二、解答题(共5小题)
21.随原子序数的递增,八种短周期元素(用字母X表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。
根据判断出的元素回答问题:
(1)f在元素周期表的位置是__________。
(2)比较d、e常见离子的半径的小(用化学式表示,下同)_______>__________;比较g、h的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱是:
_______>__________。
(3)任选上述元素组成一种四原子共价化合物,写出其电子式__________。
(4)已知1mole的单质在足量d2中燃烧,恢复至室温,放出255.5kJ热量,写出该反应的热化学方程式:
___________________。
(5)上述元素可组成盐R:
zx4f(gd4)2,向盛有10mL1mol·L-1R溶液的烧杯中滴加1mol·L-1NaOH溶液,沉淀物质的量随NaOH溶液体积变化示意图如下:
①R离子浓度由大到小的顺序是:
__________。
②写出m点反应的而离子方程式_________________。
③若R溶液改加20mL1.2mol·L-1Ba(OH)2溶液,充分反应后,溶液中产生沉淀的物质的量为__________mol。
22.上述反应进程中能量变化示意图如下,试在图像中用虚线表示在反应中使用催化剂后能量的变化情况。
该反应的平衡常数表达式为K=__________。
升高温度,其平衡常数________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
23.合成氨反应是化学上最重要的反应之一:
(1)合成氨原料气中的氢气可利用天然气(主要成分为CH4)在高温、催化剂作用下与水蒸气反应制得,反应中每生成2molCO2吸收316kJ热量,该反应的热化学方程式是__________该方法制得的原料气中主要杂质是CO2,若用K2CO3溶液吸收,该反应的离子方程式是__________.
(2)已知N2(g)+3H2(g)⇌2ΝΗ3(g)△H<0.如图是当反应器中按n(N2):
n(H2)=1:
3投料后,在200℃、400℃、600℃下,反应达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线,
①曲线a对应的温度是__________.
②关于工业合成氨的反应,下列叙述正确的是__________(填序号)
A.上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)=K(Q)>K(N)
B.加催化剂能加快反应速率但H2的平衡转化率不变
C.相同压强条件下,投料相同,达到平衡所需时间关系为c>b>a
D.由曲线a可知,当压强增加到100MPa以上,NH3的物质的量分数可达到100%
E.及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
③N点时c(NH3)=0.2mol•L﹣1,N点的化学平衡常数K=__________(精确到小数点后两位).
(3)合成氨工业中含氨废水的处理方法之一是电化学氧化法,将含氨的碱性废水通入电解系统后,在阳极上氨被氧化成氮气而脱除,阳极的电极反应式为__________.
(4)NH3可以处理NO2的污染,方程式如下:
NO2+NH3
N2+H2O(未配平)当转移0.6mol电子时,消耗的NO2在标准状况下的体积是__________L.
24.甲醇是一种重要的可再生能源,工业上可用CO和H2合成。
(1)已知:
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=—283kJ·mol—1
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=—725kJ·mol—1
若要求得CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)的△H,还需要知道反应(用化学方程式表示)
的焓变。
(2)在Cu2O/ZnO做催化剂的条件下,将CO(g)和H2(g)充入容积为2L的密闭容器中合成CH3OH(g),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如右图。
根据题意回答下列问题:
①反应达到平衡时,平衡常数表达式K= ;升高温度,K值 (填“增大”、“减小”
或“不变”)。
②在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)= 。
③若其它条件不变,对处于Z点的体系,将体积压缩至原来的1/2,达到新的平衡后,下列有关该体系的说法正确的是 。
a.氢气的浓度与原平衡比减少 b.正、逆反应速率都加快
c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
④据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变,原因是:
(写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明)。
25.将4molSO2与2molO2的混合气分别置于容积相等的甲、乙两容器中,发生反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g);ΔH<0,在相同温度下使其均达到平衡状态。
甲是恒压容器,乙是恒容容器。
甲容器达到平衡状态时,测得混合气体的物质的量为4.2mol;乙容器经50s达到平衡状态。
请回答:
(1)甲容器达到平衡时SO2的转化率是,其所需时间_______50s(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)达到平衡状态后,要使甲、乙两容器中SO2的物质的量相等,可采取的措施是_______(填字母)。
A.保持温度不变,适当扩大甲容器的容积
B.保持容积不变,使乙容器升温
C.保持容积和温度不变,向乙容器中加入适量SO3(g)
D.保持容积和温度不变,向甲容器中加入适量SO3(g)
三、计算题(共2小题)
26.将相同物质的量的SO3充入下面的两个容器中,已知甲容器有活塞可以上下移动,乙容器体积固定,在相同的温度、压强下开始发生反应:
2SO3(g)
2SO2(g)+O2(g),在反应过程中维持体系温度不变。
(1)求达到平衡状态时SO3气体的转化率的大小关系?
图2-2
(2)达到平衡状态时分别充入一定量的Ar气,平衡是否会移动?
会怎样移动?
