- 焓变、反应热
- 共2059题
向2L密闭容器中加入一定量的A、B、C三种气体,一定条件下发生反应,各物质的物质的量随时间变化如图甲所示[t0~15 s阶段n(B)未画出]。图乙为t2时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段所改变的外界条件均不同。已知t3~t4阶段为使用催化剂。观察下图,回答以下问题:
(1)甲图中从反应至达到平衡状态,生成物C的平均反应速率为____________________。
(2)图乙中t2时引起平衡移动的条件是______,t5时引起平衡移动的条件是_______。(填序号)
A.升高温度 B.增大反应物浓度 C.使用催化剂 D.减少体系压强
(3)图乙中表示平衡混合物中,在这四个阶段中C的物质的量最高的一段时间是______。(填序号): A.15s-t2时段 B.t3-t4时段 C.t4-t5时段 D.t6以后
(4)该反应的化学方程式可以表示为:_______________________________________________________,
正反应为______________(填“放热”或“吸热”)反应。
(5)反应开始时加入的B的物质的量为________________。
正确答案
(1) 0.004mol·L-1·s-1 (2)B A (3) D
(4) 3A(g) B(g)+2C(g) 吸热 (5) 0.04mol
试题分析:(1)根据甲图可知,反应进行到15s时达到平衡状态,此时C的物质的量增加了0.22mol-0.10mol=0.12mol,则其浓度变化量为0.12mol÷2L=0.06mol/L,所以从反应至达到平衡状态,生成物C的平均反应速率为0.06mol/L÷15s=0.004mol/(L·s)。
(2)根据乙图可知,t2时正反应速率瞬间增大,而逆反应速率逐渐增大,平衡向正反应方向移动,所以改变的条件应该是增大反应物的浓度,答案选B;同样根据乙图可知,t5时正逆反应速率均增大,但正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动。由于四个阶段所改变的外界条件均不同,而t2时改变的条件是增大反应物浓度,t3~t4阶段为使用催化剂,t4-t5阶段正逆反应速率减小相同的倍数,平衡不移动,因此改变的条件只能是降低越强,这说明反应前后体积不变。所以t5时引起平衡移动的条件就只能是升高温度,答案选A。
(3)根据(2)中分析可知,从t2开始平衡是向正反应方向移动的,t3、t4时平衡不移动,t5时平衡又向正反应方向移动,所以在这四个阶段中C的物质的量最高的一段时间是t6以后,答案选D。
(4)根据(2)中分析可知,该反应前后体积不变,又因为根据甲图可知,平衡时A、C的物质的量变化量分别为0.18mol、0.12mol,即二者的变化量之比是3:2,其中A是反应物,C是生物,这说明B也一定是生成物,所以该反应的化学方程式可以表示为3A(g) B(g)+2C(g)。升高温度平衡向正反应方向移动,因此正方应是吸热反应。
(5)平衡时生成C的物质的量是0.12mol,则根据反应方程式3A(g) B(g)+2C(g)可知,生成B的物质的量是0.06mol。根据甲图可知,平衡时B的物质的量是0.1mol,所以反应开始时加入的B的物质的量为0.1mol-0.06mol=0.04mol。
(14分)硫酸盐主要来自地层矿物质,多以硫酸钙、硫酸镁的形态存在。
(1)已知:①Na2SO4(s)=Na2S(s)+2O2(g) ΔH1="+1011.0" kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
③2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3=-221.0 kJ·mol-1
则反应④Na2SO4(s)+4C(s)=Na2S(s)+4CO(g) ΔH4=________kJ·mol-1;工业上制备Na2S时往往还要加入过量的炭,同时还要通入空气,目的有两个,其一是使硫酸钠得到充分还原(或提高Na2S产量),其二是_____________________________________________。
(2)智能材料是当今材料研究的重要方向之一,纳米Fe3O4由于具有高的比表面、高的比饱和磁化强度和顺磁为零的超顺磁性而被广泛地用作磁流体的磁性粒子。水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应是:
3Fe2+ + 2S2O32- + O2 + xOH-=Fe3O4+S4O62-+2H2O
请回答下列问题:
①水热法所制得的水基磁流体超过30天都未出现分层和混浊现象,因为该分散系是________。
