【題目】
近年來,隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展,氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此,將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點;卮鹣铝袉栴}:
(1)Deacon發(fā)明的直接氧化法為:4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下圖為剛性容器中,進(jìn)料濃度比c(HCl) ∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系:
可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)____________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設(shè)HCl初始濃度為c0,根據(jù)進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數(shù)據(jù)計算K(400℃)=____________(列出計算式)。按化學(xué)計量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率,同時降低產(chǎn)物分離的能耗。進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是____________。
(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進(jìn)行:
CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=83 kJ·mol-1
CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1
CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1
則4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________ kJ·mol-1。
(3)在一定溫度的條件下,進(jìn)一步提高HCI的轉(zhuǎn)化率的方法是______________。(寫出2種)
(4)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上,科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計了一種新的工藝方案,主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程,如下圖所示:
負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有____________________(寫反應(yīng)方程式)。電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子,需消耗氧氣__________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
【答案】大于 O2和Cl2分離能耗較高、HCl轉(zhuǎn)化率較低 ﹣116 增加反應(yīng)體系壓強(qiáng)、及時除去產(chǎn)物 Fe3++e=Fe2+,4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 5.6
【解析】
(1)根據(jù)反應(yīng)方程式知,HCl平衡轉(zhuǎn)化率越大,平衡常數(shù)K越大,結(jié)合圖像知升高溫度平衡轉(zhuǎn)化率降低,說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則K(300℃)>K(400℃);
由圖像知,400℃時,HCl平衡轉(zhuǎn)化率為84%,用三段式法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得:
起始(濃度) c0 c0 0 0
變化(濃度) 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡(濃度)(1-0.84)c0 (1-0.21)c0 0.42c0 0.42c0
則K=;根據(jù)題干信息知,進(jìn)料濃度比過低,氧氣大量剩余,導(dǎo)致分離產(chǎn)物氯氣和氧氣的能耗較高;進(jìn)料濃度比過高,HCl不能充分反應(yīng),導(dǎo)致HCl轉(zhuǎn)化率較低;
(2)根據(jù)蓋斯定律知,(反應(yīng)I+反應(yīng)II+反應(yīng)III)×2得 H=(H1+H2+H3)×2=-116kJ·mol-1;
(3)若想提高HCl的轉(zhuǎn)化率,應(yīng)該促使平衡正向移動,該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),根據(jù)勒夏特列原理,可以增大壓強(qiáng),使平衡正向移動;也可以及時除去產(chǎn)物,減小產(chǎn)物濃度,使平衡正向移動;
(4)電解過程中,負(fù)極區(qū)即陰極上發(fā)生的是得電子反應(yīng),元素化合價降低,屬于還原反應(yīng),則圖中左側(cè)為負(fù)極反應(yīng),根據(jù)圖示信息知電極反應(yīng)為:Fe3++e-=Fe2+和4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子,根據(jù)電子得失守恒可知需消耗氧氣的物質(zhì)的量是1mol÷4=0.25mol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.25mol×22.4L/mol=5.6L。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】為了探究Cu(NO3)2 的氧化性和熱穩(wěn)定性,某化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下實驗。
Ⅰ.Cu(NO3)2 的氧化性
將光亮的鐵絲伸入Cu(NO3)2 溶液中,一段時間后將鐵絲取出。為檢驗溶液中Fe 的氧化產(chǎn)物,將溶液中的Cu2+除盡后,進(jìn)行了如下實驗?蛇x用的試劑KSCN 溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
請完成下表:
操作 | 反應(yīng)或現(xiàn)象 | 結(jié)論 |
(1)取少量除盡 Cu2+后的溶液于試管中,加入__溶液,振蕩 | 現(xiàn)象____ | 存在 Fe3+ |
(2)取少量除盡 Cu2+后的溶液于試管中,加入 K3[Fe(CN)6]溶液,振蕩 | 離子方程式____ | 存在 Fe2+ |
Ⅱ.Cu(NO3)2 的熱穩(wěn)定性
