题目内容
13.湿法炼锌的冶炼过程可用如图1简略表示:请回答下列问题:
(1)已知ZnO属于两性氧化物,写出ZnO与NaOH溶液反应的化学方程式:2NaOH+ZnO=Na2ZnO2+H2O.
(2)上述电解过程中析出锌的电极反应式为:[Zn(NH3)4]2++2e-=Zn+4NH3↑.
(3)产生的SO2可用Ba(NO3)2溶液吸收,部分产物可作为工业原料,其反应的离子方程式为:3SO2+2H2O+2NO3-+3Ba2+=3BaSO4↓+2NO↑+4H+.
(4)氨是最重要的化工产品之一.合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g).
有关化学反应的能量变化如图2所示,则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+161.1kJ•mol-1.
(5)CO对合成氨的催化剂有毒害作用,常用乙酸二氨合铜溶液来吸收原料气中CO,其反应原理为:
[Cu(NH3)2CH3COO](l)+CO(g)+NH3(g)?[Cu(NH3)3]CH3COO•CO(l)△H<0.吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,再生的适宜条件是:B(填写选项编号)
A.高温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.低温、高压
(6)某温度下,向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH3和2molCO2,发生2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(l)+H2O(g)反应,该反应进行到40s时达到平衡,此时CO2的转化率为50%.图3中的曲线表示该反应在前25s内的反应进程中的NH3浓度变化.若反应延续至70s,保持其它条件不变情况下,请在图中用实线画出使用催化剂时该反应从开始至平衡时的曲线.
分析 锌精矿焙烧得到二氧化硫和ZnO,将ZnO加入NH3-NH4Cl溶液中,发生反应得到[Zn(NH3)4]Cl2,电解[Zn(NH3)4]Cl2溶液得到Zn,
(1)ZnO属于两性氧化物,ZnO与NaOH溶液反应生成Na2ZnO2;
(2)电解过程中析出锌的电极上[Zn(NH3)4]2+ 得电子发生还原反应;
(3)SO2可用Ba(NO3)2溶液吸收,发生氧化还原反应生成一氧化氮和硫酸钡,据此写离子方程式;
(4)由图2可知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-846.3KJ/mol ①
CO2(g)=CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)△H=+282KJ/mol ②
H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(g)△H=-241.8KJ/mol ③
结合热化学方程式和盖斯定律可知①+②-③×3得到所需热化学方程式;
(5)依据平衡移动方向分析判断需要的条件;
(6)依据催化剂只加快反应速率不影响平衡浓度画出图象.
解答 解:(1)ZnO属于两性氧化物,ZnO与NaOH溶液反应生成偏锌酸钠和水,反应方程式为2NaOH+ZnO=Na2ZnO2+H2O,
故答案为:2NaOH+ZnO=Na2ZnO2+H2O;
(2)电解过程中析出锌的电极上[Zn(NH3)4]2+ 得电子发生还原反应,电极反应式为[Zn(NH3)4]2++2e-=Zn+4NH3↑,
故答案为:[Zn(NH3)4]2++2e-=Zn+4NH3↑;
(3)SO2可用Ba(NO3)2溶液吸收,发生氧化还原反应生成一氧化氮和硫酸钡,反应的离子方程式为3SO2+2H2O+2NO3-+3Ba2+=3BaSO4↓+2NO↑+4H+,
故答案为:3SO2+2H2O+2NO3-+3Ba2+=3BaSO4↓+2NO↑+4H+;
(4)由图2可知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-846.3KJ/mol①
CO2(g)=CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)△H=+282KJ/mol②
H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(g)△H=-241.8KJ/mol③
结合热化学方程式和盖斯定律可知①+②-③×3可得所需热化学方程式,则CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=(-846.3KJ/mol)+(+282KJ/mol )-(-241.8KJ/mol )×3=+161.1 kJ•mol-1,所以CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+161.1 kJ•mol-1,
故答案为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+161.1 kJ•mol-1;
(5)吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,依据化学平衡[Cu(NH3)2CH3COO](l)+CO(g)+NH3(g)?[Cu(NH3)3]CH3COO•CO(l);△H<0,反应是气体体积减小的放热反应,平衡逆向进行是再生的原理,再生的适宜条件是高温低压,
故答案为:B;
(6)若反应延续至70s,保持其它条件不变情况下,使用催化剂时,改变反应速率,不改变化学平衡,曲线的转折点在横坐标40之前,纵坐标必需在20的线上,该反应的进程曲线为如图所示:
,
故答案为:
.
