(14 分) 一氧化碳被廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)和電子工業(yè)。
⑴高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法,相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
4CO(g)+Fe3O4(s)=4CO2(g)+3Fe(s) △H="a" kJ·mol-1
CO(g)+3Fe2O3(s)=CO2(g)+2Fe3O4(s) △H="b" kJ·mol-1
反應(yīng)3CO(g)+Fe2O3(s)=3CO2(g)+2Fe(s)的△H= kJ·mol-1(用含a、b 的代數(shù)式表示)。
⑵電子工業(yè)中使用的一氧化碳常以甲醇為原料通過脫氫、分解兩步反應(yīng)得到。
第一步:2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g) △H>0
第二步:HCOOCH3(g)CH3OH(g) +CO(g) △H>0
①第一步反應(yīng)的機(jī)理可以用下圖表示:
圖中中間產(chǎn)物X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。
②在工業(yè)生產(chǎn)中,為提高CO的產(chǎn)率,可采取的合理措施有 。
⑶為進(jìn)行相關(guān)研究,用CO還原高鋁鐵礦石,反應(yīng)后固體物質(zhì)的X—射線衍射譜圖如圖所示(X—射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在,不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同)。反應(yīng)后混合物中的一種產(chǎn)物能與鹽酸反應(yīng)生產(chǎn)兩種鹽,該反應(yīng)的離子方程式為 。
⑷某催化劑樣品(含Ni2O340%,其余為SiO2)通過還原、提純兩步獲得鎳單質(zhì):首先用CO將33.2 g樣品在加熱條件下還原為粗鎳;然后在常溫下使粗鎳中的Ni與CO結(jié)合成Ni(CO)4(沸點(diǎn)43 ℃),并在180 ℃時(shí)使Ni(CO)4重新分解產(chǎn)生鎳單質(zhì)。
上述兩步中消耗CO的物質(zhì)的量之比為 。
⑸為安全起見,工業(yè)生產(chǎn)中需對(duì)空氣中的CO進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
①粉紅色的PdCl2溶液可以檢驗(yàn)空氣中少量的CO。若空氣中含CO,則溶液中會(huì)產(chǎn)生黑色的Pd沉淀。每生成5.3gPd沉淀,反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 。
②使用電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器定量檢測(cè)空氣中CO含量,其結(jié)構(gòu)如圖所示。這種傳感器利用原電池原理,則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為 。
⑴(2a+b)/3
⑵①HCHO
②升高溫度,降低壓強(qiáng)
⑶FeAl2O4+8H+=Fe2++2Al3++4H2O
⑷3:8
⑸①0.1mol(或0.1NA)
②CO+H2O-2e-=CO2+2H+
(每空2分,共14分)
解析試題分析:(1)方程式(①×2+②)÷3得到3CO(g)+Fe2O3(s)=3CO2(g)+2Fe(s),△H也是;(2)從第一張圖可以得出甲醇失去氫氣得到X,應(yīng)該生成甲醛HCHO;從第二步反應(yīng)看升高溫度、減少壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率提高;(3)“混合物中的一種產(chǎn)物能與鹽酸反應(yīng)生產(chǎn)兩種鹽”確定反應(yīng)產(chǎn)物含有FeAl2O4,與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)物為氯化亞鐵和氯化鋁;(4)兩步反應(yīng)式為3CO+Ni2O3=3CO2+2 Ni,Ni + 4CO =Ni(CO)4,生成1mol Ni消耗3/2molCO,第二步消耗4molCO,所以兩步中消耗CO的物質(zhì)的量之比為3:8;(5)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為5.3÷106×2=0.1mol;電池的負(fù)極為CO失去電子轉(zhuǎn)化為CO2。
考點(diǎn):考查化學(xué)原理綜合有關(guān)問題。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
Ⅰ.氫氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-572kJ/mol 請(qǐng)回答下列問題:
(1)生成物能量總和 (填“大于”、“小于”或“等于”)反應(yīng)物能量總和
(2)若2 mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣,則放出的熱量 572 kJ(填“>”、“<”或“=”)
Ⅱ.已知1molCu(s)與適量O2(g)發(fā)生反應(yīng),生成CuO(s),放出157kJ熱量。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題
高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法。
(1)從煉鐵高爐口排出的尾氣中含有一定量的有毒氣體 (填化學(xué)式),會(huì)污染空氣。100多年前,人們?cè)木拶Y改建高爐,結(jié)果尾氣中的該物質(zhì)含量并未減少。高爐煉鐵的主要反應(yīng)方程式為(設(shè)鐵礦石用磁鐵礦) 。
(2)已知:①4Fe(s) + 3O2=2Fe2O3(s) ΔH1
②4Fe3O4(s)+O2(g)=6Fe2O3(s) ΔH2
③3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ΔH3
則ΔH2= (用含上述ΔH的代數(shù)式表示)。
(3)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是鐵的一種重要化合物,可用電解法制備,陽(yáng)極材料為鐵,其電解質(zhì)溶液應(yīng)選用_______ (填H2SO4、HNO3、KOH、NaOH、Na2SO4)溶液,原因是_____________,陽(yáng)極反應(yīng)式為_________________。
(4)某溫度下,HX的電離平衡常數(shù)K為1×10-5。計(jì)算該溫度下0.100mol/L的HX溶液的 H+濃度。(平衡時(shí)HX的濃度以0.100mol/L計(jì),水的電離忽略不計(jì),寫出計(jì)算過程。)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題
甲烷和氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。
(1)制備合成氨原料氣H2,可用甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化法,主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下:
