(Ⅰ)碳和碳的化合物在人类生产、生活中的应用非常广泛。“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的生活方式。
(1)甲烷燃烧时放出大量的热,可作为能源应用于人类的生产和生活。
(2)将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池。其负极电极反应式是: 。
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
,得到如下三组数据:
①实验1中,以v( H2)表示的平均反应速率为: 。
②该反应的正反应为 (填“吸”或“放”)热反应;
③若要实验3达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的体积分数分别相等),则a、b应满足的关系是 (用含a、b的数学式表示)。
(Ⅱ)某小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理,用如下图所示装置电解K2SO4溶液。
①该电解槽中通过阴离子交换膜的离子数 (填“>”“<”或“一”)通过阳离子交换膜的离子数;
②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH,则a、b、c、d由小到大的顺序为 ;
③电解一段时间后,B出口与C出口产生气体的质量比为 。
镍具有优良的物理和化学特性,是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为:
反应Ⅰ Ni(S)+4CO(g) Ni(CO)4(g)△H1<0
反应Ⅱ Ni(CO)4(g) Ni(S)+4CO(g) △H2
(1)在温度不变的情况下,要提高反应Ⅰ中Ni(CO)4的产率,可采取的措施有 、 。
(2)已知350K下的2L密闭容器中装有100g粗镍(纯度98.5%,所含杂质不与CO反应),通入6 molCO气体发生反应Ⅰ制备Ni(CO)4,容器内剩余固体质量和反应时间的关系如图所示,10min后剩余固体质量不再变化。
①反应Ⅰ在0~10min的平均反应速率v(Ni(CO)4)= 。
②若10min达到平衡时在右端得到29.5g纯镍,则反应Ⅰ的平衡常数K1为多少?(写出计算过程)
(3)反应Ⅱ中 △H2 0(填“>”、“<”、“=”);若反应Ⅱ达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时 。(双选)
a.平衡常数K增大 b.CO的浓度减小 c.Ni的质量减小 d.v逆[Ni(CO)4]增大
(4)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH)表示),NiO(OH)作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量,长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为:
NiO(OH)+MHNi(OH)2+M 电池充电时,阳极的电极反应式为 。电池充电时阴极上发生 (填“氧化”或“还原”)反应
2013年初,全国各地多个城市都遭遇“十面霾伏”,造成“阴霾天”的主要根源之一是汽车尾气和燃煤尾气排放出来的固体小颗粒。
汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2+N2。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如下图所示。据此判断:
(1)该反应为 反应(填“放热”或“吸热”):在T2温度下,0~2s内的平均反应速率:v(N2)= ;(2)当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在答题卡上画出 c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)某科研机构,在t1℃下,体积恒定的密闭容器中,用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度(具体数据见下表,CO2和N2的起始浓度为0)。
时间/s |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
c(NO)/xl0-4mol L-1 |
10.0 |
4.50 |
2.50 |
1.50 |
1.00 |
1.00 |
c(CO)/xl0-3mol L-1 |
3.60 |
3.05 |
2.85 |
2.75 |
2.70 |
2.70 |
t1℃时该反应的平衡常数K= ,平衡时NO的体积分数为 。
(4)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 (填代号)。(下图中v正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量)
(5)煤燃烧产生的烟气也含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ • mol-1
2NO2 (g) N2O4 (g) △H=-56.9kJ • mol-1
H2O(g) = H2O(l) △H=-44.0kJ • mol-1
写出CH4催化还原N2O4 (g)生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(l)的热化学方程式 。
甲醇可通过将煤气化过程中生成的CO和H2在一定条件下,发生如下反应制得:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题:
(1)从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)= ,CO的转化率为 。
(2)该反应的平衡常数表达式为 ,温度升高,平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若在一体积可变的密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2和1 mol CH3OH,达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则加入各物质后该反应向 (填“正”、“逆”)反应方向移动,理由是 。
已知NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g) N2O4(g)(正反应为放热反应)。现将一定
量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1 L的恒温密闭容器中,反应物浓度随时间变化关系如图所示,回答下列问题:
(1)图中共有两条曲线X和Y,其中曲线________表示NO2浓度随时间的变化;a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是________。
(2)前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)=________mol/(L·min);反应进行至25 min时,曲线发生变化的原因是________。
(3)若要达到与最后相同的化学平衡状态,在25 min时还可以采取的措施是________。
A.加入催化剂 | B.缩小容器体积 |
C.升高温度 | D.加入一定量的N2O4 |
硫碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
Ⅰ.SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI
Ⅱ.2HIH2↑+I2
Ⅲ.2H2SO4=2SO2+O2↑+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是 。
a.反应Ⅲ易在常温下进行
b.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
c.循环过程中需补充H2O
d.循环过程中产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
(2)一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应Ⅱ,H2的物质的量随时IP间的变化如图所示。
①0~2 min内的平均反应速率v(HI)= 。
②相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则 是原来的2倍。
a.HI的平衡浓度
b.达到平衡的时间
c.平衡时H2的体积分数
