【題目】霧霾天氣頻繁出現(xiàn),嚴重影響人們的生活和健康。其中首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5,其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。因此,對PM2.5、SO2、NOx等進行研究具有重要意義。請回答下列問題:
(1)將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣。
若測得該試樣所含水溶性無機離子的化學組分及其平均濃度如下表:
離子 | K+ | Na+ | NH4+ | SO42- | NO3- | Cl- |
濃度mol/L | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷試樣的pH=_________。
(2)汽車尾氣中NOx和CO的生成:
①已知汽缸中生成NO的反應為:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H>0恒溫,恒容密閉容器中,下列說法中能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是____
A.混合氣體的密度不再變化 B.混合氣體的平均分子量不再變化
C.N2、O2、NO的物質(zhì)的量之比為1∶1∶2 D.氧氣的百分含量不再變化
②汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO,有人設想按下列反應除去CO,2CO(g)=2C(s)+O2(g),已知該反應的△H>0,則該設想能否實現(xiàn)______________(填“能”或“不能”)
(3)為減少SO2的排放,常采取的措施有:
①將煤轉化為清潔氣體燃料。已知:
H2(g)+ 1/2O2(g) =H2O(g) △H=-241.8kJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g) =CO(g)△H =-110.5kJ·mol-1
寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式:___________________。
②洗滌含SO2的煙氣。
(4)汽車尾氣凈化的主要原理:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g);△H<0,若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是_________(填序號)。(如圖中v正、K、n、w分別表示正反應速率、平衡常數(shù)、物質(zhì)的量、質(zhì)量分數(shù))
車輛排放的氮氧化物、煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫是導致霧霾天氣的“罪魁禍首”之一;钚蕴靠商幚泶髿馕廴疚颪O。在5L密閉容器中加入NO和活性炭(假設無雜質(zhì))。一定條件下生成氣體E和F。當溫度分別在T1℃和T2℃時,測得各物質(zhì)平衡時物質(zhì)的量(n/mol)如下表:
物質(zhì) 溫度/℃ | 活性炭 | NO | E | F |
初始 | 3.000 | 0.10 | 0 | 0 |
T1 | 2.960 | 0.020 | 0.040 | 0.040 |
T2 | 2.975 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
(1)寫出NO與活性炭反應的化學方程式______________________;
(2)計算上述反應T1℃時的平衡常數(shù)K1=__________________;若T1<T2,則該反應的△H__________________0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)上述反應T1℃時達到化學平衡后再通入0.1molNO氣體,則達到新化學平衡時NO的轉化率為________;
【答案】 4 D 不能 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H= +131.3 kJmol-1 BD C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g) 4 < 80%
【解析】(1)根據(jù)表格提供的離子可知,NH4+ 水解導致試樣溶液呈酸性,再根據(jù)電荷守恒可知,c(K+)+c(NH4+ )+c(Na+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(Cl-)+c(NO3-),將表格中的數(shù)據(jù)代入得H+離子濃度為10-4,則PH值為4。
(2)①在恒容密閉容器中,混合氣體的質(zhì)量和體積始終不變,混合氣體的密度也始終不變,密度不能作為達到平衡狀態(tài)的判據(jù),A項錯誤;該反應是氣體體積不變的可逆反應,根據(jù)M=質(zhì)量/n,則混合氣體的平均分子量始終不變,不能作為達到平衡的判據(jù),B項錯誤;N2、O2、NO的物質(zhì)的量之比為1∶1∶2不能說明反應各物質(zhì)的濃度保持不變,C項錯誤;氧氣的百分含量不再變化,說明反應達到平衡狀態(tài),D項正確;答案選D。
②化學反應2CO(g)=2C(s)+O2(g)是一個熵減、吸熱的反應,則△H-T△S>0,所以該設想不能實現(xiàn)。
(3)已知:①H2(g)+ 1/2O2(g) =H2O(g) △H=-241.8kJ·mol-1、②C(s)+1/2O2(g) =CO(g) △H =-110.5kJ·mol-1,利用蓋斯定律,將②-①可得C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=(-110.51kJmol-1)-(-241.81kJmol-1)=+13l.3 kJmol-1,所以焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式為C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H= +131.3 kJmol-1 。
