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17.鎳及其化合物具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性,是許多領(lǐng)域尤其是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要原料.回答下列問題:
(1)鎳及其化合物能發(fā)生下列反應(yīng):
①Ni+2HCl═NiCl2+H2↑;
②NiO2+4HCl═NiCl2+Cl2↑+2H2O
當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)移相同電子數(shù)時(shí),消耗HCl的物質(zhì)的量比為1:2,生成氣體的物質(zhì)的量比為1:1.
(2)工業(yè)上為從4J29合金(鐵鈷鎳合金)廢料中提取鈷和鎳,首先先進(jìn)行“酸浸”,鎳浸出率隨時(shí)間變化如圖所示
①“酸浸”的適宜溫度與時(shí)間分別為70℃、120min.鎳的浸出率并沒有隨溫度的升高而呈明顯提高的原因是70℃時(shí),Ni的進(jìn)出率已達(dá)90%,故升高溫度進(jìn)出率變化不大.
②除去鐵元素的過程中有下列反應(yīng)發(fā)生,請配平上述反應(yīng)方程式.
2Fe(OH)3+5-nClO-+2nOH-=2FeO4n-+5-nCl-+n+3H2O
(3)近年來鎳氫電池發(fā)展很快,它可由NiO(OH)與LaNi5H6(La為鑭元素,LaNi5H6中各元素化合價(jià)均可看作是零)組成,反應(yīng)方程式為NiO(OH)+LaNi5H6$?_{充電}^{放電}$LaNi5+6Ni(OH)2.LaNi5H6中H元素的化合價(jià)為0,該電池充電時(shí),陰極反應(yīng)是LaNi5+6H2O-6e-=LaNi5H6+6OH-
(4)向NiSO4溶液中加入氫氧化鈉溶液攪拌,有Ni(OH)2沉淀生成.
①當(dāng)Ni2+完全沉淀 (Ni2+濃度小于1×10-5mol/L) 時(shí),則溶液的pH約為9.7{已知Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14(mol/L)3; lg2≈0.3}.
②將生成的Ni(OH)2在空氣中加熱可制取堿式氧化鎳[NiO(OH)],若加熱不充分,制得的NiO(OH)中會(huì)混有Ni(OH)2,其組成可表示為xNiO(OH)•yNi(OH)2.現(xiàn)稱取1.013g樣品溶于稀硫酸,加入指示劑,用1.0mol/LFe2+標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,其離子方程式為NiO(OH)+Fe2++3H+=Ni2++Fe3++2H2O,滴定終點(diǎn)時(shí)消耗10.00mL標(biāo)準(zhǔn)液,則x:y的值10:1(列出計(jì)算過程).

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16.H3PO2是精細(xì)磷化工產(chǎn)品.工業(yè)制備原理如下:
Ⅰ.2P4+3Ba(OH)2+6H2O═3Ba(H2PO22+2PH3
Ⅱ.Ba(H2PO22+H2SO4═BaSO4↓+2H3PO2
下列推斷不正確的是( 。
A.反應(yīng)Ⅰ是氧化還原反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ是非氧化還原反應(yīng)
B.H3PO2具有還原性,在空氣中可能被氧化成磷酸
C.反應(yīng)Ⅰ中氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1:1
D.反應(yīng)Ⅰ中,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成2.24 L PH3時(shí),轉(zhuǎn)移0.3 mol電子

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15.碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛. 現(xiàn)將不同量的CO2(g)和H2(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中,進(jìn)行如下反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實(shí)驗(yàn)組溫度/℃起始量/mol平衡量/mol達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
CO2H2CO
180042.51.55
28302213
38302211
(1)實(shí)驗(yàn)1中,平衡常數(shù)K=0.9;v(H2)=0.15mol/(L•min)該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸(填“吸”或“放”)熱反應(yīng);
(2)實(shí)驗(yàn)3跟實(shí)驗(yàn)2相比,改變的條件可能是使用了催化劑或增大了壓強(qiáng)
(答一種情況即可);若該反應(yīng)符合圖所示的關(guān)系,則在圖中Y軸表示CO2或H2的百分含量(或其濃度、質(zhì)量、物質(zhì)的量等合理答案即可).
(3)能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是bc(多選扣分).
a.容器中壓強(qiáng)不變         b.混合氣體中c(CO ) 不變
c.v(H2=v(H2O)          d.c(CO2)=c(CO)
(4)某溫度下,平衡濃度符合下式:c(CO2)•c(H2)=c(CO)•c(H2O)由此可以判斷此時(shí)的溫度為830℃.其它條件不變,升高溫度,原化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)(填“正”或“逆”),容器內(nèi)混合氣體的密度不變(填“增大”、“減小”或“不變”).
(5)若在該條件下,將0.4mol CO與0.2mol H2O(g)混合加熱到830℃下達(dá)到平衡.平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率33.3%.