②上述反应方程式x=___________________。
③该反应中1molFe2+被氧化时,被Fe2+还原的O2的物质的量为_____。
(3)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时,测得气体中含等物质的量SO2和SO3,此时反应的化学方程式是____________。
②由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如上图,该电池反应的化学方程式为_____________________________________________________。
正确答案
(1)569.0;反应④为吸热反应,炭和氧气反应放热维持反应所需温度。
(2)①胶体。 ②4。 ③0.25mol。 (3)①2MgSO4+CO===2MgO+SO2+CO2+SO3。 ②Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2。
试题分析:(1)④=①+2×③,则ΔH4=569.0 kJ·mol-1。加入过量的炭的另一个目的是反应④为吸热反应,炭和氧气反应放热维持反应所需温度。(2)①根据纳米材料粒子直径的大小可知得到的分散系是胶体。②根据电荷守恒可知x=4。③根据得失电子数相等,可知1molFe2+还原0.25molO2。(3)①根据反应物和产物及其量的关系,可确定反应方程式为:2MgSO4+CO2MgO+SO2+CO2+SO3。②根据图示可以看出反应物为Mg、ClO-和H2O,产物是Cl-和Mg(OH)2,所以反应方程式为Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2。
点评:本题综合性强,难度适中,很锻炼学生的逻辑思维能力。
(19分)我国《车用燃料甲醇国家标准》的实施拉开了车用燃料低碳革命的大幕,一些省市正在陆续试点与推广使用甲醇汽油。甲醇可通过将煤的气化过程中生成的CO和H2在一定条件下发生如下反应制得:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)。图I、图Ⅱ是关于该反应进行情况的图示。
请根据图示回答下列问题:
(1)图I是反应时CO和CH3OH的浓度随时间的变化情况,从反应开始到平衡,用CO浓度变化表示平均反应速率v(CO)=_______________。
(2)图Ⅱ表示该反应进行过程中能量的变化,曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化,在图Ⅱ中画出使用催化剂后的能量变化曲线b。
(3)写出该反应的热化学方程式 。
(4)该反应的平衡常数K的表达式为 ;当温度升高时,该平衡常数K将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)恒容条件下,下列措施中能使增大的有 。
A.升高温度 B.充人He气
C.再充入1molCO和2molH2 D.使用催化剂
(6)在恒温条件下,保持CO浓度不变,扩大容器体积,则平衡 (填“逆向移动”、“正向移动”、“不移动”)
(7)在温度、容积相同的三个密闭容器中,按不同方式投料,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下
则下列关系正确的是
A.c1= c2 B.Q3= 2Q2 C.2 P1<P3
D.α1+α2=1 E.2α2=α3
F.该反应若生成1molCH3OH放出的热量为(Q1+ Q2)kJ
(8)若在一体积可变的密闭容器中充入1mol CO、2mol H2和1molCH3OH,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,则该反应向 (填“正”、“逆”)反应方向移动,理由是
正确答案
(1)0.075mol/(L·min)
(2)
(3)CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g);△H= -91kJ·mol-1
(4) 减小
(5)C
(6)逆向移动 (7)ADF
(8)正 反应前后气体总质量不变,同温同压下达到平衡时气体密度增大,即气体体积缩小,平衡正向移动
试题分析:(1)v(CO)==
=0.075mol/(L·min)。
(2)使用催化剂降低反应活化能,但△H不变。图象为:
(3)反应物能量比生成物能量高,反应为放热反应,热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H= -91kJ·mol-1
(4)反应平衡常数表达式为,反应为放热反应,升高温度,平衡向左移动,K减小。
