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9.光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成.
(1)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气,其反应的化学方程式为CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2;
(2)COCl2的分解反应为COCl2(g)═Cl2(g)+CO(g)△H=+108kJ/mol.反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线来示出):

①计算反应在第8min时的平衡常数K=0.234mol/L
②比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度(T8)的高低:T(2)<T(8)(填“<”、“>”或“=”);
③若12min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=0.031mol/L;
④比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2-3)、v(5-6)、v(l2-13)表示]的大小v(5~6)>v(2~3)=v(12~13);
⑤比较反应物COCl2在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小:v(5-6)>v(15-16)(填“<”、“>”或“=”),原因是在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大.

分析 (1)CHCl3中碳为+2价,COCl2中碳为+4价,故H2O2中氧元素化合价由-1价降低为-2价,生成H2O,由电子转移守恒与原子守恒可知,CHCl3、H2O2、COCl2、H2O的化学计量数为1:1:1:1,根据原子守恒故含有HCl生成;
(2)①由图可知,8min时COCl2的平衡浓度为0.04mol/L,Cl2的平衡浓度为0.11mol/L,CO的平衡浓度为0.085mol/L,代入平衡常数表达式K=$\frac{c(CO)×c(C{l}_{2})}{c(COC{l}_{2})}$计算;
②第8min时反应物的浓度比第2min时减小,生成物浓度增大,平衡向正反应方向移动,4min瞬间浓度不变,不可能为改变压强、浓度,应是改变温度,结合温度对平衡影响判断;
③由图可知,10min瞬间Cl2浓度不变,CO的浓度降低,故改变条件为移走CO,降低CO的浓度,平衡常数不变,与8min到达平衡时的平衡常数相同,由图可知,12min时到达平衡时Cl2的平衡浓度为0.12mol/L,CO的平衡浓度为0.06mol/L,根据平衡常数计算c(COCl2);
④根据化学反应速率的定义,可知反应在2~3 min和12~13 min处于平衡状态,CO的平均反应速率为0;
⑤在5~6 min和15~16 min时反应温度相同,在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大,但15~16 min时各组分的浓度都小,因此反应速率小.

解答 解:(1)CHCl3中碳为+2价,COCl2中碳为+4价,故H2O2中氧元素化合价由-1价降低为-2价,生成H2O,由电子转移守恒与原子守恒可知,CHCl3、H2O2、COCl2、H2O的化学计量数为1:1:1:1,根据原子守恒故含有HCl生成,故反应方程式为CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2,
故答案为:CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2;
(2)①由图可知,8min时COCl2的平衡浓度为0.04mol/L,Cl2的平衡浓度为0.11mol/L,CO的平衡浓度为0.085mol/L,K=$\frac{c(CO)×c(C{l}_{2})}{c(COC{l}_{2})}$=$\frac{0.085×0.11}{0.04}$=0.234mol/L,故答案为:0.234mol/L;
②由第2min反应温度变为第8min反应温度时,生成物浓度增大、反应物浓度减小,平衡向正反应方向移动,正反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,所以T(2)<T(8),
故答案为:<;
③由图可知,10min瞬间Cl2浓度增大,CO的浓度降低,故改变条件为移走CO,降低CO的浓度,平衡常数不变,与8min到达平衡时的平衡常数相同,由图可知,12min时到达平衡时Cl2的平衡浓度为0.12mol/L,CO的平衡浓度为0.06mol/L,故:$\frac{0.06×0.12}{c(COC{l}_{2})}$=0.234mol/L,解得c(COCl2)=0.031mol/L;
故答案为:0.031;
④根据化学反应速率的定义,可知反应在2~3 min和12~13 min处于平衡状态,CO的平均反应速率为0,在5~6min时,反应向正反应进行,故CO的平均反应速率为:v(5~6)>v(2~3)=v(12~13),
故答案为:v(5~6)>v(2~3)=v(12~13);
⑤在5~6 min和15~16 min时反应温度相同,在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大,但15~16 min时各组分的浓度都小,因此反应速率小,即v(5~6)>v(15~16),
故答案为:>;在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大.

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡移动、平衡常数、浓度随时间变化曲线等,为高频考点,侧重考查学生的分析、计算能力,注意(2)中理解图象中曲线变化趋势及曲线变化可能改变的条件是解本题关键,是对学生综合能力的考查,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.已知金属钠化学性质活泼,能跟多种物质发生反应,其中包括与酒精在常温下反应.要研究金属钠分别与酒精和水反应的异同点,下列研究方法中用不到的是(  )
A.实验法B.分类法C.观察法D.比较法

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

15.对于混合物的分离或提纯,常采用的方法有:①过滤、②蒸发、③蒸馏、④萃取、⑤加热分解等.下列各混合物的分离或提纯应采用什么方法?(填序号)
(1)提取碘水中的碘④.
(2)除去食盐溶液中的水②.
(3)淡化海水③.
(4)除去KC1固体中含有的少量KC1O3⑤.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

17.某课外小组在实验室中用下列仪器,以乙醇、浓硫酸和溴为原料制备1,2二溴乙烷.已知1,2二溴乙烷熔点为9℃,C2H5OH$→_{浓硫酸}^{170℃}$CH2=CH2↑+H2O.

