乙炔(C2H2)在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛,可由电石(CaC2)直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产。
(1)电石水化法制乙炔是将生石灰与焦炭在3000℃下反应生成CaC2,CaC2再与水反应即得到乙炔。CaC2与水反应的化学方程式为____
(2)已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(1) △H1=-890.3kJ/mol
C2H2(g)+2.50(g)===2CO2(g)+H2O(1) △H2=-1299.6J/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H3=-571.6kJ/mol
则甲烷气相裂解反应:2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)的△H=_____kJ/mol。
(3)哈斯特研究得出当甲烷分解时,几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。
①T1℃时,向1L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4只发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=c(CH4)。该反应的△H____0(填“>”或“<”),CH4的平衡转化率为____%(保留3位有效数字)。上述平衡状态某一时刻,若改变温度至T2℃,CH4以0.01mol/(L·s)的平均速率增多,经ts后再次达到平衡,平衡时,c(CH4)=2c(C2H4),则T1_____(填“>”或“<”)T2,t=______s。
②列式计算反应2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)在图中A点温度时的平衡常数K=____(用平衡分压代替平衡浓度计算,lg0.05=-1.3)。
③由图可知,甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成,为提高甲烷制乙炔的转化率,除改变温度外,还可采取的措施有___________。
中科院一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯,甲烷在催化作用下脱氢,在气相中经自由基偶联反应生成乙烯,其反应如下: 2CH4(g) C2H4(g) +2H2(g) ΔH>0
化学键 | H—H | C—H | C = C | C—C |
E(kJ / mol) | a | b | c | d |
(1)已知相关化学键的键能如上表,甲烷制备乙烯反应的ΔH=___________ (用含a.b.c.d的代数式表示)。
(2)T1温度时,向1 L的恒容反应器中充入2 molCH4 ,仅发生上述反应,反应过程中 0~15 min CH4的物质的量随时间变化如图1所示,测得10-15 min时H2的浓度为1.6 mol/L。
①0~ 10 min内CH4表示的反应速率为____mol/(L・min) o
②若图中曲线a、曲线b分别表示在温度T1时,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n (CH4)变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是 ________ (填"a"或 “b”)。
③15 min时,若改变外界反应条件,导致n( CH4)发生图中所示变化,则改变的条件可能是_____(任答一条即可)。
(3)实验测得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4).c2(H2) 其中K正、K逆为速率常数仅与温度有关,T1温度时k正与K逆的比值为______ (填数值)。若将温度由T1升高到T2,则反应速率增大的倍数V正 ____V逆(填“>”“=”或“<”),判断的理由是__________
(4)科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解。如图2所示,电解质是掺杂了 Y2O3与 ZrO2的固体,可在高温下传导O2-
①C极的Pt为_______ 极(选填“阳”或“阴” )。
②该电池工作时负极反应方程式为_____________________ 。
③用该电池电解饱和食盐水,一段时间后收集到标况下气体总体积为112 mL,则阴极区所得溶液c(OH—)=_______ (假设电解前后溶液的体积均为500 mL)。
在工业合成尿素时常用与作原料进行生产.
如图为合成氨反应,氮气、氢气按体积比为1:3投料时不同温度和压强、使用相同催化剂条件下,平衡混合物中氨的体积分数图象.
若分别用和表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率,则 ______ 填“”、“”或“”.
在、下,的转化率为
______ 计算结果保留小数点后1位.
将氨水与的盐酸等体积混合,若反应后混合溶液显碱性,则反应混合液中各离子浓度由大到小的顺序为 ______ .
与 经过两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如下:
与 反应生成尿素的热化学方程式为 ______ .
工业上合成尿素时,既能加快反应速率,又能提高原料利用率的措施有 ______ 填序号
A.升高温度 加入催化剂 将尿素及时分离出去 增大反应体系的压强
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为的密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如图所示:
已知总反应的速率通常由慢的一步反应决定,则合成尿素总反应的速率由第 ______ 步反应决定.
反应进行到10min时测得的物质的量如图所示,则用表示的第一步反应的速率 ______ .
氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
(1)室温下,0.1mol/L的亚硝酸(HNO2)、次氯酸的电离常数Ka分别为:7.1×10-6,2.98×10-9。HNO2的酸性比HClO_______(填“强”、“弱”);将0.1mol/L的亚硝酸加水稀释100倍,c(H+)_______(填“不变”、“增大”或“减小”),Ka值________(同上)
(2)NaNO2与NaCl都是白色粉末且都有咸味,但NaNO2有毒,具有致癌性。通常它们可以通过加入热的白醋(CH3COOH)鉴别,NaNO2遇到白醋会产生一种红棕色气体和一种无色气体,它们的组成元素相同。该反应的离子方程式为____________。
(3)磷及部分重要化合物的相互转化如图甲所示。
①“步骤Ⅰ”为白磷的工业生产方法之一,反应在1300℃的高温炉中进行,焦炭的作用是__________。
②不慎将白磷沾到皮肤上,可用0.2mol/LCuSO4溶液冲洗,“步骤Ⅱ”涉及的反应中氧化剂是_________。
(4)若处理后的废水中c(PO43-)=4×10-7mol/L,则溶液中c(Ca2+)不会超过________mol/L。(Ksp[Ca2(PO4)3]=2×10-29)
(5)某“液氨—液氧”燃料电池装置示意图如图乙所示,该燃料电池以NaOH为电解质。该电池在工作时,“电极2”为_______极(填“正”或“负”);“电极1”表面发生的电极反应式为_________。
“优先反应思想”是一条重要的化学学科思想.根据所学知识及题目提供的相关数据,回答下列问题:
向溶液中滴加少量氯水,溶液变黄.你认为使溶液变黄的微粒其符号是 ______ ,用实验证明你的观点,简述实验操作及现象 ______ .
用惰性电极电解由等物质的量的NaBr、KI、NaCl组成的混合溶液,阳极首先发生的电极反应式是 ______ .
已知常温下一些电解质的相关数据如表:
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| HClO |
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| AgCl |
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向等物质的量浓度的、、NaClO组成的混合溶液中逐滴加入稀硫酸,首先发生反应的离子方程式是 ______ .
向浓度均为的NaCl、组成的混合溶液中逐滴加入浓度为溶液,首先生成的沉淀其化学式为 ______ .
分别向四份各100mL、浓度均为的溶液中,加入铁、铜组成的均匀粉末状混合物,得到如下数据:
| Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ |
FeCl3溶液体积 | 100 | 100 | 100 | 100 |
加入粉末质量 | 3 |
| 9 | 12 |
剩余粉末质量 | 0 |
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根据表中的数据可求出粉末中铁、铜的物质的量之比为 ______ .
根据表中的数据分析Ⅰ反应后的溶液中存在的金属阳离子有用离子符号表示 ______ .
高炉炼铁中常见的反应为
某实验小组在实验室模拟上述反应。一定温度下,在盛有粉末的恒容密闭容器中通入,5min时生成内用CO表示的平均反应速率是______;5min时CO的转化率为______;若将此时反应体系中的混合气体通入的NaOH溶液中,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是______。
上述反应的平衡常数表达式______;判断该反应已经达到平衡状态的依据是______填序号。
容器内固体质量保持不变 容器中气体压强保持不变
已知上述反应的平衡常数K与温度单位:之间的关系如图所示。
根据图象可知,该反应的平衡常随温度升高而______填“增大”“减小”或“不变。
结合上述有关信息,指出两条提高CO的平衡转化率的措施:______写两条