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,若加入少量下列固体试剂中的 ,产生H2的速率将增大。
a.NaNO3 b.CuSO4 c.Na2SO4 d.NaHSO3
某温度时,在2 L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如表所示。
(1)根据表中数据,在图中画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线:
t/min |
X/mol |
Y/mol |
Z/mol |
0 |
1.00 |
1.00 |
0.00 |
1 |
0.90 |
0.80 |
0.20 |
3 |
0.75 |
0.50 |
0.50 |
5 |
0.65 |
0.30 |
0.70 |
9 |
0.55 |
0.10 |
0.90 |
10 |
0.55 |
0.10 |
0.90 |
14 |
0.55 |
0.10 |
0.90 |
(2)体系中发生反应的化学方程式是 ________________________________;
(3)列式计算该反应在0~3 min时间内产物Z的平均反应速率: 。
在2 L密闭容器中进行反应:mX(g)+nY(g)pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q为化学计量数。在0~3 min内,各物质物质的量的变化如下表所示:
物质 时间 |
X |
Y |
Z |
Q |
起始/mol |
0.7 |
|
1 |
|
2 min末/mol |
0.8 |
2.7 |
0.8 |
2.7 |
3 min末/mol |
|
|
0.8 |
|
已知2 min内v(Q)="0.075" mol·L-1·min-1, 且 v(z):v(Y)=1:2
(1)试确定以下物质的相关量:
起始时n(Y)= ,n(Q)= 。
(2)方程式中m= ,n= ,p= ,q= 。
(3)用Z表示2 min内的反应速率 。
某温度时,在2 L容器中,某一反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如下图所示,由图中数据分析得:
(1)在4 min末时,A、B的物质的量浓度c(A) c(B),从0~4 min内A、B的物质的量浓度变化量Δc(A) Δc(B)(以上填“>”“<”或“=”)。
(2)从反应开始至4 min时,A的平均反应速率为 。
(3)该反应的化学方程式为 。
某温度时在2L容器中X、Y、Z三种气态物质的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如图所示,由图中数据分析:
(1)该反应的化学方程式为:
(2)反应开始至2min,用X表示的平均反应速率为:
(3)下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的是 (填字母)
A.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
B.单位时间内每消耗3mol X,同时生成2mol Z
C.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
(4)在密闭容器里,通入a mol X(g)和b mol Y(g),发生反应X(g)+ Y(g)=2Z(g),当改变下列条件时,反应速率会发生什么变化(选填“增大”、“ 减小” 或“不变”)
① 降低温度:
②保持容器的体积不变,增加X(g)的物质的量:
③ 增大容器的体积:
在一恒温、恒容密闭容器中充入1mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH (g)+H2O(g) △H=-49.0 kJ/mol
某种反应物和生成物的浓度随时间变化如图所示。回答下列问题:
(1)Y的化学式是 。
(2)反应进行到3min时, v正 v逆(填“>”或“<”、“=”)。反应前3min,H2的平均反应速率v(H2)= mol·L-1·min-1。
(3)不能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。
A.容器内各气体的体积比保持不变 | B.混合气体密度不变 |
C.3v逆(CH3OH) =v正(H2) | D.H2转化率为75% |
(4)上述反应达到平衡后,往容器中同时加入1molCO2和1mol H2O(g),此时平衡将 (填“向左”、“向右”或“不”)移动。
(5)上述温度下,反应CH3OH (g) + H2O(g)CO2(g) + 3H2(g)的平衡常数K= (计算结果保留2位小数)。
将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合放入V L密闭容器中,发生如下反应:aA+bBcC(s)+dD,当反应进行到第t min时,测得A减少了n mol,B减少了n/2 mol,C增加了3n/2 mol,D增加了n mol。此时反应达到平衡。
(1)该化学方程式中,各物质的化学计量数分别为:a= ,b= ,c= ,d= 。
(2)以B的浓度变化表示的该化学反应的速率为v(B)= 。
将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)+B(g)2C(g),在最初2 s内,消耗A的平均速率为0.06 mol·L-1·s-1,则在2 s时,容器中有 mol A,此时C的物质的量浓度为 。
298 K时,某容积固定为1 L的密闭容器中发生如下可逆反应:A(g)2B(g) ΔH=-a kJ·mol-1。其中B的物质的量浓度随时间变化如图所示。
试回答下列问题。
(1)已知298 K时60 s达到平衡,比较40~60 s内和60~80s内B的平均反应速率:v(40~60) v(60~80)(填“﹥”或“﹦”或“﹤”)。
(2)若298 K达到平衡时,B的平衡浓度为A的3倍,共放出热量x kJ,开始加入A的物质的量是 mol。
(3)298k时,该反应的平衡常数为 mol/L。
(4)若反应在298 K进行,在1 L密闭容器中加入1 mol B、0.2 mol Ne,达到平衡时共吸收热量y kJ,此时B的转化率为 (填序号)。
A.等于60% B.等于40%
C.小于40% D.介于40%~60%之间
(5)结合(2)、(4)相关数据,写出a、x、y三者的等式关系式: 。
(6)若反应在298K进行,反应起始浓度为c(A)=c(B)=1.0mol/L,则化学平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(7)已知曲线上任意两点之间连线的斜率表示该时间段内B的平均反应速率(例如直线EF的斜率表示20 s~60 s内B的平均反应速率),则曲线上任意一点的切线斜率的意义是 。
磷在自然界常以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物有着广泛的应用。
(1)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的△H表示生成1mol产物的数据)。
请回答问题:
①PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是 。
②P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的△H3= 。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的反应是可逆反应。T℃时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,经过250 s达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
t / s |
0 |
50 |
150 |
250 |
350 |
n(PCl3) / mol |
0 |
0.16 |
0.19 |
0.20 |
0.20 |
①反应在50~150s 内的平均速率v(PCl3)= 。
②试计算该温度下反应的平衡常数(写出计算过程,保留2位有效数字)
(3)NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得,含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH 的关系如图所示。
①为获得较纯的Na2HPO4,pH应控制在 ;pH=6时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系为: 。
②Na2HPO4溶液呈碱性,加入足量的CaCl2溶液,溶液显酸性,溶液显酸性的原因是(从离子平衡角度分析) 。
试题篮
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