(1)在某一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应:A(g)+B(g)2C(g) ΔH < 0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图。下列说法正确的是 (填序号字母)
a.0~t1时,v正>v逆 ,t2时,v逆>v正
b.混合气体的密度不再改变时,Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡
c.t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加C
d.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数Ⅰ<Ⅱ
(2)工业上常用CO2和NH3通过如下反应合成尿素[CO(NH2)2]。
t℃时,向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10 molCO2和0. 40 molNH3,70 min开始达到平衡。反应中CO2 ( g)的物质的量随时间变化如下表所示:
时间/min |
0 |
20 |
70 |
80 |
100 |
n(CO2) /mol |
0.10 |
0.060 |
0.020 |
0.020 |
0.020 |
①20 min时,平均反应速率υ (CO2 )= mol/L·min。
②在100 min时,保持其它条件不变,再向容器中充入0. 050 mo1CO2和0. 20 molNH3,重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③上述可逆反应的平衡常数为_ (保留一位小数)。
④下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH2)2〕的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为 ,
(3)CH4燃料电池,装置示意如图(A、B为多孔性碳棒)。持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积VL。当 V="44.8" L时,电池总反应方程式为 ;用该电池为电源,以石墨作电极,电解上述实验分离出的溶液,两极均产生气泡。持续电解,在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是________________。
(14分) 二氧化碳与氢气催化合成甲醇,发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
(1)已知:
化学键 |
H-H |
C-O |
C=O |
H-O |
C-H |
键能/kJ·mol-1 |
436 |
326 |
803 |
464 |
414 |
计算上述反应的△H= kJ.mol-1。
(2)一定条件下,将n(CO2):n(H2)=1:1的混合气充入恒温恒容密闭容器中,下列事实可以说明该反应已达平衡的是 (填选项字母)。
A.容器内气体密度保持不变
B.CO2的体积分数保持不变
C.H2O(g)与CO2(g)的生成速率之比为1∶1
D.该反应的平衡常数保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量不变
F.容器中压强保持不变
(3)一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO2和3.6molH2,在不同催化剂作用下的反应I、反应II与反应III,相同时间内CO2转化率随温度变化的数据如表所示,据表中数据绘制“图1”:
相同时间内CO2转化率 |
T1 |
T2 |
T3 |
T4 |
T5 |
反应Ⅰ |
65% |
77% |
80% |
80% |
66.67% |
反应Ⅱ |
56% |
67% |
76% |
80% |
66.67% |
反应Ⅲ |
48% |
62% |
72% |
80% |
66.67% |
(T5时,图1中C点转化率为66.67%,即转化了2/3)
①催化剂效果最佳的反应是 (填“反应I”,“反应II”,“反应III”)。
②T3的b点v(正) v(逆)(填 “>”, “<”, “="”" )。
③T4的a点转化率比T5的c点高的原因是 。
④在温度为T5时,该反应的平衡常数K= 。
⑤在温度为T5时,CH3OH的浓度随时间变化的趋势如“图2”所示。
当时间到达t1时,将生成的甲醇和水同时除去,并维持该温度,在 t2时达新平衡。
请在“图2”中画出t1时刻后CH3OH的浓度变化总趋势曲线。
(17分)运用化学反应原理研究碳、氮、硫元素及其化合物有重要意义。
(1)已知一定量的C单质能在O2(g)中燃烧,其可能的产物及能量关系如图所示:
写出CO2(g)与C(s)反应生成CO(g)的热化学方程式_______________________。
(2)汽车尾气净化过程中发生反应2NO(g)+2CO(g)N2+2CO2(g) △H<0。一定条件下,向某密闭恒容容器中按体积比1:l充入44.8L(标准状况)NO和CO混合气体,发生上述反应,某同学根据反应过程中的有关数据绘制了如图所示曲线。
①下列关于上述反应过程的叙述正确的是 ________(填写字母代号)。
A.其它条件不变,加入催化剂,△H的值不变 |
B.及时除去二氧化碳,反应的正反应速率加快 |
C.NO、CO、N2、CO2浓度均不再变化,说明平衡未发生移动 |
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变,证明反应达到化学平衡状态 |
②前10min内CO的平均反应速率为______,达平衡时NO的转化率为_____,能使上述平衡体系中增大的措施有__________(任写一条)。
(3)已知弱电解质在水中的电离平衡常数(25℃)如下表(单位省略):
弱电解质 |
H2CO3 |
H2SO3 |
NH3·H2O |
电离平衡常数 |
Ka1=4.2×10-7 Ka2=5.6×10-11 |
Ka1=1.54×10-2 Ka2=1.02×10-7 |
Kb=1.7×10-5 |
①室温条件下。用敞口容器加热氨水一段时间,恢复至室温后,溶液中水的电离程度比加热前_______(填写“增大”、“减小”或“不变”)了.
