下圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分,試運用所學(xué)知識,解決下列問題:

Ⅰ.已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為:K=,寫出它所對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式: 

　。 

Ⅱ.二甲醚(CH3OCH3)在未來可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用。工業(yè)上以CO和H2為原料生產(chǎn)CH3OCH3。工業(yè)制備二甲醚在催化反應(yīng)室中(壓力2.0～10.0 MPa,溫度230～280 ℃)進(jìn)行下列反應(yīng):

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

ΔH1=-90.7 kJ·mol-1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH2=-23.5 kJ·mol-1

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH3=-41.2 kJ·mol-1

(1)寫出催化反應(yīng)室中三個反應(yīng)的總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: 。

(2)在某溫度下,2 L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)①,起始時CO、H2的物質(zhì)的量分別為2 mol和6 mol,3 min后達(dá)到平衡,測得CO的轉(zhuǎn)化率為60%,則3 min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為　　　　　　　　。若同樣條件下起始時CO物質(zhì)的量為4 mol,達(dá)到平衡后CH3OH為2.4 mol,則起始時H2為　　　　mol。

(3)下列有關(guān)反應(yīng)③的說法正確的是　　　　。

A.在體積可變的密閉容器中,在反應(yīng)③達(dá)到平衡后,若加壓,則平衡不移動、混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變、混合氣體密度不變

B.若830 ℃時反應(yīng)③的K=1.0,則在催化反應(yīng)室中反應(yīng)③的K＞1.0

C.某溫度下,若向已達(dá)平衡的反應(yīng)③中加入等物質(zhì)的量的CO和H2O(g),則平衡右移、平衡常數(shù)變大

(4)為了尋找合適的反應(yīng)溫度,研究者進(jìn)行了一系列實驗,每次實驗保持原料氣組成、壓強、反應(yīng)時間等因素不變,實驗結(jié)果如圖,

則CO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的規(guī)律是  　。

其原因是 　。

Ⅰ.鋁是地殼中含量最高的金屬元素,其單質(zhì)及其合金在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用十分廣泛。

(1)金屬鋁的生產(chǎn)是以Al2O3為原料,與冰晶石(Na3AlF6)在熔融狀態(tài)下進(jìn)行電解,則化學(xué)方程式為  　。 

其電極均由石墨材料做成,則電解時不斷消耗的電極是　　　　(填“陰極”或“陽極”)。 

(2)對鋁制品進(jìn)行抗腐蝕處理,可延長其使用壽命。以處理過的鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極反應(yīng)式為　 。 

(3)鋁電池性能優(yōu)越,Al-Ag2O電池可用作水下動力電源,化學(xué)反應(yīng)為:2Al+3Ag2O+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4]+6Ag, 則負(fù)極的電極反應(yīng)式為 

　　　　　　　　　　,正極附近溶液的pH　　　　(填“變大”、“不變”或“變小”)。 

Ⅱ.氮是地球上含量豐富的一種元素,氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。

(1)如圖是在一定溫度和壓強下N2和H2反應(yīng)生成1 mol NH3過程中能量變化示意圖,請寫出合成氨的熱化學(xué)反應(yīng)方程式:  (ΔH的數(shù)值用含字母a、b的代數(shù)式表示)。

(2)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。在一定溫度下,將一定量的N2和H2通入體積為1 L的密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡后,改變下列條件,能使平衡向正反應(yīng)方向移動且平衡常數(shù)不變的是　　。

A.增大壓強 B.增大反應(yīng)物的濃度

C.使用催化劑 D.降低溫度

Ⅲ.鐵及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。請回答下列問題:黃鐵礦(FeS2)是生產(chǎn)硫酸和冶煉鋼鐵的重要原料。其中一個反應(yīng)為:3FeS2+8O26SO2+Fe3O4,有3 mol FeS2參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移　　　　mol電子。

(2)氯化鐵溶液稱為化學(xué)試劑中的“多面手”,寫出SO2通入氯化鐵溶液中反應(yīng)的離子方程式:　 。

氨是氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì),氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。

(1)根據(jù)圖1提供的信息,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在圖1中曲線　　　　　　　(填“a”或“b”)表示加入鐵觸媒的能量變化曲線。 

