3.[2014·天津卷]运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是( )
A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
B.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中
C.可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底
D.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率
3.D [解析]当ΔH-TΔS<0时,反应能自发进行,吸热反应的ΔH>0,吸热反应能自发,说明ΔS>0,A项正确;NH4F溶液中F-水解生成HF,HF能与玻璃中的SiO2发生反应4HF+SiO2===SiF4↑+2H2O,故NH4F溶液不能存放在玻璃试剂瓶中,B项正确;可燃冰需在低温高压下形成,所以可燃冰可存在于海底,C项正确;常温下,浓硫酸使铁发生钝化,D项错误。
9. [2014·新课标全国卷Ⅰ]已知分解1molH2O2放出热量98kJ。
在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为
H2O2+I-―→H2O+IO- 慢
H2O2+IO-―→H2O+O2+I- 快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应速率与I-浓度有关
B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98kJ·mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
9.A [解析]H2O2的分解反应主要由慢反应决定,且I-浓度越大反应速率越快,A项正确;合并题中两反应,可知I-为催化剂,而IO-为中间产物,B项错误;1molH2O2分解时反应热为-98kJ·mol-1,并不是活化能,C项错误;根据化学计量数关系可确定v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2),D项错误。
10.[2014·天津卷]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=-92.4kJ·mol-1。
一种工业合成氨的简式流程图如下:
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。
一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下:
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
ΔH=+206.4kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
ΔH=-41.2kJ·mol-1
对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2的百分含量,又能加快反应速率的措施是____________。
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强
利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2的产量。
若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO的转化率为____________。
(3)图(a)表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。
根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:
____________。
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图(b)坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。
(a) (b)
(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。
简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
10.
(1)2NH4HS+O2
2NH3·H2O+2S↓
(2)a 90%
(3)14.5%
(4)
(5)Ⅳ 对原料气加压;分离液氨后,未反应的N2、H2循环使用
[解析]
(1)由题意可知为空气中的O2将负二价硫氧化为硫单质,根据电子守恒将方程式配平即可。
(2)反应①为气体物质的量增大的吸热反应,降低压强使平衡右移,但反应速率减小,d错;催化剂不能改变反应限度,即不能改变H2的百分含量,c错;增大水蒸气浓度虽可使反应速率增大以及平衡右移,但产物H2的百分含量却减小,b错;升高温度反应速率增大,且平衡正向移动,H2的百分含量增大,a对。
CO与H2的混合气体与水蒸气的反应中,反应体系中的气体的物质的量不变,而1molCO与H2的混合气体参加反应生成1.18mol混合气,说明有0.18mol水蒸气参加反应,则根据方程式②可知参加反应的CO也为0.18mol,则其转化率为
×100%=90%。
(3)由图中看出当N2与H2物质的量比为1∶3时,NH3的平衡体积分数最大,为42%。
设平衡时转化的N2的物质的量为xmol,由三段式:
N2+3H22NH3
起始(mol):
130
转化(mol):
x3x2x
平衡(mol):
1-x3-3x2x
×100%=42%,则x=0.59
则平衡时N2的体积分数为
×100%=14.5%。
(4)作图时要注意开始时NH3物质的量不断增多,是因为反应正向进行(反应未达平衡),达到一定程度后反应达到平衡而此时温度继续升高,平衡逆向移动,NH3的物质的量减小。
(5)热交换器可以使需要加热的物质得到加热,还可以使需要冷却的物质得到冷却,能充分利用能量。
合成氨反应为气体物质的量减小的反应,加压利于反应正向进行;此外,循环利用可反复利用原料,提高原料利用率。
26.[2014·新课标全国卷Ⅱ]
在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
回答下列问题:
(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”);100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如图所示。
在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为________mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为________。
(2)100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
①T________100℃(填“大于”或“小于”),判断理由是____________________________。
②列式计算温度T时反应的平衡常数K2:
_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
26.
