硼位于ⅢA族,三卤化硼是物质结构化学的研究热点,也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl3)可用于制取乙硼烷(B2H6),也可作有机合成的催化剂。
查阅资料 ①BCl3的沸点为12.5 ℃,熔点为-107.3 ℃;②2B+6HCl△2BCl3↑+3H2↑;③硼与铝的性质相似,也能与氢氧化钠溶液反应。
设计实验 某同学设计如图所示装置制备三氯化硼:
请回答下列问题:
(1)常温下,高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应,而且不需要加热,两个反应的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式:_________________。
(2)E装置的作用是___________。如果拆去B装置,可能的后果是_________________。
(3)实验中可以用一个盛装___(填试剂名称)的干燥管代替F和G装置,使实验更简便。
(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾,写出该反应的化学方程式:____________;实验室保存三氯化硼的注意事项是_______。
(5)为了顺利完成实验,正确的操作是_______(填序号).
①先点燃A处酒精灯,后点燃D处酒精灯
②先点燃D处酒精灯,后点燃A处酒精灯
③同时点燃A、D处酒精灯
(6)请你补充完整下面的简易实验,以验证制得的产品中是否含有硼粉:取少量样品于试管中,滴加浓_______(填化学式)溶液,若有气泡产生,则样品中含有硼粉;若无气泡产生,则样品中无硼粉。
氢气是一种清洁能源。在冶金、电力、材料等领域应用广泛。请回答下列问题:
(1)某科研团队利用透氧膜获得N2、H2的工作原理如图所示(空气中N2和O2的物质的量之比为4:1)。上述过程中,膜I侧所得气体的物质的量之比为n(H2):n(N2)=3:1,则氧化作用的物质为_______________,膜Ⅱ侧发生的电极反应式为_________________
(2)用CO和H2合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g) △H1
已知CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0kJ/mol
CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g) △H3=-41.1kJ/mol
则△H1=________________
(3)向体积可变的密闭容器中充入1molCO和2.2molH2,在恒温恒压条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g),平衡时,CO的转化率α(CO)随温度、压强的变化情况如图1所示。
①压强p1_____(填“>”、“<”或“=”)p2;M点时,该反应的平衡常数Kp=______(用平衡分压表示,分压=总压×物质的量分数)
②不同温度下,该反应的平衡常数的对数值lgK如图2,其中A点为506K时平衡常数的对数值,则B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lgK与温度(T)的关系的是_____________
(4)H2还原NO的反应为2NO(g)+2H2(g)⇌N2(g)+2H2O(l),实验测得反应速率的表达式为v=k·cm(NO)·cn(H2)(k是速率常数,只与温度有关)。
①某温度下,反应速率与反应物浓度的变化关系如下表所示。
编号 | c(H2)/(mol·L-1) | c(NO)/(mol·L-1) | v/(mol·L-1·min-1) |
1 | 0.10 | 0.10 | 0.414 |
2 | 0.10 | 0.20 | 1.656 |
3 | 0.50 | 0.10 | 2.070 |
由表中数据可知,m=_______,n=_______。
②上述反应分两步进行:ⅰ2NO(g)+2H2(g) ⇌N2(g)+H2O2(l)(慢反应)
ⅱH2O2(l)+H2(g) ⇌2H2O(l)(快反应)。下列说法正确的是_______
A. H2O2是该反应的催化剂 B. 总反应速率由反应ⅱ的速率决定
C. 反应ⅰ的活化能较高 D.反应ⅰ中NO和H2的碰撞仅部分有效
碳酸锰是制取其他含锰化合物的原料,也可用作脱硫的催化剂等。一种焙烧氯化铵和菱锰矿粉制备高纯度碳酸锰的工艺流程如图所示
已知①菱锰矿粉的主要成分是MnCO3,还有少量的Fe、Al、Ca、Mg等元素
②常温下,相关金属离子在浓度为0.1mol/L时形成M(OH)n沉淀的pH范围如表
金属离子 | Al3+ | Fe3+ | Fe2+ | Ca2+ | Mn2+ | Mg2+ |
开始沉淀的pH | 3.8 | 1.5 | 6.3 | 10.6 | 8.8 | 9.6 |
沉淀完全的pH | 5.2 | 2.8 | 8.3 | 12.6 | 10.8 | 11.6 |
③常温下,Ksp(CaF2)=1.46×10−10,Ksp(MgF2)=7.42×10−11;Ka(HF)=1.00×10−4
回答下列问题:
(1)“混合研磨”的作用为_______________________
(2)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_________________________________
(3)分析图1、图2,焙烧氯化铵、菱锰矿粉的最佳条件是_____________________________
(4)净化除杂流程如下
①已知几种物质氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O8>KMnO4>MnO2>Fe3+,则氧化剂X宜选择__________
A. (NH4)2S2O8 B. MnO2 C. KMnO4
②调节pH时,pH可取的范围为_________________
③常温下加入NH4F将Ca2+、Mg2+沉淀除去,此时溶液中,=______若此时pH为6,c(Mg2+)= a mol/L,则c(HF)为______________ mol/L (用a表示)
(5)“碳化结晶”过程中不能用碳酸铵代替碳酸氢铵,可能的原因是__________________
氮的化合物在国防建设、工农业生产和生活中有广泛的用途。请回答下列问题:
(1)已知25℃,NH3·H2O的Kb=1.8×10−5,H2SO3的Ka1=1.3×10−2,Ka2=6.2×10−8。
① 若氨水的浓度为2.0 mol·L-1,溶液中的c(OH−)=_________________mol·L−1。
②将SO2通入2.0 mol·L-1氨水中(溶液的体积保持不变),当c(OH−)降至1.0×10−7 mol·L−1时,溶液中的 =______;(NH4)2SO3溶液中的质子守恒____________。
(2)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1HCl溶液中滴加0.1 mol·L-1氨水,得到溶液pH与氨水体积的关系曲线如图所示:
①试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是_________;
②在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是___________;
③写出a点混合溶液中下列算式的精确结果(不能近似计算):c(Cl-)- c(NH4+)=____________,c(H+)- c(NH3·H2O)=____________;
(3)亚硝酸(HNO2)的性质和硝酸类似,但它是一种弱酸。常温下亚硝酸的电离平衡常数Ka=5.1×10-4;H2CO3的Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11。常温下向含有2mol碳酸钠的溶液中加入含1mol HNO2的溶液后,溶液中CO32-、HCO3-和NO2-的浓度由大到小的顺序是______ 。
某学习小组设计实验探究H2S的性质,装置如图所示。
下列说法正确的是( )
A. 若F中产生黑色沉淀,则说明H2SO4的酸性比H2S强
B. 若G中产生浅黄色沉淀,则说明H2S的还原性比Fe2+强
C. 若H中溶液变红色,则说明H2S是二元弱酸
D. 若E中FeS换成Na2S,该装置也可达到相同的目的
某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如图所示,甲装置能将H2O和CO2转化为C6H12O6和O2,X、Y是特殊催化剂型电极,乙装置为甲醇—空气燃料电池。下列说法不正确的是
A.b口通入空气,c口通入甲醇
B.甲装置中H+向X极移动,乙装置中H+向M极移动
C.理论上,每生成22.4LO2(标况下),必有4mol电子由N极移向X极
D.阳极上的电极反应式为6CO2 + 24H+ + 24e- = C6H12O6 + 6H2O