甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
(1)已知△H1=-99kJ·mol-1 ,△H3=+41kJ·mol-1,则△H2= kJ·mol-1。
(2)反应①的化学平衡常数K的表达式为 ;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母),其判断理由是 。
(3)若开始各气体的物质的量一定时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。则α(CO)值随温度升高而 (填“增大”或“减小”);图2中的压强由大到小为 ,其判断理由是 。
合成氨对农业生产及国防建设均具有重要意义。
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H = -92 kJ·mol-1
T1℃时,在恒温恒容的密闭容器中,合成氨反应的各物质浓度变化曲线如下图所示:
请回答:
(1)若反应起始时n(N2)为1mol、n(H2)为3mol,则反应达到平衡时,放出的热量 (填“=”或“<”或“>”)92 kJ
(2)表示N2浓度变化的曲线是 (填浓度变化曲线代号“A”或“B”或“C”)。
(3)用H2浓度的变化表示该反应在0~25min末的速率是 mol·L-1·min-1。
(4)若该反应在一定条件下于25 min末达到平衡状态,则
①此时平衡常数K = 。
②保持该反应条件不变至第30 min末,将温度由T1℃升高到T2℃,则反应在第40min末再次达到平衡,在此过程中H2浓度变化了1.5 mol·L-1,请在图中画出从第25 min末 ~ 45min末NH3浓度的变化曲线。
已知反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)在一定温度下达到平衡,该反应的平衡常数表达式为 。
若各物质的平衡浓度分别为c(A)="2.0" mol/L、c(B)="2.0" mol/L、c(C)="1.0" mol/L,则K= 。
Ⅰ、可逆反应:aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g);根据图回答:
①压强 P1 P2;(a +b) (c +d)(填“>”或“<”下同)。
②温度t1℃ t2℃;△H 0。
③保持体积和温度不变,通入He,平衡会_________________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
Ⅱ、写出下列元素基态原子的电子排布式:
①29Cu____________________
②32Ge(简式)____________________
近年来北京市汽车拥有量呈较快增长趋势,汽车尾气已成为重要的空气污染物。
(1)汽车内燃机工作时引起反应:N2(g)+O2(g) 2NO(g),是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。T℃时,向容积为2 L的密闭容器中充入10molN2与5molO2,达到平衡后NO的物质的量为2mol,则T℃时该反应的平衡常数K= 。(计算结果保留小数点后两位数字)
(2)一定量的NO发生分解的过程中,NO的转化率随时间变化的曲线如图所示。(已知:)
①反应2NO(g) N2(g)+O2(g)为(填“吸热”或“放热) 反应。
②一定温度下,能够说明反应2NO(g) N2(g)+O2(g)已达到平衡的是(填序号) 。
a.容器内的压强不发生变化
b.NO、N2、O2的浓度保持不变
c.NO分解的速率和NO生成的速率相等
d.单位时间内分解4mol NO,同时生成2 mol N2
(3)①当发动机采用稀薄燃烧时,尾气中的主要污染物为NOx,可用CxHy(烃)催化还原NO2消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H2
CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H3=-867kJ·mol-1
△H2= .
②使用催化剂可以将汽车尾气的主要有害成分一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)转化为无毒气体,该反应的化学方程式为 。
(每空2分,共12分)
PCl3与PCl5均是有机合成的重要中间体,两者存在以下相互转化关系:
PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) △H="a" kJ·mol-1 在210℃时,将4mol PCl5气体充入
2L真空密闭容器中发生上述反应,得到如下数据:
时间(s) |
0 |
20 |
40 |
60 |
n(PCl5) |
4 |
2.8 |
2 |
2 |
(1)已知上述反应在温度较高时才能自发进行,则a 0(填﹥、﹦、﹤);
(2)计算从20s至40s共20s的时间内,用PCl3表示的平均反应速率为 。210℃时该反应的平衡常数K值等于 。
(3)反应进行至60s后,将混合物的温度降低,重新达到平衡后氯气浓度将 (填“增大”、“减少”或“不变”)。
(4)欲增大该反应的K值,可采取的措施有(填序号)
A.降低温度 B.向混合气体中通入Cl2
C.使用高效催化剂 D.升高温度
(5)如右图是210℃时容器中PCl5物质的量的变化曲线,请在该图中补画出该反应在160℃时PCl5物质的量的变化曲线。
在一固定容积的密闭容器中,保持一定温度,在一定条件下进行以下反应:A(g)+2B(g) 3C(g),已知加入1molA和3molB且达到平衡后,生成了a molC。
(1)达到平衡时,C在反应混合气中的体积分数是 (用含字母a的代数式表示);
(2)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2molA和6 mol B,达到平衡后,C的物质的量为 mol(用含字母a的代数式表示)。此时C在反应混合气中的体积分数与原平衡相比 (选填“增大”“减小”或“不变”);
(3)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2 mol A和8 mol B,若要求平衡后C在反应混合气中体积分数仍与原平衡相同,则还应加入C mol。
已知一定温度和压强下,在容积为VL的密闭容器中充入1mol A和1mol B,保持恒温恒压下反应:A(g) + B(g) C(g) △H<0。达到平衡时,C的体积分数为40%。试回答有关问题:
(1)升温时,C的反应速率_______(填“加快”、“减慢”或“不变”)。
(2)若平衡时,保持容器容积不变,使容器内压强增大,则平衡_______。
A.一定向正反应方向移动 | B.一定向逆反应方向移动 |
C.一定不移动 | D.不一定移动 |
(3)若使温度、压强在上述条件下恒定不变,在密闭容器中充入2mol A和2 mol B,则反应达到平衡时,C的体积分数为_______;气体的总体积为______。
恒温、容积为1 L恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示[已知:2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H = - 196.6 kJ/mol ]。
请回答下列问题:
(1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:____________________。
(2)△H2 =" ____________" kJ/mol。
(3)在相同条件下,充入1 mol SO3和0.5 mol O2,则达到平衡时SO3的转化率为_________;此时该反应_______(填“放出”或“吸收”)________ kJ的能量。
