CH4既是一种重要的能源,也是一种重要的化工原料。
(1)已知8.0 g CH4完全燃烧生成液体水放出444.8kJ热量。则
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH= kJ·mol-1。
(2)以CH4为燃料可设计成结构简单、能量转化率高、对环境无污染的燃料电池,其工作原理如图所示,则通入a气体的电极名称为 ,通入b气体的电极反应式为 。(质子交换膜只允许H+通过)
(3)在一定温度和催化剂作用下,CH4与CO2可直接转化成乙酸,这是实现“减排”的一种研究方向。
①在不同温度下,催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示,则该反应的最佳温度应控制在 左右。
②该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜(CuAlO2,难溶物)。将CuAlO2溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体,其离子方程式为 。
(4)CH4还原法是处理NOx气体的一种方法。已知一定条件下CH4与NOx反应转化为N2和CO2,若标准状况下8.96 L CH4可处理22.4 L NOx,则x值为 。
金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系。请回答下列问题:
(1)一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂,利用如下反应回收燃煤烟气中的硫。反应为:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)△H=-270kJ∙mol-1
其他条件相同、催化剂不同时,SO2的转化率随反应温度的变化如图1,不考虑催化剂的价格因素,选择 为该反应的催化剂较为合理。(选填序号)
a.Cr2O3 b.NiO c.Fe2O3
选择该催化剂的理由是: 。
某科研小组用选择的催化剂,在380℃时,研究了n(CO) : n(SO2)分别为1:1、3:1时,SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO) : n(SO2)=3:1的变化曲线为 。
(2)科研小组研究利用铁屑除去地下水中NO3-的反应原理。
①pH=2.5时,用铁粉还原KNO3溶液,相关离子浓度、pH随时间的变化关系如图3(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前发生反应的离子方程式 ;t1时刻后,反应仍在进行,溶液中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有明显变化,可能的原因是 。
②若在①的反应中加入活性炭,可以提高除去NO3-的效果,其原因可能是 。正常地下水中含有CO32-,会影响效果,其原因有:a.生成FeCO3沉淀覆盖在反应物的表面,阻止了反应的进行;b. 。
(3)LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环保等优点,可用于电动汽车。电池反应为:FePO4+LiLiFePO4,电池的正极材料是LiFePO4,负极材料是石墨,含Li+导电固体为电解质。放电时电池正极反应为 。
(1)联氨(N2H4)是一种高能燃料。工业上可以利用氮气和氢气制备联氨。
已知:N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H=" +" 50.6kJ·mol-1; 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H="-571.6" kJ·mol-1
则①N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H= kJ·mol-1
②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) 不能自发进行的原因是 。
③用次氯酸钠氧化氨,可以得到N2H4的稀溶液,该反应的化学方程式是 。
(2)在纳米钴的催化作用下,N2H4可分解生成两种气体,其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图所示,则N2H4发生分解反应的化学方程式为 。
(3)N2H4与亚硝酸反应可生成氮的另一种氢化物,在标准状况下,该氢化物气体的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977。该氢化物受撞击后可完全分解为两种单质气体。该氢化物分解的化学方程式为 。
(4)氨氧化法制硝酸工业尾气中的NO、NO2气体可用氨水吸收,反应方程式为6NO+4NH3===5N2十6H2O,6NO2+8NH3===7N2+12H2O。若尾气中NO和NO2共18 mol被氨水完全吸收后,产生了15.6 mol N2,则此尾气中NO与NO2的体积比为 。
铁及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
(1)下图是研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
在图中A、B、C、D四个部位中,生成铁锈最多的部位________(填字母)。
