2023届内蒙古自治区阿拉善盟第一中学高三上学期8月月考化学试题含解析
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这是一份2023届内蒙古自治区阿拉善盟第一中学高三上学期8月月考化学试题含解析,共22页。试卷主要包含了单选题,工业流程题,原理综合题等内容,欢迎下载使用。
内蒙古自治区阿拉善盟第一中学2023届高三上学期8月月考化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.我国古代科技富载化学知识。下列对古文献涉及的化学知识叙述不正确的是
选项
古文
化学知识
A
烧酒法用浓酒和糟入甑,蒸令气上,用器承滴露
烧酒酿制用了蒸馏的方法
B
“石胆化铁为铜”开创了人类文明史湿法冶金先河
利用金属单质置换反应
C
南安有黄长者为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白
黄泥来吸附糖中的色素
D
丹砂烧之成水银,积变又成丹砂
丹砂熔融成液态,冷却变成晶体
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.白酒的烧制是利用沸点不同进行分离,为蒸馏操作,A正确;
B.得铁化为铜,发生置换反应,应为湿法炼铜,可以用铁来冶炼铜,B正确;
C.黄泥具有吸附作用,可除杂质,可采用黄泥来吸附红糖中的色素,C正确;
D.丹砂烧之成水银,发生化学变化,生成汞,熔融成液态是物理变化,D错误;
故答案选D。
2.国家卫健委指导使用乙醚、75%酒精、过氧乙酸()、含氯消毒剂等,均可有效灭活新冠肺炎病毒。下列说法正确的是
A.医用75%酒精灭活新冠肺炎病毒是利用其氧化性
B.过氧乙酸中含有非极性共价键
C.乙醚和乙醇互为同分异构体
D.为增强“84”消毒液杀菌消毒效果,可加入浓盐酸
【答案】B
【详解】A.医用75%酒精灭活新冠肺炎病毒是由于其能够使蛋白质因失去水分而失去生理活性,因而使蛋白质发生变性,而不是用其氧化性,A错误;
B.根据过氧乙酸的结构简式,O原子间存在的共价键是非极性共价键,B正确;
C.乙醚结构简式为CH3CH2OCH2CH3,乙醇为CH3CH2OH,两者分子式不相同,因此乙醚与乙醇不是同分异构体,C错误;
D.“84”消毒液有效成分为NaClO,加入浓盐酸时易与ClO-发生反应生成Cl2,导致c(ClO-)浓度降低,因而其杀菌消毒效果减弱,D错误;
故合理选项是B。
3.下列有关试剂使用或保存的方法不正确的是
A.苯酚不慎滴到手上,用酒精清洗
B.新制氢氧化铜悬浊液检验淀粉在稀硫酸中水解,须加碱调反应溶液至碱性
C.保存FeSO4溶液时可加入少量铁粉和稀H2SO4
D.配制1mol·L-1NaOH溶液时,将称好的NaOH固体加入容量瓶中溶解
【答案】D
【详解】A.苯酚能溶于乙醇中,若不慎滴到手上应立即用乙醇冲洗,故A正确;
B.酸性溶液能与氢氧化铜发生中和反应,须加碱调反应溶液至碱性,故B正确;
C.保存FeSO4溶液时,加入铁粉和稀硫酸是为了防止亚铁离子氧化和水解,故C正确;
D.容量瓶用于定容,不能用于溶解物质,故D错误;
故选D。
4.使用给出试剂能完成待测元素的检验的是
选项
待测元素
试剂
A
海带中的碘元素
淀粉溶液
B
蛋白质中的氮元素
浓硝酸
C
明矾中的铝元素
氢氧化钠溶液
D
FeSO4中的铁元素
KSCN溶液
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A.碘单质与淀粉相遇,变为蓝色,海带中的碘元素以化合物形式存在,不能用淀粉溶液检验,A错误;
B.蛋白质分子中含有苯环结构的氨基酸遇浓硝酸显色,是蛋白质的性质,无法确定氮元素存在,B错误;
