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在工业废气和汽车尾气中含有多种氮氧化物,主要是NO 和NO2,都以NOx来表示。...

在工业废气和汽车尾气中含有多种氮氧化物,主要是NO NO2,都以NOx来表示。NOx能破坏臭氧层,产生光化学烟雾,是造成大气污染的主要来源之一。回答下列问题:

(1)已知 1mol 分子分解为单个原子所需要的能量为解离焓。 N2(g)NO(g)O2(g)的解离焓分别为941.7631.8493.7(单位kJ/mol),计算反应 2NO(g) = N2(g) + O2(g)H=_______kJ/mol,试判断NO(g)常温、常压下能否自发分解 ________填能或不能)

(2)为防止光化学烟雾,除从工厂、汽车的设计进行改进外,也要采用某些化学方法。用焦炭还原NOx 的反应为2NOx(g) + xC(s)N2(g) + xCO2(g)

.在恒温条件下,2 molNO2(g)和足量 C(s)反应,测得平衡时 NO2(g) CO2(g)的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:

AB两点NO2平衡转化率的关系α(A)____α(B),平衡常数关系K(A)_____K(B)(填>、<或=)

②计算C点时该反应的压强平衡常数Kp=_____MPa(Kp是用平衡分压代替平衡浓度)计算,分压=总压×物质的量分数)

Ⅱ.现在向容积均为 2L 的两个密闭容器AB中加入一定量的 NO(g)和足量的C(s),相同温度下测得两容器中n(NO)随时间变化情况如表所示:

 

0

20

40

60

80

n(NO)/mol(A)

2

1.5

1.1

0.8

0.8

n(NO)/mol(B)

1

0.8

0.65

0.53

0.45

 

B容器内反应在 100s时达到平衡状态,则0~100s内用 NO 表示的平均反应速率为v(NO)= ____________

(3)近年来电化学方法在处理氮氧化物方面也起到了一定的作用,如图是一种氨气一二氧化氮燃料电池,常温下可将二氧化氮转化为氮气。

c口通入的气体为______ ,写出负极反应的方程式 ________

②若ad口产生的气体体积共为1.568L(标况下),电路中通过的电子数为____

 

-171.8 能 > = 1 3×10-3 mol·L-1·s-1 NO2 2NH3-6e-=N2+6H+ 0.24 NA 【解析】 (1)根据解离焓的定义和焓变的定义可知焓变应等于反应物的解离焓之和-生成物的解离焓之和,所以反应2NO(g) = N2(g) + O2(g)的△H =2×631.8kJ/mol-(941.7 kJ/mol+493.7 kJ/mol)= -171.8 kJ/mol;该反应熵变不大,而该反应△H<0,所以常温常压下△H-T△S<0,所以该反应可以自发进行; (2)Ⅰ. NO2(g)和C(s)反应方程式为2NO2(g) + 2C(s)⇌N2(g) + 2CO2(g); ①该反应为气体体积增大的反应,增大压强平衡会左移,即压强越大NO2的平衡转化率越小,A、B两点均为平衡点,而B点的压强大于A点,所以转化率α(A)>α(B);该反应在恒温条件下进行,温度不变平衡常数不变,所以K(A)=K(B); ②初始投料为2 molNO2和足量 C,容器体积为2L,C点NO2和CO2的浓度相等,设生成的CO2物质的量为x,根据反应方程式2NO2(g)+2C(s)⇌N2(g)+2CO2(g)可知剩余的NO2的物质的量为(2-x)mol,则有x=2-x,所以此时容器中n(NO2)=n(CO2)=1mol,n(N2)=0.5mol;总压强为5MPa,则p(NO2)=p(CO2)==2MPa,p(N2)=1MPa,Kp==1; Ⅱ. NO(g)和C(s)反应方程式为2NO(g)+C(s)⇌N2(g)+CO2(g),该反应前后气体体积不变,且反应为C为固体,所以相同温度下不同容器中通入不同量的NO,最终达到的均为等效平衡;据表格数据可知A容器60s时已经到达平衡,初始投料A容器中NO的物质的量时B容器的二倍,二者达到等效平衡,所以平衡时B容器中n(NO)=0.4mol,容器体积为2L,所以0~100s内用 NO 表示的平均反应速率为v(NO)== 3×10-3 mol·L-1·s-1; (3)该装置为原电池,根据氢离子的移动方向可知右侧为正极,得电子发生还原反应,左侧为负极,失电子发生氧化反应; ①右侧为正极,正极发生还原反应,该过程中二氧化氮转化为氮气被还原,应发生在正极区,即c口通入的气体为NO2;氨气在负极被氧化成氮气,电极方程式为:2NH3-6e-=N2+6H+; ②该电池工作时,正极反应为6NO2+24H++24e-=3N2+12H2O,负极反应为8NH3-24e-=4N2+24H+,可知转移24mol电子时,正极产生3mol气体,负极产生4mol气体,共7mol气体,标况下1.568L的物质的量为0.07mol,所以转移的电子为0.24mol,数目为0.24NA。
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孔雀石是含铜的碳酸盐矿物,主要成分为 Cu2(OH)2CO3,工业上以孔雀石(主要杂质有FeCO3FeOSiO2)制备胆矾的一般流程如下:

注:重结晶目的是为了除尽Fe3+

回答下列问题:

