17.半水煤气是工业合成氨的原料气,其主要成分为H2、CO、CO2、N2和H2O(g).半水煤气经过下列步骤(图1)转化为合成氨的原料.

(1)步骤I,CO变换反应的能量变化如图2所示:
①CO变换反应的热化学方程式是CO(g)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=-36kJ/mol.
②一定条件下,向体积固定的密闭容器中充入aL半水煤气,发生CO变换反应.测得不同温度(T1,T2)氢气的体积分数ψ(H2)与时间的关系如下所示.
i.T1、T2的大小关系及判断理由是T2>T1,相同条件下,温度越高反应速率越快,达到化学平衡状态的时间越短.
ii.请在图3中画出:其他条件相同时,起始充入0.5aL半水煤气,T2温度下氢气的体积分数ψ( H2)随时间的变化曲线.
(2)步骤Ⅱ,用饱和Na2CO3溶液作吸收剂脱除CO2时,初期无明显现象,后期有固体析出.
①溶液中离子浓度关系正确的是ac(选填字母).
a.吸收前:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-
b.吸收初期:2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(Na+
c.吸收全进程:c(Na+)+c( H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-
②后期析出固体的成分及析出固体的原因是碳酸氢钠,碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小,依据反应Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,水的质量减小,溶质质量增大.
③当吸收剂失效时,请写出一种可使其再生的方法(用化学方程式表示):2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O.
15.为探究Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液的反应规律,某同学进行实验如下:
已知:Cr2O72-(橙色)+H2O?2CrO42-(黄色)+2H+
(1)进行实验i和ii:
序号操作现象
i向2mL pH=2的0.05mol•L-1 K2Cr2O7橙色溶液中滴加饱和Na2SO3溶液(pH 约为 9)3滴溶液变绿色(含Cr3+
ii向2mL pH=8的0.1mol•L-1 K2CrO4黄色溶液中
滴加饱和Na2SO3溶液3滴
溶液没有明显变化
①用化学用语表示饱和Na2SO3溶液pH约为9的原因:SO32-+H2O?HSO3-+OH-
②用离子方程式解释i中现象:Cr2O72-+3SO32-+8H+═2Cr3++3SO42-+4H2O.
(2)继续进行实验iii:
序号操作现象
iii向2mL饱和Na2SO3溶液中滴加pH=2的0.05mol•L-1 K2Cr2O7橙色溶液3滴溶液变黄色
为了说明产生上述现象的原因,补充实验:
向2mL蒸馏水中滴加pH=2的0.05mol•L-1 K2Cr2O7橙色溶液3滴,溶液变成浅橙色.
①补充实验的目的是排除水的稀释对溶液颜色变化造成的影响.
②用化学平衡移动原理解释iii中现象:Cr2O72-(橙色)+H2O?2CrO42-(黄色)+2H+,溶液中大量的SO32-(或OH-)与H+结合导致溶液中c(H+)下降,平衡正向移动,溶液颜色变黄.
③根据实验i~iii,可推测:Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液的反应与溶液酸碱性有关.
a.碱性条件下,Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液不发生氧化还原反应;
b.酸性条件下,Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液发生氧化还原反应,生成Cr3+
④向实验iii所得黄色溶液中继续滴加硫酸,产生的现象证实了上述推测.该现象是溶液变绿.
(3)为探究溶液酸性增强对Na2SO3溶液还原性或铬(VI)盐溶液氧化性的影响,该同学利用如图装置继续实验(已知电压大小反映了物质氧化还原性强弱的差异;物质氧化性与还原性强弱差异越大,电压越大).
a.K闭合时,电压为x.
b.向U型管左侧溶液中滴加硫酸至pH=2后,电压增大了y.
c.继续向U型管右侧溶液中滴加硫酸后,无气体逸出,电压几乎不变.
①上述实验说明:溶液酸性增强,铬(VI)盐溶液的氧化性增强,Na2SO3溶液的还原性几乎没有变化.
②有同学认为:随溶液酸性增强,溶液中O2的氧化性增强也会使电压增大.利用如图装置选择合适试剂进行实验,结果表明O2的存在不影响上述结论.该实验方案是U型管左管中盛放pH=8浓度为0.1mol•L-1K2SO4溶液,右管盛放饱和Na2SO3溶液,闭合K,记录电压;向左管溶液中滴加硫酸至pH=2后,记录电压,测得电压增大了z(z<y).
8.影响化学反应速率的因素很多,某课外兴趣小组用实验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题.
(1)在前4min内,镁条与盐酸的反应速率逐渐加快,其原因是镁和盐酸反应是放热反应,随着反应体系温度升高,反应速率增大在4min之后,反应速率逐渐减慢,其原因是4min后由于溶液中H+浓度降低,所以导致反应速率减小.
(2)某同学发现,纯度、质量、表面积都相同的两铝片与H+浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大,铝和盐酸反应速率更快.他决定对其原因进行探究.填写下列空白:
①该同学认为:由于预先控制了反应的其他条件,那么,两次实验时反应的速率不一样的原因,只有以下五种可能:
原因Ⅰ:Cl-对反应没有影响,而SO42-对反应具有阻碍作用;
原因Ⅱ:Cl-对反应具有促进作用,而SO42-对反应没有影响;
原因Ⅲ:Cl-对反应具有促进作用,而SO42-对反应具有阻碍作用;
原因Ⅳ:Cl-、SO42-均对反应具有阻碍作用,但Cl-影响更小
原因Ⅴ:Cl-、SO42-均对反应具有促进作用,但Cl-影响更大(或SO42-影响更小).
②该同学设计并进行了两组实验,即得出了正确结论.他取了两片等质量、外形和组成相同、表面经过砂纸充分打磨的铝片,分别放入到盛有同体积、c(H+)相同的稀硫酸和盐酸的试管(两试管的规格相同)中:
a.在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体,观察反应速率是否变化;
b.在盛有盐酸的试管中加入少量Na2SO4或K2SO4固体,观察反应速率是否变化.
若观察到实验a中反应速率加快,实验b中反应速率减慢,则说明原因Ⅲ是正确的.依此类推.该同学通过分析实验现象,得出了结论:Cl-对反应具有促进作用.
 0  162384  162392  162398  162402  162408  162410  162414  162420  162422  162428  162434  162438  162440  162444  162450  162452  162458  162462  162464  162468  162470  162474  162476  162478  162479  162480  162482  162483  162484  162486  162488  162492  162494  162498  162500  162504  162510  162512  162518  162522  162524  162528  162534  162540  162542  162548  162552  162554  162560  162564  162570  162578  203614 

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