C.明矾中含有铝离子,逐滴加入氢氧化钠溶液直至过量,铝离子与氢氧化钠先生成氢氧化铝白色沉淀,碱过量,氢氧化铝溶于过量的强碱,变为溶液,看到的现象为:先有白色沉淀,后沉淀消失,可以检验铝元素的存在,C正确;
D.铁离子与硫氰根离子反应生成血红色络合物,亚铁离子与硫氰根离子相遇没有此现象,不能完成铁元素的检验,D错误;
答案选C。
5.月壤中含有丰富的,发生核聚变反应为:,可控核聚变提供人类生产生活所需能量是能源发展的重要方向。下列说法正确的是
A.核聚变是化学变化 B.与互为同位素
C.的中子数为1 D.、形成的单质中均含有共价键
【答案】B
【详解】A.核聚变是物理变化,无新物质产生,A错误;
B.与是He元素的不同原子,互为同位素,B正确;
C.根据守恒可得,是,的中子数是0,C错误;
D.与都是单原子分子,无共价键,D错误;
故选B。
6.劳动开创未来。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是
选项
劳动项目
化学知识
A
小明同学用热的纯碱溶液去除餐具的油脂
油脂在酸性条件下可水解
B
社区服务人员给铁护栏粉刷油漆
金属铁隔绝空气不易腐蚀
C
实验教师用稀硝酸处理做过银镜反应的试管
硝酸具有强氧化性
D
农民伯伯利用豆科植物作绿肥进行施肥
豆科植物可实现自然固氮
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.纯碱俗称碳酸钠,该物质是强碱弱酸盐,水解使溶液显碱性,盐的水解反应是吸热反应,温度升高,盐溶液碱性增强,油脂在碱性条件下易水解后溶于水而被清洗掉,因此用热的纯碱溶液去除餐具的油脂是因为纯碱水解显碱性,而不能说是油脂在酸性条件下可水解,A错误;
B.铁护栏粉刷油漆,可使金属与空气隔绝,从而可以使金属铁不易腐蚀,B正确;
C.硝酸具有强氧化性,可与金属银反应,产生可溶性的AgNO3,从而除去银镜,C正确;
D.豆科植物根部有根瘤菌,能够将空气中的N2转化为氮的化合物,从而可实现自然固氮,提供农作物需要的氮肥,D正确;
故合理选项是A。
7.检验菠菜中是否含有铁元素,依次进行灼烧、溶解、过滤、检验四个实验步骤,下列图示装置或原理不合理的是
A.图甲用烧杯将菠菜灼烧成灰 B.图乙用浓盐酸溶解灰烬并加水稀释
C.图丙过滤得到含铁元素的滤液 D.图丁检验滤液中是否含Fe2+离子
【答案】A
【详解】A.应该用坩埚灼烧菠菜,A错误;
B.溶解用烧杯,玻璃棒搅拌加速溶解,B正确;
C.过滤操作漏斗末端紧贴烧杯,用玻璃棒引流,C正确;
D.遇到离子生成蓝色沉淀,D正确;
故答案选A。
8.X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的前4周期主族元素,其中X、Y、Z位于同一周期,X与Q位于同一主族,信息如表:
元素
信息
X
本周期中原子半径最大
Y
位于周期表的第3周期第IIIA族
Z
最高正化合价为+7价
W
原子结构示意图为
下列说法正确的是A.原子半径:W>Q>Y>Z B.元素的金属性:X>Y>Q
C.Z单质能将W从NaW溶液中置换出来 D.Y与Q的最高价氧化物的水化物之间不能反应
【答案】C
【分析】X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的前4周期主族元素,其中X、Y、Z位于同一周期,本周期中原子半径最大,位于周期表的第3周期第IIIA族,Z最高正化合价为+7价,则X是Na,Y是Al,Z是Cl,X与Q位于同一主族,则Q是K,根据W原子结构示意图可知W是Br元素,然后根据物质的性质及元素周期律分析解答。
【详解】根据上述分析可知:X是Na,Y是Al,Z是Cl,Q是K,W是Br元素。
A.Y是Al,Z是Cl,Q是K,W是Br元素。同一周期元素,原子序数越大,原子半径越小;不同周期元素,原子核外电子层数越多,原子半径越大,则原子半径:Q>W>Y>Z,A错误;
