- 化学反应原理
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难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡
为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:
(1)滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因: 。
(3)“除杂”环节中,先加入 溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入 溶液调滤液PH至中性。
(4)不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系是图14,由图可得,随着温度升高,
① ②
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:
已知298K时, Ksp(CaCO3)=2.80×10-9, Ksp(CaSO4)=4.90×10-5 ,求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。
正确答案
见解析。
解析
(1) Ca(OH)2 Mg(OH)2
(2) 氢氧根与镁离子结合,使平衡向右移动,K+变多
(3) K2CO3 H2SO4
(4) ①在同一时间K+的浸出浓度大。②反应的速率加快,平衡时溶浸时间短。
(5)K=1.75×104
知识点
一定条件下,溶液的酸碱性对光催化燃料R降解反应的影响如右图所示。下列判断判断正确的是
正确答案
解析
由于在0-50min之间,PH=2和PH=7的R的降解百分率都等于100﹪,A正确;酸性越强,曲线的斜率越大,意味着R得降解率越大,B错误;浓度越小,曲线的斜率越小,速率越小,C错误;D选项要注意纵坐标有个。
知识点
物质A~G有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中A为某金属矿的主要成分,经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反应,G为砖红色沉淀。
请回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:B 、E 、G ;
(2)利用电解可提纯C物质,在该电解反应中阳极物质是 ,阴极物质是 ,电解质溶液是 ;
(3)反应②的化学方程式是 ;
(4)将0.23molB和0.11mol氧气放入容积为1L的密闭容器中,发生反应①,在一定温度下,反应达到平衡,和到0.12molD,则反应的平衡常数 。
若温度不变,再中入0.50mol氧气后重新达到平衡,则B的平衡浓度 (填“增大”、“不变”或“减小”),氧气的转化率 (填“升高”、“不变”或“降低”),D的体积分数 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
正确答案
(1)
(2)粗铜 精铜 溶液
(3)
(4)23.8 减小 降低 减小
解析
(1)此题的G为题眼,因G为砖红色沉淀,显然是Cu2O,则F为铜的化合物,再结合“单质C可与E的浓溶液发生反应生成B和F”,而B与O2反应生成D,D溶于水生成E,,可得出B为SO2,D为SO3,E为H2SO4,C为Cu(由“A为某金属矿的主要成分”的信息可以得到证实),故F为CuSO4。
(2)该问考查的是铜的电解精炼的知识,在铜的电解精炼中,应用粗铜作阳极,精铜作阴极,CuSO4溶液为电解质溶液。
(3)反应②的化学方程式是Cu+2H2SO4(浓) DCuSO4+SO2+2H2O。
(4)此问考查的是平衡常数的计算,是一道化学平衡的常规计算题。根据题给条件,经计算分别列出各物质的起始量、变化量和平衡量,可表示如下:
2SO2 + O2 2SO3
起始浓度(mol/L) 0.23 0.11 0
浓度变化(mol/L) 0.12 0.06 0.12
平衡浓度(mol/L) 0.11 0.05 0.12
故该反应的化学平衡常数K=(0.12 mol/L)2/[(0.11mol/L)2·(0.05 mol/L)]= 23.8 L /mol。
若温度不变,再加入0.50 mol O2后重新达到平衡,因为平衡要向右移动,所以SO2的平衡浓度要减小,即B的平衡浓度减小;氧气的转化率降低;根据勒夏特列原理,SO3的体积分数减小。
知识点
用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HC1。利用反应A可实现氯的循环利用。反应A: 4HCl+O2==2Cl2+2H2O
(1)已知:
Ⅰ反应A中, 4mol HCl被氧化,放出115.6kJ的热量。
Ⅱ
①H2O的电子式是_______________。
②反应A的热化学方程式是_______________。
③断开1mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为__________KJ,H2O中
H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“若”)_______________。
(2)对于反应A下图是4种投料比[n(HCl):n(O2)分别为[1:1、2:1、4:1、6:1、]下图为反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。
①曲线b对应的投料比是______________.
②当曲线b、 c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时,对应的反应温度与投
料比的关系是_________________.
⑧投料比为2:1、温度为400℃时,平衡混合气中Cl2的物质的量分数是_______________.