(2)已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。则该反应的平衡常数表达式为K=____________;t℃时,反应达到平衡时n(CO):n(CO2) =_______;t℃时,若在1L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)、xmol CO,发生反应,当反应达到平衡时FeO(s)的转化率为50%,则x=________。
(3)高铁酸钾是一种高效、多功能的水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产,有关
反应原理为:
3NaClO+2Fe(NO3)3+l0NaOH=2Na2FeO4 ↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O
Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH
实验证明,反应的温度、原料的浓度及配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下,Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响;图2为一定温度下,NaClO不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响。
①工业生产中,反应进行的适宜温度为_________℃;此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液的理想的质量浓度之比是____________。
②高铁酸钾做水处理剂时的作用主要有__________________(答出2条即可)。
一定温度时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,发生反应:PCl5(g) Cl2(g)+PCl3(g)经一段时间后反应达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表:
反应时间/s |
0 |
50 |
150 |
250 |
350 |
n(PCl3)/mol |
0 |
0.16 |
0.19 |
0.20 |
0.20 |
下列说法正确的是
A.反应在前50 s内的平均速率为v(PCl3)="0.0032" moI·L-l·s-l
B.保持其他条件不变,若升高温度,反应重新达到平衡,平衡时c(PCl3)=0.11moI·L-l,则正反应的△H<0
C.相同温度下,若起始时向容器中充入1.0 molPCl5、0.20mol PCl3和0.20 mol Cl2,则反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D.相同温度下,若起始时向容器中充入1.0mol PCl3、1.0 mol Cl2,则反应达到平衡时PCl3的转化率为80%
相同温度下,容积均恒为2L的甲、乙、丙3个密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-197kJ·mol-l。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表:
下列叙述正确的是
A.Q1>Q3>Q2 =78.8kJ |
B.三个容器中反应的平衡常数均为K=2 |
C.甲中反应达到平衡时,若升高温度,则SO2的转化率将大于50% |
D.若乙容器中的反应经tmin达到平衡,则0~tmin内,v(O2)=mol/(L·min) |
W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素,其原子半径随原子序数变化如下图所示。已知W的一种核素的质量数为14,中子数为7;X的离子与N具有相同的质子、电子数目:W与Y的氧化物均能导致酸雨的形成;Z的非会属性在同周期主族元素中最强。
(1)Y在周期表中的位置是 。
(2)用电子式表示化合物X3W的结构 。
(3)X3W遇水可释放出使酚酞溶液变红的气体A,该反应的化学方程式是 。
(4)同温同压下,将a L W的简单氢化物和b LZ的氢化物通入水中,若所得溶液的pH=7则a b(填“>”或“<”或“=”)。
(5)用惰性电极电解化合物XZ溶液从阴极释放出气休B,该反应的离子方程式是 。
(6)已知W的单质与气体B在一定条件下可形成气体A,即:
△H=—92.4kJ·mo1-1
在某温度时,一个容积固定的密闭容器中,发生上述反应。在不同时间测定的容器内各物质的浓度如下表:
时间 |
浓度(mo1/L) |
||
c(W2) |
c(B) |
c(A) |
|
第0 min |
4.0 |
9.0 |
0 |
第10 min |
3.8 |
8.4 |
0.4 |
第20 min |
3.4 |
7.2 |
1.2 |
第30 min |
3.4 |
7.2 |
1.2 |
第40 min |
3.6 |
7.8 |
0.8 |
①0min~10min,W2的平均反应速率 。
②反应在第l0min改变了反应条件,改变的条件可能是 。
a.更新了催化剂 b.升高温度 c.增大压强 d.增加B的浓度
③若反应从第30min末又发生了一次条件改变,改变的反应条件可能是 。
a.更新了催化剂 b.升高温度 c.增大压强 d.减小A的浓度
Ⅰ.1100℃时,体积为2L的恒容容器中发生如下反应:Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)
(1)下列能判断反应达到平衡状态的是________。
A.容器内气体压强不再变化 |
B.H2的体积分数不再变化 |