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14.甲烷,甲醇,乙酸是化工產(chǎn)品的重要原料.
(1)已知:以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法.
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJ•mol-1
CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJ•mol-1
①請寫出CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CO2(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式:
②將0.1mol CH4和0.2mol H2O(g)通入體積為10L的密閉容器里,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖:
已知100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,則用H2表示的平均反應(yīng)速率為;圖中的P1<P2(填“<”、“>”或“=”);
(2)分別將1molCO和2molH2置于恒容容器Ⅰ、恒壓容器Ⅱ和恒容絕熱容器Ⅲ中(三容器起始容積相同),在催化劑作用下自發(fā)反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0.
①若起始溫度相同,則達(dá)平衡時(shí)各容器中CH3OH含量由大到小的順序:(填容器編號),達(dá)到平衡所需時(shí)間是I>Ⅱ(填“<”、“>”或“=”)
②平衡時(shí),測得容器I中的壓強(qiáng)減小了30%,則該容器中CO的轉(zhuǎn)化率為45%.
(3)甲烷直接合成乙酸具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值.光催化反應(yīng)技術(shù)使用CH4和(填化學(xué)式)直接合成乙酸,且符合“綠色化學(xué)”的要求(原子利用率100%).若室溫下將amol•L-1的乙酸溶液和bmol•L-1Ba(OH)2溶液等體積混合,恢復(fù)室溫后有2c(Ba2+)=c(CH3COO-),請用含a和b的代數(shù)式表示乙酸的電離平衡常數(shù)Ka=$\frac{2b×1{0}^{-7}}{a-2b}$.

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13.分解水制氫氣的工業(yè)制法之一是硫.碘循環(huán),主要涉及下列反應(yīng):
ⅠSO2+2H20+I2═H2SO4+2HI
Ⅱ2HI?H2+I2
Ⅲ2H2SO4═2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反應(yīng),下列判斷正確的是bc
a.反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進(jìn)行  b.反應(yīng)Ⅰ中S02還原性比HI強(qiáng)
c.循環(huán)過程中需補(bǔ)充H20    d.循環(huán)過程中產(chǎn)生lmol02的同時(shí)產(chǎn)生lmolH2
(2)一定溫度下,向2L密閉容器中加入1molHI(g),發(fā)生反應(yīng)II,H2物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖1所示.0~2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(HI)=0.05mol•L-1•min-1.該溫度下,反應(yīng)2HI(g)?H2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c({H}_{2})c({I}_{2})}{{c}^{2}(HI)}$.相同溫度下,若開始加入HI(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍,則b是原來的2倍.
a.平衡常數(shù)  b.HI的平衡濃度  c.達(dá)到平衡的時(shí)間  d.平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)

(3)S02在一定條件下可氧化生成S03,其主反應(yīng)為:2S02 (g)+02(g)?2S03(g)AH<O,
若此反應(yīng)起始的物質(zhì)的量相同,則圖2關(guān)系圖正確的是bd
實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)使用的條件是:常壓、五氧化二釩、500℃,選擇該溫度條件的原因是催化劑的活性較高、加快反應(yīng)速率
(4)實(shí)際生產(chǎn)用氨水吸收S02生成亞硫酸的銨鹽.現(xiàn)取a克該銨鹽,若將其中的S02全部反應(yīng)出來,應(yīng)加入18.4mol/L的硫酸溶液的體積范圍為$\frac{a}{116×18.4}$L~$\frac{a}{198×18.4}$L.