正确答案
(1)①
②4HCl(g)+O2 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6KJ/mol
③32
(2)①4:1
②投料比越高,对应的反应温度越低。
③30.8%
解析
略
知识点
当反应达到平衡时,下列措施:①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO的浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是
正确答案
解析
本题考查化学平衡的移动。该反应为体积增大的吸热反应,所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体,相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度,将导致平衡逆向移动。
知识点
已知反应:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3,分别在0
和20
下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t)如图所示。下列说法正确的是
正确答案
解析
A选项,根据图像b的斜率大于a,故b的反应速率更快,可知b为20℃的图像。
B选项中,20℃的反应速率更快,,因此CH3OCH3的速率。
C选项,通过图像可知,该反应是吸热反应,温度越高,反应速率越快,平衡转化率越高
D选项中虽然反应速率不同,然而Y=0到Y=0.113,即从原点到交叉点,可从图上读出CH3COCH2COH(CH3)2的
知识点
将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:E(g)+F(s)2G(g)。忽略固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:
① b<f
② 915℃、2.0MPa时E的转化率为60%
③ 该反应的△S>0
④ K(1000℃)>K(810℃)
上述①~④中正确的有
正确答案
解析
同温下,增大压强,平衡逆向进行,平衡时G的体积分数变小,故可知c>75.0>54.0>a>b,利用c>75.0>54.0可知同压下,升温平衡正向移动,即正反应为吸热反应,从而可知f>75.0,所以①正确;在915℃、2M Pa下,设E的起始量为amol,转化率为x,则平衡时G的量为2ax,由题意得2ax/(a-ax+2ax)=75%,解得x=0.6,②正确;该题是气体体积增大的反应,因此为熵增反应,③正确;结合前面分析知升温平衡正向移动,则平衡常数增大,④正确,故正确答案为:A。
知识点
合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经过多步反应制得,其中的一步反应为:
反应到达平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是
正确答案
解析
是一个气体总体积不发生改变的反应,增大压强平衡不移动,CO的转化率不变,A错误;反应式放热反应,降低温度平衡向放热方向移动,B正确;增大CO 的浓度,平衡向正反应方向移动,CO 的转化率降低,C错误;催化剂对化学平衡没有影响,D错误。
知识点
据报道,在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)下列叙述错误的是
正确答案
解析
略
知识点
向2L密闭容器中通入amol 气体A和bmol气体B,在一定条件下发生反应;
xA(g)+yB(g) pC(g)+qD(g)
已知:平均反应速率VC=VA/2;反应2min 时,A的浓度减少了1/3,B的物质的量减少了a/2mol,有a mol D生成。
回答下列问题:
(1)反应2min内,VA = ,VB ;
(2)化学方程式中,x= 、y= 、p= 、q= ;
(3)反应平衡时,D为 2amol,则B的转化率为 ;
(4)如果只升高反应温度,其他反应条件不变,平衡时D为 1.5a mol,则该反应的ΔH 0;(填“>”、“<”或“=”)
(5)如果其他条件不变,将容器的容积变为 1L,进行同样的实验,则与上述反应比较:
①反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”),理由是 ;
②平衡时反应物的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”),理由是 ;
正确答案
(1)a/12 mol·L-1·min-1 a/8 mol ·L-1·min-1
(2)2 3 1 6
(3)
(4)<
(5)①增大 体积减小,反应物的浓度增大,因而使反应速率增大
②减小 体积减小,气体的压强增大,平衡向气体分子数少的方向(即逆反应方向)移动,因而使反应物转化率减小
解析
略
知识点
氯气在298K、100kPa时,在1L水中可溶解0.09mol,实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。请回答下列问题:
(1)该反应的离子方程式为__________;
(2)估算该反应的平衡常数__________(列式计算)
(3)在上述平衡体系中加入少量NaOH固体,平衡将向__________移动;
(4)如果增大氯气的压强,氯气在水中的溶解度将__________(填“增大”、“减小”或“不变”),平衡将向__________移动。
正确答案
(1);
(2)(水视为纯液体)
C起 0.09 0 0 0
C变 0.09× 0.03 0.03 0.03
C平 0.06 0.03 0.03 0.03
;
(3)正反应方向;
(4)增大,正反应方向
解析
略。
知识点
温度为T时,向2.0L恒容密闭容器中充入1.0 molPCl5,反应PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
下列说法正确的是
正确答案
解析
本题素材似乎来源于《选修四》课本第32页习题的第8题,属于基本理论中化学平衡问题,主要考查学生对速率概念理解与计算,平衡常数概念与计算,平衡移动等有关内容理解和掌握程度。高三复习要让学生深刻理解一些基本概念的内涵和外延。A反应在前50 s内的平均速率应该是前50 s内PCl3浓度变化与时间的比值,而不是PCl3物质的量的变化与时间的比值。B相同温度下,起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2应先求平衡常数K为0.025,再求浓度商(Qc)为0.02,K>Qc,说明平衡向正反应方向移动。C保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2O,与原平衡相比,平衡向右移动,达到新平衡时CO转化率增大,H2O转化率减小,H2O的体积分数会增大。D从等效平衡的角度,先建立原容器两倍关系的模型,即与原平衡完全等效,再把容器两倍关系压缩成原容器,则平衡向逆反应方向移动,PCl3的转化率应大于80%
知识点
高炉炼铁过程中发生的主要反应为
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=_____________,△H________0(填“>”、“<”或“=”);
