(16分)下图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:

(1)该产业链中合成氨的反应在较低温下能否自发进行?               。

(2)已知该产业链中某反应的平衡表达式为:   

它所对应的化学反应为:                                            。

(3)已知在一定温度下,各反应的平衡常数如下:

C(s)+CO2(g)   2CO(g),K1    

CO(g)+H2O(g   H2(g)+CO2(g), K2

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ,K3

则K1、K2、K3之间的关系是:                               。 

(4)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下:

温度/℃

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

该反应的正反应方向是         反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:           。

(5)从图中看出氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的结构式分别是。已知N-N键键能为167kJ·mol-1,NO2中氮氧键的键能为466kJ·mol-1,N2O4中氮氧键的键能为438.5kJ·mol-1。请写出NO2转化为N2O4的热化学方程式为                                      。

对反应N2O4(g) 2NO2(g),在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。

下列说法正确的是    。

A.A、C两点的反应速率:A>C                 

B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅

C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C     

D.由状态B到状态A,可以用加热的方法

(6)以上述产业链中甲醇为燃料制成燃料电池,请写出在氢氧化钾介质中该电池的负极反应式                                                          。

 

(16分)实验室用铜制取硫酸铜,将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。

(1)为了节约原料,硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为:          :         ;

为了吸收该反应中产生的尾气,请选择下列中合适的装置                。

(2)为符合绿色化学的要求,某研究性学习小组进行如下设计:

第一组:以空气为氧化剂法

方案1:以空气为氧化剂。将铜粉在仪器X中反复灼烧,使铜与空气充分反应生成氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应。

方案2:将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4,即发生反应,生成硫酸铜。反应完全后,加物质甲调节pH ,铁元素全部沉淀(一般认为铁离子的浓度下降到10-5 mol·L-1,就认为沉淀完全。已知: Ksp[Fe((OH)3]≈10-38)然后过滤、浓缩、结晶。

请回答下列问题:

①方案1中的仪器X名称是                。

②方案2为了使铁离子全部沉淀,应调节pH至少为_________。

③方案2中甲物质可选用的是              。

A、 CaO       B、NaOH      C、CuCO3      D、Cu2(OH)2CO3      E、Fe2(SO4)3 

④方案2中加入少量FeSO4可加速铜的氧化,用离子方程式解释其原因                     

                                                        。

第二组:过氧化氢为氧化剂法

将3.2g铜丝放到45 mL 1.5mol·L-1的稀硫酸中,控温在50℃。加入18mL 10%的H2O2,反应0.5h,升温到60℃,持续反应1 h后,过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等,用少量95%的酒精淋洗后晾干,得CuSO4·5H2O 10.5g。

请回答下列问题:

⑤反应时温度控制在50℃~60℃不宜过高的原因是

⑥本实验CuSO4·5H2O的产率为              。

 

 0  73274  73282  73288  73292  73298  73300  73304  73310  73312  73318  73324  73328  73330  73334  73340  73342  73348  73352  73354  73358  73360  73364  73366  73368  73369  73370  73372  73373  73374  73376  73378  73382  73384  73388  73390  73394  73400  73402  73408  73412  73414  73418  73424  73430  73432  73438  73442  73444  73450  73454  73460  73468  203614 

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