题目内容

K2Cr2O7和H2O2在H2SO4溶液中混合,可以看到下面两个现象:

(1)混合后5—10 s内,溶液由橙色变为暗蓝色;

(2)在80—160 s内由暗蓝色为绿色,与此同时放出气泡。与之相应的两个反应式为:

A:+H2O2+H+——CrO5+H2O

      (橙色)                     (暗蓝色)

B:CrO5+H+——Cr3++O2

                       (绿色)

两步反应的速率方程分别为

vA=k1c()·c(H2O2),vb=k2c(CrO5)

请回答下列问题:

(1)配平A、B反应方程式及由A、B反应组成的总反应方程式。

(2)当要用K2Cr2O7溶液滴定H2O2时,请计算1 mL浓度为0.02 mol·L-1的K2Cr2O7溶液与多少摩尔的H2O2恰好完全反应。

(3)已知铬的最高价为+6,试推测蓝色中间物CrO5的结构式为__________。

(4)判断A、B两个反应哪个速率快。

(1)A:+4H2O2+2H+====2CrO5+5H2O

B:4CrO5+12H+====4Cr3++7O2↑+6H2O

总反应:2+8H2O2+16H+====4Cr3++7O2↑+16H2O

(2)8×10-5 mol  (3)

(4)A反应快

解析:配平A、B两式,然后两式叠加得总反应式:2+8H2O2+16H+====4Cr3++7O2↑+16H2O;根据A式或总反应式得

                  —      4H2O2,

1×10-3×0.02 mol     4×1×10-3×0.02 mol

即1 mL浓度为0.02 mol·L-1的K2Cr2O7溶液可与8×10-5 mol H2O2恰好完全反应;依据价键饱和原则,根据熟知的O==C==O和H—O—O—H结构类推,可得CrO5的结构式;根据题给信息(1)(2)可知A反应快。


练习册系列答案
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碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是理想,更是一种值得期待的新的生活方式,请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质.
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应化学方程式为:
 
C+
 
K2Cr2O7+
 
 
CO2↑+
 
K2SO4+
 
Cr2(SO43+
 
H2O
请完成并配平上述化学方程式.其中氧化剂是
 
,氧化产物是
 

(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产.工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1
①已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)
△H2=-283kJ?mol-1
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)
△H3=-242kJ?mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为
 
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②在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律.如图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系.
请回答:
ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是
 

ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数K=
 

③在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度(mol?L-1)变化如下表所示:
0min 5min 10min
CO 0.1 0.05
H2 0.2 0.2
CH3OH 0 0.04 0.05
若5min~10min只改变了某一条件,所改变的条件是
 
;且该条件所改变的量是
 
欧盟原定于2012年1月I日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暧,研究碳及其化合物的综合利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义.请运用相关知识研究碳及其化合物的性质.
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应的化学方程式为:
 
C+
 
K2Cr2O7+
 
-
 
CO2↑+
 
K2SO4+
 
Cr2(SO43+
 
H2O
①完成并配平上述化学方程式②在上述方程式上标出该反应电子转移的方向与数目.
(2)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO.
①750℃时,测得气体中含等物质的量SO2和SO3,此时反应的化学方程式
 

②由MgO可制成“镁-次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图1,该电池反应的离子方程式为
 

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(3)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将C02转化为甲醇的热化学方程式为:
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H
①该反应的平衡常数表达式为K
 

②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述CO2转化为甲醇反应的△H
 
0(填“>”“<”或“=”).
③在同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示,曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K
 
K (填“>”“<”或“=”)
欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖,使得对如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫.请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质.
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应的化学方程式为:
 
C+
 
K2Cr2O7+
 
 
 
CO2↑+
 
K2SO4+
 
Cr2(SO43+
 
H2O
请完成并配平上述化学方程式.
(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产.工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1
①下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是
 

A、随时将CH3OH与反应混合物分离
B、降低反应温度
C、增大体系压强
D、使用高效催化剂
②已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)
△H2=-283 kJ?mol-1H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)
△H3=-242 kJ?mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为
 
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③在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律.如图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系.
请回答:
ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是
 

ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g) 的平衡常数K=
 

(3)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9.CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为7×10-4mol/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
 

(16分)氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。

(1)一定条件下,在一个密闭容器中充入气体:N2 2mol、H2 6mol,达平衡后N2的转化率为50%,同时放热92.3KJ。该反应的热化学方程式为:______________________________。

(2)传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为:N2+3H22NH3

①该反应的平衡常数K的表达式为:K=______________。升高温度,K值______(填“增大”“减小”或“不变”)。

②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。分析表中数据,                   (填温度和压强)。时H2转化率最高,实际工业生产中不选用该条件的主要原因是              

③下列关于合成氨说法正确是              (填字母)

A.使用催化剂可以提高氮气的转化率

B.寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向

C.由于ΔH<0、ΔS>0,故合成氨反应一定能自发进行

(3)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气。其电池反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O,你认为电解质溶液应显       性(填“酸性”、“中性"、“碱性”),写出负极电极反应式                   

(4)工业上净化处理铬污染方法之一是:将含K2Cr2O7酸性废水放入电解槽内,加入适量的NaCl,以Fe和石墨为电极进行电解。经过一段时间后,生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)。

已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13mol/L,则溶液中c(Cr3+)为       mol/L。

 

(16分)氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。
(1)一定条件下,在一个密闭容器中充入气体:N2 2mol、H2 6mol,达平衡后N2的转化率为50%,同时放热92.3KJ。该反应的热化学方程式为:______________________________。
(2)传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为:N2+3H22NH3
①该反应的平衡常数K的表达式为:K=______________。升高温度,K值______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。分析表中数据,                   (填温度和压强)。时H2转化率最高,实际工业生产中不选用该条件的主要原因是              

③下列关于合成氨说法正确是              (填字母)
A.使用催化剂可以提高氮气的转化率
B.寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C.由于ΔH<0、ΔS>0,故合成氨反应一定能自发进行
(3)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气。其电池反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O,你认为电解质溶液应显       性(填“酸性”、“中性"、“碱性”),写出负极电极反应式                   
(4)工业上净化处理铬污染方法之一是:将含K2Cr2O7酸性废水放入电解槽内,加入适量的NaCl,以Fe和石墨为电极进行电解。经过一段时间后,生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)。
已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13mol/L,则溶液中c(Cr3+)为      mol/L。

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