随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入lmol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H = —49.0kJ/mo1.
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)= mol/(L·min)
(2)该反应的平衡常数为 。
(3)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是 。
A.升高温度 B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离 D.再充入lmol CO2和3mol H2
(4)已知在常温常压下:
①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H= —1275.6kJ/mol
②H2O(g)=H2O(1) △H= —44.0kJ/mol
则甲醇的燃烧热化学方程式为: ;
(5)如果燃烧甲醇会造成大量化学能损失,如果以甲醇和空气为原料,以氢氧化钠为电解质溶液设计成原电池将有很多优点,请书写出该电池的负极反应:___________________
(6)常温下,某水溶液M中存在的离子有:Na+、A—、H+、OH—。若该溶液M由 pH=3的HA溶液mL与pH=11的NaOH溶液mL混合反应而得,则下列说法中正确的是 __。
A.若溶液M呈中性,则溶液M中c(H+)+c(OH—)=2×10—7mol·L-1
B.若V1=V2,则溶液M的pH一定等于7
C.若溶液M呈酸性,则V1一定大于V2
D.若溶液M呈碱性,则V1一定小于V2
A、B、C、D都是中学化学中的常见化合物,均由周期表前18号元素组成,D为红综色气体,甲、乙则是两种单质,以上单质和化合物之间在如图1所示的反应关系(反应物和生成物均无省略)。
请回答下列问题:
(1)图1所示转化过程中包含的反应类型有 (填字母)。
a.置换反应 b.复分解反应 c.分解反应 d.化合反应
(2)图1中反应①的化学方程式是 。
(3)图1中反应③在一定条件下为可逆反应,反应的能量变化如图2所示,当该反应处于平衡状态时,下列措施中有利于提高C的平衡转化率的是 (填字母)。
A升高温度 B降低温度 C增大压强
D减小压强 E.加入催化剂 F.增加C的量
(4)若将l.00 mol甲和2.00 mol C混合充入容积为2 L的密闭容器中,3分钟后反应达到平衡。平衡后混合气体总物质的量为2.55mol,用甲表示的化学反应速率为 mol•L-1•min-1。
(5)容积均为2 L的四个密闭容器中均进行着(4)中的反应,某温度下,各物质物质的量(mol)及正逆反应速率关系如下表所示:
容器编号 |
n(甲) |
n(C) |
n (D) |
v正与v逆的关系 |
Ⅰ |
0.20 |
0.10 |
0.20 |
v正=v逆 |
Ⅱ |
0.20 |
0.40 |
1.00 |
②? |
Ⅲ |
0.60 |
1.20 |
0.80 |
③? |
①若方程式系数为最简整数比,则该温度下的平衡常数K=
填写表中空格: ② ③
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,根据右图回答下列问题:
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 。
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。
图1 图2 图3
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)
.已知锌与稀硫酸反应为放热反应,某学生 为了探究其反应过程中的速率变化,用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如下:
经过时间(min) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
氢气体积(mL) |
30 |
120 |
280 |
350 |
370 |
(1)①反应速率最大的(即0~1 min、1~2 min、2~3 min、3~4 min、4~5 min)时间段为 ,原因是 。
②反应速率最小的时间段为 ,原因是 。
在2L容器中3种物质间进行反应,X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图。反应在t时到达平衡,依图所示:
①该反应的化学方程式是 。
②反应起始至t,Y的平均反应速率是 。
Ⅰ.在体积为2 L的密闭容器中,充入lmol CO2和2.6mol H2,一定条件下发生反应:CO2 (g)+3 H2 (g)CH3OH(g)+H2O(g) ;△H=﹣49.0 kJ · mol-1。测得CO2和CH3OH (g)的浓度随时间变化如图所示:
|
在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 molA和0.6 molB,在一定条件下发生反应:A(s)+3B(g)2C(s)+3D(g) 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表:
温度/℃ |
1000 |
1150 |
1300 |
平衡常数 |
64.0 |
50.7 |
42.9 |
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K= ,ΔH 0(填“>”或“<”)。