(1)如果气体流向为从左到右,正确的连接顺序是(短接口或橡皮管均已略去):B经A(1)插入A中,D接A(2);A(3)接C接F接E接G.
(2)装置A是三颈烧瓶,仪器D的漏斗的特点是恒压分液,河沙的作用为防止暴沸.
(3)写出仪器C的两个作用:防止倒吸;防止气体通道被阻塞而发生危险.
(4)温度计水银球的正确位置是温度计插入液面以下位于三颈瓶的液体中央不接触瓶底.
(5)反应管E中加入少量水及把反应管E置于盛有冷水的小烧杯中是因为溴易挥发,可以减少溴的挥发.
(6)若产物中有少量未反应的Br2,最好用a(填正确选项前的字母)洗涤除去.
a.饱和亚硫酸氢钠溶液    b.氢氧化钠溶液
c.碘化钠溶液            d.乙醇
(7)产品中可能会有的有机杂质是乙醚,可用蒸馏方法除去.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用.
(1)氧化铁是重要工业颜料,用废铁屑制备它的流程如下:回答下列问题:

(1)氧化铁是重要工业颜料,用废铁屑制备它的流程如下:回答下列问题:
①操作Ⅰ的名称分别是过滤、如何判断操作Ⅱ进行完全取最后一次洗涤液少量于试管中滴入浓氢氧化钠溶液加热,无使红色石蕊试纸变蓝色的气体生成,证明洗涤干净.
②写出在空气中煅烧FeCO3的化学方程式4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2;
③.煅烧如果不充分,产品中将有Fe2+ 存在,试设计实验检验产品中有无Fe2+取固体样品少许放入试管中,加入足量稀硫酸,震荡试管,再加入几滴滴入KMnO4溶液,若溶液褪色证明含有Fe2+,否则不存在.
(2)有些同学认为KMnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定.
a.称取2.850g绿矾(FeSO4•7H2O)产品,溶解,在250mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.01000mol/LKMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL
①写出酸性KMnO4溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
②如何判断滴定终点滴入最后一滴溶液,溶液呈紫红色且半分钟不褪色,证明反应达到终点
③计算上述样品中FeSO4•7H2O的质量分数为97.54%.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.-定条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g).图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时 间的变化曲线.图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响下列说法正确的是(  )
A.升高温度,该反应的平衡常数增大
B.由图2信息,10 min内该反应的平均速率v(H2)=0.09 mol•L-1•min-1
C.由图2信息,从11 min起其它条件不变,压缩容器的体积,则n(N2)的变化曲线为d
D.图3中温度T1<T2,a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是b点

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

1.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水.工业上用潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃时反应制得.某学生拟有图1所示的装置模拟制取并收集ClO2.

(1)B必须放在冰水浴中控制温度,其原因是使ClO2充分冷凝,减少挥发
(2)反应后在装置C中可得NaClO2溶液.已知NaClO2饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2•3H2O,在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2.根据图2所示的NaClO2溶解度曲线,请补充从NaClO2溶液中制NaClO2操作步骤:a蒸发结晶;b趁热过滤;③洗涤;④干燥.
(3)亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂,广泛用于纺织、印染和食品工业.它在碱性环境中稳定存在.某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如图3.

①Ⅱ中反应的离子方程式是2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O.
②ClO2是一种高效水处理剂,可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备.写出该反应化学方程式5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O
③NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl.取等质量变质前后的NaClO2试样均配成溶液,分别与足量FeSO4溶液反应时,消耗Fe2+物质的量相同.(填“相同”,“不同”或“无法判断”)

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

18.晶体硅是一种重要的非金属材料,工业上用碳在高温下还原石英砂(主要成份为含铁、铝等杂质的二氧化硅)得粗硅,粗硅与氛气在450-500℃条件下反应生成四氯化硅,四氯化硅经提纯后与过量H2在1100-1200℃条件下反应制得高纯硅.以下是实验室制备SiCl4的装置示意图.

实验过程中;石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物,SiCl4,A1C13,FeC13遇水均易水解,有关物质的物理常数见下表:
物质SiC14A1C13FeC13
沸点/℃57.7-315
熔点/℃-70.0--
升华温度/℃-180300
请回答下列问题:
(I)实验室制备氛气有以下五步操作,其正确操作顺序为④③⑤②①(填标号).
①向烧瓶中装入二氧化锰固体,向分液漏斗中加入浓盐酸
②检查装置的气密性
③把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯火焰确定铁圈高度,固定铁圈,放上石棉网
④在烧瓶上装好分液漏斗,安装好导气管
⑤将烧瓶固定在铁架台上
(2)装置A的硬质玻璃管中发生主要反应的化学方程式是2C+SiO2+2Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiCl4+2CO↑;,置A.B间导管短且粗的原因是防止生成物中的AlCl3、FeCl3等杂质凝结成固体堵塞导管,实验中尾气处理的方法是连接一个加热的装有CuO粉末的反应管.
(3)装置B中e瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氛化硅.在精馏过程中,不可能用到的仪器有CD(填正确答案标号).
A.圆底烧瓶 B.温度计 C.吸滤瓶 D球形冷凝管 E.接收器
(4)装置D中的Na2SO3的作用主要是吸收未反应完的Cl2请设计一个实验,证明装置D中的Na2SO3已被氧化(简述实验步骤):取少量溶液置于洁净的试管中,向其中滴加稀盐酸至不再产生气体;再向其中滴入氯化钡溶液,若产生白色沉淀,证明亚硫酸钠被氧化.
(5)SiCl4极易水解,其完全水解的产物为H4SiO4(或H2SiO3)和HCl;H2还原SiCl4制得高纯硅的过程中若混入O2,可能引起的后果是可能引起爆炸、硅被氧化得不到高纯硅.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

19.可逆反应X(g)+Y(g)?2N(g)(正反应为放热反应)从反应开始到t1 s达到平衡,在t2 s末由于条件改变,平衡被破坏,在t3 s末又建立新的平衡.图中表示上述变化过程中X和N的浓度(c)与反应时间的关系.在t2 s~t3 s之间的曲线变化是由下列哪种条件改变引起的(  )
A.降低温度B.增大N的浓度C.减小X的浓度D.增大压强

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