士兵在野外加热食物时通常采用“无焰食物加热器”,其主要化学成分为镁粉、铁粉、氯化钠粉末。使用时加入水与其中的镁反应放出热量。下面是在室温下对本产品的两个探究实验。

实验1:向加有等量水的三个相同隔热容器中分别加入下列各组物质,结果见下图。

①1.0 mol镁条、0.10 mol铁粉、0.10 mol氯化钠粉末;

②将1.0 mol镁条剪成100份、0.10 mol铁粉、0.10 mol 氯化钠粉末;

③1.0 mol镁粉、0.10 mol 铁粉、0.10 mol氯化钠粉末;

实验2:向加有100 mL水的多个相同的隔热容器中分别加入由0.10 mol镁粉、0.50 mol铁粉及不同量的氯化钠粉末组成的混合物,不断搅拌,第15 min时记录温度升高的幅度,结果见图2。

请回答下列问题:

(1)实验1证实了该反应的反应速率与________有关。

(2)实验2中当NaCl的用量大于0.125 mol时,实验就无须再做的原因是________(填选项字母)。

A.加入更多的NaCl不再增加反应速率

B.加入NaCl反而会降低反应速率

C.已达到沸点不再有温度变化

D.需要加入更多的铁粉来提高温度

(3)如果在实验2中加入0.060 mol的NaCl,则第15 min时混合物的温度最接近于________(填字母)。

A.34 ℃                               B.42 ℃

C.50 ℃                               D.62 ℃

(4)加入铁粉和NaCl能使反应速率加快的原因是_________________________________________________________。


两个化学兴趣小组进行了以下探究活动:

第一组:为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,

(1)称取铁钉(碳素钢)12.0g放入30.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。

①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中是否含有Fe2+,应选择加入的试剂为       (选填序号)。 

   a.KSCN溶液和氯水  b.铁粉和KSCN溶液   c.浓氨水   d.酸性KMnO4溶液

②乙同学取672 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:

SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得到干燥固体4.66g。据此推知气体Y 中SO2的体积分数为        

分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含量有H2和CO2气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。

(2)写出产生CO2的化学方程式                    

(3)装置A中试剂的作用是              ,反应的离子方程式                       

(4)简述确认气体Y中含有CO2的实验现象                          

(5)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是                        

第二组:拟用下列装置定量分析空气中SO2的含量:

(6)KMnO4溶液中导管末端做成球状多孔结构的作用是                           

(7)该实验中已经知道的数据有气体流速a L/min、酸性KMnO4溶液的体积b L,其浓度为c mol/L。若从气体通入到紫色恰好褪去,用时5分钟。则此次取样处的空气中二氧化硫含量为                      g/L


CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。

(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:CO2 (g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:

物质

CH4

CO2

CO

H2

体积分数

0.1

0.1

0.4

0.4

①此温度下该反应的平衡常数K=__________

②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=890.3 kJ·mol-1

CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H=+2.8 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=566.0 kJ·mol-1

反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的△H=________________

(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。

①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如右图所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_____________________

②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是________________________

③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为___________________________

(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。①如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是______

a.可在碱性氧化物中寻找

b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找

c.可在具有强氧化性的物质中寻找

②Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是:在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是___________________________

(4)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。

反应A:

高温电解技术能高效实现(3)中反应A,工作原理示意图如下:

CO2在电极a放电的反应式是_____________________________________________

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