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过l0 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率 (C02)= _____________、CO的平衡转化率= _____________:
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是_____________。
a.减少Fe的量
b.增加Fe203的量
c.移出部分C02
d.提高反应温度
e.减小容器的容积
f.加入合适的催化剂
正确答案
(1)K=;<
(2)0.006 mol·L-1·min-1;60%
(3)c
解析
本题主要考察化学反应速率的概念及计算、外界条件对化学平衡的影响、化学平衡常数的概念及计算以及反应热的有关判断。(1)平衡常数是指在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积当比值,但需要注意但是固体和纯液体的浓度视为常数,不能出现在表达式中;从表中数据可知随着温度的升高平衡常数逐渐减小,这说明温度升高平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,即△H<0。(2)
在1000℃时K=4.0,所以有=4.0,解得x=0.6。
因此C02的浓度变化量为:c(C02)==
0.06 mol·L-1
所以
(C02)=
=0.006 mol·L-1·min-1
CO的转化率为=60%。
(3)因为该反应是一个放热且体积不变的可逆反应,所以要提高CO的平衡转化率,可以采取降低温度或降低生成物浓度来实现,而固体和催化剂不能改变平衡状态,所以选项c正确。
知识点
硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
SO2+2H2O+I2==H2SO4+2HI
2HIH2+ I2
2H2SO4== 2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是______。
a.反应III易在常温下进行 b.反应I中的SO2氧化性比HI强
c.循环过程中需补充H2O d.循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
(2)一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应II,H2物质的量随时间的变化如图所示。
0-2min内的平均反应速率v(HI)=______.
该温度下,H2(g)+ I2(g)2HI(g)的平衡常数K=______。
相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则_____是原来的2倍。
a.平衡常数 b. HI的平衡浓度
c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡_____移动(填“向左”“向右”或“不”);若加入少量下列试剂中的_____。产生H2的速率将增大。
a. NaNO3 b. CuSO4 c. Na2SO4 d. NaHSO4
(4)以H2 为燃料可制作氢氧燃料电池。
已知2 H2(g)+ O2(g)= 2 H2O (1) ΔH=-572 kJ·mol-1
某氢氧燃料电池释放228.8 kJ电能时,生成1 mol 液态水,该电池的能量转化率为_______。
正确答案
(1)c;
(2)0.1mol·L-1·min-1;64mol/L;b。
(3)向右;b。
(4)80%。
解析
(1)H2SO4在常温下,很稳定不易分解,这是常识,故a错;反应Ⅰ中SO2是还原剂,HI是还原产物,故还原性SO2>HI,则b错;将Ⅰ和Ⅱ分别乘以2和Ⅲ相加得:2H2O==2H2+O2,故c正确d错误。
(2)υ (H2)=0.1mol/1L/2min=0.05 mol·L-1·min-1,则υ (HI)=2 υ (H2)=0.1 mol·L-1·min-1;
2HI(g)==H2(g)+I2(g)
2 1 1
起始浓度/mol·L-1 1 0 0
变化浓度/mol·L-1: 0.2 0.1 0.1
平衡浓度/mol·L-1: 0.8 0.1 0.1
则H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数K=
=64。
若开始时加入HI的量是原来的2倍,则建立的平衡状态和原平衡等比平衡,HI、H2、I2的物质的量、平衡浓度都是原来的两倍;各组分的百分含量、体积分数相等,平衡常数相等(因温度不变);因开始时的浓度增大了,反应速率加快,达平衡时间不可能是原来的两倍,故选b。
(3)水的电离平衡为H2O H++OH-,硫酸电离出的c(H+)对水的电离是抑制作用,当Zn消耗了H+,c(H+)减小,水的电离平衡右移;若加入NaNO3,溶液变成HNO3的溶液了,不再生成H2,;加入的NaHSO4会和H+反应,降低c(H+),反应速率减慢;Na2SO4的加入对反应速率无影响;加入CuSO4后,Zn与置换出的Cu构成原电池,加快了反应速率,选b。
(4)根据反应方程式,生成1mol的水放出的热量为:572kJ×1/2=286kJ,故该电池的能量转化率为(228.8 kJ /286 kJ ) ×100%=80%。
知识点
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△H 0(填“大于”“小于”);100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。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℃时达到平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020 mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
①T 100℃(填“大于”“小于”),判断理由是 。
②列式计算温度T是反应的平衡常数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 。
正确答案
(1)① 大于 ② 0.0010 ③0.36mol·L-1
(2)a:④大于
⑤ 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高
b:⑥平衡时,c(NO2)= 0.120mol·L-1 +0.0020mol·L-1·S-2×10s×2=0.16mol·L-1
c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.0020 mol·L-4×10s=0.020 mol·L-1
K2= =1.3mol·L-4
(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
略
知识点
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