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1.0 L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:
A(g)2B(g)+C(g)+D(s) △H= +85.1kJ·mol-1
容器内气体总压强(P)与起始压强P0的比值随反应时间(t)数据见下表:(提示,密闭容器中的压强比等于气体物质的量之比)
时间t/ h |
0 |
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
20 |
25 |
1.00 |
1.50 |
1.80 |
2.20 |
2.30 |
2.38 |
2.40 |
2.40 |
回答下列问题:
(1)下列能提高A的转化率的是________
A.升高温度 B.体系中通入A气体
C.将D的浓度减小 D.通入稀有气体He,使体系压强增大到原来的5倍
E.若体系中的C为HCl,其它物质均难溶于水,滴入少许水
(2)该反应的平衡常数的表达式K________________,前2小时C的反应速率是___________ mol.L-1.h-1;
(3)平衡时A的转化率_____________, C的体积分数_________(均保留两位有效数字);
(4)相同条件下,若该反应从逆向开始,建立与上述相同的化学平衡,则D的取值范围n(D)_______mol
(5)已知乙酸是一种重要的化工原料,该反应所用的原理与工业合成乙酸的原理类似;常温下,将amol CH3COONa溶于水配成溶液,向其中滴加等体积的bmol·L-1的盐酸使溶液呈中性(不考虑醋酸和盐酸的挥发),用含a和b的代数式表示醋酸的电离常数Ka=___________
某温度时,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示:
(1)X的转化率是________;
(2)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为______;
(3)反应从开始至2分钟末,用Z的浓度变化表示的平均反应速率为v(Z)=________;
(4)当反应进行到第________min,该反应达到平衡。
硫及其化合物和氮及其化合物在化学工业、环境保护中应用非常广泛。
(1)汽车尾气中主要含有CO、NO2、SO2、CO2气体,其中 能导致酸雨的形成,收集SO2形成的酸雨,pH逐渐减小,一定时间后pH不再变化,写出酸雨中反应的离子方程式 。
(2)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。己知:
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-955 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3l kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-112.97 kJ·mol-1
写出CH4(g)催化还原NO(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式: 。
(3)工业上生产硫酸时,将SO2氧化为SO3是关键一步。
①某温度下,已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),△H=" —196" kJ· mol—1。开始时在10L的密闭容器中加入4.0mol SO2(g)和5.0mol O2(g),5分钟后反应达到平衡,共放出热量196kJ,该温度下此反应的平衡常数K= ,用SO2表示的反应速率为 。
②一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1molO2,发生下列反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),达到平衡后改变下述条件,SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大的是 (填字母)。
A.保持温度和容器内压强不变,充入1mol Ar |
B.保持温度和容器体积不变,充入2 mol N2 |
C.保持温度和容器体积不变,充入2 mol SO3 |
D.升高温度 |
E.移动活塞压缩气体
(4)某人设想以右图所示装置,用电化学原理生产硫酸,通入O2的电极为 极,写出通入SO2的电极的电极反应式 。
NaHSO3被用于棉织物及有机物的漂白以及在染料、造纸、制革等工业中用作还原剂。
(1)NaHSO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。
2NaOH(aq) + SO2(g) = Na2SO3(aq) + H2O(l),△H1
2NaHSO3(aq) = Na2SO3(aq) + SO2(g)+ H2O(l),△H2
则反应SO2(g) + NaOH(aq) = NaHSO3(aq) 的△H3 = (用含△H1、△H2式子表示);且△H1 ______△H2(填“>”、“<”和“=”)。
(2)NaHSO3在不同温度下均可被KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗即有I2析出,根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020mol·L-1NaHSO3(含少量淀粉)10.0ml、KIO3(过量)酸性溶液40.0ml混合,记录10~55℃间溶液变蓝时间,55℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如下左图。
①a点时,v(NaHSO3)= mol·L-1·s-1。
②根据图中信息判断反应:I2 +淀粉蓝色溶液的△H 0(填“>”、“<”或“=”)。
③10-40℃区间内,显色时间越来越短,其原因是 。
(3)已知:T℃时H2SO3的Ka1=1.5×10-2, Ka2=1.0×10-7;NaHSO3溶液pH<7。
在T℃时,往NaOH溶液中通入SO2。
①在NaHSO3溶液中加入少量下列物质后,的值增大的是 。
A.H2O | B.稀H2SO4 | C.H2O2溶液 | D.NaOH溶液 |
②某时刻,测得溶液的pH=6,则此时,= 。
③请画出从开始通入SO2直至过量时,溶液中n(SO32-)∶n(HSO3-)随pH的变化趋势图 。
Ⅰ.在一定条件下,xA+yBzC,达到平衡,试填写下列空白:
(1)已知C是气体,且x+y=z,加压时平衡如果发生移动,则平衡必向______移动。
(2)若B、C是气体,其他条件不变时增加A的用量,平衡不移动,则A的状态为______。
Ⅱ.已知NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为2 L的恒温密闭玻璃容器中,反应物浓度随时间变化关系如图。
(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__________。下列不能说明该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改变
B.容器内混合气体的密度不随时间变化而改变
C.容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变
D.容器内混合气体的平均分子质量不随时间变化而改变
(2)①前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)=_______mol·L-1·min-1。
② 0~15 min ,反应2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K1=_______。