(1)写出气体A 的电子式______________

(2)方法 1 的原理是用微酸性的高锰酸钾溶液将二价铁氧化为 Fe(OH)3,使之与 MnO2 共沉淀,易于过滤,除铁效果好,稍有过量,溶液即显微红色,便于掌握。稍过量的高锰酸钾会自动分解,产生 MnO2 和一种无毒的气体,请完善此反应的离子反应方程式:_____MnO4- +________H+ = __MnO2↓ + _________

(3)方法 1 的不足之处是在酸性条件下会发生副反应__________________ (写出离子方程式),产物Mn2+进入溶液,需要后续步骤除去,同时 Fe3+水解也不易彻底。因而实际生产中更多采用的是方法 2,用过氧化氢作为氧化剂,优点是____。氧化后调节pH 沉淀出氢氧化铁,但需注意pH 不可过高,否则造成的影响是_____

(4)若在实验室进行步骤A 操作,需要用到的硅酸盐仪器有 _________________   

(5)CuSO4·5H2O 含量的测定:称取 0.5g 样品,溶于水,移入 100mL 容量瓶中,稀释至刻度,量取 25.00mL,稀释至 100mL,加入10mL -氯化铵缓冲溶液(pH=10) 0.2g 红紫酸铵混合指示剂,摇匀,用浓度为 cmol·L-1 EDTA 标准溶液滴定至溶液呈紫蓝色不变,重复三次,平均消耗的标准溶液体积为VmL (EDTA 能与大多数金属离子形成稳定的 1:1 络合物,是络合滴定中的常用滴定试剂)

①计算CuSO4·5H2O 质量分数 ______________

②若不进行重结晶操作,计算出的质量分数结果会__________(填偏低、偏高或者无影响)

 

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12-二溴乙烷主要用于汽油抗爆剂的添加剂,还可用作有机合成和蒸熏消毒用的溶剂。实验室用乙醇、浓硫酸制备乙烯并合成12-二溴乙烷,反应原理为:CH2 = CH2 + Br2→CH2BrCH2Br,反应装置如图(加热装置省略)

实验步骤:

①如图组装好仪器,在冰水冷却下,将 24 mL 浓硫酸缓慢加入到 12 mL 乙醇中,混合均匀后取 6 mL 加入到三颈烧瓶中,剩余部分倒入恒压滴液漏斗中。

②取一支 20 mL 的吸滤管,量取 3.0 mL(0.1 mol)液溴倒入吸滤管中,再加入 3~5 mL 水,将吸滤管放入 4 的烧杯中。

③加热装置 1 前,先切断装置 3 4 的连接处,待温度上升到约 120 ℃时,大部分空气已被排出,然后连接 3 4,待温度上升到约 170 ℃时有乙烯产生,开始缓慢滴加乙醇-硫酸混合液,并维持温度在 170~200 ℃左右,当溴的颜色全部褪去,反应即告结束。

④反应完成后,先取下吸滤管,再停止加热。将产物转移至分液漏斗中,依次以等体积的水、1%氢氧化钠水溶液各洗一次,再用水洗两次至中性。加入适量无水氯化钙干燥粗产品,过滤、蒸馏,收集 129~132℃的馏分,产量 5.7g。回答下列问题:

(1)乙烯与溴的反应类型为 _______反应,组装好仪器后必须先 _____________   

(2)装置 1 为乙烯发生器,反应中浓硫酸的作用是     ____________________

(3)装置 2 为安全瓶,若系统发生堵塞,2 中的现象为     ____________________

(4)制备乙烯时,常伴有乙醇被氧化的副反应,生成二氧化碳、二氧化硫等气体、则装置 3 洗气瓶中的试剂为________,若去掉装置3,则装置 4 中可能发生的副反应的化学方程式为 ___________________

(5) 1 中滴速过快,可能产生的影响为乙烯来不及与溴反应而跑掉,同时也会带走一部分溴进入装置 5(5% 氢氧化钠溶液),降低产率。装置4吸滤管中加水的目的是________。已知该条件下溴与NaOH 反应的氧化产物只有NaBrO3,写出该反应的离子方程式 _____________

(6)计算本实验的产率:______________    (保留一位小数)

 

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已知:pOH= -lgc(OH-)298 K时,向20.00 mL0.10mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的盐酸,溶液的pHpOH与加入盐酸体积关系如图所示。下列说法正确的是

A. 曲线PJN表示溶液中PH的变化

B. M点水的电离程度比Q点大

C. MP两点的数值之和a + b = 14

D. pHpOH交叉点J对应的V(盐酸)=20.00 mL

 

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碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品,电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示(加入两极的物质均是常温常压下的物质)。下列说法正确的是

A. 电解一段时间后,阴极和阳极消耗的气体的物质的量之比为l:2

B. 石墨l极发生的电极反应为2CH3OH+CO-e-=(CH3O)2CO+H+

C. 石墨2极与直流电源正极相连

D. H+由石墨2极通过质子交换膜向石墨l极移动

 

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下列有关实验的操作叙述不正确的是(    )

A.Na2S 水溶液中通入Cl2,有淡黄色沉淀生成,说明非金属性 Cl>S

B.某位同学配制一定物质的量浓度的 NaOH 溶液定容时,俯视凹液面最低点,将造成所配溶液浓度偏高

C.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解;再加入Cu(NO3)2 固体,铜粉仍不溶解

D.用蒸发皿进行加热蒸发时,不需垫石棉网可直接进行

 

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