(10分)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g) (Ⅰ)
(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是 。
(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4(g)2NO2(g) (Ⅱ)当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 。
若在相同温度下,上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行,平衡常数 (填“增大”、“不变”或“减小”),反应3 s后NO2的物质的量为0.6 mol,则0 s~3 s内的平均反应速率v(N2O4)= mol·L-1·s-1。
(1)将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
①在反应体系中加入催化剂,反应速率 ,该反应的反应热 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②5分钟后达到平衡,测得N2为0.2 mol,H2为0.6 mol,NH3为0.2 mol。氮气的平均反应速率v(N2)= ,H2的转化率为 (保留小数点后一位)。
③欲提高②容器中H2的转化率,下列措施可行的是 。
A.把气体的体积压缩至1L | B.向容器中再充入惰性气体 |
C.改变反应的催化剂 | D.液化生成物分离出氨 |
(2)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生下列反应:
进一步研究NH3生成量与温度关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下:
T/K |
303 |
313 |
323 |
NH3生成量/(10-6mol) |
4.8 |
5.9 |
6.0 |
此合成反应的a 0。(填“大于”、“小于”或“等于”)
回答下列问题
(1)向一体积不变的密闭容器中加入2molNO2气体,发生反应2NO2(g) N2O4(g),反应达平衡后,N2O4的体积分数为a,在温度不变的条件下,再向该容器加入1molN2O4气体,反应重新达平衡后,N2O4的体积分数为b,则a_____________b(填“>”“=”“<”,)
(2)已知胆矾溶于水时溶液温度降低.胆矾分解的热化学方程式为________________
CuSO4•5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)△H=+Q1 mol•L﹣1.室温下,若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热Q2 kJ,则Q1 Q2(填写>,=或<)
(1)G.H.盖斯,根据一系列事实于1840年提出“不管化学过程是一步或分数步完成,这一过程热效应相同”。换言之,若一个反应可分成几步反应完成,则各步反应的反应热总和与该反应一次发生时反应热相同。应用这个原理,解决下列问题:
已知:①C(s)+O2(g)==CO2(g) ∆H=" -393.5kJ/mol②CO(g)+1/2" O2(g)==CO2(g) ∆H= -283kJ/mol
写出C(s)与O2(g)反应生成CO(g)的热化学方程式:___________________________________
(2)反应:2A(气)B(气)+xC(气),在一定的条件下达到平衡状态,密闭容器中的压强增大P%,测得A的转化率为P%,,则x的值为_____.
研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ∆H1 < 0 (I)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ∆H2 < 0 (II)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(II)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(II)达到平衡。测得10min内(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,则平衡后n(Cl2)= mol,NO的转化率α1= 。其它条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2 α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2 (填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小,可采用的措施是 。
二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排,高效利用能源,能够减少二氧化碳的排放。
1.在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2 molCO2和3mol H2,发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),△H=-akJ·mol-1(a>0), 测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①能说明该反应已达平衡状态的是________。
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1.2mol H2,同时生成0.4molH2O
D.反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1,且保持不变
②下列措施中能使增大的是________(选填编号)。
A.升高温度
B.恒温恒容下充入He(g)
C.将H2O(g)从体系中分离
D.恒温恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2
③计算该温度下此反应的平衡常数K=_________。若改变条件 (填选项),可使K=1。
A.增大压强 B.增大反应物浓度 C.降低温度 D.升高温度 E.加入催化剂
(2)某甲醇燃料电池原理如图1所示。
①M区发生反应的电极反应式为______________________ _________。
②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和食盐水(电极均为惰性电极),则该电解反应的总反应的离子方程式为: 。假设溶液体积为300mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),理论上消耗甲醇的质量为______________(忽略溶液体积变化)。
(3)有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-a kJ·mol-1;
CH3OH(g)=CH3OH(l) △H=-b kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-c kJ·mol-1;
H2O(g)=H2O(l) △H=-d kJ·mol-1,
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:________________________ _________。
试题篮
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