- 化学反应与能量
- 共8781题
(11分)研究燃料的燃烧和对污染气体产物的无害化处理,对于防止大气污染有重要意义。
(1)将煤转化为清洁气体燃料:
已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H= −241.8kJ/mol
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H= −110.5kJ/mol
写出焦炭与水蒸气反应制H2和CO的热化学方程式 。
(2)一定条件下,在密闭容器内,SO2被氧化成SO3的热化学方程式为:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);
△H=−a kJ/mo1,在相同条件下要想得到2akJ热量,加入各物质的物质的量可能是
A.4mo1 SO2和2mol O2 B.4mol SO2、2mo1 O2和2mol SO3
C.4mol SO2和4mo1 O2 D.6mo1 SO2和4mo1 O2
(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化:
①已知气缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g) 2NO(g)
H>0
在一定温度下的定容密闭容器中,能说明此反应已达平衡的是
A.压强不变 B.混合气体平均相对分子质量不变
C.2v正(N2)=v逆(NO) D. N2的体积分数不再改变
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)=2C(s)+O2(g) H>0,
简述该设想能否实现的依据 。
(4)燃料CO、H2在一定条件下可以相互转化:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。在420℃时,平衡常数K=9。若反应开始时,CO、H2O的浓度均为0.1mol/L,则CO在此反应条件下的转化率为 。
正确答案
(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.3kJ/mol (3分)(方程式及下标正确可给1分)
(2)D (2分)
(3)①CD (2分)
②该反应是焓增、熵减的反应。根据G=
H—T
S,
G>0,不能实现。 (2分)
(4)75% (2分)
试题分析:(1)已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H1= −241.8kJ/mol ;C(s)+1/2O2(g)="CO(g)"
H2= −110.5kJ/mol根据盖斯定律,用方程式2减去方程式1,可得:写出焦炭与水蒸气反应制H2和CO的热化学方程式(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
H=+131.3kJ/mol 。(2)由反应方程式可知生成2mol的SO3时放热a kJ,想得到2a kJ热量,则需生成4molSO3;由于反应是可逆反应,不可能完全进行到底,所以要得到4molSO3,SO2与O2物质的量必须要多于4mol和 2mol,故D符合,B选项中既有正反应又有逆反应,最终放出的热量小于2akJ,故选D.(3)①A.由于反应前后体积不变,故压强始终不变不能做为平衡判断依据,错误; B.由于反应前后总质量和总物质的量都不改变,故混合气体平均相对分子质量不变,故不能做为平衡判断依据,错误;选CD。②由反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)
H>0,可知该反应是焓增、熵减的反应。根据
G=
H—T
S,
G>0,不能实现。
(4)解:令平衡时CO的浓度变化量为xmol/L,则:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
开始(mol/L):0.1 0.1 0 0
变化(mol/L):c c c c
平衡(mol/L):0.1-c 0. 1-c c c
故=9 解得c=0.075,故一氧化碳在此条件下的平衡转化率=75%,故答案为:75%.
2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO (g)2CO2 (g) +N2 (g)在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。据此判断:
①该反应的平衡常数表达式为 。
②该反应的ΔH 0(选填“>”、“<”)。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化 学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
① 煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污
染。
CH4(g)+2NO2(g) = N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) =-867kJ·mol-1
2NO2(g) N2O4(g)
=-56.9kJ·mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式 。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可 达到低碳排放的目的。下图是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出上述光电转化过程的化学反应方程式 。催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是 (填a→b或b→a) 。
正确答案
(1)①(2分) ②<(1分)
③(2分)[起点在原点0处(给1分),达到平衡的时间迟于“T2、S1”曲线的平衡点(给1分)
(2)① CH4(g)+N2O4(g) = N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) =-810.1 kJ·mol-1(2分)
②2CO2+2H2O2HCOOH+O2(2分) a→b (2分)
试题分析:(1)②反应图像得出TI曲线反应速率快,温度高,其二氧化碳含量低,反应放热;③表面积越大反应速率越快,但催化剂不改变平衡浓度,平衡时二氧化碳浓度相同;(2)①方程式1减方程式2得CH4(g)+N2O4(g) = N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) =-810.1 kJ·mol-1;②从电池示意图得出反应物为水和二氧化碳,生成物为甲酸和氧气;水在催化剂a失去电子生成氧气,a为负极,电子流动方向a→b。
(14分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知:
CH4(g)+H2O(g) ===CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ/mol
CH4(g)+CO2(g) ===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ/mol
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(2)硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4,又能制H2。
已知1g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量,FeS2燃烧反应的热化学方程式为 。
该循环工艺过程的总反应方程式为 。
(3)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为 。
(4)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示),NiO(OH)作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量,长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为:
NiO(OH)+MHNi(OH)2+M
①电池放电时,正极的电极反应式为 。
②充电完成时,Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2,O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的电极反应式为 。
(5)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时,Mg2Cu与H2反应,生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为 。
正确答案
(14分)
(1)CH4(g)+2H2O(g) ===CO2(g) +4H2(g) △H=165.0 kJ/mol (2分)
(2)4FeS2(s)+11O2(g) === 2Fe2O3(s)+8SO2(g) △H=-3408 kJ/mol (2分)
2H2O+SO2===H2SO4+H2 (2分)
(3)CO(NH2)2+8OH--6e-===CO32-+N2↑+6H2O (2分)
(4)①NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-(2分)
②2H2O+O2+4e-===4OH- (2分)
(5)2Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2 (2分) B
试题分析:(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2 (g)△H=-206.2kJ•mol-1②CH4(g)+CO2 (g)═2CO(g)+2H2 (g)△H=-247.4kJ•mol-1由盖斯定律,①×2-②得CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=-165.0 kJ•mol-1,故答案为:CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=-165.0 kJ•mol-1;
(2)根据题目信息,已知1g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量,求得4mol FeS2完全燃烧放出3408 kJ热量,故方程式为4FeS2(s)+11O2(g) === 2Fe2O3(s)+8SO2(g) △H=-3408 kJ/mol ;由反应物到最终产物,并根据原子,元素守恒可写为 2H2O+SO2===H2SO4+H2 ;
(3)由图可知,CO(NH2)2在阳极放电生成N2,C元素价态未变化,故还有碳酸钾生成与水生成,电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O,故答案为:CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O;
(4)①电池放电时,正极的电极要得到电子,反应式NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-(2分) ②据题意氧气要削耗掉,故反应2H2O+O2+4e-===4OH-
(5)令金属氢化物为RHx,金属R的相对分子质量为a,则X/(a+X)=0.077,即923x=77a,X为金属的化合价,讨论可得x=2,a=24,故该金属氢化物为MgH2,故反应方程式为2Mg2Cu+3H2==MgCu2+3MgH2,故答案为:2Mg2Cu+3H2=MgCu2+3MgH2.
工业上以NH3为原料经过一系列反应可以得到HNO3。
(1)工业上NH3的催化氧化反应方程式为 ;为了尽可能多地实现向
的转化,请你提出一条可行性建议 。
(2)将工业废气NO与CO混合,经三元催化剂转化器处理如下:2CO+2NO2CO2+N2。
已知:
CO(g)+ O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.0kJ·mol-1
三元催化剂转化器中发生反应的热化学方程式为 ;
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度部分数据记录如下:
①前2s内的平均反应速率v(CO)= ;
②在该温度下,反应的平衡常数K= ;
③假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高CO转化率的是
A.选用更有效的催化剂 B.恒容下充入Ar
C.适当降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
正确答案
(1)4NH3+5O24NO+6H2O(2分) 在NO2中通入过量的空气,然后用水吸收生成硝酸(或其他合理答案)(1分)
(2)2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2(g) △H=-746.0kJ·mol-1(2分)
①4.25×10-4mol/(L·s) (2分) ②5000(2分) ③CD(2分,各1分)
试题分析:
本题是利用NH3制备HNO3一个工业上的应用。
(1)NH3的催化氧化反应方程式4NH3+5O24NO+6H2O,
到
,工业上是将NO2、过量O2通入H2O中,使得
全被氧化又同时不产生污染性气体。
(2)根据盖斯定律将上式×2—下式即可得到2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2(g) △H=-746.0kJ·mol-1
注意热化学方程式的书写规范
v(CO)= =4.25×10-4mol/(L·s) 注意单位书写
计算K的值,根据K的表达式:K=,表达式中c都是平衡时的浓度。可以求出平衡时各物质的浓度分别为, c(NO)= 1.00×10-4mol/L,c(CO2)= 9.00×10-4 mol/L, C(CO)= 2.70×10-3 mol/L,c(N2)=4.50×10-4 mol/L,代入上式计算可得结果K=5000
CD都可使平衡正向移动,反应物转化率增大,A和B选项平衡不移动,转化率不变
实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识,解决下列问题:
⑴已知某反应的平衡表达式为:
它所对应的化学反应方程式为:
⑵利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ·mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.5kJ·mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g);ΔH=-41.3kJ·mol
总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=__________
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:
该反应的正反应方向是反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:。
(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。
对反应:N2O4(g)2NO2(g)△H>0,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是。
A.A、C两点的反应速率:A>C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
E.A、C两点的化学平衡常数:A>C
(5)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1。现在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下。下列说法正确的是
正确答案
⑴C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(2分)
⑵-246.4kJ/mol(2分)⑶放热(1分),75%(2分)⑷D(2分)(5)BDE(2分)
