题目内容
【题目】硒(Se)是动物必需的营养元素和植物有益的营养元素,可以形成SeO2、H2SeO3、H2SeO4等化合物。
(1)硒的原子结构示意图可表示为,则x的值为_____。
(2)向亚硒酸溶液中通入二氧化硫,有单质硒析出,写出该反应的化学方程式: _______。
(3)已知:Se(s)+H2(g)+2O2(g)=H2SeO4(s) ΔH1;
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2;
2SeO2(g)+O2(g)+2H2O(l)=2H2SeO4(s) ΔH3。
则反应Se(s)+O2(g)=SeO2(g)的ΔH=____。(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)
(4)温度为T℃时,向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molH2SeO3(g),发生反应:H2SeO3(g)SeO2(g)+H2O(g) △H=+a kJ/mol。0~10min保持容器中温度不变,10min时改变一种条件,整个过程中H2SeO3(g)、SeO2(g)、H2O(g)的物质的量随时间的变化如图所示:
①要提高平衡时SeO2的体积分数,可采取的措施有______(填字母)。
a.容器体积不变,升高反应温度
b.使用高效催化剂
c.温度和容积不变,减小H2SeO3的起始量
d.温度不变,压缩容器体积,增大压强
②0~4min的平均反应速率v(H2O)=______;
③10min时改变的条件是_____;
④温度为T℃时,该反应的平衡常数K为______。若起始时向该容器中充入2.0mol H2SeO3(g)、1.0 mol SeO2(g)和0.15 mol H2O(g),反应达到平衡前,v(正)____(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。
【答案】18 H2SeO3+2SO2+H2O=Se↓+2H2SO4 ΔH1-ΔH2-ΔH3 ac 0.025 mol/(L·min) 升高温度或减小压强 0.025 小于
【解析】
(1)根据硒的原子结构示意图结合质子数=电子数计算;
(2)亚硒酸(H2SeO3)有较强的氧化性,二氧化硫有还原性,二者混合发生氧化还原反应生成红褐色的Se及硫酸,据此书写反应的方程式;
(3)根据盖斯定律分析解答;
(4)①根据影响化学平衡的因素分析判断;②根据图像,4min 时H2O为0.2mol,结合反应速率的计算公式计算;③根据图像,10min时改变条件后,平衡正向移动,结合影响化学平衡的因素分析判断;④根据图像,T℃时,平衡时,H2SeO3(g)为0.8mol,SeO2(g)和H2O(g)均为0.2mol,结合平衡常数表达式计算。首先计算Qc,根据Qc与K的大小分析判断。
(1)根据硒的原子结构示意图可知,质子数=电子数,则34=2+8+x+6,解得x=18,故答案为:18;
(2)亚硒酸(H2SeO3)有较强的氧化性,二氧化硫有还原性,二者混合发生氧化还原反应生成红褐色的Se及硫酸,所以该反应方程式为:H2SeO3+2SO2+H2O=Se↓+2H2SO4,故答案为:H2SeO3+2SO2+H2O=Se↓+2H2SO4;
(3)①Se(s)+H2(g)+2O2(g)=H2SeO4(s) ΔH1,②H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2,③2SeO2(g)+O2(g)+2H2O(l)=2H2SeO4(s) ΔH3。根据盖斯定律,将①-②-×③得:Se(s)+O2(g)=SeO2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2-×ΔH3,故答案为:ΔH1-ΔH2-×ΔH3;
(4)①要提高平衡时SeO2的体积分数,可以升高温度,或保持温度和体积不变,减小H2SeO3的起始量,故答案为:ac;
②根据图像,4min 时H2O为0.2mol,则0~4min的平均反应速率v(H2O)== 0.025 mol/(L·min),故答案为:0.025 mol/(L·min);
③H2SeO3(g)SeO2(g)+H2O(g) △H=+a kJ/mol,为气体的物质的量增大的吸热反应,根据图像,10min时改变条件后,使平衡正向移动,故可能是升高温度或减小压强,故答案为:升高温度或减小压强;
④根据图像,T℃时,平衡时,H2SeO3(g)为0.8mol,SeO2(g)和H2O(g)均为0.2mol,浓度分别为0.4mol/L、0.1mol/L、0.1mol/L,则T℃时,该反应的平衡常数K==0.025 mol/L。若起始时向该容器中充入2.0mol H2SeO3(g)、1.0 mol SeO2(g)和0.15 mol H2O(g),浓度分别为1mol/L、0.5mol/L、0.075mol/L,此时,Qc==0.0375 mol/L>K=0.025 mol/L,反应向左进行,因此反应达到平衡前,v(正)小于v(逆),故答案为:0.025(或0.025 mol/L);小于。
【题目】甲苯()是一种重要的化工原料,能用于生产苯甲醛()、苯甲酸()等产品。表列出了有关物质的部分物理性质,请回答:
名称 | 性状 | 熔点(℃) | 沸点(℃) | 相对密度 (ρ水=1g/cm3) | 溶解性 | |
水 | 乙醇 | |||||
甲苯 | 无色液体易燃易挥发 | -95 | 110.6 | 0.8660 | 不溶 | 互溶 |
苯甲醛 | 无色液体 | -26 | 179 | 1.0440 | 微溶 | 互溶 |
苯甲酸 | 白色片状或针状晶体 | 122.1 | 249 | 1.2659 | 微溶 | 易溶 |
注:甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶。
实验室可用如图装置模拟制备苯甲醛。实验时先在三颈瓶中加入0.5g固态难溶性催化剂,再加入15mL冰醋酸(作为溶剂)和2mL甲苯,搅拌升温至70℃,同时缓慢加入12mL过氧化氢,在此温度下搅拌反应3小时。
(1)装置a的名称是______________。(2)三颈瓶中发生反应的化学方程式为_______________________________________。
(3)经测定,反应温度升高时,甲苯的转化率逐渐增大,但温度过高时,苯甲醛的产量却有所减少,可能的原因是_____________________________________________。
(4)反应完毕后,反应混合液经过自然冷却至室温时,还应经过_____、_____(填操作名称)等操作,才能得到苯甲醛粗产品。
(5)实验中加入过量过氧化氢且反应时间较长,会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸。
①若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸,正确的操作步骤是_______(按步骤顺序填字母)。
a.对混合液进行分液 b.过滤、洗涤、干燥
c.水层中加入盐酸调节pH=2 d.加入适量碳酸氢钠溶液混合振荡
②若对实验①中获得的苯甲酸产品进行纯度测定,可称取2.500g产品,溶于200mL乙醇配成溶液,量取所得的乙醇溶液20.00mL于锥形瓶,滴加2~3滴酚酞指示剂,然后用预先配好的0.1000mol/L KOH标准液滴定,到达滴定终点时消耗KOH溶液18.00mL。产品中苯甲酸的质量分数为_____。(苯甲酸相对分子质量:122.0)