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12.H2是重要的化工原料,在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中具有重要地位,回答下列問題:
(1)如何獲得廉價(jià)的氫氣是合成氨工業(yè)中的重要課題.目前常用戊烷跟水蒸氣反應(yīng)的方法獲得氨氣:
  C5H12(g)+5H2O(g)$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$5CO(g)+11H2(g)
已知幾個(gè)反應(yīng)的能量變化如圖所示,則上述反應(yīng)的△H=c-5a-11bkJ•mol-1

(2)利用氫氣合成氨的反應(yīng)原理為:3H2(g)+N2(g)$\frac{\underline{\;高溫、高壓\;}}{催化劑}$2NH3(g)現(xiàn)有甲、乙、丙3個(gè)固定容積為2L的密閉容器,在相同溫度和催化劑條件下,按不同的反應(yīng)物投入量進(jìn)行合成氨反應(yīng),相關(guān)數(shù)據(jù)如下表示:
容器
反應(yīng)物投入量2molH2、2molN24molH2、4molN22molNH3
平衡時(shí)N2的濃度(mol•L-1c11.5C3
N2的體積分?jǐn)?shù)123
混合氣體的密度(g•L-1123?
①下列描述不能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是a(填序號)
a.容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變   
b.3v (N2)=v (H2
c.容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
②乙容器中的反應(yīng)在20min后達(dá)到平衡,這段時(shí)間內(nèi)NH3的平均反應(yīng)速率v(NH3)=0.05mol•L-1•min-1,該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5.33L2•mol-2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字);
③分析上表中的數(shù)據(jù),下列關(guān)系正確的是ac(填序號).
a.c1>c3                 b.w 1<w 2            c.ρ2>ρ1>ρ3???????
④在合成氨工業(yè)中,為了提高反應(yīng)物的利用率,除了要提供適宜的溫度、壓強(qiáng)和使用催化劑外,還要采取的措施是將產(chǎn)物混合氣中的氨冷卻分離后,剩余氣體循環(huán)使用.
(3)一定條件下存在反應(yīng):H2(g)+I2(g)?2HI(g)△H<0,現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)完全相同的恒容絕熱密閉容器,在甲中充入1molH2和1molI2(g),在乙中充入2molHI(g).同時(shí)在700℃條件下開始反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)有關(guān)說法正確的是
①容器甲中氣體的正反應(yīng)速率比容器乙中的快(填“快”、“慢”或“相同”)
②容器甲中氣體的平衡常數(shù)比容器乙中的。ㄌ睢按蟆薄ⅰ靶 被颉跋嗟取保
③容器甲中氣體的顏色比容器乙中的深(填“深”、“淺”或“相同”)

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11.甲醇作為基本的有機(jī)化工產(chǎn)品和環(huán)保動(dòng)力燃料具有廣闊的應(yīng)用前景,CO2 加氫合成甲醇是合理利用CO2的有效途徑.由CO2制備甲醇過程可能涉及反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.58kJ•mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO (g)+H2O(g)△H2
反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H3=-90.77kJ•mol-1
回答下列問題:
(1)反應(yīng)Ⅱ的△H2=+41.19 kJ•mol-1,反應(yīng) I自發(fā)進(jìn)行條件是較低溫(填“較低溫”、“較高溫”或“任何溫度”).
(2)在一定條件下3L恒容密閉容器中,充入一定量的H2和CO2僅發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)物在不同起始投入量下,反應(yīng)體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線,如圖1所示.①H2和CO2的起始的投入量以A和B兩種方式投入
A:n(H2)=3mol,n(CO2)=1.5mol
B:n(H2)=3mol,n(CO2)=2mol,曲線 I代表哪種投入方式A(用A、B表示)
②在溫度為500K的條件下,按照A方式充入3mol H2和1.5mol CO2,該反應(yīng)10min時(shí)達(dá)到平衡:a.此溫度下的平衡常數(shù)為450;500K時(shí),若在此容器中開始充入0.3molH2和0.9mol CO2、0.6molCH3OH、0.6molH2O,反應(yīng)在開始時(shí)向正方向進(jìn)行.b.在500K時(shí),恒壓條件下按照A方式充入3mol H2和1.5mol CO2,平衡時(shí)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大于60%(大于、小于、等于)