⑴由平衡常数表达式可知:生成物及其状态为CO(g)和H2(g),反应物及其状态为H2O(g),再由质量守恒得反应物还有C(s),方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),答案:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g);⑵①×2+②+③得总方程式,△H=-90.8kJ·mol-1×2-23.5kJ·mol-1-41.3kJ·mol-1=-246.4kJ·mol-1,答案:-246.4kJ·mol-1;⑶升高温度,平衡常数减小,反应进行程度越小,平衡向逆反应移动,升高温度平衡向吸热方向移动,故正反应为放热反应;
设CO的浓度变化量为c,三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度,
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),
起始(mol·L-1):0.020.02000
转化(mol·L-1):cccc
平衡(mol·L-1):0.02-c0.02-ccc
代入500℃时反应平衡常数有k==
=9,解得c=0.015,
CO的最大所以转化率为××100%=75%,
⑷A.由图象可知,A、C两点都在等温线上,C的压强大,则A、C两点的反应速率:A<C,A错误;
B.由图象可知,A、C两点都在等温线上,C的压强大,与A相比C点平衡向逆反应进行,向逆反应进行是减小由于压强增大导致浓度增大趋势,但到达平衡仍比原平衡浓度大,平衡时NO2浓度比A的浓度高,NO2为红棕色气体,则A、C两点气体的颜色:A浅,C深,B错误;C.B、C两点二氧化氮的体积分数相同,则混合气体的平均相对分子质量相同,C错误;
D.在相同压强下,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则二氧化氮的体积分数增大,所以由状态B到状态A,可以用加热的方法,故D正确;E由图象可知,A、C两点都在等温线上,平衡常数只受温度影响,温度相同平衡常数相同,所以化学平衡常数KA=KC,E错误;
⑸实验1和实验2是全等等效平衡,实验3相当于实验2放大两倍后将体积压缩,A、CH3OH的平衡浓度2C1
工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42—等杂质,提纯工艺线路如图所示:
Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示:
Ⅱ.有关物质的溶度积如下
回答下列问题:
(1)加入NaOH溶液时,反应的离子方程式为 。向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+):c(Fe3+)= 。
(2)“母液”中除了含有Na+、CO32—外,还含有 等离子。
(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线进行循环使用。请你分析在实际工业生产中是否可行: (填“可行”或“不可行”),并说明理由: 。
(4)已知:Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3(s)+10H2O(g)
="+532.36" kJ·mol-1
Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g)
="+473.63" kJ·mol-1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式: 。
正确答案
(1)MgCO3+2OH- = Mg(OH)2+ CO32—(书写Fe3++3 OH-=Fe(OH)3↓、Mg2++2 OH-=Mg(OH)2↓不得分)(3分)(3分)(2)Cl-、
(2分)
(3)不可行(2分) 若“母液”循环使用,则溶液中c(Cl-)和c()增大,最后所得产物Na2CO3混有杂质(2分)
(4)Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)+ H2O(g) △H="+58.73" kJ·mol-1 (3分)
试题分析:由溶度积表知,MgCO3的Ksp最大,在溶液中溶解的最多,其它物质与MgCO3相差的数量级较大,在溶液里可以忽略。
(1)主要是MgCO3与NaOH的反应生成Ksp更小的沉淀Mg(OH)2;
PH="8" ,C OH-=10-6 Ksp= c(Mg2+)C2(OH-)= c(Mg2+)10-12 =5.61×10-12 c(Mg2+)=5.61
Ksp= c(Fe3+)C3(OH-)=c(Fe3+)10-18=2.64×10-39 c(Fe3+)=2.64×10-21
c(Mg2+):c(Fe3+)=5.61:2.64×10-21=
(2)母液”中,与CO32—不形成沉淀的只有Cl-、
(4)①Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3(s)+10H2O(g)
="+532.36" kJ·mol-1
②Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g)
="+473.63" kJ·mol-1
①-②得:Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)+ H2O(g) △H="+58.73" kJ·mol-1sp计算、离子共存、盖斯定律等相关知识。
NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1) NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:_ .
(2)汽车发动机工作时会引发N2和02反应,其能量变化示意图如下:
①写出该反应的热化学方程式: _ .
②随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是_ .。
(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOX的排放。
①当尾气中空气不足时,NOX在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:_ .
② 当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOX生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO <2oCaO <38SrO<56BaO.原因是 .
(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式: .
正确答案
(1)3NO2+H2O=2HNO3+NO
(2)①N2(g)+O2(g)2NO(g);ΔH=+183kJ/mol.②K值增大。
(3)①2NO+2CO= N2+2CO.②Mg、Ca、Sr、Ba为同一主族元素,从上到下,原子半径逐渐增大元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强,元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强。
(4)①还原。②NO-2e-+O2-=NO2。
由NO2制备硝酸3NO2+H2O===2HNO3+NO;根据题给能量关系可得到热化学反应方程式N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH="+183kJ/mol" ,该反应为吸热反应,升高温度,平衡向右移动,K值增大;一氧化氮与一氧化碳的反应生成氮气2NO+2CO= N2+2CO;Mg、Ca、Sr、Ba为同一主族元素,从上到下,原子半径逐渐增大元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强;电化学反应Pt电极为正极发生还原反应,O2+4e-=2O2-,NiO电极为负极发生氧化反应NO-2e-+O2-=NO2。
(1)NOx能形成酸雨,NO2转化为HNO3的化学方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO.
