题目内容

【题目】物质之间的变化体现了化学之美。

(1)一定条件下,含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。

Ⅰ.图中属于“氮的固定”的是_______(填序号,下同);转化过程中发生非氧化还原反应的是_______________。

Ⅱ.反应④是在酸性条件下由NO3-与镁作用实现,则该反应的离子方程式为_______。

(2)H2S气体与CuCl2、FeCl3溶液发生一系列反应如图所示:

①转化图中化合价不变的元素是__________(写名称)。

②转化图中生成S单质的离子方程式为____________。

(3)A、B、C、D、E、F、X是中学常见的无机物,存在如图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。

①若A为常见的金属单质,焰色反应呈黄色,B常温下为液态,X能使品红溶液褪色,则C和E反应的离子方程式为________。

②若D为两性氢氧化物,F为非金属单质,则X成分可能为____(写化学式,下同)。

③若A为红棕色气体,X为金属单质,溶液D中加入KSCN溶液变红。则E为______,F为______。

【答案】⑥和 ①和⑦ 4Mg+2NO3-+10H+=4Mg2++N2O↑+5H2O 铜、氢、氯 CuS+2Fe3+=2Fe2++Cu2++S↓ OH-+HSO3-=SO32-+H2O HCl或NaOH Fe(NO3)2 NO

【解析】

(1)I.将游离态的氮(即氮气)转化为化合态的氮(即氮的化合物)的过程,叫做氮的固定,图中属于“氮的固定”的是⑥和;非氧化还原反应是指变化过程中元素化合价不变的反应,转化过程中发生非氧化还原反应的是:①和⑦;

Ⅱ.反应④是在酸性条件下由NO3-与镁作用实现,反应生成Mg2+、N2O、H2O,离子方程式为:4Mg+2NO3-+10H+=4Mg2++N2O↑+5H2O;

(2)①H2S与Cu2+反应得到CuS与H+,Fe3+将CuS氧化得到S、Cu2+,Fe3+被还原变为Fe2+,O2将Fe2+氧化铁为Fe3+,图中O、Fe、S化合价发生变化,而Cu、H、Cl的化合价不变,所以转化关系图中未发生价态变化的元素为铜、氢、氯;

②转化图中,Fe3+将CuS氧化得到S、Cu2+,Fe3+被还原变为Fe2+,反应的离子方程式为:CuS+2Fe3+=2Fe2++Cu2++S↓;

(3)①若A为常见的金属单质,焰色反应呈黄色,则A为Na,B为H2O,X能使品红溶液褪色,且能与C连续反应,C为NaOH、X为SO2、D为Na2SO3、E为NaHSO3,F为H2,C和E反应的离子方程式为:OH-+HSO3-=SO32-+H2O;

②若D为两性氢氧化物,F为非金属单质,A与B的反应可以是Al与盐酸反应或Al与NaOH溶液反应等,故F为H2,C为铝盐,X为碱,D为Al(OH)3,E为偏铝酸盐,或者F为H2,C为偏铝酸盐、X为酸、D为Al(OH)3、E为铝盐,X成分可能为HCl或NaOH等;

③若A为红棕色气体,X为金属单质,溶液D中加入KSCN溶液变红,则D中含有Fe3+,C具有强氧化性,所以A为NO2、B为水、C为HNO3、F为NO、D为Fe(NO3)3、E为Fe(NO3)2。

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(1)已知1000 K时,下列反应的平衡常数和反应热:

①CH4(g) C(s)+2H2(g) K1=10.2 ΔH1

②2CO(g) C(s)+CO2(g) K2=0.6 ΔH2

③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K3=1.4 ΔH3

④CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) K4 ΔH4(SMR)则1000 K时,K4=____________;ΔH4=_________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示)。

(2)在进入催化重整装置前,先要对原料气进行脱硫操作,使其浓度为0.5 ppm以下。脱硫的目的为______________。

(3)下图为不同温度条件下电流强度对CH4转化率的影响。由图可知,电流对不同催化剂、不同温度条件下的甲烷水蒸气催化重整反应均有着促进作用,则可推知ΔH4____0(填“>”或“<”)。

(4)下图为不同温度条件下6小时稳定测试电流强度对H2产率的影响。由图可知,随着温度的降低,电流对H2产率的影响作用逐渐____________(填“增加”“减小”或“不变”),600 ℃时,电流对三种催化剂中的____________(用图中的催化剂表示式回答)影响效果最为显著,当温度高于750 ℃时,无论电流强度大小,有无催化剂,H2产率趋于相同,其原因是______________。

(5)我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究,通常认为该反应分两步进行。第一步:CH4催化裂解生成H2和碳(或碳氢物种),其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上,如CH4→Cads/[C(H)n]ads+(2–)H2;第二步:碳(或碳氢物种)和H2O反应生成CO2和H2,如Cads/[C(H)n]ads +2H2O→CO2 +(2+)H2。反应过程和能量变化残图如下(过程①没有加催化剂,过程②加入催化剂),过程①和②ΔH的关系为:①_______②(填“>”“<”或“=”);控制整个过程②反应速率的是第_______步,其原因为____________________________。

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