B.同一周期元素,原子序数越大,元素的金属性越弱,则元素的金属性:X(Na)>Y(Al);同一主族元素,原子序数越多,元素的金属性越强。则元素的金属性:Q(K)>X(Na),因此元素的金属性:Q(K)>X(Na)>Y(Al),B错误;
C.同一主族元素,原子序数越多,元素的非金属性越弱,Cl、Br是同一主族元素,Cl2的氧化性比Br2强,Cl2通入NaBr溶液中,发生置换反应:Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2,C正确;
溶
D.Y是Al,Q是K,Y与Q的最高价氧化物的水化物分别为Al(OH)3和KOH,Al(OH)3是两性氢氧化物,可以与强碱KOH反应产生KAlO2和H2O,D错误;
故合理选项是C。
9.下列化学反应或离子方程式正确且能正确表达反应颜色变化的是
A.Na2O2在空气中久置后由淡黄色变为白色:2Na2O2=2Na2O+O2↑
B.沸水中加入饱和FeCl3溶液至液体呈红褐色:FeCl3+3H2O3HCl+Fe(OH)3(胶体)
C.SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色:3SO2+2MnO=2MnO2↓+3SO
D.往Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸产生淡黄色沉淀:S2O+H2O=S↓+SO+2H+
【答案】B
【详解】A.Na2O2在空气中久置后由淡黄色变为白色,是因为Na2O2与H2O反应生成NaOH,进而转化为碳酸钠,A选项错误;
B.沸水中加入饱和FeCl3溶液至液体呈红褐色是制得Fe(OH)3胶体,方程式正确,B选项正确;
C.酸性高锰酸钾溶液与SO2反应被还原为Mn2+,方程式错误,C选项错误;
D.Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸反应生成单质硫和SO2,方程式错误,D选项错误;
答案选B。
10.高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂,制备流程如图所示:
下列叙述错误的是
A.用FeCl2溶液吸收反应I中尾气后的产物可在反应Ⅱ中再利用
B.反应II中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:3
C.操作1和操作2中都要用到漏斗、玻璃棒
D.K2FeO4对饮用水有杀菌消毒和净化的作用
【答案】B
【分析】反应Ⅰ中铁屑与氯气反应生成FeCl3,尾气中含氯气,反应Ⅱ中加入的NaClO、NaOH与氯化铁反应生成Na2FeO4,发生反应为2FeCl3+3NaClO+10NaOH=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O,在Na2FeO4溶液中加入饱和KOH溶液析出高铁酸钾K2FeO4,发生反应为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4↓+2NaOH,分离得到粗K2FeO4晶体,以此解答该题。
【详解】A.用溶液吸收氯气后得到氯化铁,可在反应Ⅱ中再利用,故A正确;
B.反应2中氧化剂是次氯酸钠,还原剂是氯化铁,根据得失电子相等,氧化剂与还原剂物质的量之比是,故B错误;
C.操作1和操作2都是过滤操作,故C正确;
D.具有强氧化性,具有消毒杀菌的作用,还原产物水解得到氢氧化铁胶体,吸附杂质净化水,故D正确;
故选:B。
11.盐酸羟胺(NH2OH•HCl)用途广泛,可利用如图装置来制备。以盐酸为离子导体,向两电极分别通入NO和H2。下列说法正确的是
A.Pt电极为原电池的正极
B.Cl-通过离子交换膜到右极室
C.一段时间后,含Fe的催化电极所在极室的pH增大
D.每生成1mol盐酸羟胺电路中转移4mole-