C.1 mol H-H键断裂同时2 mol H-O键形成 |
D.Na2S的质量不再变化 |
E.υ(正)=υ(逆)
F.容器内气体密度不再变化
(2)若2 min时反应达平衡,此时气体质量增加8 g,则用H2表示该反应的反应速率为: 。
Ⅱ.丙烷燃料电池,以KOH溶液为电解质溶液。
(3)通入丙烷的电极为_____(填“正极”或“负极”),正极的电极反应式为 。
(4)燃料电池的优点________。
(5)若开始时电解质溶液中含KOH的物质的量为0.25 mol,当溶液中K2CO3的物质的量为0.1 mol时,消耗标准状况下丙烷的体积为 mL(保留一位小数)。
(本题共7分)将一定量的A、B、C三种物质(都是气体)放入固定体积为10 L的密闭容器中,一定条件下发生反应,一段时间内测得各物质的物质的量变化如下图所示。请解答下列问题:
(1)反应的化学方程式用A、B、C可表示为 。
(2)用B的浓度变化表示在0~10 min内的反应速率是 。
(3)在该条件达到反应的限度(平衡状态)时反应物的转化率(转化率==转化的物质的量/初始物质的量 ×100%,计算结果保留1位小数)
减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。
(1)为了减少空气中SO2的排放,常采取的措施有:
将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) ΔH1=-241.8 kJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH2=-110.5 kJ·mol-1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为:_________________________。
(2)CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①M、N两点平衡状态下,容器中总物质的物质的量之比为:n(M)总:n(N)总= 。
②若M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为 。
(3)电化学降解NO—的原理如图所示,电源正极为 (填“a”或“b”);若总反应为4NO3-+4H+5O2↑+2N2↑+2H2O,则阴极反应式为_________________。
(4)已知25 ℃时,电离常数Ka(HF)=3.6×10-4,溶度积常数Ksp(CaF2)=1.5×10-10。现向1000 L 1.5×10-2mol/L CaCl2溶液中通入氟化氢气体,当开始出现白色沉淀时,通入的氟化氢为____________ mol(保留3位有效数字)。
如图所示,向A中充入1mol X和1mol Y,向B中充入2mol X和2mol Y,起始时,V(A)=V(B)=a L。在相同温度和有催化剂存在的条件下,两容器中各自发生下述反应:
X+Y2Z+W △H<0(X、Y、Z、W均为气体),
达到平衡时,V(A)=1.2aL,试回答:
(1)A中X的转化率α(A)=________;
(2)A、B中X转化率的关系:α(A)_________ α(B)(填“>”、“=”“<”);
(3)打开K,一段时间又达到平衡时,A的体积为_______L(连通管中气体体积不计)
反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)在容积不变的密闭容器中达平衡,且起始时A和B的物质的量之比为a:b,则:
(1)平衡时,A、B转化率之比是_________。
(2)若同等倍数地增大A、B的物质的量浓度,使A与B转化率同时增大,(a+b)与(c+d)所满足的关系是___________。
(3)若a="2" b="1" c="3" d=2在甲、乙、丙、丁4个容器中A的物质的量依次是2mol、1mol、2mol、1mol,B物质的量依次是1mol、1mol、2mol、2mol,C、D物质的量均为0,则在同条件下达平衡时B的转化率由大→小顺序_________,A的转化率由大→小顺序__________。
在一定条件下,将2molA和2molB混合于容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。2min末反应达到平衡状态时,生成0.8molD,同时测得C的浓度为0.4mol/L。请填写下列空白:
(1)x=______;用D的浓度变化表示的化学反应速率为_____________。
(2)A的平衡浓度为_______,B的转化率为__________。
(3)如果增大体系的压强,则平衡体系中C的体积分数将____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行,起始时加入C和D各mol,要使平衡时各物质的体积分数与原平衡时完全相同,则还应加入______物质________mol。
由等物质的量的X气体和Y气体组成的混合气体,在一定条件下进行反应:X(g)+Y(g) nZ(g) 经时间t后,产物Z气体在反应混合物中的物质的量百分数与温度的关系如图所示,经分析可知:
(1)该化学反应的正反应方向是_______热反应。
(2)T1表示该反应在时间t内可达平衡的_____(填“最高”或“最低”)温度。
(3)在T<T1的某一温度内,该反应______(填“能”或“不能”)建立平衡。
(4)在温度T2时增大压强,达新平衡时ω(Z)将增大,则系数n的值是_______,向_____移动。
试题篮
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