(1)大于 0.0010 0.36mol·L-1
(2)①大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高
②平衡时,c(NO2)=0.120mol·L-1+0.0020mol·L-1·s-1×10s×2=0.16mol·L-1
c(N2O4)=0.040mol·L-1-0.0020mol·L-1·s-1×10s=0.020mol·L-1
K2=
=1.3mol·L-1
(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动
[解析]
(1)依题意知,温度升高,混合气体的颜色加深,说明平衡向生成NO2的正反应方向移动,即正反应是吸热反应;根据图像0~60s时段,NO2的物质的量浓度变化为0.060mol·L-1,根据公式v=
即可计算出速率;根据图像可知NO2的平衡浓度为0.120mol·L-1,N2O4的平衡浓度为0.040mol·L-1,根据K=
可计算出平衡常数K1。
(2)①根据题意知,改变反应温度为T后,反应速率降低,故为降低温度,即T小于100℃;②根据题意知,再次达到平衡后N2O4的浓度减小,Δc=v·Δt=0.0020mol·L·s-1×10s=0.02mol·L-1,则NO2的浓度增加0.040mol·L-1,即达到新平衡时N2O4的浓度为0.020mol·L-1,NO2的浓度为0.160mol·L-1,据K=
可计算出平衡常数K2。
(3)温度为T时,反应达到平衡,将反应容器减小一半,即增大压强。
其他条件不变时,增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,即向逆反应方向移动。
28.[2014·全国卷]化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。
回答下列问题:
(1)已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃,AX5的熔点为167℃。
室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5,放出热量123.8kJ。
该反应的热化学方程式为____________________________________________。
(2)反应AX3(g)+X2(g)
AX5(g)在容积为10L的密闭容器中进行。
起始时AX3和X2均为0.2mol。
反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)=______________________。
②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为____________(填实验序号);与实验a相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是:
b________________________________________________,c____________________________________________。
③用p0表示开始时总压强,p表示平衡时总压强,α表示AX3的平衡转化率,则α的表达式为______________;实验a和c的平衡转化率:
αa为________,αc为________。
28.
(1)AX3(l)+X2(g)===AX5(s) ΔH=-123.8kJ/mol
(2)①
=1.7×10-4mol·L-1·min-1
解:
开始时n0=0.4mol,总压强为160kPa,平衡时总压强为120kPa,则n为
=
,
n=0.40mol×
=0.30mol,
AX3(g)+X2(g)
AX5(g)
起始时n0/mol:
0.20 0.20 0
平衡时n/mol:
0.20-x 0.20-x x
(0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30
x=0.10
v(AX5)=
=1.7×10-4mol·L-1·min-1
②bca 加入催化剂。
反应速率加快,但平衡点没有改变 温度升高。
反应速率加快,但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大) ③α=2(1-
) 50% 40%
[解析]
(1)书写热化学方程式时要注意常温下AX3呈液态,AX5呈固态。
(2)②由图像知,达到平衡所需时间:
a>c>b,所以反应速率v(AX5)由大到小的顺序为b>c>a;与实验a相比,实验b先达到平衡,化学反应速率快,但平衡点没有变化,说明实验b加入了催化剂;反应为放热反应,与实验a相比,实验c平衡向逆反应方向移动,且反应速率加快,说明实验c改变的条件是升高温度。
AX3(g) + X2(g)
AX5(g)
起始量(mol)0.20.20
变化量(mol)xxx
平衡量(mol)0.2-x0.2-xx
则有
=
,解得x=
,则AX3的转化率为
=2(1-
);分别将实验a、c的p、p0的数据代入上式,得aa、ac分别为50%、40%。
10.[2014·安徽卷]臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)
N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是( )
A
B
升高温度,平衡常数减小
0~3s内,反应速率为
v(NO2)=0.2mol·L-1
C
D
t1时仅加入催化剂,平衡正向移动
达平衡时,仅改变x,则x为c(O2)
10.A [解析]由反应过程的能量变化图可知正反应为放热反应,因此升高温度,反应逆向进行,平衡常数减小,A项正确;0~3s内,v(NO2)=(1.0mol/L-0.4mol/L)÷3s=0.2mol·L-1·s-1,B项错误;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度加快,平衡不移动,C项错误;达到平衡时,增加c(O2)平衡逆向移动,NO2的转化率减小,D项错误。
12.[2014·安徽卷]中学化学中很多“规律”都有其适用范围,下列根据有关“规律”推出的结论正确的是( )
选项
规律
结论
A
较强酸可以制取较弱酸
次氯酸溶液无法制取盐酸
B
反应物浓度越大,反应速率越快
常温下,相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸,浓硝酸中铝片先溶解完
C
结构和组成相似的物质,沸点随相对分子质量增大而升高
NH3的沸点低于PH3
D
溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化
ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀
12.D [解析]次氯酸分解生成盐酸和氧气,A项错误;常温下,铝遇浓硝酸发生“钝化”,铝片不能溶解,B项错误;NH3分子间存在氢键,沸点高于PH3,C项错误;CuS比ZnS更难溶,因此向ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可实现沉淀转化,生成CuS沉淀,D项正确。
12.[2014·北京卷]一定温度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。
不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A.0~6min的平均反应速率:
v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1
B.0~6min的平均反应速率:
v(H2O2)<3.3×10-2mol·L-1·min-1
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol/L
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
12.C [解析]H2O2的催化分解反应为2H2O2
2H2O+O2↑,根据生成氧气的体积确定过氧化氢的物质的量,0~6min,n(O2)=1×10-3mol,n(H2O2)=2×10-3mol,Δc(H2O2)=0.2mol/L,v(H2O2)=0.2mol/L÷6min=33.3×10-2mol·L-1·min-1,A正确;随着反应进行,过氧化氢浓度减小,反应速率在减小,故B正确;开始n(H2O2)=4×10-3mol,0~6min消耗了2×10-3mol,故6min时,c(H2O2)=0.2mol/L,C错误;开始n(H2O2)=4×10-3mol,0~6min消耗了2×10-3mol,分解率为50%,D正确。
24.[2014·福建卷]铁及其化合物与生产、生活关系密切。
(1)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀称为________。
②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是________(填字母)。
(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:
①步骤Ⅰ若温度过高,将导致硝酸分解。
硝酸分解的化学方程式为______________________________。
②步骤Ⅱ中发生反应:
4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O===2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为____________________________。
③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是______(任写一项)。
(3)已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。
①t℃时,反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)=________。
②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。
此时FeO(s)转化率为50%,则x=________。
24.