(2)在恒容容器中,下列描述中能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是　　　　。 

A.3v(H2)正=2v(NH3)逆

B.單位時間內(nèi)生成n mol N2的同時生成2n mol NH3

C.混合氣體的密度不再改變

D.容器內(nèi)壓強不隨時間的變化而變化

(3)一定溫度下,向2 L密閉容器中充入1 mol N2和3 mol H2,保持體積不變,0.5 min后達(dá)到平衡,測得容器中有0.4 mol NH3,則平均反應(yīng)速率v(N2)=　　　　　　,該溫度下的平衡常數(shù)K=　　　　　　　。若升高溫度,K值變化　　　　(填“增大”、“減小”或“不變”)。 

(4)為了尋找合成NH3的溫度和壓強的適宜條件,某同學(xué)設(shè)計了三組實驗,部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設(shè)計表中。

A.請在上表空格中填入剩余的實驗條件數(shù)據(jù)。

B.根據(jù)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的特點,在給出的坐標(biāo)圖2中,畫出其在1 MPa和10 MPa條件下H2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的趨勢曲線示意圖,并標(biāo)明各條曲線的壓強。

據(jù)報道,在300 ℃、70 MPa 條件下,由CO2和H2合成乙醇已成為現(xiàn)實,該合成對解決能源問題具有重大意義。

(1)已知25 ℃、101 kPa條件下,1 g乙醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時釋放出a kJ能量,請寫出該條件下乙醇燃燒的熱化學(xué)反應(yīng)方程式:　。 

(2)由CO2和H2合成乙醇的化學(xué)方程式為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。實驗測得溫度對反應(yīng)的影響如圖所示。

①正反應(yīng)的ΔH　　　0(填“＞”、“<”或“=”); 

②該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=　 。 

(3)對于該化學(xué)平衡,為了提高H2的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有　　　。 

A.升溫 B.加壓

C.加催化劑D.增加CO2的濃度

(4)現(xiàn)有甲、乙兩裝置,甲裝置為原電池,乙裝置為電解池。

①b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　。 

②若甲中有0.1 mol CH3CH2OH參加反應(yīng),則乙裝置中生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積共為　　　 L。

隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重,“節(jié)能減排”,減少全球溫室氣體排放,研究NOx、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。

(1)如圖是在101 kPa、298 K條件下1 mol NO2和1 mol CO反應(yīng)生成1 mol CO2和1 mol NO過程中能量變化示意圖。

已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+179.5 kJ/mol

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH=-112.3 kJ/mol

則在298 K時,反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=　　　。 

(2)將0.20 mol NO2和0.10 mol CO 充入一個容積恒定為1 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),在不同條件下,反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化狀況如圖所示。

①下列說法正確的是　　　　(填序號)。 

a.容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化說明該反應(yīng)達(dá)到平衡

b.當(dāng)向容器中再充入0.20 mol NO時,平衡向正反應(yīng)方向移動,K值增大

c.升高溫度后,K值減小,NO2的轉(zhuǎn)化率減小

d.向該容器內(nèi)充入He氣,反應(yīng)物的體積減小,濃度增大,所以反應(yīng)速率增大

②計算產(chǎn)物NO2在0～2 min時平均反應(yīng)速率v(NO2)=　　　　mol/(L·min)。 

③第4 min時改變的反應(yīng)條件為　　　　(填“升溫”或“降溫”)。 

④計算反應(yīng)在第6 min時的平衡常數(shù)K=　　　　。若保持溫度不變,此時再向容器中充入CO、NO各0.060 mol,平衡將　　　　移動(填“正向”、“逆向”或“不”)。 

(3)有學(xué)者想以如圖所示裝置用原電池原理將SO2轉(zhuǎn)化為重要的化工原料。其負(fù)極的反應(yīng)式為 ，當(dāng)有0.25 mol SO2被吸收,則通過質(zhì)子(H+)交換膜的H+的物質(zhì)的量為　　　　 。

(4)CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應(yīng),CaCO3是一種難溶物質(zhì),其Ksp=2.8×10-9。現(xiàn)將2×10-4 mol/L的Na2CO3溶液與一定濃度的CaCl2溶液等體積混合生成沉淀,計算應(yīng)加入CaCl2溶液的最小濃度為　　　　。