(2)1000 ℃时,4 min后达到平衡.求4 min内D的平均反应速率v(D)= ,B的平衡转化率为 ,平衡时B的体积分数 。
(3)欲提高⑵中B的平衡转化率,可采取的措施是
A.减少C的量 B.增加A的量 C.移出部分D
D.降低反应温度 E.减小容器的容积 F.加入合适的催化剂
(4)1000 ℃时, 在一容积为2 L的密闭容器内加入XmolC和0.6 molD,5 min后达到平衡,B的浓度与⑵中B的浓度相同,求X的范围
(5)下列说法中能说明反应已达到平衡状态的是
A.容器内混合气体的压强不随时间变化而变 B.B的速率不随时间的变化而变化
C.c(B)︰c(D)=1︰1 D.混合气体的密度保持不变(M(B)≠M(D))
(14分,除标明外,每空2分)在实验室进行工业合成氨的模拟实验:
N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) △H<0。当反应达到平衡后,分离出氨,并按与起始时原料气相同的物质的量之比补充N2、H2,以实现连续生产,各组分物质的量和时间的关系如图所示(容器体积为1 L,各平衡状态时N2物质的量均可视为0.9mol)。
(1)①以NH3的浓度变化表示反应开始至15 min时该反应的平均速率是 (保留三位有效数字)。
②I阶段15 min达到平衡,则I阶段的平衡常数为 ;Ⅱ阶段,达到平衡状态时,代表氢气的曲线上的点的坐标为( )。
③H2在I、Ⅱ的平衡转化率aI(H2)、aⅡ(H2)中较小的是 ,其值是 (保留三位有效数字)。
(2)在甲、乙两容器中分别进行反应N2(g) + 3H22NH3(g),甲容器容积固定,乙容器容积可变。一定温度下,在甲中充入amol N2、b mol H2(3a>b=3),达到平衡时NH3的物质的量为cmol。
①相同温度下,在乙中加入2a mol N2、2b mol H2,若乙的压强始终与甲的压强相等,乙中反应达到平衡时NH3的物质的量为 mol(填字母序号,下同);若乙的容积与甲的容积始终相等,乙中反应达到平衡时NH3的物质的量为 mol。
A.大于2c | B.等于2c | C.在c~2c之间 | D.等于c E.小于c |
②相同温度下,保持乙的容积为甲的一半,并加入1mo1NH3,要使乙中反皮达到平衡时,各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时的相同,则起始时还应加入 和 (用含a、b的代数式表示)。
I.在容积为2.0L,的密闭容器内,物质D在T℃时发生反应,其反应物和生成物的物质的量随时间t的变化关系如下图,据图同答下列问题:
(1)从反应开始到第一次达到平衡时,A物质的平均反应速率为____________________。
(2)根据上图写出该反应的化学方程式_______________________________________,该反应的平衡常数K=_________________。
(3)第5 min时,升高温度,A、B、D的物质的量变化如上图,则降温,该反应的平衡常数_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
Ⅱ.可逆反应:①X(g)+2Y(g)2Z(g)、②2M(g)N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:
请同答下列问题:
(1)达平衡(I)时,X的转化率为___________________。
(2) X(g)+2Y(g)2Z(g)是_________(填“吸”或“放”)热反应。
由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇, 一定条件下发生如下反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K= ;已知:K(300℃)>K(350℃),则该反应是_______反应。(填“吸热”或“放热”)
(2)下列情况不能说明该反应一定达到平衡的是
A混合气体的平均平均相对分子质量不变 B混合气体的压强不变
C单位时间内生成3mol H—H键,同时生成2 mol C=O键
D.混合气体中 c (H2) : c (CH3OH) = 3:1
(3)为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示的平均反应速率v(H2)为 mol·L-1·min-1
(4)下列措施中能使(3)题中n(CH3OH)/n(CO2)增大的有 。(填字母)
A升高温度 B加入催化剂 C将H2O(g)从体系中分离
D充入He(g),使体系总压强增大 E.再充入1molCO2和3molH2
(5)若在另一个密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,保持压强不变,并使初始体积与(3)题中容器体积相等,且在相同的温度下进行反应,达到平衡时该容器中的CO2的体积百分数 ________(3)题中的CO2的体积百分数。(填“>”或“<”或“=”)
(8分)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1) 工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO (g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 |
250 ℃ |
300 ℃ |
350 ℃ |
K |
2.041 |
0.270 |
0.012 |
由表中数据判断,ΔH1______0(填“>”、“=”或“<”)。