③ 25 min~35 min时,反应2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K2_____K1(填“>”、“=”或“<”)。
(3)反应25 min时,若只改变了某一个条件,使曲线发生如上图所示的变化,该条件可能是______________ (用文字表达),若要达到使NO2(g)的百分含量与d点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.升高温度
C.缩小容器体积 D.加入一定量的N2O4
CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:
CO2 (g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:
物质 |
CH4 |
CO2 |
CO |
H2 |
体积分数 |
0.1 |
0.1 |
0.4 |
0.4 |
①此温度下该反应的平衡常数K=__________
②已知: 《1》CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=890.3 kJ·mol-1
《2》CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H=+2.8 kJ·mol-1
《3》2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=566.0 kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的△H=________________
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如右图所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 。
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是 。
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为 。
(3)①Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。①如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是_____。
A.可在碱性氧化物中寻找
B.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
C.可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是:在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是 。
(4)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
反应A:CO2+H2OCO+H2+O2
高温电解技术能高效实现(3)中反应A,工作原理示意图如下:
CO2在电极a放电的反应式是__________________________________________。
近年来雾霾天气多次肆虐我国部分地区。其中燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) 。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图1所示。据此判断:
①该反应的△H 0(填“<”或“>”)。
②在T2温度下,0~2s内的平均反应速率v (N2)为 。
③若降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),已知:2NO2(g) N2O4(g)ΔH1 2NO2(g) N2O4(l)ΔH2 ;下列能量变化示意图2中,正确的是(选填字母) 。
图1 图2
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气中含氮的氧化物,某化学课外小组用CH4可以消除NOX对环境的污染。已知:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H<0
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160KJ/mol
现有某NO2、NO的混合气体,同温同压下密度是氢气的17倍,用16g CH4恰好完全反应生成N2、CO2(g)、H2O(g),放出热量1042.8KJ。则△H为( )
A.-925.6KJ/mol | B.-867 KJ/mol | C.-691.2 KJ/mol | D.-574 KJ/mol |
(3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL 1 mol/L食盐水的装置,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)。
①该燃料电池的负极反应式为 。
②电解后溶液的pH约为 (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)。
27.氮是一种非常重要的元素,它的单质和化合物应用广泛,在科学技术和生产中有重要的应用。试回答下列问题:
(1)N2和H2为原料合成氨气的反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,下列措施可以提高H2的转化率是(填选项序号) 。
a.选择适当的催化剂 b.增大压强
c.及时分离生成的NH3 d.升高温度
(2)在恒温条件下,将N2与H2按一定比例混合的气体充入一个2L固定容积的密闭容器中,10分钟后反应达平衡时,n(N2)=1.0mol,n(H2)=1.0mol,n(NH3)=0.4mol,则反应速率v(N2)= mol/(L·min)。
(3)在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H>0
该反应的反应速率(v)随时间(t)变化的关系如下图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件,下列说法正确的是(填选项序号) 。
a.在t1-t2时,可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
b.在t2时,采取的措施一定是升高温度
c.在t3-t4时,可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
d.在t0-t5时,容器内NO2的体积分数在t3-t4时值的最大
(4)氨和联氨(N2H4)是氮的两种常见化合物,最常见的制备联氨的方法是以丙酮为催化剂,用次氯酸钠与氨气反应,该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1,写出该反应的化学方程式: 。
(5)已知:N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H=+180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol
若有17 g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为 。
(6)直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式是4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O,电解质溶液一般使用KOH溶液,则负极电极反应式是 .从理论上分析,该电池工作过程中 (填“需要”或“不需要”)补充碱(KOH).
