【解析】
(1)已知:
①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574k·mol-1;②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ·mol-1;③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ·mol-1,根据盖斯定律,(①+②+3×4)÷2可得:
CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574k·mol-1-1160kJ·mol-1-574k·mol-1×4=-955kJ/mol;
(2)该反应为放热反应,升高温度,正逆反应速率均增大,都应该比原来的速率大,图象与实际情况不相符,故甲错误;升高温度,反应向着逆向进行,反应物的转化率减小,反应速率加快,图象与实际反应一致,故乙正确,压强相同时,升高温度,反应向着逆向移动,一氧化氮的体积分数应该增大,图象与实际不相符,故丙错误,故选乙;(3)0~20min内,CO2的平均反应速率v(NO)=(1.0mol·L-1-0.4mol·L-1)/20min=0.030mol·L-1·min-1;C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g),平衡浓度c(N2)=0.3mol·L-1;c(CO2)=0.3mol·L-1;c(NO)=0.4mol·L-1;反应的平衡常数K=
=0.56;②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g),依据图表数据分析,平衡状态物质浓度增大,依据平衡常数计算K=
,平衡常数随温度变化,平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度;依据数据分析,氮气浓度增大,二氧化碳和一氧化氮浓度增大,反应前后气体体积不变,所以可能是减小溶液体积后加入一定量一氧化氮;A.生成物CO2和N2按方程式计量数之比同时增大,通入一定量的CO2不合理,故A错误;B.加入催化剂不能使平衡移动,故B错误;C.适当缩小容器的体积,反应前后体积不变,平衡状态物质浓度增大,故C正确;D.通入一定量的NO,新平衡状态下物质平衡浓度增大,故D正确;E.加入一定量的活性炭,碳是固体对平衡无影响,平衡不移动,故E错误;故选CD。
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比从为2:
1:
1,氮气和二氧化碳难度之比始终为1:
1,所以2:
1=6:
3>4:
3,说明平衡向逆反应方向移动,达到新平衡时NO的转化率降低,说明逆反应是吸热反应,则正反应是放热反应,a<0;(4)A、温度升高,反应速率加快,因此T2>T1,甲烷剩余量增多,说明反应逆向进行,正反应放热,所以b<0,故A错误;B、当温度为T2、反应进行到40min时,反应达到平衡状态,x=0.15,故B错误;C、温度为T2时,若向平衡后的容器中再充入0.50molCH4和1.2molNO2,平衡逆向移动,重新达到平衡时,n(N2)小于原平衡n(N2)的2倍,故C正确;
D、对于反应CH4(g)+2NO2(g)
N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
起始(mol·L-1)0.51.2000
变化(mol·L-1)0.40.80.40.40.8
平衡(mol·L-1)0.10.40.40.40.8
温度为T1时,平衡常数K=
=6.4,若起始时向容器中充入0.50molCH4(g)、0.50molNO2(g)、1.0molN2(g)、2.0molCO2(g)、0.50molH2O(g),浓度商=
=4<K,平衡正向移动,ν(正)>ν(逆),故D正确。
故选CD。
9.乙酰苯胺作为一种常用药,具有解热镇痛的效果.实验室制备乙酰苯胺时,可以用苯胺与乙酸酐或与冰醋酸加热来制取,苯胺与乙酸酐的反应速率远大于与冰醋酸反应的速率,已知苯胺微溶于冷水;纯乙酰苯胺是无色片状晶体,熔点114℃,不溶于冷水,可溶于热水;乙酸酐遇水缓慢反应生成乙酸;现选用苯胺与乙酸酐为原料制取和提纯乙酰苯胺,该放热反应的原理:
实验步骤
①取5.0mL苯胺(密度1.04g/mL),倒入100mL锥形瓶中,加入20mL水,在旋摇下分批加入6.0mL乙酸酐(密度1.08g/mL),搅拌均匀.若有结块现象产生,用玻璃棒将块状物研碎,再充分搅拌;
②反应完全后,及时把反应混合物转移到烧杯中,冷却后,抽滤,洗涤,得粗乙酰苯胺固体;
③将粗产品转移至150mL烧杯中,加入适量水配制成80℃的饱和溶液,再加入过量20%的水.稍冷后,加半匙活性炭,搅拌下将溶液煮沸3~5min,过滤Ⅰ,用少量沸水淋洗烧杯和漏斗中的固体,合并滤液,冷却结晶,过滤Ⅱ、洗涤、晾干得乙酰苯胺纯品.
