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高中化学

碳氧化物的转化有重大用途,回答关于CO和CO2的问题。
(1)己知:①C (s) + H2O(g)CO (g) +H2 (g)     △H1
②2CO(g) + O2(g) = 2CO2 (g)             △H2
③H2O (g)= H2 (g) +1/2 O2 (g)           △H3
则C (s) + O2 (g) =CO2 (g)的△H =               (用△H1、△H2、△H3表示)。
(2)对于化学平衡①,在不同温度下,CO的浓度与反应时间的关系如图所示,

由图可得出如下规律:随着温度升高,①              ;②            
(3)某温度下,将6.0 mol H2O(g)和足量碳充入3 L的恒容密闭容器中,发生如下反应:C(s) + H2O(g)CO(g) +H2 (g),达到平衡时测得lgK=-1.0(K为平衡常数),求平衡时H2O(g)的转化率?(写出计算过程)
(4)在神州九号飞船中,宇航员呼出的CO2也可以采用Na2O2吸收,写出相关的化学方程式并标明电子转移的方向和数目:                                                     

  • 题型:未知
  • 难度:未知

2013年12月15日4时搭载长征系列火箭的“玉兔号”顺利驶抵月球表面,实现了五星红旗耀月球的创举。火箭升空需要高能燃料,通常用肼(N2H4)作燃料,N2O4做氧化剂。请回答下列问题:
(1)已知:N2(g) + 2O2(g) ="=" 2NO2(g)         ΔH=+67.7kJ·mol-1
N2H4(g) + O2(g)="=" N2(g) + 2H2O(g)       ΔH=-534.0kJ·mol-1
2NO2(g)  N2O4(g)             ΔH=-52.7kJ·mol-1
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式:     
(2)工业上用次氯酸钠与过量的氨气反应制备肼,该反应的化学方程式为:     
(3)工业上可以用下列反应原理制备氨气:
2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)  ΔH=Q kJ·mol-1
①已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图,则此反应的 Q       0 (填“>”“<”或“=”)。

②若起始加入氮气和水,15分钟后,反应达到平衡,此时NH3的浓度为0.3mol/L,则用氧气表示的反应速率为           
③常温下,如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时,        (选填编号).

A.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
B.v(N2)/v(O2)=2∶3
C.容器中气体的密度不随时间而变化
D.通入稀有气体能提高反应的速率

E.若向容器中继续加入N2,N2的转化率将增大
(4)最近华南理工大提出利用电解法制H2O2并以此处理废氨水,装置如图。

①为不影响H2O2的产量,需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5,则所得废氨水溶液中
c(NH4+)      c(NO3-)(填“>”“<”或“=”);
②Ir—Ru惰性电极有吸附O2作用,该电极的电极反应为                     
③理论上电路中每转移3mol电子,最多可以处理NH3·H2O的物质的量为            

  • 题型:未知
  • 难度:未知

甲醇合成反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。工业上用天然气为原料,分为两阶段:
Ⅰ、制备合成气:
用天然气和水制取原料气的方程式为:                    
原料气中常添加CO2以解决合成气中H2过量CO不足问题,请用方程式解释原因                     。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为_________。
Ⅱ、合成甲醇:
(1)反应过程中物质能量变化如图所示。写出合成甲醇的热化学方程式____。

实验室在1L密闭容器中进行模拟合成实验。将1molCO和2molH2通入容器中,分别恒温在3000C和5000C反应,每隔一定时间测得容器中甲醇的浓度如下:

 
10min
20min
30min
40min
50min
60min
3000C
0.40
0.60
0.75
0.84
0.90
0.90
5000C
0.60
0.75
0.78
0.80
0.80
0.80

(2)在3000C反应开始10分钟内,H2的平均反应速率_____________。
(3)5000C平衡常数K=___________。
(4)在另一体积不变的容器中,充入1.2molCO和2.0molH2,一定条件下达到平衡,测得容器内压强为起始的一半。计算该条件下H2转化率为        

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(14分)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:

(1)用CH4和02直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为                     。
(2)某温度下,向4 L恒容密闭容器中通人6 mol C02和6mol CH4,发生反应(i),平衡体系中各组分的体积分数均为,则此温度下该反应的平衡常数K=       ,CH4的转化率为                 
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:
,科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是    (填“3.5× 106 Pa” “4.O×106 Pa”或“5.0× 106 Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是                              。
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示:

①通入a气体的电极是电池的        (填“正”或“负”)极,其电极反应式为    .
②常温下,用此电池以惰性电极电解O.5 L饱和食盐水(足量),若两极共生成气体1.12 L(已折算为标准状况下的体积),则电解后溶液的pH为   (忽略溶液的体积变化)。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

丙烷在燃烧时能放出大量的热,它也是液化石油气的主要成分,作为能源应用于人们的日常生产和生活。
已知:①2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(l);△H=-2741.8kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)    ΔH="-566" kJ/mol
(1)反应C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)的△H=             
(2)C3H8在不足量的氧气里燃烧,生成CO和CO2以及气态水,将所有的产物通入一个固定体积的密闭容器中,在一定条件下发生如下可逆反应:
CO (g)+H2O(g) CO2(g)+H2 (g)
①下列事实能说明该反应达到平衡的是           
a.体系中的压强不发生变化                  b.υ(H2)=υ(CO
c.混合气体的平均相对分子质量不发生变化    d.CO2的浓度不再发生变化
② T℃时,在一定体积的容器中,通入一定量的CO(g)和H2O(g),发生反应并保持温度不变,各物质浓度随时间变化如下表:   

时间 / min
CO
H2O(g)
CO2
H2
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
0.100
0.200
0.100
0.100
4
0.100
0.200
0.100
0.100
5
0.116
0.216
0.084
C1
6
0.096
0.266
0.104
C2

第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时,改变某一条件后测得的。则第4~5min之间,改变的条件           ,第5~6min之间,改变的条件是           
已知420℃时,该化学反应的平衡常数为9。如果反应开始时,CO和H2O(g)的浓度都是0.01 mol/L,则CO在此条件下的转化率为         。又知397℃时该反应的平衡常数为12,请判断该反应的△H     0 (填“>”、“=”、“<”).
(3)依据(1)中的反应可以设计一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丙烷气体;燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在其内部可以传导O2—。在电池内部O2—移向_  ___极(填“正”或“负”);电池的负极反应式为                 
(4)用上述燃料电池用惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl的混合溶液。电解开始后阴极的现象为____                                  

  • 题型:未知
  • 难度:未知

新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》,其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害。目前降低尾气的可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器。NO和X气体均为汽车尾气的成分,这两种气体在催化转换器中发生反应: ①2X(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-a kJ·mol-1
(1)上述信息中气体X的化学式为                   
(2)已知②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-b kJ·mol-1;X的燃烧热△H=-c kJ·mol-1。书写在消除汽车尾气中NO2的污染时,NO2与X的可逆反应的热化学反应方程式                               
(3)在一定温度下,将1.0mol NO、1.2mol气体X通入到固定容积为2L的容器中,反应过程中部分物质的浓度变化如图所示:

①有害气体NO的转化率为          ,0~15min  NO的平均速率v(NO)=          
②20min时,若改变反应条件,导致X浓度增大,则改变的条件可能是     (选填序号)。

A.缩小容器体积 B.增加CO2的量 C.升高温度 D.加入催化剂

③若保持反应体系的温度不变,20min时再向容器中充入NO、N2各0.4mol,化学平衡将     移动(选填“向左”、“向右”或“不”)。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(1)臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作为漂白剂。
①臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如:
6Ag(s)+O3(g)===3Ag2O(s);△H =" -235.8" kJ/mol;  
己知:2 Ag2O(s)===4Ag(s)+O2(g);△H = +62.2kJ/mol;
则反应 2O3(g)= 3O2(g) 的△H =      kJ/mol;
②科学家P.Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。臭氧在阳极周围的水中产  
生,阴极附近的氧气则生成过氧化氢,阴极电极反应式为   
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物,有关反应为:C(s)+2NO(g)        N2(g)+CO2(g) 某研究小组向某密闭的真空容器(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,恒温(T1℃) 条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:

①在10 min~20 min的时间段内,以CO2表示的反应速率为     ;
②写出该反应的平衡常数的表达式K=    
③下列各项能作为判断该反应达到平衡状态的是   (填序号字母);

A.容器内压强保持不变 B.2v(NO)=v(N2)
C.容器内CO2的体积分数不变 D.混合气体的密度保持不变

④30 min时改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是 
⑤一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率   (填“增大”、“不变”或“减小”)。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。
请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。
若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:

离子
K+
Na+
N
S
N
Cl-
浓度/mol·L-1
4×10-6
6×10-6
2×10-5
4×10-5
3×10-5
2×10-5

根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为      ,试样的pH=        
(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+O2(g) H2O(g)        ΔH="-241.8" kJ·mol-1        
C(s)+O2(g) CO(g)             ΔH="-110.5" kJ·mol-1        
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式:                         
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是           
a.Ca(OH)2     b.Na2CO3     c.CaCl2    d.NaHSO3
(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化
①已知汽缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0
若1 mol空气含0.8 mol N2和0.2 mol O2,1 300℃时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为8×10-4mol。计算该温度下的平衡常数K=          
汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是                                           
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:
2CO(g) 2C(s)+O2(g)
已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:                              
                                                                                                                             
③目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式为                                                 

  • 题型:未知
  • 难度:未知

工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇,其反应方程式为:CO2+3H2CH3OH+H2O。请回答下列问题:
(1)已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示:



1molCO(g)+1mol H2O(l)

 



1molCO(g)+2mol H2(g)

 



1molCH3OH(l)

 



1molCO2(g)+1mol H2(g)

 

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__                _。
该反应的△S____0(填“>”或“<”或“=”),在 ______情况下有利于该反应自发进行。
(2)如果上述反应方程式的平衡常数K值变大,则该反应__      (选填编号)。
A.一定向正反应方向移动   B.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C.一定向逆反应方向移动    D.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,能说明反应已达到平衡状态的是        __      (选填编号)。
A.3v(H2)=v(CO2)        B.C(H2) = C(CO2)
C.容器内气体的密度不变    D.容器内压强不变
(4)若反应的容器容积为2.0L,反应时间4.0 min,容器内气体的密度增大了2.0g/L,在这段时间内CO2的平均反应速率为            。反应在t1时达到平衡,过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线右图所示。保持其他条件不变,t1时将容器体积压缩到1L,请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)。


  • 题型:未知
  • 难度:未知

研究CO2与CH4的反应使之转化为CO和H2,对减缓燃料危机,减少温室效应具有重要的意义。
(1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566 kJ·mol-1
               ②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-484kJ·mol-1
               ③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-802kJ·mol-1
则CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=  kJ·mol-1
(2)在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。

据图可知,P1、P2、 P3、P4由大到小的顺序  
‚在压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡点X,则用CO表示该反应的速率为       。该温度下,反应的平衡常数为       。 
(3)CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)来制取。
①在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,可认定平衡已达到的是       

A.体系压强不再变化 B.H2与CO的物质的量之比为1 :1
C.混合气体的密度保持不变 D.气体平均相对分子质量为15,且保持不变

② 在某密闭容器中同时投入四种物质,2min时达到平衡,测得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、
2.2molH2(g)和一定量的C(s),如果此时对体系加压,平衡向    (填“正”或“逆”)反应方向移动,第5min时达到新的平衡,请在下图中画出2~5min内容器中气体平均相对分子质量的变化曲线。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(18分)碱金属元素的单质及其化合物被广泛应用于生产、生活中。

②一定量的Na在足量O2中充分燃烧,参加反应的O2体积为5.6 L(标准状况),则该反应过程中转移电子的数目为_________。
(2)金属锂广泛应用于化学电源制造,锂水电池就是其中的一种产品。该电池以金属锂和 钢板为电极材料,以LiOH为电解质,加入水即可放电。
总反应为:2Li+2H2O=2LiOH+H2
①锂水电池放电时,向_________极移动。
②写出该电池放电时正极的电极反应式:_________________。
③电解熔融LiCl可以制备金属Li。但LiC1熔点在873 K以上,高温下电解,金属Li产量极低。经过科学家不断研究,发现电解LiCl—KCl的熔盐混合物可以在较低温度下生成金属Li。
你认为,熔盐混合物中KCl的作用是_________________________________________。
写出电解该熔盐混合物过程中阳极的电极反应式:______________________________。
(3)最新研究表明,金属钾可作工业上天然气高温重整的催化剂,有关反应为:
。一定温度下,向2 L容积不变的密闭容器中充入4 mol 和6 mo1 H2O(g)发生反应,10 min时,反应达到平衡状态,测得CH4(g)和H2(g)的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

①0~10 min内用(CO)表示的化学反应速率为_________。
②下列叙述中,能够证明该反应已达到平衡状态的是_________(填序号)。
a.生成3 molH-H键的同时有4 molC-H键断裂
b.其他条件不变时,反应体系的压强保持不变
c.反应混合气体的质量保持不变
d.
③此温度下,该反应的化学平衡常数K=_________mo12·L-2

