14.温度为T1℃时,在四个容积均为1L的恒容密闭容器中发生反应:
2NO(g)+2H2(g)
N2(g)+2H2O(g)ΔH,该反应的速率表达式为v=k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n为常数),测得有关实验数据如下:
容器编号
物质的起始浓度
(mol/L)
速率
(mol·L-1·s-1)
物质的平衡浓度
(mol/L)
c(NO)
c(H2)
c(N2)
Ⅰ
6×10-3
1×10-3
a×10-3
2×10-4
Ⅱ
6×10-3
2×10-3
2a×10-3
Ⅲ
1×10-3
6×10-3
b×10-3
Ⅳ
2×10-3
6×10-3
4b×10-3
下列说法正确的是
A.m=2,n=1
B.达到平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅳ的总压强之比为1:
2
C.温度升高为T2℃,测得平衡时,容器Ⅱ中c(H2O)=3.8×10-4mol/L,则ΔH>0
D.T1℃时,容器Ⅲ中达到平衡后再充入NO、H2O(g)各2×10-4mol,则反应将向逆反应方向进行
15.研究和深度开发CO、CO2的应用对建生态文明社会具有重要的意义。
(1)CO可用于炼铁,已知:
Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)ΔH1=+489.0kJ•mol-1,
C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为____________________。
(2)分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)。
写出该电池的负极反应式:
__________________。
(3)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),测得CH3OH的物质的量随时间的变化见图1。
①线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KI______KⅡ (填“>”或“=”或“<”)。
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
容器
甲
乙
反应物投入量
1molCO2、3molH2
amolCO2、bmolH2、
cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为____________。
(4)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2(g)转化为CH4和O2,紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化见图2。
在0~15小时内,CH4的平均生成速率I、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为_____________(填序号)
(5)一种甲醇燃料电池,使用的电解质溶液是2mol·L-1的KOH溶液。
请写出加入(通入)b物质一极的电极反应式________________;每消耗6.4g甲醇转移的电子数为_______________。
(6)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。
通常状况下,将amol/L的醋酸与bmol/LBa(OH)2溶液等体积混合后,溶液中:
2c(Ba2+)=c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数Ka为__________________。
16.(题文)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。
过程如下:
(1)反应Ⅰ:
2H2SO4(l)
2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1
反应Ⅲ:
S(s)+O2(g)
SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:
________________。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。
p2_______p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是________________。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。
将ii补充完整。
i.SO2+4I-+4H+
S↓+2I2+2H2O
ii.I2+2H2O+_________
_________+_______+2I-
(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:
分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。
(已知:
I2易溶解在KI溶液中)
序号
A
B
C
D
试剂组成
0.4mol·L-1KI
amol·L-1KI
0.2mol·L-1H2SO4
0.2mol·L-1H2SO4
0.2mol·L-1KI
0.0002molI2
实验现象
溶液变黄,一段时间后出现浑浊
溶液变黄,出现浑浊较A快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快
①B是A的对比实验,则a=__________。
②比较A、B、C,可得出的结论是______________________。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合i、ii反应速率解释原因:
________________。
17.硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)已知25℃时:
O2(g)+S(s)=SO2(g) △H=一akJ/mol
O2(g)+2SO2(g)
2S03(g) △H=-bkJ/mol
写出SO3(g)分解生成O2(g)与S(s)的热化学方程式:
_______________________。
(2)研究SO2催化氧化生成SO3的反应,回答下列相关问题:
①甲图是SO2(g)和SO3(g)的浓度随时间的变化情况。
反应从开始到平衡时,用SO2表示的平均反应速率为_________。
②在一容积可变的密闭容器中充入20molSO2(g)和10molO2(g),02的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图乙所示。
则P1与P2的大小关系是P2_____P1(“>”“<”或“=”),A、B、C三点的平衡常数大小关系为______ (用 K、Kg、K。
和“<”“>”或“=”表示)。
(3)常温下,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.5510-2 Ka2=1.02×10-7。
①将SO2通入水中反应生成H2SO3。
试计算常温下H2SO3
2H++S032-的平衡常数K=____。
(结果保留小数点后两位数字)