②常温下,0.1 mo1·L-1(NH4)2SO4溶液呈_____(填“酸”、“中”、“碱”)性。
③常温下,测得某碳酸饮料的pH=6,则该饮料________。
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。
运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H="Q" kJ/mol。在T1℃时,反应进行到不同时间(min)测得各物质的浓度(mol/L)如下:
时间 浓度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
NO |
1.00 |
0.68 |
0.50 |
0.50 |
0.60 |
0.60 |
N2 |
0 |
0.16 |
0.25 |
0.25 |
0.30 |
0.30 |
CO2 |
0 |
0.16 |
0.25 |
0.25 |
0.30 |
0.30 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=______,T1℃时,该反应的平衡常数K= ;
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(填字母编号)。
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q______0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______(填选项编号)。
a.单位时间内生成2nmol NO(g)的同时消耗nmol CO2(g)
b.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
d.反应体系的压强不再发生改变
(2)某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应:
NO+CON2+CO2(有CO) 2NON2+O2(无CO)
①若不使用CO,温度超过775 ℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在 左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式 。
(3)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为 。
汽车尾气作为空气污染的主要来源之一,其中含有大量的有害物质,包括CO、NOx、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等。对汽车尾气的治理使环境工作者面临了巨大的挑战。试回答下列问题:
(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1
②CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1
则由CH4将NO2完成还原成N2,生成CO2和水蒸气的热化学方程式是____________________;
(2)NOx也可被NaOH溶液吸收而生成NaNO3、NaNO2,已知某温度下,HNO2的电离常数Ka=9.7×10-4mol•L-1,NO2-的水解常数为Kh=8.0×10-10mol•L-1,则该温度下水的离子积常数=______(用含Ka、Kh的代数式表示),此时溶液的温度______25℃(“>”、“<”、“=”)。
(3)化工上利用CO合成甲醇,反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-90.8KJ•mol-1。不同温度下,CO的平衡转化率如右图所示:图中T1、T2、T3的高低顺序是________,理由是______。
(4)化工上还可以利用CH3OH生成CH3OCH3。在体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。
容器编号 |
温度(℃) |
起始物质的量(mol) |
平衡物质的量(mol) |
|
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
||
Ⅰ |
387 |
0.20 |
0.080 |
0.080 |
Ⅱ |
207 |
0.20 |
0.090 |
0.090 |
该反应的正反应为________反应(填“吸热”、“放热”),若起始是向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol,则反应将向_____方向进行(填“正”、“逆”)。
(5)CH3OH燃料电池在便携式通讯设备、汽车等领域有着广泛的应用。已知电池工作时的总反应方程式为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,电池工作时的示意图如右图所示:
质子穿过交换膜移向_____电极区(填“M”、“N”),负极的电极反应式为________。
已知可逆反应aA+bBcC中,物质的含量A%和C%随温度的变化曲线如图所示,下列说法正确的是
A.该反应在T1、T3温度时达到化学平衡 |
B.该反应在T2温度时未达到化学平衡 |
C.升高温度,平衡会向正反应方向移动 |
D.该反应的正反应是放热反应 |
“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍,科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法,连续产出了高热值的煤炭气,其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛.生产煤炭气的反应之一是:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H=+131.4kJ/mol
(1)在容积为3L的密闭容器中发生上述反应,5min后容器内气体的密度增大了0.12g/L,用H2O表示0~5min的平均反应速率为______________。
(2)关于上述反应在化学平衡状态时的描述正确的是___________.
A.CO的含量保持不变
B.v正(H2O)=v正(H2)
C.容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
(3)若上述反应在t0时刻达到平衡(如图),在t1时刻改变某一条件,请在图中继续画出t1时刻之后正反应速率随时间的变化:
①缩小容器体积,t2时到达平衡(用实线表示);
②t3时平衡常数K值变大,t4到达平衡(用虚线表示).