  • 题型:未知
  • 难度:未知

NO和NO2是常见的氮氧化物,研究它们的综合利用有重要意义。
(1)氮氧化物产生的环境问题有          (填一种)。
(2)氧化—还原法消除氮氧化物的转化如下:
①反应Ⅰ为:NO+O3=NO2+O2,生成11.2 L O2(标准状况)时,转移电子的物质的量是       mol。
②反应Ⅱ中,当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时,反应的化学方程式是      
(3)硝化法是一种古老的生产硫酸的方法,同时实现了氮氧化物的循环转化,主要反应为:
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ·mol-1
①已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol-1
写出NO和O2反应生成NO2的热化学方程式                  
②一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1 mol,5min达到平衡,此时容器中NO 和NO2的浓度之比为3∶1,则NO2的平衡转化率是      
③上述反应达平衡后,其它条件不变时,再往容器中同时充入
NO2、SO2、SO3、NO各1mol,平衡 (填序号)。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
(4)某化学兴趣小组构想将NO转化为HNO3,装置如图,电极为多孔惰性材料。则负极的电极反应式是            

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(14分)工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如下图所示:

回答下列问题:
(1)在反应器中发生反应的化学方程式是______________。
(2)在膜反应器中发生反应:2HI(g)H2(g)十I2 △H>0。若在一定条件下密闭容器中加入l mol HI(g),  n(H2)随时间(t)的变化如图所示:

①该温度下,反应平衡常数K=_______,若升高温度,K值将_______
(填“增大”、“减小”或“不变?’)。
②用化学平衡原理解释使用膜反应器及时分离出H2的目的是___________________
(3)电渗析装置如下图所示:

①结合电极反应式解释阴极区HIx转化为HI的原理是______________________________
②该装置中发生的总反应的化学方程式是________________________
(4)上述工艺流程中循环利用的物质是_________。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用。
(1)蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体.被称之为“未来能源”。在25℃、101 kPa下,1g甲烷完全燃烧生成和液态水时放热55.6 kJ。甲烷燃烧的热化学方程式为 ______:相同条件下,356 g可燃冰(分子式为CH4·9H2O,Mr=178)释放的甲烷气体完全燃烧生成CO2和液态水,放出的热量为_______kJ。
(2)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源,具有清洁、高效的优良性能。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制各二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:
(Ⅰ)CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)  △H1=-90.1kJ•mol-1
(Ⅱ)CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0kJ•mol-1
水煤气变换反应:(Ⅲ)CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2 (g) △H3=-41.1kJ•mol-1
二甲醚合成反应:(Ⅳ)2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ•mol-1
①分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响___________________________________。
②由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为:__________________。根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_________________________________。
(3)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为______________________,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生________电子的电量。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

Ⅰ.硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法,该制备过程示意图如下:

(1)焦炭在过程Ⅰ中做     剂。
(2)过程Ⅱ中Cl2用电解饱和食盐水制备,制备Cl2的化学方程式为         
(3)整过生产过程必须严格控制无水。
①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸,反应方程式为                
②干燥Cl2时从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑,需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃,然后再通入浓H2SO4中。冷却的作用是                        
(4)Zn还原SiCl4的反应如下:
反应①:400℃~756℃,SiCl4(g)+2Zn(l)Si(S)+2ZnCl2(l)  △H1<0
反应②:756℃~907℃,SiCl4(g)+2Zn(l)Si(S)+2ZnCl2(g)  △H2<0
反应③:907℃~1410℃,SiCl4(g)+2Zn(g)Si(S)+2ZnCl2(g)  △H3<0
i. 反应②的平衡常数表达式为                 
ii. 对于上述三个反应,下列说明合理的是           
a.升高温度会提高SiCl4的转化率     b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c.增大压强能提高反应速率          d.Na、Mg可以代替Zn还原SiCl4
(5)用硅制作太阳能电池时,为减弱光在硅表面的反射,可用化学腐蚀法在其表面形成粗糙的多孔硅层。腐蚀剂常用稀HNO3和HF的混合液。硅表面首先形成SiO2,最后转化成H2SiF6。用化学方程式表示SiO2转化为H2SiF6的过程                     
Ⅱ.(1)甲烷、氢气、一氧化碳的燃烧热分别为akJ·mol-1,bkJ·mol-1,ckJ·mol-1,工业上利用天燃气和二氧化碳反应制备合成气(CO、H2),其热化学反应方程式为                      
(2)已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.5×10-16,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,三种难溶盐的饱和溶液中,Ag+浓度大小的顺序为               

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  • 难度:未知

高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响简答题