【題目】氰化氫(HCN)是形成生物重要化合物的重要源或中間體,其水溶液稱氫氰酸,是一種非常弱的酸。工業(yè)上以甲烷和氨氣為原料在高溫和催化劑的作用下按下列反應制備HCN:
2CH4(g)+3O2(g)+2NH3(g)2HCN(g)+6H2O(g) △H1=-475kJ/mol①
CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g) △H2=+240kJ/mol②
(1)該條件下1mol水蒸氣分解為氫氣和氧氣的熱化學方程式為________________________(數值保留三位有效數字)。根據題中信息_______________(填“能”或“不能”)計算出氫氣的燃燒熱。
(2)在恒溫恒容的密閉容器中按照體積比6:5的比例充入甲烷和氨氣發(fā)生反應②,氨氣的物質的量濃度與時間關系如圖所示,從開始到0.8h達平衡狀態(tài)的過程中v(H2)=____________________;甲烷的平衡轉化率為____________;該溫度下反應②的平衡常數K=________________________。
(3)工業(yè)生產中反應②常用鉑作催化劑,甲、乙兩名同學在討論催化劑的選擇,甲同學認為用鉑作催化劑會提高生產成本,應研究出更廉價的催化劑;乙同學認為使用鉑不會明顯提高生產成本。你認為觀點更合理的是___________(填“甲”或“乙”),原因是______________________________。
(4)HCN及其鹽均有劇毒,因此含CN-的工業(yè)廢水必須經過處理才能排放,處理方法之一是電解氧化法;以石墨為陽極、鐵板為陰極電解含CN-的堿性廢水,將CN-轉化為N2和CO2。該方法的陽極反應式為___________________________。為確保CN-被完全處理掉,電解一段時間后通常會加入適量氯化鈉固體,其作用可能是_____________________________。
【答案】 H2O(g)=1/2O2(g)+H2(g) △H=+159kJ/mol 不能 2.25 mol·L-1·h-1 50% 14.58 mol2·L-2 乙 生產過程中催化劑不報耗 2CN--10e-+8OH-=N2+2CO2+4H2O 增強溶液的導電能力
【解析】氰化氫(HCN)是形成生物重要化合物的重要源或中間體,其水溶液稱氫氰酸,是一種非常弱的酸。工業(yè)上以甲烷和氨氣為原料在高溫和催化劑的作用下按下列反應制備HCN:
(1) 2CH4(g)+3O2(g)+2NH3(g)2HCN(g)+6H2O(g) △H1=-475kJ/mol①;CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g) △H2=+240kJ/mol②。由(②①)可得H2O(g)= H2(g)+ O2(g),△H=[+240kJ/mol(-475kJ/mol)]+159kJ/mol,所以,該條件下1mol水蒸氣分解為氫氣和氧氣的熱化學方程式為H2O(g)= H2(g)+ O2(g) △H=+159kJ/mol。因為不知道水蒸氣變成液態(tài)水的熱效應,根據題中信息不能計算出氫氣的燃燒熱。
(2)在恒溫恒容的密閉容器中按照體積比6:5的比例充入甲烷和氨氣發(fā)生反應②CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g),由圖可知,從開始到0.8h達平衡狀態(tài)的過程中氨氣的濃度從1mol/L減少到0.4mol/L,氨氣的變化量為0.6mol/L,則氫氣的變化量為1.8mol/L,v(H2)=2.25 mol·L-1·h-1;由氨氣的起始量可以求出甲烷的起始量為1.2mol/L,變化量與氨氣相同,也是0.6mol/L,所以甲烷的平衡轉化率為50%;該溫度下反應②的平衡常數K= 14.58 mol2·L-2。
(3)工業(yè)生產中反應②常用鉑作催化劑,甲、乙兩名同學在討論催化劑的選擇,甲同學認為用鉑作催化劑會提高生產成本,應研究出更廉價的催化劑;乙同學認為使用鉑不會明顯提高生產成本。兩種觀點更合理的是乙,原因是生產過程中催化劑不報耗。
(4)以石墨為陽極、鐵板為陰極電解含CN-的堿性廢水,由題意可知,在陽極上CN-被氧化為N2和CO2,陽極的電極反應式為2CN--10e-+8OH-=N2+2CO2+4H2O。為確保CN-被完全處理掉,電解一段時間后,溶液中的離子濃度減小,故其導電性減弱,通常會加入適量氯化鈉固體,以增強溶液的導電能力,提高電解效率。
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【題目】中科大發(fā)現了人工合成金剛石的新方法,化學原理為:Na+CO2C(金剛石)+C(石墨)+Na2CO3(未配平),這種合成具有深遠的意義。下列說法不正確的是
A. 該反應中,鈉作還原劑,二氧化碳作氧化劑
B. 每生成1mol Na2CO3時,共轉移4mol電子
C. 該反應中Na2CO3是氧化產物
D. 還原性Na大于C
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【題目】農業(yè)生產中用的波爾多液殺菌劑由硫酸銅和石灰乳按一定比例配制而成,它能防治植物病害的原因是( )
A.硫酸銅使菌體蛋白質鹽析
B.石灰乳使菌體蛋白質水解
C.菌體蛋白質能溶解于波爾多液中
D.銅離子和石灰乳使菌體蛋白質變性
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【題目】楊梅醛是常用的水果型食用香精,合成路線如下。