氧化铝(Al2O3) 和氮化硅(Si3N4)是优良的高温结构陶瓷,在工业生产和科技领域有重要用途。
(1)Al与NaOH溶液反应的离子方程式为 。
(2)下列实验能比较镁和铝的金属性强弱的是 (填序号)。
a.测定镁和铝的导电性强弱
b.测定等物质的量浓度的Al2(SO4)3和MgSO4溶液的pH
c.向0.1 mol/LAlCl3和0.1 mol/L MgCl2中加过量NaOH溶液
(3)铝热法是常用的金属冶炼方法之一。
已知:4Al (s)+3O2(g) =2Al2O3(s) ΔH1 =" -3352" kJ/mol
Mn(s)+ O2(g) =MnO2 (s) ΔH2 =" -521" kJ/mol
Al与MnO2反应冶炼金属Mn的热化学方程式是 。
(4)氮化硅抗腐蚀能力很强,但易被氢氟酸腐蚀,氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐,其反应方程式为 。
(5)工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g) + 2N2(g) + 6H2(g)Si3N4(s) + 12HCl(g) △H<0
某温度和压强条件下,分别将0.3mol SiCl4(g)、0.2mol N2(g)、0.6mol H2(g)充入2L密闭容器内,进行上述反应,5min达到平衡状态,所得Si3N4(s)的质量是5.60g。
①H2的平均反应速率是 mol/(L·min)。
②若按n(SiCl4) : n(N2) : n(H2) =" 3" : 2 : 6的投料配比,向上述容器不断扩大加料,SiCl4(g)的转化率应 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(6)298K时,Ksp[Ce(OH)4]=1×10—29。Ce(OH)4的溶度积表达式为Ksp= 。
为了使溶液中Ce4+沉淀完全,即残留在溶液中的c(Ce4+)小于1×10-5mol·L-1,需调节pH为 以上。
I.“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题:
(1)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:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下二组数据:
实验组 |
温度℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所需时间/min |
||
CO |
H2O |
H2 |
CO |
|||
1 |
650 |
4 |
2 |
1.6 |
2.4 |
6 |
2 |
900 |
2 |
1 |
0.4 |
1.6 |
3 |
①实验1中以v (CO2)表示的反应速率为 (保留两位小数,下同)。
②该反应为 (填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K= 。
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l)+ 3O2(g)= 2CO2(g)+ 4H2O(g) ΔH = -1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH = -566.0 kJ/mol
③ H2O(g)= H2O(l) ΔH = -44.0 kJ/mol
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: 。
II.(1)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示:
该电池的电解质为能传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的 极(填“正”或“负”),该电极反应式为 。
(2)用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL,假如电路中转移了0.02 mole-,且电解池的电极均为惰性电极,阳极产生的气体在标准状况下的体积是 L,将电解后的溶液加水稀释至1L,此时溶液的pH= 。
(14)CO2是最重要温室气体,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2具有重大意义。
(1)科学家用H2和CO2生产甲醇燃料。为探究该反应原理,进行如下实验:某温度下,在容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3.5 mol H2,在一定条件下反应,测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化关系如图所示。
①写出该反应的化学方程式_______________________计算从反应开始到3 min时,氢气的平均反应速率v(H2)=____________________。
②下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是___________________ 。(双选、填序号)
A.在原容器中再充入1 mol H2 | B.在原容器中再充入1 mol CO2 |
C.缩小容器的容积 | D.使用更有效的催化剂 |
(2)科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料,其热化学反应方程式为:
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1,
在一定压强下,测得该反应的实验数据如表所示。请根据表中数据回答下列问题。