(2)①盖斯定律可得,该反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g)2NO(g);ΔH=+183kJ/mol.
②该反应为吸热反应,随温度升高,该反应化学平衡常数K值增大。
(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOX的排放。
①NO被CO还原的化学方程式为2NO+2CO= N2+2CO.
②Mg、Ca、Sr、Ba为同一主族元素,从上到下,原子半径逐渐增大元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强,元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强。
(4)①Pt电极上发生的是还原反应。②NiO电极的电极反应式为NO-2e-+O2-=NO2。
【考点定位】本题以氮的氧化物为载体考查物质性质、热化学反应方程式、元素周期律以及元素周期表、电化学等相关知识。
Ⅰ.甲醇是一种新型的能源。
(1)合成气(组成为H2和CO)是生产甲醇的重要原料,请写出由焦炭和水在高温下制取合成气的化学方程式 。
(2)已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1,则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 ;
(3)在容积为l L的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇。在其他条件不变的情况下,考查温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300℃);
下列说法正确的是 (填序号)
(4)在T1温度时,将1 mol CO和2mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为 ;
(5)在直接以甲醇为燃料的电池中,电解质溶液为碱性,负极的反应式为 ;假设原电解质为NaOH,且电池工作一段时间后溶质只有Na2CO3,此时溶液中各离子浓度大小关系为
Ⅱ.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有C1-, Br-和CrO42-,浓度均为0.010mo1·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 。
正确答案
Ⅰ.(1)C+H2OCO+H2
(2)CH3OH(l)+O2(g)= CO(g)+2H2O(l)H=-443.5kJ·mol-1
(3)AB
(4)1-
(5)CH3OH-6e-+8OH-=== CO32-+6H2O
c(Na+)> c(CO32-)> c(OH-)>c(HCO3-)> c(H+)
Ⅱ. Br-、C1-、CrO42-
试题分析:Ⅰ.(1)合成气是在高温下由水蒸气和碳生成:C+H2OCO+H2
(2)H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) △H=-285.8kJ·mol-1;………………………………①
CO(g)+O2(g)= CO2(g) △H=-283.0kJ·mol-1;………………………………②
CH3OH(l)+O2(g)= CO2(g) +2H2O(l) △H=-726.5kJ·mol-1;………………③
由盖斯定律可知:③-②
CH3OH(l)+O2(g)= CO(g)+2H2O(l)H=-443.5kJ·mol-1
(3)反应速率为单位时间内浓度的改变量A正确;从图中可以看出,T1时甲醇的含量高,因此B正确;根椐“先拐先平,数值大”可知T2>T1,可以看出温度高时,反而逆向移动,因此正向是放热反应,C错误;从T1到T2是温度升高的一个过程,平衡逆向移动,比值增大,D错误。
(4) CO + 2H2 = CH3OH
起始物质的量: 1mol 2mol
变化: a mol 2 a mol a mol
平衡时物质的量:(1-a) mol (2-2a) mol a mol
在温度一定,体积一定的条件下,压强比等于物质的量之比:
(5)燃料电池中作负极的一定是失去电子的物质:CH3OH-6e-+8OH-=== CO32-+6H2O
c(Na+)> c(CO32-)> c(OH-)>c(HCO3-)> c(H+)
Ⅱ.Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-) =1.56×10-10,
Ksp(AgBr)= c(Ag+) ·c(Br-) =7.7×10-13,
Ksp(Ag2CrO4)= c(Ag+)2·c(CrO42-) = 9×10-11;
从以上计算可以看出,沉淀银离子的顺序为:Br-、C1-、CrO42-
研究CO2与CH4,反应使之转化为CO和H2,对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。
(1)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-484kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890kJ/mol
则:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=____________。
(2)在密闭容器中通人物质的量浓度均为0.1mol/L的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图1:
①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是 。
a.CO2的浓度不再发生变化
b.υ正(CH4)=2υ逆(CO)
c.混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d.CO与H2的物质的量比为1:1
②据图可知,P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为 。
③在压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡x点,则用CO表示该反应的速率为 ,该温度下,反应的平衡常数为 。
(3)用CO与H2可合成甲醇(CH3OH),以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图2所示,该电池工作程中O2应从 (填“c或一b”)口通人,电池负极反应式为 ,若用该电池电解精炼铜,每得到6. 4g铜,转移电子数目为 。
正确答案
(16分)(1)+160kJ/mol(2分) (2)①a、c(2分) ②P4>P3>P2>P1(2分)
③0.032mol/(L•min);1.64(2分)
(3)c(2分);CH3OH+H2O-12e-=CO2↑+6H+(2分);1.204×1023或0.2NA(2分)
