,配制一定物质的量浓度的FeCl3溶液
C. 为证明Cu与浓硫酸反应生成了CuSO4,可将反应后的混合液冷却后再向其中加入蒸馏水,若显蓝色即可证明生成了CuSO4
D. 用乙醇、乙酸及浓硫酸制取乙酸乙酯的过程中发现忘加碎瓷片,需在完全冷却后再补加