【答案】C
【分析】电极上氢气失电子成氢离子,为负极,含Fe的催化电极上NO得电子生成NH2OH•HCl,为正极;
【详解】A.由图可知电极,氢气失电子成氢离子,发生氧化反应,为负极,故A错误;
B.左极室反应,消耗了氯离子,同时消耗了,消耗的氢离子比氯离子多,右极室产生氢离子,所以离子交换膜应是阳离子交换膜,允许氢离子从右室到左室通过,而不允许氯离子通过,随着反应进行,左极室的盐酸浓度不断减少,故B错误;
C.左极室盐酸浓度减少,增大,故C正确;
D.由可知每生成盐酸羟胺电路中转移,故D错误;
故选:C。
12.戊烷与2-甲基丁烷均可用作汽车和飞机燃料,在合适催化剂和一定压强下存在如下转化反应:CH3CH2CH2CH2CH3(CH3)2CHCH2CH3,戊烷的平衡转化率(α)随温度变化如图示。
名称
沸点/℃
燃烧热△H/kJ·mol-1
戊烷
36
-3506.1
2-甲基丁烷
27.8
-3504.1
下列说法错误的是A.25℃,101kPa时,根据燃烧热写出戊烷转化成2-甲基丁烷的热化学方程式为:CH3CH2CH2CH2CH3(l)=(CH3)2CHCH2CH3(l) △H=-2.0kJ·mol-1
B.28~36℃时,随温度升高,2-甲基丁烷气化离开体系,平衡正向移动
C.36℃~150℃时,随温度升高,戊烷转化为2-甲基丁烷的反应平衡常数增大
D.150℃时,体系压强从101kPa升高到201kPa,戊烷的平衡转化率基本不变
【答案】C
【详解】A.戊烷和甲基丁烷的分子式相同,均为,戊烷燃烧热为,甲基丁烷燃烧热为,即戊烷比甲基丁烷能量高,A项正确;
B.℃时,甲基丁烷为气体,戊烷为液体,升高温度时产物甲基丁烷气化离开体系,平衡正向移动,B项正确;
C.℃时,戊烷平衡转化率减小,平衡逆向进行,反应平衡常数减小,C项错误;
D.℃时,反应物和产物均为气体且系数相等,增大压强,平衡不受影响,戊烷的平衡转化率基本不变,D项正确;
故选:C。
13.某小组探究Cu与HNO3反应,室温下,3mol·L-1的稀硝酸遇铜片短时间内无明显变化,一段时间后才有少量气泡产生,向溶液中加入适量硝酸铜,无明显现象;浓硝酸遇铜片立即产生气泡,进一步操作如图:
已知:NO2易溶于水,可部分发生反应2NO2+H2O=HNO2+HNO3。下列说法正确的是
A.铜与浓硝酸反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO=3Cu2++2NO↑+4H2O
B.稀硝酸遇铜片产生气体为无色,该气体遇到空气不变色
C.硝酸铜对稀硝酸与铜反应具有催化作用
D.蓝色溶液B中的NO2或HNO2对稀硝酸与铜的反应起催化作用
【答案】D
【详解】A.铜与浓硝酸反应生成,离子方程式为,A错误;
B.稀硝酸遇铜片产生气体为无色的NO,该气体遇到空气变为红棕色的NO2,B错误;
C.通过对比实验,向溶液中加入适量硝酸铜,无明显现象,说明硝酸铜对该反应没有催化作用,C错误;
D.通过控制变量,蓝色溶液B中加水稀释后硝酸浓度为的稀硝酸,与初始稀硝酸反应进行对比,反应速率快,只能考虑为溶解的或新生成的起催化作用,D正确;
故答案选D。
14.原油中的硫化氢可采用电化学法处理,并制取氢气,其原理如图所示。
下列说法错误的是
A.电解池中电极a为阳极
B.从反应池进入电解池的溶液溶质为FeCl2和HCl
C.H+通过离子交换膜到电解池右极室
D.生成5.6LH2(标准状况),理论上在反应池中生成0.5molS沉淀
【答案】D
【详解】A.a极室应为放电生成,电极反应式为;反应池中:,故电极a为阳极,A正确;
B.进入电解池的溶液溶质为和,B正确;
C.b极室生成,发生反应,a极室进入b极室,C正确;
D.由电子守恒得,对应,所以生成(标准状况),理论上在反应池中生成沉淀,D错误;
答案选D。