①上述反应的a________0(填“大于”或“小于”)。
②恒温下,向反应体系中加入固体催化剂,则该反应的反应热a值____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
在一定温度下,增大的值,CO2转化率_________,生成乙醇的物质的量________(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”)。
(14分) 2013年10月9日,2013年诺贝尔化学奖在瑞典揭晓,犹太裔美国理论化学家马丁·卡普拉斯、美国斯坦福大学生物物理学家迈克尔·莱维特和南加州大学化学家亚利耶·瓦谢尔因给复杂化学体系设计了多尺度模型而分享奖项。三位科学家的研究成果已经应用于废气净化及植物的光合作用的研究中,并可用于优化汽车催化剂、药物和太阳能电池的设计。
汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) △H<0
(1)同一条件下该反应正反应的平衡常数为K1,逆反应的表达式平衡常数为K2,K1与K2的关系式 。
(2)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)。
(3)在体积为10L的密闭容器中,加入一定量的CO2和H2,在900℃时发生吸热反应并记录前5min各物质的浓度,第6min改变了条件。各物质的浓度变化如下表;
时间/min |
CO2(mol/L) |
H2(mol/L) |
CO(mol/L) |
H2O(mol/L) |
0 |
0.2000 |
0.3000 |
0 |
0 |
2 |
0.1740 |
0.2740 |
0.0260 |
0.0260 |
5 |
0.0727 |
0.1727 |
0.1273 |
0.1273 |
6 |
0.0350 |
0.1350 |
0.1650 |
|
①前2min,用CO表示的该化学反应的速率为 ;
②第5—6min,平衡移动的可能原因是 ;
(4)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,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 kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol
H2O(g) = H2O(l) △H=-44.0 kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式: 。
(5)在一定条件下,可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O,现有NO和NH3的混合物1mol,充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g,则原反应混合物中NO的物质的量可能是_____________。
(6)在一定条件下,也可以用H2可以处理CO合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是 。
a.汽油 b.甲醇 c.甲醛 d.乙酸
合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
(1)T℃时在2L的密闭容器中,N2、H2混合气体充分反应5min后放出热量46.2 kJ,用H2表示的平均速率为 。
(2)合成氨厂可用反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)获得H2,已知该反应的平衡常数随温度的变化如下表,试回答下列问题:
温度/℃ |
400 |
500 |
800 |
平衡常数K |
9.94 |
9 |
1 |
①在800℃发生上述反应,向恒容反应器投入CO2、H2、CO、H2O的物质的量分别为:1 mol、1 mol、2 mol、2 mol,此时该反应由 反应方向开始建立平衡。(选填“正”或“逆”)。
②在500℃时进行上述反应,若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1,在该条件下,CO的最大转化率为 。
③在其他条件不变的前提下,下列措施一定可以提高H2的百分含量的有___________;
a.增加CO的用量 b.增加H2O(g)的用量
c.增大压强 d.降低温度
(1)不同温度下水的离子积的数据:KW(25 ℃)=1×10-14;Kt1=a;Kt2=1×10-12,试回答以下问题:
①若25<t1<t2,则a________1×10-14(填“>”“<”或“=”),做此判断的理由是_______________________。
②25 ℃时,某Na2SO4溶液中c(SO42-)=5×10-4 mol/L,取该溶液1 mL加水稀释至10 mL,则稀释后溶液中c(Na+)∶c(OH-)=____________。
③在t2温度下测得某溶液pH=7,该溶液显__________(填“酸”“碱”或“中”)性。
(2)在一定温度下,有以下三种酸:
a.醋酸 b.硫酸 c.盐酸
①当三种酸物质的量浓度相同时,三种溶液中水的电离程度由大到小的顺序是______________(用a、b、c表示,下同)。
②当c(H+)相同、体积相同时,同时加入形状、密度、质量完全相同的锌,若产生相同体积的H2(相同状况),则开始时反应速率的大小关系为____________。反应所需时间的长短关系是____________。
③将c(H+)相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后,c(H+)由大到小的顺序是____________。
试题篮
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