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磷酸是重要的化学试剂和工业原料。请回答下列问题: (1) 已知:25℃时,磷酸和...

磷酸是重要的化学试剂和工业原料。请回答下列问题:

(1) 已知:25℃时,磷酸和氢氟酸的电离常数如下表所示。

物质

H3PO4

HF

电离常数

Ka1=7.1×10-3,Ka2=6.3×10-8, Ka1=4.2×10-13

Ka=6.6×10-4

 

向 NaF 溶液中滴加少量 H3PO4溶液,反应的离子方程式为_____________

(2) 已知:

Ⅰ.CaO(s)+H2SO4(l) CaSO4(s)+H2O(l)     ΔH=-271 kJ·mol-1

Ⅱ.5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g) Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)     ΔH=-937 kJ·mol-1

则:①工业上用Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为_____________

②一定条件下,在密闭容器中只发生反应Ⅱ,达到平衡后缩小容器容积,HF的平衡转化率_______(填“ 增大”“ 减小”或“ 不变”,下同); HF的平衡浓度__________

(3)工业上用磷尾矿制备Ca5(PO4)3F时生成的副产物 CO 可用于制备 H2,原理为

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)    ΔH。

①一定温度下,向 10 L 密闭容器中充入0.5 mol CO和 1 mol H2O(g),2 min 达到平衡时,测得 0~2 min 内用 CO2 表示的反应速率 v(CO2)=0.02 mol·L-1·min-1。则 CO的平衡转化率 α=________;该反应的平衡常数 K=______________

②在压强不变的密闭容器中发生上述反应,设起始的,CO 的平衡体积分数(φ)与温度(T) 的关系如图所示。

则:该反应的 ΔH________0(填“>” “ <” 或“=”,下同)。 a______1,理由为_______________

 

H3PO4+F-=H2PO4-+HF Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l) 3H3PO4(l)+HF(g)+5CaSO4(s) ΔH=-418 kJ·mol-1 增大 不变 80% < < 相同温度下, 越小, CO 的转化率越大,其平衡体积分数越小 【解析】(1)根据电离平衡常数可知磷酸的酸性强于HF,但HF的酸性强于磷酸二氢根,因此向NaF溶液中滴加少量H3PO4溶液发生反应的离子方程式为 H3PO4+F-=H2PO4-+HF。(2)①已知:Ⅰ.CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271 kJ·mol-1 Ⅱ.5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937 kJ·mol-1 则根据盖斯定律可知Ⅰ×5-Ⅱ即得到Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)3H3PO4(l)+HF(g)+5CaSO4(s) ΔH=-418 kJ·mol-1。②反应Ⅱ的正反应体积减小,所以达到平衡后缩小容器容积平衡向正反应方向减小,HF的平衡转化率增大;由于温度不变,平衡常数不变,即K=c(HF),因此HF的平衡浓度不变。(3)①测得 0~2 min内用CO2 表示的反应速率v(CO2)=0.02 mol·L-1·min-1,所以生成CO2浓度是0.04mol/L,则 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 起始浓度(mol/L) 0.05 0.1 0 0 转化浓度(mol/L) 0.04 0.04 0.04 0.04 平衡浓度(mol/L) 0.01 0.06 0.04 0.04 因此CO的平衡转化率α=0.04/0.05×100%=80%;该反应的平衡常数 K=。 ②根据图像可知升高温度CO的体积分数增大,说明平衡向正反应方向进行,所以该反应的 ΔH<0;由于相同温度下,y越小,CO 的转化率越大,其平衡体积分数越小,所以a<1。  
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五氧化二钒(V2O5)是重要的催化剂,可用某钒矿石(含有 V2O3、Fe、Al2O3等)来制备,工艺流程如下:

请回答下列问题:

(1) 钒矿石“粉碎”的目的为__________

(2)“滤渣1” 中除 Al2O3、 Fe(VO3)2、 Fe(VO3)3外,还含有__________(填化学式)。

(3)“酸浸”时,若用硝酸代替双氧水和盐酸,弊端为__________

(4)“滤渣 2” 的主要成分为 MgCO3、Fe(OH)3和 Al(OH)3,其中生成 Al(OH)3的离子方程式为__________

(5) 若“净化Ⅰ” 时直接加入足量的(NH4)2CO3,可能导致的后果为__________

(6)“煅烧”时,还生成参与大气循环的气体,该反应的化学方程式为__________

(7)产品中 V2O5纯度的测定: 称取产品 a g, 先用硫酸溶解,得到(VO2)2SO4溶液;再加入 V1 mL c1 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液(VO2+2H+Fe2+=VO2++Fe3++H2O); 最后用 c2 mol·L-1 KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点,消耗 KMnO4标准溶液的平均体积为 V2 mL。假设杂质不参与反应,则产品中 V2O5的质量分数为__________%。

 

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实验小组模拟工业上海水提溴,设计如下实验。 回答下列问题:

Ⅰ. 利用如图所示装置富集溴:

实验步骤:

①关闭 k1、k3,打开k2,向装置A 中通入足量Cl2,充分反应;

②停止通Cl2,关闭k2,打开 k1、k3 和k4, 向装置A 中通入足量热空气,同时向装置C中通入足量SO2,充分反应;

③停止通气体,关闭k1、k4

(1)a 的名称为___________

(2) 步骤①中主要反应的离子方程式为_____________

(3) 步骤②中通入热空气的作用为_______。 装置 C 发生富集溴的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________;实际参加反应的SO2 的物质的量大于理论值,主要原因为_____________(用化学方程式表示)。

Ⅱ.制备溴:

富集溴的过程结束后,继续向装置 C 中通入 Cl2,充分反应后蒸馏。

(4)下列蒸馏装置正确的是_____(填选项字母)。

(5) 装置 A 中加入V mL 含 Br的浓度为 c mol·L-1的浓缩海水,蒸馏所得溴单质的质量为 m g, 则该实验中溴单质的产率为__________

 

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硫元素形成的化合物有着广泛的用途。 请回答下列问题:

(1) 过二硫酸及其盐在工业上常用作强氧化剂。

①过二硫酸的结构为,其中氧元素的化合价为________

②过二硫酸铵溶液可用于检验溶液中的 Mn2+,现象为溶液变为紫红色。该反应的离子方程式为______

③电解法是制备过二硫酸钾的方法之一, 其装置示意图如下:

则:b 为电源的______极; 阳极反应式为_________________; 导线中流过 1 mol 电子时, 理论上通过阳离子交换膜的K的数目为___________

(2)Na2SO4是重要的工业原料,检验其溶液中含有SO42-的操作及现象为______________

 

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已知:25 ℃时, Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。 该温度下,用 0.100mol·L-1 的氨水滴定 10.00 mL 0.100mol·L-1 的一元酸 HA 的溶液, 滴定过程中加入氨水的体积(V)与溶液中 的关系如图所示。下列说法不正确的是

A. HA 为强酸

B. a=10

C. 25 ℃时,NH4的水解平衡常数为

D. 当滴入 20 mL 氨水时,溶液中存在 c(NH4)>c(A)

 

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实验室以空气和镁为原料制备 Mg3N2 的装置如图所示(夹持和加热装置略去):

下列说法正确的是

A. 装置 A、B 中可依次加入浓硫酸、NaOH 溶液

B. 装置 E 中碱石灰的作用是吸收尾气

C. 实验时, 应先加热 C,通入一段时间空气后再加热D

D. 若去掉装置 C,对产品纯度无影响

 

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