试题分析:(1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ/mol、②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-484kJ/mol、③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890kJ/mol,因此根据盖斯定律可知,③-①-②即得反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),所以该反应的反应热△H=-890kJ/mol+566kJ/mol+484kJ/mol=+160kJ/mol。
(1)①在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。根据方程式CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)可知,该反应是体积增大的可逆反应,则a.平衡时反应混合物各组分的浓度不变,CO2的浓度不再发生变化,说明到达平衡,故a正确;b.υ正(CH4)=2υ逆(CO),则υ正(CH4):υ逆(CO)=2:1,不等于化学计量数之比,未处于平衡状态,正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应进行,故b错误;c.混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值。反应混合物的总质量不变,随反应进行,反应混合物的总的物质的量增大,平均相对分子质量减小,混合气体的平均相对分子质量不发生变化,说明到达平衡,故c正确;d.CO与H2的化学计量数为1:1,反应数值按物质的量比为1:1进行,不能说明到达平衡,故d错误,答案选ac。
②根据图可知,温度一定时,甲烷的转化率α(P1)>α(P2)>α(P3)>α(P4)。由于该反应正反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡向逆反应进行,甲烷的转化率降低,故压强P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为P4>P3>P2>P1。
③根据图1可知,压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡X点,此时甲烷的转化率为80%,因此甲烷的浓度变化量为0.1mol/L×80%=0.08mol/L,故v(CH4)==0.016mol/(L•min)。根据速率之比等于化学计量数之比可知,v(CO)=2v v(CH4)=2×0.016mol/(L•min)=0.032mol/(L•min)。
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
起始浓度(mol/L) 0.1 0.1 0 0
转化浓度(mol/L) 0.08 0.08 0.16 0.16
平衡浓度(mol/L) 0.02 0.02 0.16 0.16
所以该温度下平衡常数K==
=1.64
(3)由图2可知,氢离子由左边转移到右边,左边有气体生成,故左边发生氧化反应,右边发生还原反应,反应中氧气得到电子,发生还原反应,故氧气在c口通入,电极总反应式为 2CH3OH+3O2=2CO2↑+4H2O,正极电极反应式为3O2+12H++12e-=6H2O,总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式为:CH3OH+H2O-12e-=CO2↑+6H+。铜的物质的量为6.4g÷64g/mol=0.1mol,根据电子转移守恒可知,转移电子等于铜离子转化为铜获得的电子,故转移电子数目为0.1mol×2×NAmol-1=0.2NA。
二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的精细化工产品,被认为是二十一世纪最有潜力的燃料[ 已知:CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(1) △H=-1455kJ/mol ]。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段:
①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚; 2CH3OH CH3OCH3+H2O
②合成气CO与H2直接合成二甲醚: 3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=-247kJ/mol
③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下:
(1)写出CO(g)、H2(g)、O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式(结果保留一位小数)
(2)在反应室2中,一定条件下发生反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)在密闭容器中达到平衡后,要提高CO的转化率,可以采取的措施是
A.低温高压 B.加催化剂 C.增加CO浓度 D.分离出二甲醚
(3)在反应室3中,在一定温度和压强条件下发生了反应:3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O (g) △H<0反应达到平衡时,改变温度(T)和压强(P),反应混合物CH3OH“物质的量分数”变化情况如图所示,关于温度(T)和压强(P)的关系判断正确的是 (填序号)
A.P3>P2 T3>T2 B.P2>P4 T4>T2
C.P1>P3 T1>T3 D.P1>P4 T2>T3
(4)反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H>0写出平衡常数的表达式:
如果温度降低,该反应的平衡常数 (填“不变”、“变大”、“变小”)
(5)如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图则a电极的反应式为:________________
(6)下列判断中正确的是_______
A.向烧杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成
B.烧杯b中发生反应为2Zn-4eˉ =2Zn2+
C.电子从Zn极流出,流入Fe极,经盐桥回到Zn极
D.烧杯a中发生反应O2 + 4H++ 4eˉ = 2H2O,溶液pH降低
正确答案
(1)CO(g)+H2(g)+O2(g) CO2(g)+H2O(l) △H=—567.3kJ/mol
(2)AD (3)C D (4)k=,变小
(5)CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11 H2O(6)B
试题分析:(1)将CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(1) △H=-1455kJ/mol 和3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=-247kJ/mol相加,整理可得:CO(g)+H2(g)+O2(g)
CO2(g)+H2O(l) △H=—567.3kJ/mol。(2)由于反应3H2(g)+3CO(g)
CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=-247kJ/mol的正反应是个气体体积减小的放热反应,所以达到平衡后,要提高CO的转化率,即是平衡正向移动,应该低温高压或分离出二甲醚。加入加催化剂只能缩短达到平衡所需要的时间,但平衡不发生移动。若 增加CO浓度,平衡正向移动,转化量增加,但加入量远远大于平衡转化消耗量,所以CO的转化率反而降低。选项为AD。(3)反应3H2(g)+CO2(g)
CH3OH(g)+H2O (g) △H<0达到平衡后,若增大压强或降低温度,平衡正向移动,CH3OH的含量增加;若降低压强或升高温度,平衡逆向移动,CH3OH的含量减少。则A.P2>P3,T2>T3.错误。B.P2>P4 T2>T4.错误。C.P1>P3 ,, T1>T3正确。D.P1>P4,T2>T3。正确。(4)反CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) △H>0的化学平衡常数的表达式为k=
如果温度降低,根据平衡移动原理。化学平衡向放热反应方向(即向逆反应方向)移动,所以该反应的平衡常数减小。(5)在燃料电池“二甲醚燃料电池”中,通入燃料的电极a电极为负极,电极的反应式为CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11 H2O。(6)A.由于活动性Zn>Fe,所以是Zn失去电子,作负极。Fe作正极。因为Fe未发生氧化反应,所以向烧杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,不会有蓝色沉淀生成。A错误,B正确。C. 电子从Zn极流出,流入Fe极,在溶液中阳离子从负极向正极移动,阴离子从正极相负极移动,从而形成闭合回路。错误.D.NaCl溶液呈中性,所以在烧杯a中发生反应O2 + 2H2O + 4eˉ =4OH-,溶液pH升高。错误。
根据化学学科中的基本理论,请回答下列问题:
Ⅰ、常温下,取pH=2的盐酸和醋酸溶液各100 ml, 向其中分别加入适量的Zn粒,反应过程中两溶液的pH变化如图所示。则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是_____ (填“A”或“B”)。
Ⅱ、丙烷在燃烧时能放出大量的热,它也是液化石油气的主要成分,作为能源应用于人们的日常生产和生活。
已知:①2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(l),△H1=-2741.8kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566kJ/mol
(1)写出丙烷的燃烧热的热化学方程式: 。
(2)现有1mol C3H8在不足量的氧气里燃烧,生成1mol CO和2mol CO2以及气态水,将所有的产物通入一个固定体积为1L的密闭容器中,在一定条件下发生如下可逆反应:
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+ H2(g) △H1=+41.2kJ/mol
①下列事实能说明该反应达到平衡的是
a.体系中的压强不发生变化 b.v正(H2)=v逆(CO)
c.混合气体的平均相对分子质量不发生变化 d.CO2的浓度不再反生变化
②5min后体系达到平衡,经测定,H2为0.8mol,则v(H2)= 。
③向平衡体系中充入少量CO,则平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)依据(1)中的反应可以设计一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丙烷气体;燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在其内部可以传导O2-。在电池内部O2-移向 极(填“正”或“负”);电池的正极电极反应为 。
正确答案
Ⅰ、B (2分)
Ⅱ、(1)C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l),△H=-2219.9KJ/mol (2分)
(2)①b、d;(2分)②0.16 mol/L•min;(2分) ③不变 (2分)
(3)负极(1分), O2+4e- = 2O2-(2分)
试题分析:Ⅰ、醋酸是弱酸,存在电离平衡,盐酸是强酸,全部电离,因此在pH相等的条件下醋酸溶液的浓度大于盐酸溶液的浓度。与锌的反应过程中醋酸还可以继续电离出氢离子,所以醋酸与锌反应的速率大,因此表示醋酸溶液中pH变化曲线的是B。
Ⅱ、(1)已知①2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(l),△H1=-2741.8kJ/mol、②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566kJ/mol,则依据盖斯定律可知(①+②×3)÷2即得到热化学方程式C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l),其中△H=(-2741.8kJ/mol-566kJ/mol×3)÷2=-2219.9KJ/mol。
(2)①a.由反应可知,反应前后的压强始终不变,则体系中的压强不发生变化,不能判断平衡,故a错误;b.v正(H2)=v逆(CO),说明正逆反应速率相等,故b正确;c.因体积不变,气体的总质量不变,所以混合气体的平均相对分子质量始终不变,不发生变化,不能判断平衡,故c错误;d.CO2的浓度不再发生变化,由平衡的特征“定”可知,则化学反应达到平衡,故d正确;故答案为:bd;
②5min后达到平衡,H2为0.8mol,其浓度是0.8mol÷1L=0.8mol/L,则v(H2)=0.8mol/L÷5min=0.16mol/(L•min);
③因平衡常数与温度有关,温度不变,平衡常数不变;
(3)原电池内部阴离子向由正极向负极移动,所以电池内部O2-由正极移向负极;原电池负极失去电子发生氧化反应,丙烷在负极放电,与O2-结合生成二氧化碳与水,电极反应式为C3H8+10O2--20e-=3CO2+4H2O,正极是氧气得到电子,发生还原反应,电极反应式为O2+4e- =2O2-。
(Ⅰ)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H
已知某些化学键的键能数据如下表:
请回答下列问题:
(1)已知CO中的C与O之间为叁键连接,该反应的△H= ;
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在250°C开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
则从反应开始到20min时,以CO表示的平均反应速率= ,该温度下平衡常数K= ,若升高温度则K值 (填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 ;
A.2v(H2)正=v(CH3OH)逆
B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器中气体的压强保持不变