為探究某鐵碳合金與濃硫酸在加熱條件下的反應(yīng)的部分產(chǎn)物并測定鐵碳合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),某化學(xué)活動小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置,并完成以下實驗探究。

(1)往圓底燒瓶中加入m g鐵碳合金,并滴入過量濃硫酸,未點燃酒精燈前,A、B均無明顯現(xiàn)象,其原因是:①常溫下,Fe在濃硫酸中鈍化;②　　　　　　　　。

(2)反應(yīng)一段時間后,從A中逸出氣體的速率仍然較快,除因反應(yīng)溫度較高外,還可能的原因是　 。

(3)裝置B的作用是　 。

(4)甲同學(xué)觀察到裝置C中有白色沉淀生成,他得出了使澄清石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳。裝置A中能產(chǎn)生二氧化碳的化學(xué)方程式為　 。

(5)乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的結(jié)論是錯誤的,他認(rèn)為為了確認(rèn)二氧化碳的存在,需在裝置B-C之間添加裝置M。裝置E、F中盛放的試劑分別是　　　　　　　　　、　　　　　　　　　。重新實驗后觀察到裝置F中的現(xiàn)象是　 　。

(6)有些同學(xué)認(rèn)為合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可用KMnO4溶液來測定(5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O)。

測定鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實驗步驟如下:

Ⅰ.往燒瓶A中加入過量的還原劑使溶液中的Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+,過濾,得到濾液B;

Ⅱ.將濾液B稀釋為250 mL;

Ⅲ.取稀釋液25.00 mL,用濃度為c mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定,三次滴定實驗所需KMnO4溶液體積的平均值為V mL。

①步驟Ⅱ中,將濾液B稀釋為250 mL需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外,還必須要用到的是　　　　。 

②丙同學(xué)設(shè)計了下列滴定方式(夾持儀器省略),最合理的是　　　　(填字母序號)。 

③滴定過程中　　　　(填“需要”或“不需要”)加入指示劑。

④鐵碳合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為　 。

苯甲酸廣泛應(yīng)用于制藥和化工行業(yè)。某同學(xué)嘗試用甲苯的氧化反應(yīng)制備苯甲酸。反應(yīng)原理:

+2KMnO4+KOH+

2MnO2↓+H2O

+HCl+KCl

實驗方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液在100 ℃反應(yīng)一段時間后停止反應(yīng),按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應(yīng)的甲苯。

已知:苯甲酸分子量122,熔點122.4 ℃,在25 ℃和95 ℃時溶解度分別為0.3 g和6.9 g;純凈固體有機(jī)物一般都有固定熔點。

(1)操作Ⅰ為　　　　,操作Ⅱ為　　　　。 

(2)無色液體A是　　　　,定性檢驗A的試劑是　　　　,現(xiàn)象是　 。 

(3)測定白色固體B的熔點,發(fā)現(xiàn)其在115 ℃開始熔化,達(dá)到130 ℃時仍有少量不熔。該同學(xué)推測白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物,設(shè)計了如下方案進(jìn)行提純和檢驗,實驗結(jié)果表明推測正確。請完成表中內(nèi)容。

(4)純度測定:稱取1.220 g產(chǎn)品,配成100 mL甲醇溶液,移取25.00 mL溶液,滴定,消耗KOH的物質(zhì)的量為2.40×10-3 mol。產(chǎn)品中苯甲酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算表達(dá)式為　　　　,計算結(jié)果為　　　　(保留二位有效數(shù)字)。

某研究性學(xué)習(xí)小組為合成1丁醇,查閱資料得知一條合成路線:

CH3CHCH2+CO+H2CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH2OH;

CO的制備原理:HCOOHCO↑+H2O,并設(shè)計出原料氣的制備裝置(如圖)。

請?zhí)顚懴铝锌瞻?/span>:

(1)實驗室現(xiàn)有鋅粒、稀硝酸、稀鹽酸、濃硫酸、2丙醇,從中選擇合適的試劑制備氫氣、丙烯,寫出化學(xué)反應(yīng)方程式:　 ,　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)若用以上裝置制備干燥純凈的CO,裝置中a和b的作用分別是　　　　　　,　　　　　　。c和d中盛裝的試劑分別是　　　　　　 ,　　　　　 。若用以上裝置制備H2,氣體發(fā)生裝置中必需的玻璃儀器名稱是　　　　　　　　;在虛線框內(nèi)畫出收集干燥H2的裝置圖。

