【題目】二氧化氯(ClO2)是國內(nèi)外公認的高效、廣譜、快速、安全無毒的殺菌消毒劑,被稱為“第4代消毒劑”。工業(yè)上可采用氯酸鈉(NaClO3)或亞氯酸鈉(NaClO2)為原料制備ClO2。
(1)亞氯酸鈉也是一種性能優(yōu)良的漂白劑,但在強酸性溶液中會發(fā)生歧化反應,產(chǎn)生ClO2氣體,離子方程式為___________________________;向亞氯酸鈉溶液中加入鹽酸,反應劇烈。若將鹽酸改為相同pH的硫酸,開始時反應緩慢,稍后一段時間產(chǎn)生氣體速率迅速加快。產(chǎn)生氣體速率迅速加快的原因是 。
(2)化學法可采用鹽酸或雙氧水還原氯酸鈉制備ClO2。用H2O2作還原劑制備的ClO2更適合用于飲用水的消毒,其主要原因是 。
(3)電解法是目前研究最為熱門的生產(chǎn)ClO2的方法之一。如圖所示為直接電解氯酸鈉、自動催化循環(huán)制備高純ClO2的實驗。
①電源負極為___________________極(填A或B)
②寫出陰極室發(fā)生反應的電極反應式和離子方程式
_______________________ ___ ; 。
③控制電解液H+不低于5mol/L,可有效防止因H+濃度降低而導致的ClO2—歧化反應。若兩極共收集到氣體22.4L(體積已折算為標準狀況,忽略電解液體積的變化和ClO2氣體溶解的部分),此時陽極室與陰極室c(H+)之差為_________________。
【答案】(1)5ClO2-+4H+=4ClO2↑+Cl-+2H2O ;反應生成的Cl-對反應起催化作用 ;
(2)H2O2做還原劑時氧化產(chǎn)物為O2,而鹽酸則產(chǎn)生大量Cl2;
(3) ①A;②ClO2+e-= ClO2- ;ClO3-+ ClO2-+2H+= 2ClO2↑+ H2O;③ 0.8mol/L
【解析】
試題分析:(1)亞氯酸鈉在強酸性溶液中會發(fā)生歧化反應,產(chǎn)生ClO2氣體,根據(jù)題意,結合原子守恒、電子守恒及電荷守恒的知識可得該反應的離子方程式為5ClO2-+4H+=4ClO2↑+Cl-+2H2O。在pH相同的鹽酸中的反應速率比硫酸中快,說明溶液中的Cl-可能會影響化學反應速率;一段時間后在硫酸中的反應速率也加快,這是由于發(fā)生反應5ClO2-+4H+=4ClO2↑+Cl-+2H2O,隨著反應的進行,溶液中Cl-的濃度增大了,所以產(chǎn)生氣體速率迅速加快的原因是反應生成的Cl-對反應起催化作用。
(2)用H2O2作還原劑制備的ClO2更適合用于飲用水的消毒,其主要原因是H2O2做還原劑時氧化產(chǎn)物為O2,而鹽酸則產(chǎn)生大量Cl2;O2是大氣的成分,而Cl2是大氣污染物,會對環(huán)境造成危害。
(3)①根據(jù)題圖中物質所含元素的化合價的變化情況可以看出:A電極所連接的電極發(fā)生還原反應,是電解池的陰極,所以A為電源的負極,B為電源的正極。
②根據(jù)題圖可知陰極室發(fā)生反應依次為ClO2+e-= ClO2- ;ClO3-+ ClO2-+2H+= 2ClO2↑+ H2O。
③在整個閉合回路中電子轉移數(shù)目相等。陰極室每產(chǎn)生4mol的ClO2電子轉移4mol,同時在陽極室發(fā)生反應:4OH--4e-=2H2O+ O2↑,產(chǎn)生1mol的O2。因此轉移4mol電子,一共產(chǎn)生5mol氣體,F(xiàn)在產(chǎn)生氣體的物質的量為1mol,所以轉移電子0.8mol,在陽極有0.8mol的OH-離子放電,因為溶液的體積為1L。所以此時陽極室與陰極室c(H+)之差為0.8mol/L。
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【題目】下圖為元素周期表的一部分,請根據(jù)元素①-⑧在表中的位置,用化學用語回答下列問題:
(1)在上述元素的最高價氧化物對應的水化物中:屬于強酸的是 (用化學式表示,下同);堿性最強的是 。
(2)④、⑤、⑥的簡單離子半徑由大到小的順序是 (用離子符號表示)。
(3)由①、④、⑤、三種元素組成的化合物中化學鍵的類型有: 。
(4)請寫出涉及上述有關元素的兩個置換反應(要求:同一反應中兩種單質對應元素既不同周期也不同主族) 。
(5)由表中元素形成的常見無機化合物A、B、C、X有以下轉化關系:
若A、B、C含同一金屬元素,X為強電解質,且反應都在溶液中進行。B的化學式為 。對應的反應①的離子方程式為 。
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【題目】短周期元素W、X、Y、Z在元素周期表中的位置如圖所示,其中W的單質是空氣的主要成分,化學性質穩(wěn)定,不易參加化學反應,則下列有關說法中錯誤的是
A. W和Y可以形成穩(wěn)定的化合物,耐熱性好,是新型陶瓷材料
B. Z元素的最高價氧化物水化物的酸性強于Y
C. 四種元素常見的氫化物,一定是Y元素形成的氫化物最不穩(wěn)定
D. 向氫化物WH3與HZ反應后的集氣瓶中加入足量的水,所得溶液一定呈酸性。
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【題目】人們應用原電池原理制作了多種電池以滿足不同的需要。電池發(fā)揮著越來越重要的作用,如在宇宙飛船、人造衛(wèi)星、電腦、照相機等,都離不開各式各樣的電池,同時廢棄的電池隨便丟棄也會對環(huán)境造成污染。請根據(jù)題中提供的信息,回答下列問題:
(1)研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進行發(fā)電,在海水中電池反應可表示為:5MnO2 +2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10 +2AgCl
①該電池的負極反應式是______________;
②在電池中,Na + 不斷移動到“水”電池的_______極(填“正“或“負”);
③外電路每通過4mol電子時,生成Na2 Mn5 O10 的物質的量是_______。
(2)中國科學院應用化學研究所在甲醇(CH3OH是一種可燃物)燃料電池技術方面獲得新突破。甲醇燃料電池的工作原理如下圖所示:
①該電池工作時,b口通入的物質為____________。
②該電池負極的電極反應式 。
③工作一段時間后,當6.4 g甲醇完全反應生成CO2時,有___________NA個電子轉移。
(3)Ag2O是銀鋅堿性電池的正極活性物質,當銀鋅堿性電池的電解質溶液為KOH溶液時,電池放電時正極的Ag2O轉化為Ag,負極的Zn轉化為Zn(OH)2,寫出該電池反應方程式: 。
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【題目】甲烷自熱重整是先進的制氫方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反應系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣,發(fā)生的主要化學反應有:
反應 | 化學方程式 | 焓變△H | 正反應活化能Ea |
甲烷 | CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) | -802.6 | 125.6 |
CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) | -322.0 | 172.5 | |
蒸汽 | CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) | 206.2 | 240.1 |
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) | 165.0 | 243.9 |
回答下列問題:
(1)反應CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的△H= kJ/mol。
(2)在初始階段,甲烷蒸汽重整的反應速率 甲烷氧化的反應速率(填大于、小于或等于)。
(3)對于氣相反應,用某組分(B)的平衡壓強(PB)代替物質的量濃度(cB)也可表示平衡常數(shù)(記作KP),則反應CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)KP的表達式為 ;隨著溫度的升高,該平衡常數(shù) (填“增大”、“減小”或“不變”)。
(4)從能量角度分析,甲烷自熱重整方法的先進之處在于 。
(5)在某一給定進料比的情況下,溫度、壓強對H2和CO物質的量分數(shù)的影響如下圖:
①若要達到H2物質的量分數(shù)>65%/span>、CO的物質的量分數(shù)<10%,以下條件中最合適的是 。
A.600℃,0.9Mpa B.700℃,0.9Mpa C.800℃,1.5Mpa D.1000℃,1.5MPa
②畫出600℃,0.1Mpa條件下,系統(tǒng)中H2物質的量分數(shù)隨反應時間(從常溫進料開始計時)的變化趨勢示意圖:
(6)如果進料中氧氣量過大,最終導致H2物質的量分數(shù)降低,原因是 。
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【題目】CH3COOH的電離方程式為CH3COOHCH3COO-+H+。在0.1 mol·L-1醋酸中加入下列物質,醋酸的電離平衡及平衡時物質的濃度的變化:
(1)向醋酸中加入醋酸鈉固體,電離平衡 移動(填“向左”“向右”或“不”,下同);c(H+) (填“增大”“減小”或“不變”,下同),pH 。
(2)向醋酸中加入碳酸鈣固體,電離平衡向 移動;c(CH3COOH) 。
(3)向醋酸中加入大量的水,c(OH-) 。導電能力 ,電離平衡常數(shù) 。
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【題目】Ⅰ.只用一種試劑來鑒別下列各組物質:
(1)甲醇、乙醛、乙酸,選用的試劑是 。
(2)乙酸、甲酸甲酯、乙酸乙酯,選用的試劑是 。
(3)苯、四氯化碳、1—已烯、苯酚的水溶液,選用的試劑是 。
Ⅱ.立方烷”是一種人工合成的烴,其分子為正方體結構,其碳架結構如圖所示:
(1)“立方烷”的分子式是 ;“立方烷”有多種同分異構體,其中一種屬于芳香烴的同分異構體的結構簡式是 。
(2)“立方烷”的二氯代物具有同分異構體的數(shù)目是 !傲⒎酵椤钡娜却锞哂型之悩嬻w的數(shù)目是 。
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【題目】右下圖是某化學興趣小組探究不同條件下化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。
請回答下列問題:
(1)當電極a為Al,電極b為Cu,電解質溶液為稀硫酸時,正極的電極反應式為: 。
(2)當電極a為Al,電極b為Mg,電解質溶液為氫氧化鈉溶液時,該裝置 (填“能”或“不能”)形成原電池,若不能,請說明理由;若能,請指出正、負極材料: 。當反應中收集到標準狀況下224mL氣體時,消耗的電極質量為 g。
(3)燃料電池的工作原理是將燃料和氧化劑(如O2)反應所產(chǎn)生的化學能直接轉化為電能。
現(xiàn)設計一燃料電池,以電極a為正極,電極b為負極,甲烷為燃料,采用氫氧化鈉溶液為電解液;則甲烷應通入 極(填a或b,下同),電子從 極流出,電解質溶液中OH-向 極移動。
(4)等質量的下列物質分別完全燃燒,放出熱量較多的是 (填編號)
A.固體硫, B.硫蒸氣.
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【題目】常溫下,向1L0.1molL-1CH3COONa溶液中,不斷通入HCl氣體。CH3COO-與CH3COOH 的變化趨勢如圖所示(假設HCl完全吸收且不考慮CH3COOH揮發(fā)及溶液體積變化),下列說法不正確的是
A.M點溶液中水的電離程度比原溶液小
B.在M點時,n(H+)-n(OH-)=(0.05-a )mol
C.隨著HCl的加入,不斷減小
D.當n(HCl)=0.1mol時,c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
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