在如圖所示的實驗裝置A 中,用酒精噴燈對Cu(NO3)2 固體加強(qiáng)熱,產(chǎn)生紅棕色氣體,在裝置C中收集到無色氣體,經(jīng)驗證為O2。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束以后,試管中殘留固體為紅色。
(1)裝置B 的作用是_______ 。
(2)從實驗安全角度考慮,需要在A、B 間加入裝置M,請在方框中畫出M 裝置。_________
(3)下圖為Cu(NO3)2 樣品高溫過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)w%隨溫度變化的曲線)。Cu(NO3)2 加熱到200℃的化學(xué)方程式為___________ ,繼續(xù)高溫至1000℃生成_______(填化學(xué)式)固體。
。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知298.15 K時,可逆反應(yīng):Pb2+(aq)+Sn(s)Pb(s)+Sn2+(aq)的平衡常數(shù)K=2.2,若溶液中Pb2+和Sn2+的濃度均為0.10 mol·L-1,則此時反應(yīng)進(jìn)行的方向是
A. 向正反應(yīng)方向進(jìn)行 B. 向逆反應(yīng)方向進(jìn)行
C. 處于平衡狀態(tài) D. 無法判斷
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【題目】氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础R蕴柲転闊嵩矗瑹峄瘜W(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無污染的制氫方法。其反應(yīng)過程如下圖所示:
(1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式是______________________________________
(2)已知反應(yīng)Ⅱ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) △H=+550 kJ·mol-1
它由兩步反應(yīng)組成:i.H2SO4(l)=SO3(g)+H2O(g) △H=+177 kJ·mol-1
ii.SO3(g)分解。
則SO3(g)分解的熱化學(xué)方程式為____________________。
(3)L(L1、L2)、X可分別代表壓強(qiáng)或溫度其中之一。如圖表示L一定時,ii中SO3(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨X的變化關(guān)系。
①X代表的物理量是__________。
②判斷L1、L2的大小關(guān)系:L1_______L2,并簡述理由:______________。
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【題目】為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性,科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3DZn)可以高效沉積ZnO的特點,設(shè)計了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3DZn—NiOOH二次電池,結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
A. 三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高
B. 充電時陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH(aq)eNiOOH(s)+H2O(l)
C. 放電時負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH(aq)2eZnO(s)+H2O(l)
D. 放電過程中OH通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)
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【題目】下列我國科技成果所涉及物質(zhì)的應(yīng)用中,發(fā)生的不是化學(xué)變化的是
A.甲醇低溫所制氫氣用于新能源汽車 | B.氘、氚用作“人造太陽”核聚變?nèi)剂?/span> | C.偏二甲肼用作發(fā)射“天宮二號”的火箭燃料 | D.開采可燃冰,將其作為能源使用 |
A. A B. B C. C D. D
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【題目】 W、X、Y、Z是四種常見的短周期元素,其原子半徑隨原子序數(shù)變化如下圖。已知W的一種核素的質(zhì)量數(shù)為18,中子數(shù)為10;X和Ne原子的核外電子數(shù)相差1;Y的單質(zhì)是一種常見的半導(dǎo)體材料;Z的非金屬性在同周期元素中最強(qiáng)。下列說法不正確的是
A. 對應(yīng)簡單離子半徑X<W
B. 對應(yīng)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性Y<Z
C. 化合物XZW既含離子鍵也含共價鍵
D. Y的氧化物能與Z或X的最高價氧化物對應(yīng)的水化物反應(yīng)
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【題目】有A、B、C、D四種短周期元素, 它們的原子序數(shù)由A到D依次增大, 已知A和B原子有相同的電子層數(shù), 且A的L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的兩倍, C在空氣中燃燒時呈現(xiàn)黃色火焰, C的單質(zhì)在加熱下與B的單質(zhì)充分反應(yīng), 可以得到與D單質(zhì)顏色相同的淡黃色固態(tài)化合物, 試根據(jù)以上敘述回答:
(1)元素名稱: A ______ B _____ C _____ D ______
(2)D元素位于周期表中___________周期____________族
(3)寫出AB2與C2B2反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________________________。
(4)電子式表示化合物 C2D 的形成過程:________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池,其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液,提高電池的容量。下列敘述不正確的是
A. 放電時,a電極反應(yīng)為
B. 放電時,溶液中離子的數(shù)目增大
C. 充電時,b電極每增重,溶液中有被氧化
D. 充電時,a電極接外電源負(fù)極
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