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某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸H2C2O4能将其中的Cr2O7...

某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸H2C2O4能将其中的Cr2O72—转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:

(1)在25°C下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始c(H+)和一定浓度草酸溶液用量,作对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

实验编号

初始c(H+

废水样品体积/mL

草酸溶液体积/mL

蒸馏水体积/mL

1.0×10—4

60

10

30

1.0×10—5

60

10

30

1.0×10—5

60

 

 

测得实验①和②溶液中的Cr2O72—浓度随时间变化关系如图所示。

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(2)上述反应后草酸被氧化为             (填化学式)。

(3)实验①和②的结果表明                     

实验①中0~t1时间段反应速率满分5 manfen5.com(Cr3+)=        mol·L—1·min—1 (用代数式表示)。

(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:

假设一:满分5 manfen5.com起催化作用;假设二:              ;假设三:             

(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4 、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O72—的浓度可用仪器测定)

实验方案(不要求写具体操作过程)

预期实验结果和结论

 

 

 

(1)20 20(2分)(2)CO2 (3)c(H+)越大,反应的速率越快(2分) (4)Al3+起催化作用(1分) ;SO42—起催化作用 (5) 用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾,控制其他反应条件与实验①相同,进行对比试验。   反应进行相同时间后,若溶液中的Cr2O72—浓度大于实验①中Cr2O72—浓度,则假设一成立;若两溶液中的Cr2O72—浓度相同,则假设一不成立   【解析】 试题分析:(1)各组实验的溶液的总体积相等时才具有可比性,调节草酸的用量,实验草酸溶液的体积为20mL,蒸馏水的体积为20mL。 (2)K2Cr2O7具有强氧化性,可把草酸氧化为CO2。 (3)实验①的H+初始浓度大于实验②,根据图像可知实验①的反应速率快,所以实验①和②的结果表明:c(H+)越大,反应的速率越快;(Cr3+)=∆c/∆t=mol·L—1·min—1。 (4)Al2Fe(SO4)4·24H2O含有Fe2+、Al3+和SO42‾,所以假设二和假设三分别是:Al3+起催化作用、SO42- 起催化作用。 (5)假设一是Fe2+起催化作用,所以用不含Fe2+,但是含Al3+和SO42‾的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾,其它条件与实验①相同,进行对比实验,所以反应进行相同时间后,若溶液中的Cr2O72—浓度大于实验①中Cr2O72—浓度,则假设一成立;若两溶液中的Cr2O72—浓度相同,则假设一不成立。 【考点定位】考查实验探究、实验方案的分析与评价。 【名师点晴】本题为实验探究试题,探究性化学实验题在近几年的高考中频频出现,这类题具有综合性强,开放性强等特点,能很好地考查学生分析问题、解决问题和创新思维的能力,这种题的区分度高,高考中具有很好的选拔功能。解探究性实验题的基本程序可用下列流程图表示:    
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物质A是生产各种塑料的重要单体,工业上采用物质B分解制备物质A的同时释放出氢气,其制备原理是:B(g)满分5 manfen5.comA(g)+H2(g)  ΔH=+125kJ·mol—1

(1)该反应的平衡常数表达式为K=______________。随着温度的升高,K 值____________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)实际生产中常以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(稀释剂不参加反应)。物质B的平衡转化率与水蒸气的用量、体系总压强关系如下图。

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①由上图可得出:

结论一:

其他条件不变,水蒸气的用量越大,平衡转化率越___;

结论二 ______________________________________

②加人稀释剂能影响反应物B的平衡转化率的原因是:__________________。

(3)某些工艺中,在反应的中途加入O2和特定的催化剂,有利于提高B的平衡转化率。试解释其原因:________________________。

 

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固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)满分5 manfen5.comCH3OH(g)+H2O(g)   H=-49.0 kJ·mol-1

某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。

(1)a点正反应速率___________(填大于、等于或小于)逆反应速率。

(2)下列时间段平均反应速率最大的是__________,最小的是______。

A.0~1min     B.1~3min    

C.3~8min     D.8~11min

(3)求平衡时氢气的转化率和该条件下反应的平衡常数K。(写出计算过程)

(4)仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是___________,曲线II对应的实验条件改变是___________。

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(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应化学方程式为:

  C+     K2Cr2O7+    H2SO4    CO2↑+     K2SO4+     Cr2(SO43+     H2O

请完成并配平上述化学方程式.其中氧化剂是           ,氧化产物是             

(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产.工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)   △H1=﹣116kJ•mol﹣1

①已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  △H2=﹣566kJ•mol﹣1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)    △H3=﹣484kJ•mol﹣1

则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为                        

②在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律.如图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系.请回答:

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A)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是               

B)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=             .(写明单位)

③在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度(mol•L﹣1)变化如下表所示:

 

0min

5min

10min

CO

0.1

 

0.05

H2

0.2

 

0.2

CH3OH

0

0.04

0.05

若5min~10min只改变了某一条件,所改变的条件是       ;且该条件所改变的量是          

 

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向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,在一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的如上图所示.由图可得出的正确结论是(    )

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A.反应物的总能量低于生成物的总能量

B.反应物浓度:a点小于b点

C.△t1=△t2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段

D.反应在c点达到平衡状态

 

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一定条件下,将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(s).2min末该反应达到平衡,生成0.8molD,并测得C的浓度为0.2mol/L.下列判断正确的是(    )

A.该条件下此反应的化学平衡常数约为0.91

B.A的平均反应速率为0.3mol/(L•s)

C.B的转化率为60%

D.若混合气体的密度不再改变时,该反应不一定达到平衡状态

 

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