15.赖氨酸[,用HR表示]是人体必需氨基酸。常温下,赖氨酸与足量盐酸反应可得盐酸盐(H3RCl2),H3RCl2呈酸性,在水溶液中存在电离平衡:。下列叙述正确的是
A.0.01 H3RCl2的水溶液稀释10倍后,pH=3
B. H3RCl2的水溶液中
C. H3RCl2水溶液中
D.NaR水溶液中R-的水解平衡常数与的关系为
【答案】B
【详解】A.,0.01 H3RCl2的水溶液稀释10倍后,的电离平衡正向移动,n(H+)增大,pH<3,A不正确;
B.H3RCl2的水溶液中,存在电离平衡,对水电离产生抑制作用,,B正确;
C.H3RCl2水溶液中,存在电荷守恒:,则,C不正确;
D.NaR水溶液中R-的水解平衡常数与的关系为=KW=10-14,D不正确;
故选B。
二、工业流程题
16.磷酸亚铁锂(LiFePO4)是重要的锂电池正极材料,一种利用硫酸法生产钛白粉过程的副产物硫酸亚铁(含钛、铜、锰、铅、锌、钙、镁等杂质离子)制备磷酸亚铁锂的生产流程如图。
常温下各种硫化物溶度积常数如表:
物质
FeS
MnS
CuS
PbS
ZnS
Ksp
6.3×10-18
2.5×10-13
1.3×10-36
3.4×10-28
1.6×10-24
回答下列问题:
(1)操作1、操作2的实验操作名称为____。
(2)加入Na2S溶液的目的是____,聚丙烯的作用是____。
(3)向滤液2中加入NaOH溶液需控制溶液的pH≤2.2,其原因为____;反应生成FePO4•2H2O的离子方程式为____。
(4)已知:Ksp(MgF2)=9×10-9、Ksp(CaF2)=1.5×10-10。若取1.0L废液,测得Ca2+浓度为0.02mol/L,Mg2+浓度为0.01mol/L,则至少需加入____gNaF才能使废液中Mg2+沉淀完全(当离子浓度≤1×10-5mol·L-1,可认为沉淀完全)。
(5)锂离子电池在充电时,LiFePO4作____(填“阳”或“阴”)极,脱出部分Li+,进而形成Li1-xFePO4。
【答案】(1)过滤
(2) 除去溶液中的Cu2+、Pb2+、Zn2+ 将Fe3+还原成Fe2+
(3) pH偏大时,会生成Fe(OH)3,使制备的FePO4•2H2O质量较差 2Fe2++2H3PO4+2H2O+H2O2=2FePO4•2H2O↓+4H+
(4)3.78
(5)阳
【分析】加入Na2S除去溶液中的Cu2+、Pb2+、Zn2+,沉淀为CuS、PbS、ZnS,加入磷酸酸化过滤出二氧化钛,亚铁离子与双氧水和NaOH溶液反应生成FePO4∙2H2O,聚丙烯可将Fe3+还原成Fe2+,加入碳酸锂反应得到磷酸亚铁锂;
【详解】(1)由生产流程图知操作1、操作2是分离固体和液体混合物的方法,是过滤;
(2)加入溶液的目的是除去杂质离子,但不影响溶液中的含量,结合题给硫化物溶度积常数可知能够除去的杂质离子为;由流程知加入碳酸锂和聚丙烯后生成磷酸亚铁锂,铁元素价态降低,故加入聚丙烯的作用是将还原成;
(3)酸性条件下过氧化氢将氧化成,易水解,pH过大时主要生成氢氧化铁沉淀,产品质量较差。由流程图知,向滤液2中加入磷酸、双氧水与发生氧化还原反应生成磷酸铁晶体,反应的离子方程式为;
(4)若取废液,测得浓度为,浓度为,加入生成0沉淀,消耗,沉淀后溶液中的,其物质的量为,则至少需要加入的质量为,则的质量为;
(5)锂离子电池充电时,生成,铁元素化合价升高作阳极。
17.二茂铁[Fe(C5H5)2]为橙黄色晶体,不溶于水,溶于有机溶剂,熔点172℃,100℃时开始升华,可用作催化剂、添加剂,学习小组以环戊二烯、氯化亚铁和氢氧化钾为原料制备二茂铁,反应过程须隔绝水和空气,反应原理为8KOH+2C5H6+FeCl4•4H2O=Fe(C5H5)2+2KCl+6KOH•H2O,反应放出大量热。制备过程如图(装置如图所示):