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L-1,则CO的转化率为________,此时的温度为________(从上表中选择)。
(2)下列各项能作为判断反应Ⅰ在2 L的密闭容器中达到化学平衡状态的依据的是_______(填序号字母)。
A.容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1
B.2v(H2)(正)= v(CO)(逆)
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
称取三份锌粉,分别盛于甲、乙、丙三支试管中,按下列要求另加物质后,塞上塞子,定时测定生成氢气的体积。甲加入50 mL pH=3的盐酸,乙加入50 mL pH=3的醋酸,丙加入50 mL pH=3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终了,生成氢气的体积一样多,且没有剩余的锌。请用“>”“=”或“<”回答下列各题。
(1)开始时,反应速率的大小为 。
(2)三支试管中参加反应的锌的质量为 。
(3)反应终了,所需时间为 。
(4)在反应过程中,乙、丙速率不同的理由是(简要说明) 。
用图中所示实验装置证明氧化铜能加快约7%的双氧水的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较(即比较反应速率)。用图示装置测量产生气体的体积,其他可能影响实验的因素均已忽略,相关数据如下:
(1)从实验原理来看,实验中的“待测数据”可以指、也可以指 。
(2)实验时气体收集在B中,B仪器名称是__________。若要检验产生的气体是O2,待气体收集结束 后,用弹簧夹夹住B下端乳胶管,打开单孔橡皮塞, 。
(3)为探究CuO在实验②中是否起催化作用,除与①比较外,还需补做下列实验不必写具体步骤):a.证明CuO的化学性质没有变化,b. 。
(4)为证明氧化铜的化学性质在加入双氧水前后没有发生改变,你设计验证的实验是 。
(5)实验开始时,当往容器中加入一定量的双氧水后,由于短时间内产生大量气体,分液漏斗内的液体不能顺利流下,为了解决这个问题,你采取的措施是 ;在测量生成的气体体积时,除了要注意视线与凹液面相平以外,还应注意
“低碳循环”引起各国的高度重视,已知煤、甲烷等可以与水蒸气反应生成以CO和H2为主的合成气,合成气有广泛应用。试回答下列问题:
(1)高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH>0。已知在1100℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。
①温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值 (填“增大”、“减小”或“不变”);
②1100 ℃时测得高炉中,c(CO2)="0.025" mol·L-1,c(CO)="0.1" mol·L-1,则在这种情况下,该反应向 进行(填“左”或“右”),判断依据是 。
(2)目前工业上也可用CO2生产燃料甲醇,有关反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1,现向体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
①该反应的化学平衡常数表达式为 ;
②反应达到平衡时,氢气的转化率 α(H2)= ;
③反应达到平衡后,下列措施能使增大的是 (填序号)。
A 升高温度 B 再充入H2 C 再充入CO2
D 将H2O(g)从体系中分离 E.充入He(g)
I:已知一氧化碳与水蒸气的反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
(1)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:T℃时物质的浓度(mol•L-1)变化
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。第4~5min之间,改变的条件是 ,T℃时该化学反应的平衡常数是 。在该温度下,若向一容积固定的密闭容器中同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和2.0mol H2,则反应向 进行。(填“正反应方向”或“逆反应方向”)。
(2)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-1,则CO在此条件下的转化率为 ,如果保持体积不变向该密闭容器中再充入1 mol氩气,平衡时CO的转化率 (填“变大”“不变”“变小”)。
(3)397℃时该反应的平衡常数为12,请判断该反应的△H 0(填“<”、“>”或“=”)。
Ⅱ:工业上可用CO和H2在一定条件下合成甲醇,反应为:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH=Q kJ•mol-1
现在容积均为2L的a、b、c、d、e五个密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H2的混合气体,控温,进行实验,测得相关数据如下图1和图2。
(1)该反应的Q 0(选填“<”、“>”或“=”,下同),K1 K2。
(2)300℃时,该反应的平衡常数为 。
(3)将容器d中的平衡状态转变到容器c中的平衡状态,可采取的措施有:____________
(至少答2种) 。
试题篮
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