【題目】H2O2作為綠色氧化劑被應(yīng)用于廢水處理、造紙和化學(xué)合成等行業(yè)。
(1)已知:H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O2(l) ΔH2=-135.8kJ·mol-1
①H2(g)與O2(g)的反應(yīng)中,在熱力學(xué)上更有利的產(chǎn)物是__,原因是__。
②常溫下,H2O2分解的熱化學(xué)方程式為__。
(2)我國(guó)科學(xué)家使用Ag9團(tuán)簇作催化劑,研究H2O2的合成。各步驟的活化能和反應(yīng)熱,如表所示,利用計(jì)算機(jī)模擬反應(yīng)歷程如圖所示(TS表示過渡態(tài),表示被催化劑吸附的物種)。
Ag9團(tuán)簇上生成H2O2的活化能Ea和反應(yīng)熱
步驟 | 過渡態(tài) | Ea/kJmol-1 | / kJmol-1 | |
A | Ag9O2+H2 Ag9OOH | TS1 | 74.1 | +68.7 |
B | H—Ag9OOH+ H2H—Ag9—HH2O2 | TS2 | 108.7 | -27.2 |
C | H—Ag9—H+ O2HOOAg9—H | TS3 | 78.4 | -75.4 |
D | HOOAg9—HAg9H2O2 | TS4 | 124.7 | +31.3 |
①通過降低步驟___(填字母)的能壘(活化能),可以較大幅度提高合成反應(yīng)的速率。
②反應(yīng)歷程中2到3斷裂的化學(xué)鍵為___(填序號(hào))。
A.O2中的氧氧鍵 B.H2中的氫氫鍵 C.Ag9OOH中的氧氫鍵
(3)利用陰陽極同步放電產(chǎn)生H2O2和過硫酸銨[(NH4)2S2O8]的原理如圖所示。陽極上放電的離子是___,陰極的電極反應(yīng)式為___。
(4)常溫下,H2O2分解速率方程v=0.0625·c(H2O2)mg·L-1·s-1,c(H2O2)隨時(shí)間變化如下表:
C(H2O2) (mgL-1) | 10000.0 | 8000.0 | 4000.0 | 2000.0 | 1000.0 |
分解時(shí)間(s) | 0 | 7 | 23 | 39 | 55 |
①當(dāng)c(H2O2)=8000.0mg·L-1時(shí),v=__mg·L-1·s-1;
②當(dāng)c(H2O2)降為5000.0mg·L-1時(shí),分解時(shí)間為___s。
【答案】H2O ΔS均減小,但是ΔH1比ΔH2更小,產(chǎn)生H2O的反應(yīng)趨勢(shì)更大 2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH=-300.0kJ·mol-1 D AB SO42- O2+2H++2e-=H2O2 500 16
【解析】
可以通過來判斷反應(yīng)的趨勢(shì);化學(xué)反應(yīng)速率是由反應(yīng)速率最慢的步驟決定的;根據(jù)電解池裝置,硫酸根離子在陽極失電子生成S2O82-,氧元素化合價(jià)降低,過氧化氫在陰極生成。
(1)①從熱力學(xué)趨勢(shì)來看相同反應(yīng)物反應(yīng)時(shí),兩反應(yīng)的ΔS均減小,但是ΔH1比ΔH2更小,根據(jù),產(chǎn)生H2O的反應(yīng)趨勢(shì)更大。
②根據(jù)蓋斯定律,由反應(yīng)1-反應(yīng)2可得出H2O2分解的熱化學(xué)方程式為2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH=-300.0kJ·mol-1。
(2)①需要較大幅度提高合成反應(yīng)的速率,取決于反應(yīng)的決定反應(yīng)速率的步驟,那就看每步反應(yīng)的活化能的大小,由表格數(shù)據(jù)可知步驟D的活化能最大,因此通過降低步驟D的能壘(活化能),可以較大幅度提高合成反應(yīng)的速率。
②反應(yīng)歷程中2到3反應(yīng)的方程式為Ag9O2+H2H-Ag9OOH,可知O2中氧氧鍵與H2中氫氫鍵均斷裂。
(3)根據(jù)電解池裝置可知,硫元素化合價(jià)升高,故硫酸根離子在陽極失電子生成S2O82-;而陰極發(fā)生還原反應(yīng),氧氣得電子與氫離子生成過氧化氫,電極反應(yīng)式為O2+2H++2e-=H2O2。
(4)①當(dāng)c(H2O2)=8000.0mg·L-1時(shí),分解速率v=0.0625·c(H2O2)mg·L-1·s-1=(0.06258000.0)mg·L-1·s-1=500 mg·L-1·s-1。
②對(duì)比過氧化氫濃度減少一半量和時(shí)間之間關(guān)系,可以發(fā)現(xiàn)過氧化氫濃度減少一半所用的時(shí)間為定值,均為16s,故當(dāng)c(H2O2)從10000 mg·L-1降為5000.0mg·L-1時(shí),分解時(shí)間為16s。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】實(shí)驗(yàn)室制取氣體裝置一般由發(fā)生裝置、凈化裝置、收集裝置以及尾氣吸收裝置組成。以Cl2的實(shí)驗(yàn)室制法為例(見下圖):
(1)反應(yīng)原理:用強(qiáng)氧化劑(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化濃鹽酸。MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)制備裝置類型:固體+液體氣體
(3)凈化方法:用___________________除去HCl,再用濃硫酸除去水蒸氣。
(4)收集方法:________________法或排飽和食鹽水法。
(5)尾氣吸收:用強(qiáng)堿溶液(如NaOH溶液)吸收,不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是_________________________________________________________________________。
(6)驗(yàn)滿方法:將濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙靠近盛Cl2的試劑瓶口,觀察到__________________,則證明已集滿;或?qū)駶?rùn)的_________________靠近盛Cl2的試劑瓶口,觀察到試紙先變紅后褪色,則證明已集滿。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某溫度下,和的電離常數(shù)分別為和。將和體積均相同的兩種酸溶液分別稀釋,其隨加水體積的變化如圖所示。下列敘述正確的是( )
A. 曲線Ⅰ代表溶液
B. 溶液中水的電離程度:b點(diǎn)>c點(diǎn)