(1)楊梅醛的分子式為______________。
(2)與互為同分異構體的芳香醛有___________種,用于鑒別這些同分異構體的方法為___________。
(3)反應①的反應類型為___________,該反應的另一產物在合成中可循環(huán)利用,其結構簡式為___________。
(4)已知反應②的另一產物不含碳原子,B中含有的官能團為__________ (填名稱),C的結構簡式為___________。
(5)寫出反應②的化學方程式___________。
(6)寫出兩種符合以下條件的楊梅醛的同分異構體的結構簡式___________。
i.與FeCl3發(fā)生顯色反應且能發(fā)生銀鏡反應
ⅱ.有三個互為間位的取代基且每個取代基含一個官能團
ⅲ含有-CH3和-CHO基團各兩個
(7)根據上述合成路線寫出乙酐和A為原料制備的合成路線____________(其試劑任選)。
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【題目】二氧化碳的回收利用是環(huán)保領域研究的熱點課題。
(1)在太陽能的作用下,以CO2為原料制取炭黑的流程如右圖所示,其總反應的化學方程式為_________。
(2)CO2經過催化氫化合成低碳烯烴.其合成乙烯的反應為2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)△H,已知幾種化學鍵鍵能如下表所示:(CO2的結構式:O=C=O)
物質 | H-H | C=O | C=C | C-H | H-O |
能量/kJmol-1 | 436 | 745 | 615 | 413 | 463 |
則△H=_________。
(3)在2L恒容密閉容器中充入2molCO2和n molH2,在一定條件下發(fā)生(2)中的反應,CO2的轉化率與溫度、投料比[X= ]的關系如圖所示。
①X1_________X2(填“>”、“<”或“=”,下同),平衡常數KA_________KB.
②若B點的投料比為3,且從反應開始到B點需要10min,則v(H2)=_______ molL-1·min-1。
(4)以稀硫酸為電解質溶液,利用太陽能將CO2轉化為低碳烯烴,工作原理圖如下圖。(丙烯的結構簡式:CH3CH=CH2)
①b電極的名稱是_________;
②產生丙烯的電極反應式為_______________。
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【題目】已知NA為阿伏伽德羅常數,下列說法正確的是
A.2.3g金屬鈉變成鈉離子時,失去的電子數為0.2NA
B.常溫常壓下,11.2L氯氣中所含的原子數目為NA
C.通常狀況下,32g氧氣所含有的原子數目為2NA
D.100ml 2mol·L-1的氯化鈉溶液中含各離子數目之和為0.2NA
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【題目】實驗室需要0.1 mol/L NaOH溶液450 mL和0.5mol/L硫酸溶液480 mL。根據這兩種溶液的配制情況回答下列問題:
(1)如圖所示的儀器中,配制溶液需要的是_________________(填字母),配制上述溶液還需用到的玻璃儀器是__________________________(填儀器名稱)。
(2)根據計算用托盤天平稱取NaOH的質量為_______________g。在實驗中其他操作均正確,若定容時俯視刻度線,則所得溶液濃度_____________(填“大于”“等于”或“小于”)0.1 mol/L。 若NaOH溶液在轉移至容量瓶時,灑落了少許,則需要如何操作:_______。
(3)根據計算得知,所需質量分數為98%、密度為l.84 g/cm3的濃硫酸的體積為________mL。如果實驗室有10 mL,15 mL,20 mL量筒,應選用__________mL的量筒最好。配制過程中需先在燒杯中將濃硫酸進行稀釋,稀釋時操作方法是______________。
(4)下列操作會使配制的NaOH溶液濃度偏低的是___________。
A.用濾紙稱量NaOH B.選用的容量瓶內有少量蒸餾水
C.定容搖勻后,液面下降,又加水至刻度線 D.整個配制過程中,容量瓶不振蕩
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【題目】(1)0.5mol C2H2O4的質量是_______g,約含______個C2H2O4分子,含______mol氧原子。
(2)38.4g SO2在標準狀況下的體積為___________L,該氣體在標準狀況下的密度是______________。
(3)在標準狀況下,將_______L NH3溶于水得到0.5 mol·L-1的氨水250 mL;配制100 mL 0.2 mol·L-1CuSO4溶液,需要CuSO4·5H2O________g。
(4)液態(tài)化合物XY2在一定量O2中恰好完全燃燒(XY2(液)+ 3O2(氣)= XO2(氣)+ 2YO2(氣)),冷卻后,在標準狀況下測得生成物的體積是672mL,密度是2.56g/L,則:
①反應前O2的體積是___________mL。 ②化合物XY2的摩爾質量是___________。
③若XY2分子中X、Y兩元素的質量之比為3:16,則X、Y兩元素分別是_________和________。(寫元素符號)。
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