(5)升高温度,平衡左移,减小;充入He气和使用催化剂,平衡不移动,
不变;再充入1molCO和2molH2等效于增大压强,平衡向右移动,
增大。
(6)恒温,K不变,保持CO浓度不变,扩大容器体积,浓度商Q>K,平衡向逆反应方向移动。
(7)甲和乙完全等效,c1=c2,1+
2=1,Q1+Q2=91,p1=p2;
乙与丙比较:c3>2c2,Q3<2Q2,p3<2p2,3<
2。
(8)体系中全是气体,质量守恒,达到平衡时气体密度增大,所以体积缩小,反应向正方向进行。
点评:本题综合性较强,尤其是(7)等效平衡的判断难度较大。
(12分)⑴已知甲醇在常温下为液体,其热值为22.7kJ•g-1,则甲醇的标准燃烧热的热化学方程式为_______________________________________________。
⑵将甲醇、氧气和氢氧化钾溶液设计成燃料电池,该电池正极反应式为
____________________________________。
⑶右图为工业上氯碱工业的电解槽示意图,据图回答:
①图中a、b、c处物质名称分别是: a_________________;b________________;c___________________。
②若没有阳离子交换膜,则电解一段时间后在电解槽的溶液中可能发生的化学反应方程式为__________________________。
⑷反应2A B+C 在某一温度时达到平衡。
①若温度升高,平衡向正反应方向移动,则正反应是__________热反应;
②若B为固体,降低压强平衡向逆反应方向移动,则A呈____________态;
③若A是气态时,加压时,平衡不移动,则B为_________态,C为________态。
正确答案
⑴CH3OH(l)+3 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=726.4kJ•mol-1(2分)
⑵O2+4e-+2H2O=4OH-(1分)
⑶①饱和食盐水、钠离子、氢氧化钠溶液(各1分)
②Cl2+2NaOH ="NaClO" +NaCl+H2O(2分) ⑷①吸②气③气、气(各1分)
(1)燃烧热是指在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,所以根据热值为22.7kJ•g-1可知燃烧热是22.7kJ•g-1×32g/mol=726.4kJ•mol-1,即热化学方程式为CH3OH(l)+3 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=726.4kJ•mol-1。
(2)原电池中正极得到电子,所以氧气在正极通入,反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。
(3)①根据装置可知a出加入的是饱和食盐水。阳离子交换膜只允许阳离子通过每一次b是钠离子。阴极产生氢氧化钠,所以c处是氢氧化钠。
②若没有阳离子交换膜,则反应中产生的氯气能和氢氧化钠反应,方程式为Cl2+2NaOH ="NaClO" +NaCl+H2O。
(4)①温度升高,平衡向正反应方向移动,则正反应是吸热反应。
②降低压强平衡向逆反应方向移动,说明正反应是体积减小的。由于B是固体,所以A是气体。
③若A是气态时,加压时,平衡不移动,说明反应前后体积不变,所以BC都是气体。
(14分)近年来,我闽许多地区气候异常现象频发,如:云南持续几个月的干旱、北方频发的沙尘暴等,使环境问题再次成为公众的焦点是对环境影响较大的儿种气体,对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。
(1)下列做法中,有利于降低大气中的浓度的有__________ (选填字母)。
a. 直接用煤做燃料
b. 开私家车
c. 棺树造林以增加绿化面积
d. 研究、幵发太阳能使之走进寻常百姓家
(2 )用CO和H2做原料可以合成甲醇,作为液体燃料。已知:
请写出用合成气(CO和H2)合成1mol液态甲醇的热化学反应方程式:__________
(3) 利用电化学原理将CO、SO2R化为重要化工原料,装置如图所示:
①若A为CO,B为H2, C为CH3OH,则通入CO的一极为_____极
②若A为SO2,B为O2,C为H2SO4,则负极的电极反应式为:__________
(4) ①已知:密闭容器中,条件下,
,其平衡常数K=13.3。
当此反应达到平衡时,若,则
=_______________(保留两位有效数字)。
②若改变上述体系的某个条件,达到新的平衡后,测得混合气体屮,
,则改变的条件是____________________
正确答案
略
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