题目内容
( 16分)下图表示几种无机物之间的转化关系.其中A 、B 均为黑色粉末,B为非金属单质,C 为无色无毒气体,D为金属单质,E 是红棕色气体,G 是具有漂白性的气体,H 的水溶液呈蓝色.
![]()
请回答下列问题:
(l)A的化学式是_____________,C 的电子式是_______________,Y 的名称是_______________.
(2)反应① 的化学方程式为______________________________________.
(3)实验室测定气体E 的相对分子质量时,得到的实验值总是比理论值偏大,其原因是(用化学方程式表示)_______________ _____________________.
(4)用石墨作电极电解H 的水溶液,电解总反应的离子方程式是____________ ______.
(5)推测反应③ 的还原产物可能是______________________.
(6)19.2 g的D与足量的一定浓度X的溶液反应,将所得的气体与 LO2(标准状况下)混合,恰好能被水完全吸收.
地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题,某课题组利用Fe粉和酸性KNO3溶液反应模拟地下水脱氮过程,理想的脱氮原理为:4Fe + NO3- + 10H+ = 4Fe2+ + NH4+ + 3H2O。
(1)研究发现:随着KNO3溶液酸性的减弱,对应还原产物中氮元素的化合价越低。课题组用酸性弱的KNO3溶液进行实验,没有观察到气体生成,则该条件下KNO3的还原产物可能是 (化学式)。
(2)实验发现:反应一段时间后,反应体系中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是 。
a.生成的Fe2+水解 b.Fe2+被氧化生成Fe3+ c.Fe2+被还原成Fe
(3)该课题组拟利用上述脱氮反应研究不同自变量对反应速率的影响。
可能用到的试剂和仪器:粗颗粒Fe粉、细颗粒Fe粉、2.0mol/L KNO3、0.1 mol/L H2SO4、蒸馏水、不同温度的恒温水浴、托盘天平、秒表、离子色谱仪等。
①设计实验方案:在不同的自变量(温度、铁粉颗粒的大小)时,测定 (要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
②参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据:数据用字母表示)。
【提示】离子色谱仪能跟踪测定溶液中的c(NO3-)
物理量 实验序号 | V(2.0mol/L KNO3)/ mL | …… | |
1 | a | …… | |
2 | a | …… | |
3 | a | …… |
③进一步的研究表明:将铁粉和活性炭同时加入上述KNO3溶液中,可以明显提高脱氮速率,其原因是 。
(17分)汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:
(1)2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g) △H=-746.5KJ/mol (条件为使用催化剂)
已知:2C (s)+O2(g)
2CO(g) △H=-221.0KJ/mol
C (s)+O2(g)
CO2(g) △H=-393.5KJ/mol
则N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H= kJ·mol-1。
(2)T℃下,在一容积不变的密闭容器中,通入一定量的NO和CO,用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
C(NO)10-4 mol/L | 10.0 | 4.50 | C1 | 1.50 | 1.00 | 1.00 |
C(NO)10-3 mol/L | 3.60 | 3.05 | C2 | 2.75 | 2.70 | 2.70 |
则c1合理的数值为 (填字母标号)。
A.4.20 B.4.00 C.3.50 D.2.50
(3)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如下图所示:
![]()
则曲线Ⅰ对应的实验编号依次为 。
(4)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:H2O(g)+CO(g)
CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | CO | H2 | |||
① | 650 | 2 | 4 | 2.4 | 1.6 | 5 |
② | 900 | 1 | 2 | 1.6 | 0.4 | 3 |
③ | 900 | a | b | c | d | t |
①实验组①中以v(CO2)表示的反应速率为 ,温度升高时平衡常数会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②若a=2,b=1,则c= ,达平衡时实验组②中H2O(g)和实验组③中CO的转化率的关系为
α2 (H2O) α3 (CO)(填“<”、“>”或“=”)。
(5)CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准,该分析仪的工作原理类似于燃料电池,其中电解质是氧化钇(Y2O3)和氧化锆(ZrO2)晶体,能传导O2-。
①则负极的电极反应式为________________。
![]()
②以上述电池为电源,通过导线连接成图一。若X、Y为石墨,a为2L 0.1mol/L KCl溶液,写出电解总反应的离子方程式 。电解一段时间后,取25mL上述电解后的溶液,滴加0.4mol/L醋酸得到图二曲线(不考虑能量损失和气体溶于水,溶液体积变化忽略不计)。根据图二计算,上述电解过程中消耗一氧化碳的质量为__________g。