(1)步骤①研碎块状产物的用意在于________________________________;反应温度过高会导致苯胺挥发,下列可以控制反应温度,防止反应温度升高过快的操作有__;
A.反应快结束时的充分搅拌B.旋摇下分批加入6.0mL乙酸酐
C.玻璃棒将块状物研碎D.加20mL水
(2)步骤②洗涤粗产品时,选用的溶剂是_______;
A.热水B.冷水C.1:
3的乙醇溶液D.滤液
(3)步骤③两次用到过滤,其中过滤Ⅰ选择________(过滤、趁热过滤或抽滤),过滤Ⅰ操作是为了除去_____________;配制热溶液时,加入过量溶剂的作用是___________(选出正确选项);
A.防止后续过程中,溶剂损失可能产生的产物析出
B.防止后续过程中,温度降低可能产生的产物析出
C.除去活性炭未吸附完全的有色杂质
(4)步骤③冷却滤液时可选择__;
A.冰水浴冷却B.搅拌下水浴冷却
C.室温下自然冷却D.投入少量碎冰后静置
(5)步骤③中以下哪些操作不能提高产率__________;
①配制成饱和溶液后,加入过量20%的溶剂;②趁热过滤近沸溶液;③过滤Ⅰ时用少量沸水淋洗烧杯和漏斗中的固体,合并滤液;④加活性炭吸附;⑤过滤Ⅱ时的洗涤选用热水代替冷水洗涤固体.
A.①④⑤B.①④C.④⑤D.②④⑤
(6)步骤③最后测得纯乙酰苯胺固体6.75g,已知苯胺、乙酸酐和乙酰苯胺的摩尔质量分别为93g/mol、102g/mol、135g/mol.该实验的产率为________(保留两位有效数字)
【答案】
(1).BD
(2).防止原料被产物包裹,使之充分反应,提高产率(3).B(4).趁热过滤(5).除去吸附有色物质的活性炭(6).AB(7).C(8).C(9).89%
..................
点睛:
本题考查有机物的合成、有机化学实验、物质的分离提纯、对操作步骤的分析评价等,试题涉及知识点较多、综合性较强,是对学生综合能力的考查,需要学生具备扎实的基础,难度较大。
解题关键:
认真阅读试题,结合制备原理解题。
难点:
产率的计算,要考虑过量计算的问题。
10.MnO2用途很广,它是一种广泛应用的氧化剂。
例如将它加入熔态的玻璃中,可以除去带色的杂质(硫化物或亚铁盐),称为普通玻璃的“漂白剂”。
在锰-锌干电池中用作去极剂,以氧化在电极上产生的氢。
(1)Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。
其电解质溶液呈________性(填“酸”、“碱”或“中”),原因是_________________、________________(用离子方程式表示);该电池工作时,电子流向__________极(填“正”或“负”)。
(2)工业上,常以菱锰矿(主要成分MnCO3,常含有少量铁、钙、锌等元素)为原料,用电解法可以制备MnO2。
其制备过程如下:
①请写出酸浸的主要化学方程式:
_________________________________________。
②下图可以看出,从MnSO4和ZnSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体,需要控制的温度范围为______(填字母)。
A.0~40℃B.40~60℃C.60℃以上
③请写出用惰性电极电解MnSO4溶液制备MnO2的阳极反应:
________________________。
④该工艺产生的废水中含有较多的Mn2+,通常用H2S或者Na2S溶液处理。
25℃,在0.10mol·L-1H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
i.pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=______mol·L-1;
ii.某溶液含xmol·L-1Mn2+、0.10mol·L-1H2S,当调节溶液pH=5时,Mn2+开始沉淀,则x=_________。
[已知:
Ksp(MnS)=2.8×10-13]
【答案】
(1).酸
(2).NH4++H2O
NH3﹒H2O+H+(3).Zn2++2H2O
Zn(OH)2+2H+(4).正(5).MnCO3+H2SO4===MnSO4+H2O+CO2↑(6).C(7).Mn2+-2e-+2H2O===MnO2+4H+(8).0.043(9).0.020
【解析】试题分析:
(1)ZnCl2和NH4Cl都属于强酸弱碱盐,Zn2+和NH4+发生水解,Zn2++2H2O
Zn(OH)2+2H+、NH4++H2O
NH3·H2O+H+,造成溶液中c(H+)>c(OH-),溶液显酸性,根据原电池的工作原理,电子从负极流向正极;
(2)①菱锰矿成分是MnCO3,和硫酸反应:
MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑;②根据溶解度和温度的关系,得到MnSO4·H2O,温度控制在60℃以上,因为随温度升高MnSO4·H2O的溶解度降低,析出MnSO4·H2O,故选项C正确;③阳极是失去电子,化合价升高,因此阳极反应式为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+;④根据物料守恒,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=0.1,pH=13时,溶液中c(S2-)=5.7×10-2mol·L-1,因此c(HS-)+c(H2S)=0.043mol·L-1,根据溶度积的表示,Ksp=c(Mn2+)×c(S2-),pH=5时,c(S2-)=1.4×10-11mol·L-1,因此c(Mn2+)=0.02