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH4(g) + 2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH = +165.0kJ/mol
上述反應(yīng)所得原料氣中的CO能使氨合成催化劑中毒,必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應(yīng)生成易除去的CO2,同時(shí)又可制得等體積的氫氣的方法。此反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng),該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 。
(2)工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH3和CO2為原料合成尿素[CO(NH2)2],反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l),該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系如下:
T / ℃ | 165 | 175 | 185 | 195 |
K | 111.9 | 74.1 | 50.6 | 34.8 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)用50 mL 1.0 mol/L鹽酸跟50 mL 1.1 mol/L 氫氧化鈉溶液在如圖裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。在大燒杯底部墊碎泡沫塑料(或紙條),使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條),大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板,在板中間開兩個(gè)小孔,正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過。通過測(cè)定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱。試回答下列問題:
(1)本實(shí)驗(yàn)中用稍過量的NaOH的原因教材中說是為保證鹽酸完全被中和。試問:鹽酸在反應(yīng)中若因?yàn)橛蟹艧岈F(xiàn)象,而造成少量鹽酸在反應(yīng)中揮發(fā),則測(cè)得的中和熱 (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
(2)在中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中存在用水洗滌溫度計(jì)上的鹽酸的步驟,若無此操作步驟,則測(cè)得的中和熱會(huì) (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
(3)若用等濃度的醋酸與NaOH溶液反應(yīng),則測(cè)得的中和熱會(huì) (填“偏大”、“偏小”或“不變”),其原因是 。
(4)該實(shí)驗(yàn)小組做了三次實(shí)驗(yàn),每次取溶液各50 mL,并記錄下原始數(shù)據(jù)(見下表)。
實(shí)驗(yàn)序號(hào) | 起始溫度t1/℃ | 終止溫度(t2)/℃ | 溫差(t2-t1)/℃ | ||
鹽酸 | NaOH溶液 | 平均值 | |||
1 | 25.1 | 24.9 | 25.0 | 31.6 | 6.6 |
2 | 25.1 | 25.1 | 25.1 | 31.8 | 6.7 |
3 | 25.1 | 25.1 | 25.1 | 31.9 | 6.8 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
已知H+(aq)+OH-(aq) =H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,回答下列問題。
(1)儀器A的名稱____ ___;碎泡沫塑料的作用是___________________。
(2)環(huán)形玻璃攪拌棒不能用環(huán)形銅質(zhì)攪拌棒代替,其原因是______________ 。
(3)若通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定中和熱的ΔH的絕對(duì)值常常小于57.3 kJ/mol,其原因可能是_______
a.實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差
b.量取NaOH溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中
d.用溫度計(jì)測(cè)定鹽酸初始溫度后,直接測(cè)定氫氧化鈉溶液的溫度
(4)將V1mL1.0mol·L-1 HCl溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測(cè)量并記錄溶液溫度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如右圖所示(實(shí)驗(yàn)中始終保持V1+V2=50mL)。由下圖可知,氫氧化鈉的濃度為 ;
假設(shè)鹽酸與氫氧化鈉起始溫度平均值為21.0℃,圖中最高溫度為28.0℃,并近似認(rèn)為NaOH溶液和鹽酸溶液的密度都是1 g/cm3,中和后生成溶液的比熱容c="4.18" J/(g·℃)。則中和熱ΔH = (取小數(shù)點(diǎn)后一位)。 (提示:Q=cmΔt)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題
工業(yè)煉鐵是在高爐中進(jìn)行的,高爐煉鐵的主要反應(yīng)是:① 2C(焦炭)+O2(空氣)=2CO;② Fe2O3+3CO=2Fe+3CO該煉鐵工藝中,對(duì)焦炭的實(shí)際使用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算所需其主要原因是
A.CO過量 | B.CO與鐵礦石接觸不充分 |
C.煉鐵高爐的高度不夠 | D.CO與Fe2O3的反應(yīng)有一定限度 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題
決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是
A.催化劑 | B.參加反應(yīng)的物質(zhì)本身的性質(zhì) |
C.反應(yīng)物的濃度 | D.溫度、壓強(qiáng)以及反應(yīng)物的接觸面 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題
已知X(g)+3Y(g)═ 2Z(g)△H>0,下列對(duì)該反應(yīng)的說法中正確的是
A.△S>0 |
B.逆向能自發(fā)進(jìn)行,且反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均較大 |
C.反應(yīng)物總能量大于生成物總能量 |
D.在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行 |
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