C. 從c點(diǎn)到d點(diǎn),溶液中保持不變(其中、分別代表相應(yīng)的酸和酸根離子)
D. 相同體積a點(diǎn)的兩溶液分別與恰好中和后,溶液中相同
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】前20號(hào)元素M、N、R、Q、Z的原子序數(shù)依次遞增,M與Z、N與Q分別同主族,M、N形成的常見化合物有M2N、M2N2,由該5種元素組成的某結(jié)晶化合物X常用作凈水劑。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.化合物X中含有離子鍵和共價(jià)鍵
B.簡(jiǎn)單離子半徑由大到小的順序?yàn)?/span>ZRQN
C.N、Q分別與Z形成化合物的水溶液均呈堿性
D.R、Q、Z的最高價(jià)氧化物的水化物間能相互反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】對(duì)于可逆反應(yīng):A(g)+3B(s)2C(g)+2D(g),在不同條件下的反應(yīng)速率如下,其中表示的反應(yīng)速率最大的是( )
A.v(A)=0.5mol·L-1·min-1B.v(B)=1.2mol·L-1·s-1
C.v(D)=0.4mol·L-1·min-1D.v(C)=0.1mol·L-1·s-1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】汽車尾氣凈化器中發(fā)生的反應(yīng)為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2 CO2(g)。一定溫度下, 在三個(gè)體積均為1.0L恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),測(cè)得有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:
容器 | 溫度/(℃) | 起始物質(zhì)的量(mol) | 平衡物質(zhì)的量(mol) | ||||
NO | CO | N2 | CO2 | N2 | CO2 | ||
I | 400 | 0.2 | 0.2 | 0 | 0 | 0.12 | |
II | 400 | 0.4 | 0.4 | 0 | 0 | ||
III | 300 | 0 | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.075 |
下列說法正確是
A. 該反應(yīng)的ΔS<0、ΔH<0
B. 容器I中達(dá)到平衡所需時(shí)間2s,則v(N2)=0.06 molL-1·S-1
C. 達(dá)到平衡時(shí),體系中c(CO)關(guān)系:c(CO,容器II)>2c(CO,容器I)
D. 若起始時(shí)向I中充入NO、CO、N2、CO2各0.1mol,開始時(shí)V正>V逆
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】25℃時(shí),向0.1molL-1HX溶液中逐漸加入NaOH固體,恢復(fù)至原溫度后與pH的關(guān)系如圖所示(忽略溶液體積變化),下列有關(guān)敘述不正確的是
A.HX的Ka的數(shù)量級(jí)為10-5
B.P 點(diǎn)的溶液中:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)
C.N 點(diǎn)的溶液中:c(Na+)+c(H+) = c(HX)+c(OH-)
D.M 點(diǎn)的溶液中:c(Na+)+c(HX) +c(H+) = 0.1 mol·L-1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】T℃時(shí),在2L的密閉容器中,氣體X、Y、Z的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。
(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________.
(2)0~10s內(nèi),X的化學(xué)反應(yīng)速率為___________________.
(3)該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如表所示:
T/℃ | 100 | 220 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 45.00 | 32.00 | 1.00 | 0.60 | 0.38 |
則該反應(yīng)的ΔH__________0 (填“>”、“<”或“=”)
(4)830℃時(shí),在容積為10L的恒容密閉容器中充入5molX氣體、7.8molY氣體和7.1mol Z氣體,此時(shí)υ(正)_______υ(逆) (填“>”、“<”或“=”)
(5)上圖所示反應(yīng)的溫度為_________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】莫爾鹽的化學(xué)式為(相對(duì)分子質(zhì)量為392),能溶于水,不溶于乙醇,是一種重要的還原劑,在空氣中比一般的亞鐵鹽穩(wěn)定。下面是某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)制備少量莫爾鹽的實(shí)驗(yàn)裝置及步驟;卮鹣嚓P(guān)問題:
步驟一:制取莫爾鹽
(1)連接裝置,檢查裝置氣密性后加入藥品。在錐形瓶中加入鐵屑和少量的碳粉,在三頸燒瓶中加入晶體.加入少量碳粉的作用是_____。
(2)向分液漏斗中注入稀硫酸后,關(guān)閉活塞,打開、,待稀硫酸注入錐形瓶后關(guān)閉。裝置中反應(yīng)的離子方程式為______。
(3)待大部分鐵粉溶解后,打開、關(guān)閉,此時(shí)可以看到的現(xiàn)象為_____,原因是_____。
(4)關(guān)閉活塞、,采用100℃水浴蒸發(fā)中水分,液面產(chǎn)生晶膜時(shí),停止加熱,冷卻結(jié)晶、____(填操作名稱)、用無水乙醇洗滌晶體。該反應(yīng)中硫酸需過量,保持溶液的在1~2之間,其目的為_____。
(5)裝置的作用為______。
步驟二:測(cè)定莫爾鹽樣品的純度
(6)稱取所得莫爾鹽樣品,用煮沸后冷卻的蒸餾水配成溶液,取溶液加入稀硫酸,用的溶液滴定,達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)消耗溶液.滴定反應(yīng)的離子方程式為________,該樣品的純度為________。
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