乙二醛(OHC—CHO)是一种重要的精细化工产品。
Ⅰ.工业生产乙二醛
(1)乙醛(CH3CHO)液相硝酸氧化法
在Cu(NO3)2催化下,用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛,反应的化学方程式为________________________;
(2)乙二醇(HOCH2CH2OH)气相氧化法
①已知:OHC-CHO(g)+2H2(g)⇌HOCH2CH2OH(g)△H=-78kJ•mol-1 K1
2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(g)△H=-484kJ•mol-1 K2
乙二醇气相氧化反应HOCH2CH2OH(g)+O2(g)⇌OHC-CHO(g)+2H2O(g)的△H=_______kJ•mol-1;相同温度下,该反应的化学平衡常数K=_____(用含K1、K2的代数式表示);
②当原料气中氧醇比为1.35时,乙二醛和副产物CO2的产率与反应温度的关系如图1所示.反应温度在450~495℃之间和超过495℃时,乙二醛产率降低的主要原因分别是____________、____________;
Ⅱ.乙二醛电解氧化制备乙醛酸(OHC-COOH)的生产装置如图2所示,通电后,阳极产生的Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸.
(3)阴极反应式为____________;
(4)阳极液中盐酸的作用,除了产生氯气外,还有____________;
(5)保持电流强度为a A,电解t min,制得乙醛酸m g,列式表示该装置在本次电解中的电流效率η=_____;
(设:法拉第常数为f Cmol-1;η=×100% )
汽车尾气排放的一氧化碳、氮氧化物等气体已成为大气污染的主要来源。德国大众汽车尾气检测造假事件引起全世界震惊。根据下列示意图回答有关问题:
(1)汽车发动机工作时会引发N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ•mol-1,其能量变化示意图如下:
则NO中氮氧键的键能为_________kJ•mol-1;
(2)空燃比过小易产生CO.有人提出可以设计反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)来消除CO的污染.判断该设想是否可行,并说出理由________;
(3)利用活性炭涂层排气管处理NOx的反应为:xC(s)+2NOx(g)⇌N2(g)+xCO2 (g)△H=-b kJ•mol-1.若使NOx更加有效的转化为无毒尾气排放,以下措施理论上可行的是_______;
A.增加排气管长度 B.增大尾气排放口
C.升高排气管温度 D.添加合适的催化剂
(4)催化装置中涉及的反应之一为:2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g).
①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系,得到图2所示的曲线.催化装置比较适合的温度和压强是___________________;
②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图3所示.则前10s 内,CO和NO百分含量没明显变化的原因是___________________;
③研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率.为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了以下三组实验:
实验编号 | T(K) | NO初始浓度 (mol•L-1) | CO初始浓度 (mol•L-1) | 催化剂的比表面积(m2/g) |
Ⅰ | 400 | 1.00×10-3 | 3.60×10-3 | 82 |
Ⅱ | 400 | 1.00×10-3 | 3.60×10-3 | 124 |
Ⅲ | 450 | 1.00×10-3 | 3.60×10-3 | 124 |
根据坐标图4,计算400K时该反应的平衡常数为____________________________。
直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。
(1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应:____________________________________;
(2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是________________________;
(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-) | 91:9 | 1:1 | 9:91 |
pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
①上表判断NaHSO3溶液显 ______性,用化学平衡原理解释__________________________;
②当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):______________;
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b.c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
c.c(Na+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
(4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生.再生示意图如下:
①HSO3-在阳极放电的电极反应式是______________;
②当阴极室中溶液PH升至8以上时,吸收液再生并循环利用.简述再生原理______________;
高铁酸钾(K2FeO4)具有极强的氧化性,可作为水处理剂和高容量电池材料。
(1)FeO42-与水反应的方程式为4FeO42-+10H2O⇌4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有_______________________________;
(2)与MnO2—Zn电池类似,K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为__________________________;
(3)将适量K2FeO4配制成c(FeO42-)=1.0×10-3mol•L-1(1.0mmol•L-1)的试样,FeO42-在水溶液中的存在形态如图所示。下列说法正确的是____________(填字母)
A.不论溶液酸碱性如何变化,铁元素都有4种存在形态
B.改变溶液的pH,当溶液由pH=10降至pH=4的过程中,HFeO4-的分布分数先增大后减小
C.向pH=8的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为:H2FeO4+OH-=HFeO4-+H2O
D.pH约为2.5 时,溶液中H3FeO4+和HFeO4-比例相当
(4)HFeO4-H++FeO42-的电离平衡常数表达式为K,其数值接近______(填字母).
A.10-2.5 B.10-6 C.10-7 D.10-10
(5)25℃时,CaFeO4的Ksp=4.536×10-9,若要使100mL,1.0×10-3mol•L-1的K2FeO4溶液中的c(FeO42- )完全沉淀(一般认为离子浓度小于1×10-5mol•L-1时上为完全沉淀),则理论需控制溶液中Ca2+浓度至少为_________。
Ⅰ.现有NH4Cl和氨水组成的混合溶液。请回答下列问题(填“>”、“<”或“=”):
(1)若溶液的pH=7,则该溶液中c(NH4+)________c(Cl-)。
(2)若溶液中pH>7,则该溶液中c(NH4+)________c(Cl-)。
Ⅱ.常温下有浓度均为0.1mol•L-1的三种溶液:①Na2CO3、②NaHCO3、③HCl
(3)溶液②中按物质的量浓度由大到小顺序排列该溶液中各离子浓度______________;
(4)溶液②中,c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)= __________mol•L-1;
(3)将10mL溶液③加水稀释至100mL,则此时溶液中由水电离出的c( H+)=_____mol•L-1。
Ⅲ.按要求完成下列填空:
(6)AlCl3溶液蒸干并灼烧得到的物质是__________(填化学式)。
(7)泡沫灭火器灭火时发生反应的离子方程是______________;
(8)已知25℃ 时,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20,某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02mol•L-1,如要生成Cu(OH)2 沉淀,应调整溶液的pH,使之大于___________。
实验室一瓶固体M的标签右半部分已被腐蚀,剩余部分只看到“Na2S”字样(如图所示);已知,固体M只可能是Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4中的一种.若取少量固体M配成稀溶液进行有关实验,下列说法错误的是
A.只用盐酸一种试剂就可以确定该固体M的具体成分
B.往溶液中通入二氧化碳,若有白色沉淀,则固体M为Na2SiO3
C.用pH试纸检验,若pH=7,则固体M一定是Na2SO4
D.往溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2,若有白色沉淀,则固体M为Na2SO4