D.单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH2
(Ⅱ)回答下列问题:
(1)体积均为100ml pH=2的CH3COOH与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,则Ka(HX) ______ Ka(CH3COOH)(填>、<或=)
(2)25℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得pH=6,则溶液中C(CH3COO−)-c(Na+)=____________mol·L-1(填精确值)。
正确答案
Ⅰ(1)-116 KJ/mol (2)0.0125mol/(L·min); 4; 减小。 (3)B C
Ⅱ(1)> (2)9.9×10-7;
试题分析:Ⅰ(1)△H=(1072+2×436-3×413-358-463)KJ/mol ="-116" KJ/mol。(2)在恒温、恒压下,P1:P2=n1:n2.12.6:8.4=3:X解得X=2. CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 在反应开始时n(CO)=" 1mol;" n(H2) =2mol;n(CH3OH)=0mol.假设反应消耗CO的物质的量为a,则20min时n(CO)="(1-a)mol;" n(H2)=" (2-2a)mol;" n(CH3OH)=amol. (1-a)+(2-2a)+a=2.解得a=0.5mol.所以V(CO)=△C/△t=0.5mol÷2L÷20min= 0.0125mol/(L·min) . 该温度下平衡常数K=C(CH3OH)÷{C(CO)·C(H2)}= (0.5÷2)÷{(0.5÷2)×(1÷2)2}=4. 由于该反应的正反应是放热反应。升高温度,化学平衡向吸热反应方向即逆反应方向移动。所以化学平衡常数减小。(3)A.若反应达到平衡,则v(H2)正v(CH3OH)逆=2:1;而A选项的则为v(H2)正v(CH3OH)逆 ="1:2" 。不相等。未达到平衡。B. 该反应是个反应前后气体体积不等的反应,若达到平衡,则气体的物质的量不变。平均摩尔质量也不变。正确。C.该反应是个反应前后气体体积不等的反应,若达到平衡,则气体的物质的量不变。由于容器的容积不变,所以容器中气体的压强保持不变 。正确。D.无论反应是否达到平衡,在任何时刻,每生成nmolCO的必同时生成2nmolH2。错误。故正确选项为B、C。Ⅱ(1)当溶液稀释时溶液的酸性越强,PH变化就越大。故Ka(HX) >Ka(CH3COOH)。(2)由于溶液呈电中性,所以C(Na+)+C(H+)=C(OH-)+C(CH3COO-).25℃时,Kw=10-14,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液的pH=6,C(H+)=10-6,则C(OH-)="Kw/" C(H+)=10-14÷10-6=10-8。则溶液中C(CH3COO−)-c(Na+)= C(H+)- C(OH-)=10-6-10-8=9.9×10-7(mol/L).
随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。
(1)处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol—1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol—1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程为 。
(2)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化 转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0。
若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,反应过程中各物质的浓度变化如图所示,该反应的化学平衡常数为K= 。
若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将 移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。
20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如上图所示的变化,则改变的条件可能是 (填序号)。
①加入催化剂 ②降低温度 ③缩小容器体积 ④增加CO2的量
(3)肼(N2H4)用亚硝酸(HNO2)氧化可生成氮的另一种氢化物,该氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977。写出肼与亚硝酸反应的化学方程式 。
正确答案
(1)CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ·mol-1(2分)
(2)k=" 5/144" 或0.0347 (2分); 不(1分); ② (1分)
(3) N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2O(2分)
试题分析:(1)根据盖斯定律,甲烷直接将NO2还原为N2的∆H=1/2∆H1+1/2∆H2=-867kJ·mol-1,所以热化学方程式为:CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ·mol-1
(2)根据图中所示浓度可知c(CO2)=0.4mol/L,则
K==
再向容器中充入CO、N2各0.6mol, Q仍为 5/144,所以平衡不移动;20min时,从图中看出平衡正向移动,N2起始浓度没变,所以选②。
(3) 根据氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977,可求得分子式为HN3,该反应的化学方程式为:N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2O
二甲醚(CH3OCH3,沸点为-24.9℃)被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO2在催化剂作用下合成二甲醚,并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下:
(1)已知:CH3OCH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为:△H= -1455.0kJ·mol-1、△H=" -285.8" kJ·mol-1。写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式: ;
(2)15~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作CO2吸收剂。写出吸收CO2反应的化学方程式 ;