(1)①吸氧腐蚀 ②B
(2)①4HNO3
4NO2↑+O2↑+2H2O ②4Fe+10HNO3===4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O ③氮氧化物排放少(或其他合理答案) (3)①4∶1 ②0.05
[解析]
(1)①若为析氢腐蚀则B、C、D的腐蚀程度相同,则该电化学腐蚀为吸氧腐蚀。
②氧气的浓度越大,吸氧腐蚀越严重,则B区域产生铁锈最多。
(2)①硝酸的受热分解产生NO2、O2、H2O,则根据氧化还原的化合价升降法配平其化学方程式为4HNO3
4NO2↑+O2↑+2H2O。
②根据图示和信息可知:
该生产流程中生成了NH4NO3,则硝酸与废铁皮反应的化学方程式为4Fe+10HNO3===4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O。
(3)①在t℃时,K=
=
=0.25,则
=4。
② FeO(s)+ CO(g)
Fe(s)+CO2(g)
n起始/mol0.02x00
n转化/mol0.010.010.010.01
n平衡/mol0.01x-0.010.010.01
根据t℃时,K=
=
=
=0.25,求得x=0.05。
7.[2014·四川卷]在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)
M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
实验
编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是( )
A.实验①中,若5min时测得n(M)=0.050mol,则0至5min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2mol·L-1·min-1
B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0
C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D.实验④中,达到平衡时,b>0.060
7.C [解析]根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(N)=v(M)=
=1.0×10-3mol·L-1·min-1,A项错误;
实验②中 X(g)+Y(g)
M(g)+N(g)
c起始(mol·L-1)0.010.0400
c转化(mol·L-1)0.0080.0080.0080.008
c平衡(mol·L-1)0.0020.0320.0080.008
求得:
K=
=
=1.0,B项错误;
根据温度相同,则K相等,
X(g)+ Y(g)
M(g)+ N(g)
c起始(mol·L-1)0.020.0300
c转化(mol·L-1)aaaa
c平衡(mol·L-1)0.02-a0.03-aaa
K=
=
=1.0,求得a=0.012,则X的转化率=
×100%=60%,C项正确;根据上述三段式求得,在700℃,K≈2.6,则温度升高,K减小,该反应为放热反应,若④的温度为800℃,此时与③为等效平衡,b=0.060,但④的温度为900℃,则平衡逆向移动,b<0.060,则D项错误。
14.[2014·海南卷]硝基苯甲酸乙酯在OH-存在下发生水解反应:
O2NC6H4COOC2H5+OH-O2NC6H4COO-+C2H5OH
两种反应物的初始浓度均为0.050mol·L-1,15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示。
回答下列问题:
t/s
0
120
180
240
330
530
600
700
800
α/%
0
33.0
41.8
48.8
58.0
69.0
70.4
71.0
71.0
(1)列式计算该反应在120~180s与180~240s区间的平均反应速率________、________;比较两者大小可得出的结论是____________________。
(2)列式计算15℃时该反应的平衡常数________。
(3)为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率,除可适当控制反应温度外,还可采取的措施有________(要求写出两条)。
14.
(1)v=
=
7.3×10-5mol·L-1·s-1
v=
=
5.8×10-5mol·L-1·s-1
随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢
(2)K=
=6.0或K=
=6.0
(3)增加OH-的浓度、移去产物
[解析]
(1)反应过程中硝基苯甲酸乙酯浓度的变化量等于其起始浓度与转化率的乘积,再利用求反应速率的计算公式可求出两个时间段内的平均反应速率分别为7.3×10-5mol·L-1·s-1、5.8×10-5mol·L-1·s-1,由此可得出的结论是随着反应的进行,反应物浓度减小导致反应速率降低。
(2)反应时间达到700s时,硝基苯甲酸乙酯的转化率不再随时间的