(4)在一定条件下用CO和H2可以制得甲醇,CH3OH和CO的燃烧热分别为725.8kJ/mol,283.0kJ/mol,1molH2O(l)变为H2O(g)吸收44.0 kJ的热量,写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式_______________________
(5)如下图所示,以甲醇燃料电池作为电源实现下列电解过程.乙池中发生反应的离子方程式为_____________。当甲池中增重16g时,丙池中理论上产生沉淀质量的最大值为_________g。
在20L的密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H2,发生:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H。测得平衡时CO的转化率随温度及不同压强下的变化。P2和195℃时n(H2)随时间的变化结果如表格所示。下列说法正确的是
A.0~3 min,平均速率v(CH3OH)="0.8" mol•L-1•min-1 |
B.P1<P2,△H<0 |
C.在P2及195℃时,该反应的平衡常数为25 |
D.在B点时,v(正)>v(逆) |
大气污染越来越成为人们关注的问题,烟气中的NOx必须脱除(即脱硝)后才能排放。
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(1) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)==="2NO(g)" ΔH=+180 kJ·mol-1
CH4可用于脱硝,其热化学方程式为:CH4(g)+4NO(g)=CO2(g)+2N2(g)+2H2O(1),ΔH=________。
(2)C2H4也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2+负载量对NO去除率的影响,控制其它条件一定,实验结果如图1所示。为达到最高的NO去除率,应选择的反应温度和Cu2+负载量分别是___________________________。
(3)臭氧也可用于烟气脱硝。
①O3氧化NO 结合水洗可产生HNO3和O2,该反应的化学方程式为______________。
②一种臭氧发生装置原理如图2所示。阳极(惰性电极)的电极反应式为___________。
(4)如图3是一种用NH3脱除烟气中NO的原理。
①该脱硝原理中,NO最终转化为________(填化学式)和H2O。
②当消耗2molNH3和0.5molO2时,除去的NO在标准状况下的体积为_____________。
(5)NO直接催化分解(生成N2与O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO在40 ℃下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图4所示。写出Y和Z的化学式: _____________________________。
在体积均为1.0L的两个恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2,在不同温度下反应CO2(g)+C(s)2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是( )
A.反应CO2(g)+c(s)2CO(g) △S>0、△H<0 |
B.体系的总压强P总:P总(状态Ⅱ)>2P总(状态Ⅰ) |
C.体系中c(CO):c(CO,状态Ⅱ) >2c(CO,状态Ⅲ) |
D.逆反应速率V逆:V逆(状态Ⅰ)>V逆(状态Ⅲ) |
运用化学反应原理研究部分单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)氨是氮循环过程中的重要物质,是氮肥工业的重要原料。氨的合成目前普遍使用的人工固氮方法:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。请回答:
①已知:H-H键能为436kJ/mol,N N键能为945kJ/mol,N一H键能为391kJ/mol.由键能计算消耗1molN2时的△H=_________。若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,平衡_______移动(填“向左”、“向右”或“不”);
②如图中:当温度由T1变化到T2时,KA______KB(填“>”、“<”或“=”)。
(2)氨气溶于水得到氨水。NO2可用氨水吸收生成NH4NO3,25℃时,将amolNH4NO3溶于水,溶液显酸性,原因是___________(用离子方程式表示),向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将__________(填“正向”、“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为________mol/L(用含a、b的代数式表示),(NH3·H2O的电离平衡常数取Kb=2×10-5mol/L)
(3)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)△H<0,是工业上生产硫酸的关键步骤。
①在某温度时,该反应的平衡常数K=0.75,若在此温度下,向100L的恒容密闭容器中,充入3mol SO2、4mol O2和4mol SO3,则反应开始时正反应速率________逆反应速率(填“<”、“>”或“=”)。
②在①中的反应达到平衡后,改变下列条件,能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是________。
a.保持温度和容器体积不变,充入1.0mol SO3(g)
b.保持温度和容器内压强不变,充入2.0mol He
c.降低温度
d.在其他条件不变时,减小容器的容积
③由硫酸可制得硫酸盐.在一定温度下,向K2SO4溶液中滴加Na2CO3溶液和BaCl2溶液,当两种 沉淀共存时,=_________。
[已知该温度时,Ksp(BaSO4)=1.3×10-10,Ksp(BaCO3)=5.2×10-9]
在3个2 L的密闭容器中,在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应:3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)。按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时有关数据如下:
下列说法不正确的是( )
A.容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=0.3mol·L-1·min-1 |
B.2c1<1.5 |
C.在该温度下甲容器中反应的平衡常数K= |
D.2ρ1=ρ2 |
运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)硫酸生产过程中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图所示,根据下图回答下列问题:
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H______0(填“>”或“<”)。
②一定条件下,将SO2与O2以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生以上反应,能说明该反应已达到平衡的是___________(填字母编号)。
a.体系的密度不发生变化
b.SO2与SO3的体积比保持不变
c.体系中硫元素的质量百分含量不再变化
d.单位时间内转移4 mol 电子,同时消耗2 mol SO3
e.容器内的气体分子总数不再变化
(2)一定的条件下,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。
①该反应的平衡常数表达式为 ,升高温度,平衡常数 (填“增大”或“减小”或“不变”)。
②由图2信息,计算0~10min内该反应的平均速率v(H2)= ,从11min起其它条件不变,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为 (填“a”或“b”或“c”或“d”)。
③图3 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 点,温度T1 T2(填“>”或“=”或“<”)
(3)若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应,所得溶液呈 性,所得溶液中c(H+)- c(OH-)= (填写表达式)(已知:H2SO3:Ka1=1.7×10-2,Ka2=6.0×10-8,NH3·H2O:Kb=1.8×10-5)。
试题篮
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