点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用,为高频考点,题目难度中等,涉及热化学方程式书写、化学平衡影响因素、平衡计算、电解等,把握相关反应原理为解答的关键,侧重分析与应用能力的综合考查.
(1)工业上消除氮的氧化物可采用以下反应:CH4(g)+2NO2(g)?N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H
在温度为T1和T2时,分别将0.5mol CH4和1.2mol NO2充入体积为1L的密闭容器中,测得NO2的物质的量随时间变化数据如下表:
温度/℃ 时间/min | 0 | 10 | 20 | 40 | 50 |
| T1 | 1.2 | 0.9 | 0.7 | 0.4 | 0.4 |
| T2 | 1.2 | 0.8 | 0.56 | … | 0.5 |
②T1<T2(填“>”或“<”,下空同);△H<0,判断理由是升高温度,NO2的物质的量增大,平衡逆向移动,正反应为放热反应.
③反应CH4(g)+2NO2(g)?N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的平衡常数表达式K=$\frac{c({N}_{2})×c(C{O}_{2})×{c}^{2}({H}_{2}O)}{c(C{H}_{4})×{c}^{2}(N{O}_{2})}$,温度为T1℃时,K的值为6.4.
④温度为T2℃时,达平衡后,再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2,达新平衡时CH4的转化率将减小(填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)已知反应N2O4(g)?2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深.将一定量N2O4气体充入如图绝热容器一段时间后,压缩和拉伸活塞过程中气体的透光率(气体颜色越浅,透光率越大)随时间变化如图所示.
①a点与c点相比,c (NO2)更大的是c,体系温度更低的是a.
②d点,v正(NO2)>v逆(NO2)(填“>”、“<”或“=”).
③下列说法能说明透光率不再发生改变的有ad.
a.气体颜色不再改变 b.△H不再改变
c.v正(N2O4)=2v逆(NO2) d.N2O4的转化率不再改变.
| ① | ② | ③ | ④ | |
| pH | 11 | 11 | 3 | 3 |
| 溶液 | 氨水 | NaOH溶液 | 醋酸 | 盐酸 |
| A. | ③④中分别加入适量醋酸钠晶体,两溶液pH均增大 | |
| B. | ②③两溶液等体积混合,所得溶液中:c(OH-)>c(H+) | |
| C. | 分别加水稀释10倍,溶液的pH:①>②>④>③ | |
| D. | V1L④和V2L①溶液混合后,若pH=7,则V1<V2 |
| A. | 二氧化硫可广泛用于食品的增白 | |
| B. | 聚乙烯塑料制品可用于食品的包装 | |
| C. | 次氯酸钠溶液可用于环境的消毒杀菌 | |
| D. | 氧化铝是冶炼金属铝的原料,也是一种较好的耐火材料 |
| A. | 向NaAlO2溶液中通入过量CO2:AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3- | |
| B. | 硅酸钠溶液与醋酸溶液混合:SiO32-+2H+═H2SiO3↓ | |
| C. | MnO2与浓盐酸反应制Cl2:MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O | |
| D. | 浓硝酸中加入过量铁粉并加热:Fe+3NO3-+6H+$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3++3NO2↑+3H2O |
| 周期 族 | ⅠA | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅦA | 0 |
| 2 | N | O | F | Ne | ||||
| 3 | Na | Mg | Al | Si | S | Cl |
(2)Ne原子结构示意图为
(3)N和O中,原子半径较小的是O; (4)H2S和HCl中,热稳定性较强的是HCl;
(5)MgO和Al2O3中,属于两性氧化物的是Al2O3;
(6)元素最高价氧化物对应的水化物中,碱性最强的是NaOH(填化学式);
(7)SiO2常用于制造光导纤维(填一种高性能的现代通讯材料的名称);
(8)誉称为“绿色氧化剂”的过氧化氢,它的化学式是H2O2,其中氢元素与氧元素的质量比为m(H):m(O)=1:16;(相对原子质量:H-1,O-16)
(9)镁是制造汽车、飞机、火箭的重要材料.写出工业上电解熔融氯化镁获得金属镁的化学方程式:MgCl2(熔融)$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl2.