②浓度均为0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液中,
=______________。
(4)往1L0.2mol/LNa2SO3溶液中加入等体积的0.1mol/L的CaCl2溶液,充分反应后(忽略溶液体积变化),溶液中c(Ca2+)=______。
(已知,常温下Ksp(CaSO3)=1.28×10-9)
18.氮的固定意义重大,氮肥的大面积使用提高了粮食产量。
(1)目前人工固氮有效且有意义的方法是_______________(用一个化学方程式表示)。
(2)自然界发生的一个固氮反应是N2(B)+O2(g)
2NO(g),已知N2、O2、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946 kJ·mol-1、498kJ·mol-1、 632kJ·mol-1,则该反应的△H=____kJ·mol-1。
(3)恒压100 kPa时,反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1,反应2NO2(g)
N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。
①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)达到平衡时NO的转化率,则 ____________点对应的压强最大。
②恒压100 kPa、25 ℃时,2NO2(g)
N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为______________,列式计算平衡常数Kp=____________。
(Kp用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(4)室温下,用往射器吸入一定量NO2气体,将针头插入胶塞密封,然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定,此时手握针筒有热感,继续放置一段时间。
从活塞固定时开始观察,气体颜色逐渐__________(填“变深”或“变浅”),原因是________________。
[已知2NO2(g)
N2O4(g)在几微秒内即可达到化学平衡]
19.硝酸是一种重要的化工原料,工业上采用氨的催化氧化法制备硝酸。
(1)已知反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)为放热反应,在恒容容器中能说明该反应达到平衡状态的是(_______)
A.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:
2:
3
B.v正(N2)=v逆(H2)
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
(2)理论上,为了增大平衡时的转化率,可采取的措施是_____________ (要求答出两点)
⑶合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下表,则400℃时,测得某时刻氮气、氢气、氨气的物质的量浓度分别为1mol·L-1、2mol·L-1、3mol·L-1时,此时刻该反应正反应速率_____逆反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”)
温度/℃
200
300
400
K
1.0
0.86
0.5
(4)消除硝酸工厂尾气的一种方法是用甲烷催化还原氮氧化物,已知:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3kJ·mol-1
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=-67.0kJ·mol-1
则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为___________________________________________
(5)在25℃下,向浓度均为0.1mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成____沉淀(填化学式),当两种沉淀共存时,溶液中C(Mg2+)/C(Cu2+)=_________(已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)
20.碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。
回答下列问题:
(1)一种制备氮氧化铝的反应原理为23Al2O3+ 15C+5N2==2Al23O27N5+15CO,产物Al23O27N5中氮的化合价为______________________________。
(2)真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:
Al2O3(s)+ 3C(s)==Al2OC(s)+2CO(g) △H1
2Al2OC(s) + 3C(s)==Al4C3(s) + 2CO(g) △H2
2Al2O3(s)+ 9C(s)==Al4C3(s) + 6CO(g) △H3
①△H3=_________ (用△H1、△H2 表示)。
②Al4C3可与足量盐酸反应制备一种最简单的烃,该反应的化学方程式为__________________________。
(3)下列是碳热还原制锰合金的三个反应,CO 与CO2 平衡分压比的自然对数值(1nK=2.303lgK)与温度的关系如图所示(已知Kp是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数。
分压=总压× 气体的物质的量分数)。
I.Mn3C(s)+4CO2(g)
3MnO(s)+5CO(g) Kp(I)
II.Mn(s)+CO2(g)
MnO(s)+CO(g) Kp(II)
III.Mn3C(s) + CO2(g)
3Mn(s)+2CO(g) Kp(III)
①△H>0 的反应是__________________ (填“I”“II”或“I”)。
②1200 K时,在一体积为2L的恒容密闭容器中有17.7 gMn3C(s)和0.4molCO2,只发生反应I,5min后达到平衡,此时CO的浓度为0.125 mol/L,则0~5 min 内V(CO2)=____________。
③在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g),只发生反应II,下列能说明反应II达到平衡的是____________ (填字母 )。
A.容器的体积不再改变 B.固体的质量不再改变 C.气体的总质量不再改变
④向恒容密闭容器中加入Mn3C 并充入0.1molCO2,若只发生反应III,则在A点反应达到平衡。
当容器的总压为a kPa时,CO2的转化率为______________;A点对应温度下的Kp(III)=____________。
21.
(1)在一定条件下:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),在两个均为2L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2O)/n(CO)]充入H2O(g)和CO,CO的平衡转化率α(CO)与温度的关系如