I.制备FeCl2•4H2O:在图1两颈烧瓶中加入稀盐酸和过量还原铁粉,持续通入N2,观察到铁粉表面无气泡生成,将滤液迅速转移到N2冲洗过的反应瓶中,加热蒸发到表面刚出现结晶层,停止加热,将溶液冷却到室温,抽滤、洗涤、低温干燥,用N2冲洗过的磨口试剂瓶进行保存。
II.检查图2装置气密性后,在C中加入10mL无水乙醚和过量的KOH粉末,持续通入氮气,缓慢搅拌的情况下缓慢加入1.65mL环戊二烯(密度0.8g•cm-3),控制氮气均匀通入。
III.将2.6gFeCl2•4H2O溶在8mL二甲基亚砜[(CH3)2SO]中,转入分液漏斗A中,控制滴加速度使溶液在45min左右加完,在氮气保护下继续搅拌反应30min。
IV.将混合液倒入100mL烧杯内,缓慢加入盐酸,调节pH至2~3,再加入20mL水,继续搅拌悬浮液15min,过滤、洗涤、真空干燥,称重。
回答下列问题:
(1)装置图中仪器B的名称为____,仪器A支管的作用为___。
(2)制备FeCl2•4H2O过程中反应装置及保存所用试剂瓶通入N2的目的是_____。
(3)步骤II中要控制氮气均匀通入,可通过____来实现,KOH粉末除了作为反应物,还可以起到____的作用。
(4)步骤III中控制滴加速度使溶液缓慢滴入反应器的原因是____。
(5)步骤IV中判断过量的盐酸是否洗涤干净,可选择____。
a.pH试纸 b.NaOH溶液 c.硝酸酸化的硝酸银溶液
(6)最终得到纯净的二茂铁0.93g,则该实验二茂铁的产率是____。
【答案】(1) 球形冷凝管 平衡压强,保证溶液顺利滴下
(2)排尽装置内的空气,防止Fe2+被氧化
(3) 观察浓硫酸中气泡均匀产生 吸收反应生成的水,促进二茂铁生成
(4)避免反应过快放出大量热导致二茂铁升华
(5)ac
(6)50%
【分析】Ⅰ中稀盐酸和铁粉反应可生成氯化亚铁,持续通入氮气是因为亚铁离子容易被空气中氧气氧化,充入氮气可防止其被氧化。Ⅱ中加入KOH粉末作为反应物,同时其可吸收反应生成的水,促进二茂铁生成,持续通入氮气确保反应过程隔绝水和空气,Ⅲ中控制滴加速度原因为生成二茂铁的反应放出大量的热,二茂铁容易升华,因此需要控制滴加速度及时散热,最后加入盐酸除去杂质,经过过滤、洗涤、干燥等到产品。
【详解】(1)根据B的结构特点可知其为球形冷凝管;仪器A支管可以使容器上下相通,起到平衡压强,保证溶液顺利滴下的作用。
(2)易被空气中氧气氧化,通入氮气排尽装置中空气,防止实验过程中亚铁离子被氧化。
(3)为使氮气均匀通入,可通过观察浓硫酸中产生气泡的速度,调节通氮气的速率来实现;由题干信息知反应需在隔绝水的环境下进行,结合反应原理知的作用除了作反应物,反应过程须隔绝水,还可以起到吸收生成的水的作用。
(4)反应放热,反应过快温度升高,易导致产物二茂铁升华造成损失。
(5)溶液中有附着在沉淀表面,故可取最后一次洗涤液少量于试管中,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液观察是否有沉淀生成,来判断沉淀是否洗净;根据电荷守恒,测量浓度也可判断是否洗涤干净,若使用氢氧化钠来检验盐酸是否洗净,盐酸和氢氧化钠反应现象不明显,无法判断,故答案选ac。
(6)的物质的量为,环戊二烯的物质的量是,根据反应原理可知环戊二烯的量不足,故根据环戊二烯计算二茂铁的产量为,则产率。
三、原理综合题
18.工业生产可利用水煤气还原氧化钴得金属钴,发生的主要反应有:
I.CoO(s)+CO(g)Co(s)+CO2(g)
II.CoO(s)+H2(g) Co(s)+H2O(g)
同时存在副反应III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)几种化学键的键能如表所示:
化学键
C≡O
H-H
H-O
C=O
键能/kJ·mol-1
a
436
463
750
则a=____kJ·mol-1。