(3)一定条件下用CO2和H2合成二甲醚,反应物气流量对CO2的转化率、二甲醚的选择性(是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例)影响结果如图1所示,当控制气流量为28mL· min-1时,则生成0.3mol二甲醚需要通入CO2的物质的量为 ;
图1 图2
(4)图2为二甲醚燃料电池示意图。
①a电极的电极反应式为 ;
②若以1.12 L·min-l(标准状况)的速率向该电池中通入二甲醚,用该电池电解50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,通电0.50 min后,计算理论上可析出金属铜的质量为 。
正确答案
(1)
(2)
(3)20mol
(4)① CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+
② 6.4g (每空2分)
试题分析:(1)已知:CH30CH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为:△H=-1455.OkJ•mol-1、△H=-285.8kJ•mol-1,①CH30CH3(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1455.0kJ•mol-1;
②H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)△H=-285.8kJ•mol-1,依据盖斯定律②×6-①得到:
2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H=-259.8kJ•mol‾1,写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式为:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H=-259.8kJ•mol‾1。
(2)15~20%的乙醇胺.(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作C02吸收剂,乙醇胺水溶液呈弱碱性是取代基氨基结合氢离子,使溶液中的氢氧根离子浓度增大,结合二氧化碳生成碳酸盐,反应的化学方程式为:2HOCH2CH2NH2+H2O+CO2⇌(HOCH2CH2NH3)2CO3。
(3)生产0.3mol二甲醚,理论上应生成二甲醚物质的量0.3mol÷5%=6mol,反应的反应的CO2的物质的量为12mol,实际通入的CO2的物质的量为12mol÷60%=20mol。
(4)①反应本质是二甲醚的燃烧,原电池负极发生氧化反应,二甲醚在负极放电,正极反应还原反应,氧气在正极放电.由图可知,a极为负极,b为正极,二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子,a电极的电极反应式为 CH3OCH3-12e-+3H2O═2CO2+12H+。
②若以1.12L•min-1(标准状况)的速率向该电池中通入二甲醚,用该电池电解500mL 2mol•L-1 CuS04溶液,通电0.50min后,通入二甲醚物质的量=1.12L/min×0.50min÷22.4L/mol
=0.025mol;依据电极反应电子守恒,CH3OCH3~12e-,n(e‾)=0.025mol×12=0.3mol, 50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,Cu2+共0.05mol×2mol•L‾1=0.1mol,Cu2+完全反应,所以m(Cu)=0.1mol×64g/mol=6.4g
高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H= -28.5 kJ·(mol-1
(1)已知:C(石墨)+CO2(g)2CO(g) △H=" +" 172.5 kJ·mol-1
则反应:Fe2O3(S) +3C(石墨)2Fe(s)+3CO(g) △H= kJ·mol-1
(2)冶炼铁反应 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ·mol-1的平衡常数表达式K= ,温度降低后,K值 .(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)在ToC时,该反应的平衡常数K=27,在1L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡.
①甲容器中CO的平衡转化率为
②下列说法正确的是 (填字母)。
a.乙容器中CO的平衡转化率小于甲容器
b.甲、乙容器中,CO2的平衡浓度之比为2:3
c.当容器内气体压强保持不变时,标志反应达到平衡状态
d.当容器中气体密度保持不变时,标志反应达到平衡状态
(4)钢铁工业是国家工业的基础,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
①下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀 (填编号)。
②在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图:A电极对应的金属是 (写元素名称),B电极的电极反应式是 。
③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因 。
正确答案
(1)(2分)489
(2)(2分)(1分);增大(1分)
(3)75%(1分);b,d(2分)
(4)(7分)BD(2分);铜(1分);Cu2++2e‾="Cu" (2分)
锌、铁、铜金属活泼性依次减弱。镀层破损后在潮湿空气中形成原电池,镀锌铁铁为正极受到保护,而镀铜铁铁做负极更容易被腐蚀。(2分)
试题分析:(1)根据盖斯定律,要求反应的∆H与已知两个反应∆H的关系为:∆H = ∆H1 +3∆H2,代入数据可得结果。
(2)Fe2O3、Fe为固体,所以平衡常数表达式只含气体CO、CO2;该反应正反应放热,所以降低温度,化学平衡正向移动,平衡常数增大。
(3)①设转化的CO浓度为x,按照三段式带入数据:
Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)
初始浓度: 1.0 1.0
转化浓度: x x
平衡浓度: 1.0-x 1.0+ x
带入平衡常数表达式:(1.0+x)3÷(1.0-x)3="27" 得x=0.5,
CO的转化率为:0.5÷1.0×100%=50%
②按照①的计算方法可求出乙容器中CO转化率为62.5%,故a项错误;甲容器CO2平衡浓度为1.5mol•L‾1, 乙容器CO2平衡浓度为2.25mol•L‾1,可得浓度之比为2:3,b项正确;本反应气体系数不变,所以压强保持不变,不能说明反应达到平衡,c项错误;当容器中气体密度保持不变时,说明气体质量不再变化,反应达到平衡,d项正确。
(4)B中铁为原电池的正极,D中铁为电解池的阴极,可防止铁棒被腐蚀;铜为镀层金属,为阳极材料,阴极为Cu2+得电子,镀层破损后,形成原电池,若铁为正极可防止腐蚀,若铁为负极则加快腐蚀速度。
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