(3)固體氧化物燃料電池是一種新型的燃料電池,它是以固體氧化鋯氧化釔為電解質(zhì),這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過,該電池的工作原理如圖3所示,其中多孔電極均不參與電極反應(yīng),圖2是甲醇燃料電池的模型.
①寫出該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式CH3OH-6e-+3O2-=CO2↑+2H2O.
②如果用該電池作為電解氯化鈉溶液的電池裝置,當(dāng)有16g甲醇發(fā)生反應(yīng)時(shí),則理論上陰極產(chǎn)生的H2在標(biāo)況下是33.6L.

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10.氨在生活、生產(chǎn)、科研中有廣泛用途.
(1)已知反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H=-159.5kJ/mol
反應(yīng)Ⅱ:NH2CO2NH4(s)=CO(NH22 (s)+H2O(g)△H=+116.5kJ/mol
反應(yīng)Ⅲ:H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol
則工業(yè)上以二氧化碳、氨為原料合成化肥尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(l)△H=-87kJ/mol.
(2)用NH3催化還原NxOy可以消除氮氧化物的污染.如有反應(yīng)4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(l)△H<0,相同條件下在2L密閉容器內(nèi),選用不同的催化劑,反應(yīng)產(chǎn)生N2的量隨時(shí)間變化如圖所示.
①0~4分鐘在A催化劑作用下,反應(yīng)速率υ(N2)=0.3125mol•L-1•min-1
②下列說法正確的是CD.
A.該反應(yīng)的活化能大小順序是:Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)
B.使用催化劑A達(dá)平衡時(shí),N2最終產(chǎn)率更大
C.單位時(shí)間內(nèi)H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時(shí),說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡
D.若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),當(dāng)K值不變時(shí),說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡
(3)查閱資料可知:常溫下,Ksp[Ag(NH32+]=1.10×107,Ksp[AgCl]=1.76×10-10
①銀氨溶液中存在平衡:Ag+(aq)+2NH3(aq)?(NH32+ (aq),該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為KC=$\frac{Ag(N{H}_{3}{)_{2}}^{+}}{c(A{g}^{+}){c}^{2}(N{H}_{3})}$.
②計(jì)算得到可逆反應(yīng)AgCl (s)+2NH3(aq)?Ag(NH32+ (aq)+Cl-(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.936×10-3(本空保留4位有效數(shù)字),1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.044mol(本空保留2位有效數(shù)字).
(4)工業(yè)上可以以氨、丙烯和空氣為原料,在一定條件下合成丙烯腈(CH2=CH-CN),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH2=CH-CH3+2NH3+3O2→2CH2=CH-CN+6H2O.丙烯腈溶于足量稀硫酸中可生成丙烯酸(CH2=CH-COOH)和硫酸銨,該反應(yīng)的離子方程式為CH2=CH-CN+2H2O+H+→CH2=CH-COOH+NH4+

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9.加強(qiáng)汽車尾氣、燃煤企業(yè)廢氣的監(jiān)測和處理,對于減少霧霾具有重要意義.
(1)利用原電池工作原理測定汽車尾氣中CO的濃度,其裝置如圖1所示.該電池中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON(固溶體)內(nèi)自由移動(dòng),工作時(shí)O2-的移動(dòng)方向b到a(填“從a到b”或“從b到a”),負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為CO-2e-+O2-=CO2
(2)汽車尾氣的主要污染物為NO,用H2催化還原NO可以達(dá)到消除污染的目的.
已知:2NO(g)?N2(g)+O2(g)△H=-180.5kJ•mol-1
2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H=+571.6kJ•mol-1
則H2(g)與NO(g)反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式是2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-752.1kJ•mol-1
(3)上述消除過程中第一步反應(yīng)起決定作用,某研究小組模擬研究如下:
向1L恒容密閉容器中充入a mol NO,其濃度與溫度和時(shí)間的關(guān)系如圖2所