(2)823K时,将0.1molH2和0.2molCO2充入1L密闭容器中,发生反应III,平衡后容器内总压强为50.66kPa,此时H2O(g)的体积分数为0.2,向容器中加入足量CoO(s)和Co(s),继续反应达平衡后容器中H2O(g)的体积分数为0.3。此时容器中H2的物质的量n(H2)=_____,反应II的压强平衡常数Kp2=____,判断823K时还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO____H2(填“大于”或“小于”)。
(3)研究表明,CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)反应速率方程为v=k[c(CO)•c(H2O)-],其中,Kp为压强平衡常数,k为反应速率常数且随温度升高而增大。在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率随温度变化的曲线如图所示,温度升高时,Kp____(填“增大”或“减小”或“不变”),T>Tm时v逐渐减小的原因是_____。
【答案】(1)969
(2) 0.01mol 9 大于
(3) 减小 Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高
【详解】(1)ΔH=反应物总键能-生成物总键能=2×750+436-a-2×463=41.0kJ/mol,可求得a=969kJ/mol;
(2)823K时,将0.1molH2和0.2molCO2充入密闭容器中,发生反应Ⅲ,平衡后容器内总压强为50.66kPa,此时H2O(g)的体积分数为0.2,容器中进行的三个反应均为反应前后气体分子数保持不变的反应,故气体总的物质的量始终为0.3mol,列三段式如下: 则,此时反应:,加入足量和重新平衡后,n(H2O)=0.3×0.3mol=0.09mol,根据氢元素守恒则得n(H2)=0.01mol;反应Ⅱ的压强平衡常数Kp2==9;根据盖斯定律,反应I=反应Ⅱ-反应Ⅲ,则Kp1===14,相同温度下,平衡常数越大,反应倾向越大,故还原为的倾向是H2小于CO;
(3)由题知该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则减小;时,升高温度,k增大,减小,根据反应速率方程:可知,k值增大使v提高, 减小使v降低,时v逐渐减小的原因是减小对v的降低大于k增大对v的提高。
19.为减少大气污染,科学家采取多种措施处理工业废气中排放的氮氧化物(NOx)、SO2等。回答下列问题:
(1)某脱硝反应机理如图所示,Cu+的作用为____,C2H4参与的反应方程式为____。
(2)选择性催化还原技术(SCR)是目前较为成熟的烟气脱硝技术,其反应原理主要为:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H=-1627kJ·mol-1。
①若有3molNO参与反应,则被NO氧化的NH3的物质的量为____。
②催化还原时应控制反应温度在315~400℃之间,反应温度不宜过高的原因是____。
③350℃时NO的百分含量与氨氮比的关系如图所示,若只改变氨气的投放量,当>1.0时,烟气中NO含量反而增大,主要原因是____(用化学方程式表示)。
(3)烟气脱硫、脱硝一体化技术是大气污染防治研究的热点,ClO2在酸性条件下稳定,是性能优良的脱硫脱硝试剂。
①ClO也是性能优良的脱硫脱硝试剂,ClO2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaClO2,反应的离子方程式为____。
②某研究小组用ClO2进行单独脱除SO2实验时,测得SO2的脱除率随溶液pH变化如图所示。
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