题目内容
【题目】近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:![]()
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:________________________________。
(2)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ii补充完整。
i.SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O
ii.I2+2H2O+_________=_________+_______+2 I-_____________
(3)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序号 | A | B | C | D |
试剂组成 | 0.4 mol·L-1 KI | a mol·L-1 KI 0.2 mol·L-1 H2SO4 | 0.2 mol·L-1 H2SO4 | 0.2 mol·L-1 KI 0.0002 mol I2 |
实验现象 | 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 | 溶液变黄,出现浑浊较A快 | 无明显现象 | 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快 |
①B是A的对比实验,则a=__________。
②比较A、B、C,可得出的结论是______________________。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合i、ii反应速率解释原因:________________。
【答案】3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=254kJ·mol1 SO2、SO42、4H+ 0.4 I是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率 反应ii比i快,D中由反应ii产生的H+使反应i加快
【解析】
(1)根据盖斯定律:反应Ⅱ=反应Ⅰ-反应Ⅲ:ΔH=-551kJ·mol-1+297kJ·mol-1=-254 kJ·mol-1,因此,反应Ⅱ的热化学方程式为:3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=254kJ·mol1;综上所述,本题答案是:3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=254kJ·mol1 。
(2)SO2的水溶液发生歧化反应为:3SO2+2H2O=4H++2SO42-+ S↓,所以反应ii=(总反应-反应i)×1/2:I2+2H2O+ SO2= SO42+4H++2 I-;综上所述,本题答案是:SO2、SO42、4H+。
(3)①B是A的对比实验,采用控制变量法,B比A多加了0.2 mol·L-1H2SO4,B与A中 KI浓度应相等,则a=0.4,综上所述,本题答案是:0.4。
②对比A与B,加入H+可以加快SO2歧化反应的速率;对比B与C,单独H+不能催化SO2的歧化反应;比较A、B、C,可得出的结论是: I是SO2歧化反应的催化剂, H+单独存在时不具有催化作用,但 H+可以加快歧化反应速率;综上所述,本题答案是:I是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率。
③对比D和A,D中加入碘化钾的浓度小于A,D中多加了碘单质,反应ⅰ消耗H+和I,反应ⅱ中消耗I2,D中“溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快”,反应速率D>A,由此可见,反应ⅱ比反应ⅰ速率快,反应ⅱ产生H+使c(H+)增大,从而反应ⅰ加快;综上所述,本题答案是:反应ii比i快,D中由反应ii产生的H+使反应i加快。
【题目】印刷铜制电路板的腐蚀液选取和回收再利用一直是研究的热点。
(1)FeCl3溶液一直作为传统的腐蚀液。
① 腐蚀过程中的离子方程式为______。
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② 腐蚀结束后,通过以下两步可分离出铜,并实现FeCl3溶液再生。
i. 步骤I所加试剂和操作分别为______。
ii. 可实现步骤II转化的物质或方法是______(填一种即可)。
(2)研究发现,CuCl2溶液添加盐酸或氨水配制成酸性腐蚀液或碱性腐蚀液,其效果优于FeCl3溶液。腐蚀液的主要成分及腐蚀原理如下:
腐蚀液类型 | 主要成分 | 腐蚀原理 |
酸性腐蚀液 | Cu2+、H+、Cl- | Cu+ Cu2++2Cl- CuCl+2Cl- |
碱性腐蚀液 | Cu(NH3)42+、NH4+、NH3、Cl- | Cu(NH3)42++ Cu === 2Cu(NH3)2+ |
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①酸性腐蚀液中铜离子含量对腐蚀速率的影响如右图所示,为保持较快和较平稳的腐蚀速率,腐蚀液中铜离子含量应选择______ g/100mL的使用范围。
②酸性腐蚀废液经过处理后,倒入一定量的水中,可得CuCl沉淀,过滤、洗涤、干燥后即得产品CuCl。倒入一定量的水中,可得CuCl沉淀的原因是_______。
③ 通入适量的氧气可使碱性腐蚀液再生。将该过程的离子方程式补充完整:______________
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(3)H2O2也常用来腐蚀金属铜,使用时加入盐酸或氨水将其配制成酸性或碱性腐蚀液。回收其废液的工艺如下:
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① 酸性条件下H2O2腐蚀金属铜的离子方程式为______。
② 右图是研究碱性腐蚀液的温度对铜腐蚀量的实验结果,升高温度,腐蚀量变化的原因______。
③ 碱转时的反应为:Cu2(OH)3Cl+NaOH =CuO+Cu(OH)2+NaCl+H2O。检验转化完全的方法是:取少量洗涤后的碱转固体,_______。
【题目】完成下列问题 某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案:
实验编号 | H2C2O4溶液 | 酸性KMnO4溶液 | 温度 | ||
浓度(mol·L-1) | 体积(mL) | 浓度(mol·L-1) | 体积 (mL) | ||
① | 0.10 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
② | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
③ | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 50 |
(1)为了观察到紫色褪去,H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥ ______。
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号,下同),可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。
(3)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=________mol·L-1·min-1。
(4)已知实验③中c(MnO4—)~反应时间t的变化曲线如下图。若保其他条件不变,请在图中画出实验②中c(MnO4—)~t的变化曲线示意图。_______
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【题目】苯甲酸是常用的防腐剂和重要的医药原料。一种药用苯甲酸的制备方法如下:
Ⅰ.在反应罐中加入甲苯、饱和KMnO4溶液、Fe2O3(催化剂),加热、回流数小时,充分反应。
Ⅱ.反应结束后,改为蒸馏装置。加热蒸馏,直至冷凝管壁不再出现油珠。
Ⅲ.将反应罐中的混合物趁热过滤,滤渣用少量热水洗涤。
Ⅳ.向滤液中滴加浓盐酸酸化至pH=2,抽滤,用少量水洗涤,干燥得苯甲酸粗品。
Ⅴ.将粗苯甲酸加入……,结晶、洗涤、过滤,得到药用纯苯甲酸。
已知:相关物质的溶解度(g/mL)
温度(℃) | 25 | 50 | 60 | |
苯甲酸 | 在水中 | 0.0034 | 0.0085 | 0.0095 |
在乙醇中 | 0.4 | 0.7 | 1 | |
氯化钾 | 在乙醇中 | 难溶 | ||
(1)Ⅰ中发生的主要反应为:
(未配平),则Ⅳ中发生反应的离子方程式为______。
(2)Ⅱ中蒸馏的目的是______。
(3)Ⅲ中趁热过滤的目的是______。
(4)将Ⅴ中操作补充完整:______。