①T2下,在0~t1時(shí)間內(nèi),ν(O2)=$\frac{a-b}{2t{\;}_{1}}$mol•L-1•min-1;反應(yīng)N2(g)+O2(g)?2NO(g)平衡常數(shù)K==$\frac{4m{\;}^{2}}{(a-m){\;}^{2}}$(用相關(guān)字母表示).
②該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量小于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量 (填”大于””小于”或’等于”);M點(diǎn)時(shí)再加入一定量NO,平衡后NO的轉(zhuǎn)化率不變(填”變大””變小”或’不變”)
③反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中,容器中下列各項(xiàng)發(fā)生變化的是cd(填序號).
a.混合氣體的密度         b.混合氣體的壓強(qiáng)         c.逆反應(yīng)速率
d.單位時(shí)間內(nèi),N2和NO的消耗量之比     e.氣體的平均相對分子質(zhì)量
(4)工業(yè)上用氨水吸收廢氣中的SO2.已知NH3•H2O的電離平衡常數(shù)Kb=1.8×10-5mol•L-1 H2SO3的電離平衡常數(shù)Ka1=1.2×10-2mol•L-1  Ka2=1.3×10-8mol•L-1.在通入廢氣的過程中
①當(dāng)恰好形成正鹽時(shí),溶液中離子濃度的大小關(guān)系為c(NH4+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+).
②當(dāng)恰好形成酸式鹽時(shí),加入少量NaOH溶液,反應(yīng)的離子方程式為HSO3-+OH-=SO32-+H2O.

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8.1905年德國化學(xué)家哈伯發(fā)明了合成氨的方法,他因此獲得了1918年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).氨的合成不僅解決了地球上因糧食不足而導(dǎo)致的饑餓與死亡問題,在國防、能源、輕工業(yè)方面也有廣泛用途.
Ⅰ.以氨為原料,合成尿素的反應(yīng)原理為:
2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(l)+H2O(g)△H=a kJ/mol.
為研究平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)物投料比($\frac{n(C{O}_{2})}{n(N{H}_{3})}$)及溫度的關(guān)系,研究小組在10L恒容密閉容器中進(jìn)行模擬反應(yīng),并繪出下圖(Ⅰ、Ⅱ曲線分別表示在不同投料比時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度之間的關(guān)系).
(1)a<0 (填“>”或“<”),判斷依據(jù)是投料比相同時(shí),溫度越高,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越低,說明平衡向逆方向移動(dòng),正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng).
(2)①投料比:Ⅰ<Ⅱ(填“>”或“<”).
②若n(CO2起始=10mol,曲線Ⅱ的投料比為0.4,在100℃條件下發(fā)生反應(yīng),達(dá)平衡至A點(diǎn),則A點(diǎn)與起始壓強(qiáng)比為5:7.
③A點(diǎn)平衡常數(shù)與B點(diǎn)平衡常數(shù)間的關(guān)系:KA=KB (填“>”或“<”或“=”).B點(diǎn)正反應(yīng)速率與C點(diǎn)正反應(yīng)速率間的關(guān)系為:v (B)<v (C) (填“>”或“<”或“=”).
(3)若按曲線Ⅰ的投料比投料,在上述實(shí)驗(yàn)中壓縮容器體積至5L,在上圖中畫出反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)的二氧化碳的轉(zhuǎn)化率與溫度之間的關(guān)系曲線.
(4)為提高CO2轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是c.
a.使用催化劑                     
b.及時(shí)從體系中分離出部分CO(NH22
c.將體系中的水蒸氣液化分離
Ⅱ.氨氣可用于工業(yè)上生產(chǎn)硝酸,其尾氣中的NO2可用氨水吸收生成硝酸銨,25℃時(shí),將10molNH4NO3溶于水,溶液顯酸性,向該溶液中滴加1L某濃度的氨水,溶液呈中性,則滴加氨水的過程中水的電離平衡將逆向(填“正向”、“逆向”或“不”) 移動(dòng),此中性溶液中NH3•H2O的物質(zhì)的量為0.05mol.(25℃時(shí),NH3•H2O的電離平衡常數(shù)Kb=2×10-5

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