(4)可逆反應達化學平衡狀態(tài)時正逆反應速率不再變化,A項錯誤;該物質(zhì)的濃度在化學平衡時保持不變,所以K不再變化,B項正確;對于恒容容器而言,各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再改變,C項錯誤;平衡時NO的質(zhì)量分數(shù)不再改變,D項正確,答案選BD。
(5)①由表中數(shù)據(jù)可知,C、NO、E、F的化學計量數(shù)之比為0.040:0.080:0.040:0.040 =1:2:1:1,反應中C被氧化,結合原子守恒可知,生成物為N2與CO2,且該反應為可逆反應,則反應方程式為C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g)。
②從表中數(shù)據(jù)可知T1℃時的平衡濃度c(NO)=0.004mol/L,c(N2)=c(CO2)=0.008 mol/L,則T1℃時該反應的平衡常數(shù)為K1=(0.008×0.008)÷(0.004×0.004)=4從T1到T2,NO的濃度增大,說明平衡逆向移動,若T1<T2,升高溫度,平衡向吸熱反應方向移動,則該反應的正向為放熱反應,則△H < 0。
③在T1時,K=4,設NO的轉化率為x,根據(jù)三段式解答:
C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g)
起始濃度 0.04 0 0
變化濃度 0.04x 0.02x 0.02x
平衡濃度 0.04-0.04x 0.02x 0.02x
K=[0.02x×0.02x]÷[(0.04-0.04x)×(0.04-0.04x)=4,解得x=0.8,即達到新的平衡時,NO的轉化率為80%。
【題型】填空題
【結束】
10
【題目】鈦被稱為“二十一世紀金屬”,工業(yè)上用鈦鐵礦制備金屬鈦的工藝流程如下:
已知:鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應的主要產(chǎn)物是TiOSO4和FeSO4,TiOSO4遇水會水解。請回答下列問題:
(1)操作1用到的玻璃儀器除燒杯外還有_________;
(2)請結合化學用語解釋將TiO2+轉化為H2TiO3的原理_______________。
(3)已知鈦的還原性介于鋁與鋅之間。如果可從Na、Zn、Fe三種金屬中選一種金屬代替流程中的鎂,那么該金屬跟四氯化鈦反應的化學方程式是____________。
(4)電解TiO2來獲得Ti是以TiO2作陰極,石墨為陽極,熔融CaO為電解質(zhì),用碳塊作電解槽,其陰極反應的電極反應式是___________________________________。
(5)為測定溶液中TiOSO4的含量,先取待測鈦液10 mL用水稀釋至100 mL,加過量鋁粉,充分振蕩,使其完全反應:3TiO2+ +Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O。過濾后,取無色濾液20.00 mL,向其中滴加2~3滴KSCN溶液作指示劑,用______________________(填一種玻璃儀器的名稱)滴加0.1000mol·L-1 FeCl3溶液,發(fā)生Ti3++Fe3+=Ti4++Fe2+。滴定終點時的現(xiàn)象是___________________________________,若用去了30.00mL FeC13溶液,待測鈦液中TiOSO4的物質(zhì)的量濃度是______________mol/L。
【答案】 漏斗、玻璃棒 溶液中存在平衡:TiO2++2H2OH2TiO3+2H+,當加入水稀釋、升溫后,平衡正向移動 TiCl4+4Na Ti+4NaCl TiO2 + 4e- = Ti + 2O2- 酸式滴定管 溶液由無色變成紅色且半分鐘不褪色 1.50 mol/L
【解析】鈦鐵礦用濃硫酸溶解,濃硫酸具有酸性,強氧化性,反應的主要產(chǎn)物是TiOSO4和FeSO4,還可能有少量Fe2(SO4)3;向所得溶液中加入大量水稀釋后,加入過量鐵粉還原Fe3+,過濾得到濾液中只含有TiOSO4和FeSO4;TiOSO4水解過濾后得到H2TiO3,H2TiO3加熱灼燒得到TiO2,加入Cl2、過量碳高溫反應生成TiCl4,TiCl4和Mg高溫反應得到MgCl2和Ti。
(1)操作1為過濾,所需玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒,故還缺少的儀器為:漏斗和玻璃棒;故答案為:漏斗、玻璃棒;
(2)TiOSO4遇水會水解,水解方程式為TiO2++2H2OH2TiO3+2H+,水解是吸熱過程,加熱能促進水解;加水稀釋,促進水解。
故答案為:溶液中存在平衡:TiO2++2H2OH2TiO3+2H+,當加入水稀釋、升溫后,平衡正向移動;
(3)在流程中,金屬鎂置換出鈦單質(zhì),反應方程式為:TiCl4+2MgTi+2MgCl2。鈦的還原性介于鋁與鋅之間,即還原性:Al>Ti>Zn,又因為還原性Na>Al>Zn>Fe,則Na>Al>Ti>Zn>Fe,故Na、Zn、Fe三種金屬中只能選擇金屬Na代替鎂。反應方程式為:TiCl4+4Na
Ti+4NaCl。
故答案為:TiCl4+4NaTi+4NaCl;
(4)根據(jù)題意可知,TiO2作陰極,得電子,被還原得到單質(zhì)Ti,則陰極電極反應式為:TiO2+4e-=Ti+2O2-。故答案為:TiO2+4e-=Ti+2O2-;
(5)FeC13有強的氧化性,腐蝕橡膠,且其溶液呈酸性,所以選擇酸式滴定管。用KSCN溶液作指示劑,TiO2+反應完之前溶液為無色。當反應完,再滴入1滴FeC13溶液,溶液立即變紅色,且半分鐘后溶液顏色不褪色,到達滴定終點,停止滴定。
滴定過程中消耗n(FeC13)=0.1mol/L×0.03L=0.003mol。根據(jù)反應方程式可得出TiOSO4與Fe3+的關系式:TiOSO4~Ti3+~Fe3+,即滴定過程中n(FeC13)= n(TiOSO4)= 0.003mol。原待測液為10mL,稀釋至100mL后,取2omL溶液進行滴定實驗。所以原10mL待測液中含n(TiOSO4)= 0.003mol×=0.015mol,c(TiOSO4)= =1.5 molL-1。
故答案為:酸式滴定管;溶液由無色變成紅色且半分鐘不褪色 ;1.5 molL-1.