(3)制丙烯時,還產(chǎn)生少量SO2、CO2及水蒸氣,該小組用以下試劑檢驗這四種氣體,混合氣體通過試劑的順序是　　　　　　　　　　　 (填序號)。

①飽和Na2SO3溶液；②酸性KMnO4溶液；③石灰水；④無水CuSO4；⑤品紅溶液

(4)合成正丁醛的反應(yīng)為正向放熱的可逆反應(yīng),為增大反應(yīng)速率和提高原料氣的轉(zhuǎn)化率,你認(rèn)為應(yīng)該采用的適宜反應(yīng)條件是　　　　　。 

a.低溫、高壓、催化劑

b.適當(dāng)?shù)臏囟�、高壓、催化�?/span>

c.常溫、常壓、催化劑

d.適當(dāng)?shù)臏囟�、常壓、催化�?/span>

(5)正丁醛經(jīng)催化加氫得到含少量正丁醛的1丁醇粗品。為純化1丁醇,該小組查閱文獻(xiàn)得知:①R—CHO+NaHSO3(飽和)RCH(OH)SO3Na↓;②沸點:乙醚34℃,1丁醇 118℃,并設(shè)計出如下提純路線:

粗品濾液有機(jī)層1丁醇、乙醚純品

試劑1為　　　　　,操作1為　　　　,操作2為　　　　,操作3為　　　　　　。

某學(xué)生利用以下裝置探究氯氣與氨氣之間的反應(yīng)。其中A、F分別為氨氣和氯氣的發(fā)生裝置,C為純凈干燥的氯氣與氨氣反應(yīng)的裝置。

(1)裝置F中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為　 。 

(2)裝置A中的燒瓶內(nèi)固體可選用　　　　(填以下選項的代號)。 

A.堿石灰 B.生石灰 C.二氧化硅 D.五氧化二磷 E.燒堿

(3)虛線框內(nèi)應(yīng)添加必要的除雜裝置,請從上圖的備選裝置中選擇,并將編號填入下列空格:B　　　　,D　　　　,E　　　　(均填編號)。 

(4)氯氣和氨氣在常溫下相混就會反應(yīng)生成氯化銨和氮氣,裝置C內(nèi)出現(xiàn)濃厚的白煙并在容器內(nèi)壁凝結(jié),請設(shè)計實驗方案鑒定該固體就是氯化銨:  。

(5)從裝置C的出氣管口處逸出的尾氣可能含有污染環(huán)境的氣體,如何處理? 

　。

氯水是實驗室常需臨時配制的一種試劑。圖甲所示的是實驗室配制氯水時的一種常用裝置,圖乙是某化學(xué)實驗小組自行設(shè)計的一種配制氯水的裝置(圖中的鼓氣球是一種具有氣體單向閥的可用于向瓶中鼓入空氣的儀器)。

(1)氯水需臨時配制的原因是  　(用化學(xué)方程式表示)。

(2)圖甲所示裝置中,燒杯內(nèi)的液體是　　　　。 

(3)用圖乙所示裝置中配制氯水時,操作步驟如下:

①關(guān)閉活塞2 ,打開分液漏斗上口的玻璃塞,再打開活塞1 ,將少量濃鹽酸注入大試管內(nèi)。

②關(guān)閉活塞1 ,蓋上分液漏斗上口玻璃塞。濃鹽酸和大試管內(nèi)的高錳酸鉀粉末反應(yīng)產(chǎn)生氯氣。

③輕輕搖動瓶A ,使氯氣不斷溶入水中。用圖乙裝置能在較短時間內(nèi)得到飽和氯水。除了在搖動過程中增大了氣體和水的接觸面以外,另一個重要原因是  　。

分液漏斗中的濃鹽酸應(yīng)分?jǐn)?shù)次加入試管內(nèi)。若一次加入太多的濃鹽酸,可能引起的后果是 　。

(4)配制氯水完成后,不必拆卸裝置即可從瓶A 中取用少量氯水,方法是 。