27.在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:
A(g)
B(g)+C(g)ΔH=+85.1kJ·mol-1。
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为__________________________________。
(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为____________,平衡时A的转化率为________,列式并计算反应的平衡常数K____________________。
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总=________mol,n(A)=________mol。
②下表为反应物A的浓度与反应时间的数据,计算:
a=________。
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是____________,由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(A)为________mol·L-1。
四、实验题(共1小题)
28.醇是重要的有机化工原料.一定条件下,甲醇可同时发生下面两个反应:
i.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)
ii.2CH3OH(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g)
I.上述反应过程中能量变化如图所示:
(1)在某密闭容器中,充人一定量CH3OH(g)发生上述两个反应,反应 (填“i”或“ii”)的速率较大,其原因为 .若在容器中加入催化剂,使ii的反应速率增大,则E1和E2﹣E1的变化是:
E1 ;E2﹣E1 (填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)已知:
CH3CH2OH(g)=CH3OCH3(g)△H=+50.7kJ.mol﹣1.则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的△H= .
Ⅱ,某研究小组通过控制反应条件,在三个容积均为2L的密闭容器中只发生反应i,起始反应温度均为T℃,起始投料如下表所示:
(3)比较平衡时容器1中c1(H2O)和容器2中c2(H2O)的大小:
c1(H2O) c2(H2O)(填“>”、“<”或“=”);三个容器中反应的化学平衡常数分别记为K1、K2和K3,三者的大小关系为 .(4)若容器l中平衡时CH3OH(g)的转化率为80%,则该温度下反应i的平衡常数K= .
答案部分
1.考点:
化学平衡
试题解析:
A、2min时反应达平衡,A的物质的量变化量为0.5mol﹣0.2mol=0.2mol,计算A的浓度变化量,根据v=
计算v(A)=0.05mol/(L•min);
B、由图Ⅰ可知,A、B、C的物质的量变化量分别为0.2mol、0.6mol、0.4mol,化学计量数之比等于物质的量之比为0.2mol:
0.6mol:
0.4mol=1:
3:
2,反应方程式为A+3B⇌2C,增大压强,正逆反应速率都增大,平衡向体积减小方向进行,向正反应方向移动;
C、由图Ⅱ可知,T1先到达平衡,故温度T1>T2,温度越高B的物质的量分数越高,升高温度正逆反应速率都增大,平衡向逆反应移动,A的转化率减小;
D、浓度变化量之比等于化学计量数之比,故若A的浓度减少了1mol/L,则B的浓度会减少为2×1mol/L=3mol/L,C的浓度会增加为2×1mol/L=2mol/L;
答案:
D
2.考点:
化学反应热的计算
试题解析:
解:
已知①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)△H=﹣Q1kJ/mol,
②2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)△H=﹣Q2kJ/mol,
③2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g)△H=﹣Q3kJ/mol,
①与②相比较,由于S→SO2放热,则Q1>Q2,
②与③相比较,由于H2O(l)→H2O(g)吸热,则Q2>Q3,
则Q1>Q2>Q3,
故选A.
答案:
A
3.考点:
影响化学反应速率的因素
试题解析:
化学反应无论是吸热反应还是放热反应,温度升高,活化分子的百分含量增大,有效碰撞的次数增大,化学反应速率都增大.
故选B.
答案:
B
4.考点:
化学反应热的计算
试题解析:
燃烧热是可燃物完全燃烧,生成1mol的稳定氧化物放出的热量。
放热△H为负数,正确答案B。
答案:
B
5.考点:
化学平衡化学反应进行的方向
试题解析:
平衡时生成NO为(C0-C1),依据平衡常数的定义,
,A正确;反应前后气体的质量、体积都木改变,其混合气的密度不变,B错误;曲线b虽然平衡时间短,但转化的氮气也增加,其改变条件不可能是使用了催化剂,C错误;D没有说明是升高或降低温度,无法判断△H大小。
答案:
A
6.考点:
化学反应热的计算
试题解析:
可设两个反应分别是①和②,利用盖斯定律,②-①×2得:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=(2a+220)KJ/mol,依题意:
2a+220=2×436+496—4×462,解得:
a=+130KJ/mol,答案选D。
答案:
D
7.考点:
化学反应速率
试题解析:
A、反应速率只能表示平均速率不能表示瞬时速率,反应在tlmin内的平均速率为v(H2)=0.2/t1mol·L-1·min-1,错;B、由表中的数据可知t2时刻一定达到平衡状态,则水蒸气的平衡转化率=(0.4/0.6)×100%=66.67%,对;C、根据方程式可知K=c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)=(0.2×0.2)/(0.4×0.1)=1,对;D、温度不变,平衡常数不变,设反应平衡时水蒸气的反应了xmol,则产物的物质的量也为xmol,代入平衡常数表达式得x=0.4,又n(H2O)=1.20mol,通过计算即可得到答案,对。
答案:
A
8.考点:
化学平衡化学反应热的计算
试题解析:
根据c(B)=1.6mol·L-1,n(B)=3.2mol,看图可推知n(A)=1.6mol,根据三步法计算可知
2A(g)
B(g)+C(g)
开始 x 0 0
变化 x-1.6 3.2 3.2
平衡 1.6 3.2 3.2
可以计算出x=8mol,B错误;K=
=4,A错误;A的转化率为(8-1.6)/8=80%,D正确;到达平衡生成B是3.2mol,放出的热量是3.2×48.25=154.4kJ,C错误。
答案:
D
9.考点:
化学反应速率
试题解析:
加入催化剂反应速率加快,达平衡时间缩短,但不影响转化率,即.②④⑤⑦正确。
答案:
A
10.考点:
化学反应与能量变化
试题解析:
A.将充满NO2的密闭玻璃球浸泡在热水中,红棕色变深,说明升高温度反应N2O4(g)
2NO2(g)平衡正反应方向移动,因此△H>0,故A错误;
B.由于NaOH与HCl溶