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列判斷正確的是
A. 通常狀況下,48gO2和O3的混合氣體中含有的氧原子數(shù)目約為3NA
B. 標準狀況下,4.48 L甲醛(HCHO)含有的分子數(shù)目約為2NA
C. 1L1mol·L-1CH3CH2OH溶液中含有的氧原子數(shù)目約為NA
D. 1 molMg中含有的電子數(shù)目約為2NA
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】一種含鋁、鋰、鈷的新型電子材料,生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料數(shù)量可觀,廢料中的鋁以金屬鋁箔的形式存在;鈷以鈷以Co2O3CoO的形式存在,吸附在鋁箔的單面或雙面,鋰混雜于其中.從該廢料中回收(CoO) 的工藝流程如圖:
(1)過程I中采用NaOH溶液溶出廢料中的Al,反應的離子方程式為 .
(2)過程II中加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出鈷.則浸出鈷的化學反應方程式為(產(chǎn)物中只有一種酸根) . 在實驗室模擬工業(yè)生產(chǎn)時,也可用鹽酸浸出鈷,但實際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸,請從反應原理分析不用鹽酸浸出鈷的主要原因 .
(3)過程Ⅲ得到鋰鋁渣的主要成分是LiF和Al(OH)3 , 碳酸鈉溶液在產(chǎn)生Al(OH)3時起重要作用,請寫出該反應的離子方程式 .
(4)碳酸鈉溶液在過程III和IV中所起作用有所不同,請寫出在過程IV中起的作用是 .
(5)在Na2CO3溶液中存在多種粒子,下列各粒子濃度關系正確的是(填序號).
A.c(Na+)=2c(CO32﹣)
B.c(Na+)>c(CO32﹣)>c(HCO3﹣)
C.c(OH﹣)>c(HCO3﹣)>c(H+)
D.c(OH﹣)﹣c(H+)=c(HCO3﹣)+2c(H2CO3)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知25℃時,AgI飽和溶液中c(Ag+)為1.22×10﹣8 mol/L,AgCl的飽和溶液中c(Ag+)為1.25×10﹣5 mol/L.若在10mL含有KCl和KI各為0.01mol/L的溶液中,加入16mL 0.01mol/L AgNO3溶液,這時溶液中所含溶質(zhì)的離子濃度大小關系正確的是( )
A.c(K+)>c(NO3﹣)>c(Ag+)>c(Cl﹣)>c(I﹣)
B.c(K+)>c(NO3﹣)>c(Cl﹣)>c(Ag+)>c(I﹣)
C.c(K+)>c(NO3﹣)>c(Ag+)=c(Cl﹣)+c(I﹣)
D.c(NO3﹣)>c(K+)>c(Ag+)>c(Cl﹣)>c(I﹣)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】如圖是關于反應A2(g)+3B2(g)2C(g)(正反應為放熱反應)的平衡移動圖象,影響平衡移動的原因可能是( 。
A.升高溫度,同時加壓
B.降低溫度,同時減壓
C.增大反應物濃度,同時減小生成物濃度
D.增大反應物濃度,同時使用催化劑
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】2018年,一檔《輝煌中國》電視紀錄片,讓“厲害了,我的國”成了不少人的口頭禪。我國科技創(chuàng)新成果卓越,下列成果中獲得諾貝爾獎的是( )
A.侯德榜發(fā)明聯(lián)合制堿法B.屠呦呦發(fā)現(xiàn)抗瘧新藥青蒿素
C.閔恩澤研發(fā)石油煉制催化劑D.張青蓮主持測定了幾種元素相對原子質(zhì)量的新值
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列關于能量變化的說法正確的是
A.冰融化成水放出熱量
B.化學鍵斷裂過程一定放出能量
C.生成物的總能量一定低于反應物的總能量
D.化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因
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