题目内容
【题目】根据化学反应与能量转化的相关知识,试回答下列问题:
(1)已知
,黑磷比白磷稳定,结构与石墨相似,下图能正确表示该反正中能量变化的是___(填序号)。
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(2)已知:氢氧燃料电池的总反应方程式为2H2O+O2=2H2O。在碱性条件下,通入氢气一端的电极反应式为_________________。电路中每转移0.2mol电子,标准状况下消耗H2的体积是______L。
(3)已知断开1mol N≡N键需要946kJ的能量,断开1mol H—H键需要436kJ的能量,生成1moN—H键放出391kJ的能量,试计算生成2mol NH3时会______(填“放出”或“吸收”)______kJ能量。当在相同的条件下向容器中充入1molN2和3molH2时,它们反应对应的热量______(填“大于”、“等于”或“小于”)你所计算出的值,原因是______。
【答案】(1)A
(2)H2-2e-+2OH- =2H2O ;2.24;
(3)放出;92;小于;可逆反应,反应物不能完全转化为生成物。
【解析】
试题分析:(1)物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强。由于黑磷比白磷稳定,所以白磷的能量比黒磷的高,白磷转化为黒磷的反应是放热反应,能正确表示该反正中能量变化的是A图像;(2)氢氧燃料电池的总反应方程式为2H2O+O2=2H2O。在碱性条件下,通入氢气一端是负极,负极的电极反应式为H2-2e-+2OH- =2H2O。根据总反应方程式可知:每有2mol氢气发生反应,转移电子的物质的量是4mol,则电路中每转移0.2mol电子,反应消耗标准状况下H2的物质的量是0.1mol,其体积是V=0.1mol× 22.4L/mol=2.24L;(3)已知断开1mol N≡N键需要946kJ的能量,断开1mol H—H键需要436kJ的能量,生成1moN—H键放出391kJ的能量,则根据反应方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)可知:生成2mol NH3时H=946kJ/mol+3×436kJ/mol-6×391kJ/mol=-92kJ/mol,故会放出92kkJ能量。当在相同的条件下向容器中充入1molN2和3molH2时,由于该反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,所以它们反应对应的热量小于计算出的值。
【题目】实验室制备环己酮的反应原理:
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其反应的装置示意图如下(夹持装置、加热装置略去):
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环己醇、环己酮、饱和食盐水和水的部分物理性质见下表(注:括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点)
物质 | 沸点(℃) | 密度(g·cm-3, 20℃) | 溶解性 |
环己醇 | 161.1(97.8) | 0.962 | 能溶于水 |
环己酮 | 155.6(95) | 0.948 | 微溶于水 |
饱和食盐水 | 108.0 | 1.330 | |
水 | 100.0 | 0.998 |
(1)实验中通过装置B将酸性Na2Cr2O7溶液加到盛有环己醇的A中,在55~60℃进行反应。反应完成后,加入适量水,蒸馏,收集95 ~ 100℃的馏分,得到主要含环己酮粗品和水的混合物。
① 仪器B的名称是 。
② 蒸馏操作时,一段时间后发现未通冷凝水,应采取的正确方法是 。
③ 蒸馏不能分离环己酮和水的原因是 。
(2)环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作:
a.蒸馏,收集151~ 156℃馏分,得到精品
b.过滤
c.在收集到的粗品中加NaCl固体至饱和,静置,分液
d.加入无水MgSO4固体,除去有机物中少量水
① 上述操作的正确顺序是 (填序号)。
② 在上述操作c中,加入NaCl固体的作用是 。
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(3)环己酮是一种常用的萃取剂,以环己酮为成分之一的萃取液对金属离子的萃取率与pH的关系如上图。现有某钴矿石的盐酸浸出液, 浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Mn2+、Al3+,除去Al3+ 后,再利用萃取法分离出MnCl2以得到较为纯净的CoCl2溶液,pH范围控制在 。
a.2.0~2.5 b.3.0~3.5 c.4.0~4.5
(4)在实验中原料用量:20mL环己醇、酸性Na2Cr2O7溶液10mL,最终称得产品质量为14.7g,则所得环己酮的产率为 (百分数精确到0.1)。
(5)实验产生的含铬废液易污染环境,可将Cr2O72-转化为Cr3+,再转化为Cr(OH)3沉淀除去,为使Cr3+浓度小于1×10-5mol/L,应调节溶液的pH=___________。(已知该条件下Cr(OH)3的Ksp是6.4×10-31, lg2=0.3 lg5=0.7)