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题型:简答题
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简答题 · 8 分

固定和利用CO2,能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法,该方法的化学方程式是:

CO2 (g)3H2 (g)→CH3OH (g)H2O (g)Q  (Q)

(1)若在恒温恒容的容器内进行该反应,则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有   。

A,容器内的压强保持不变

B,容器中CH3OH浓度与CO2浓度相等

C,容器中混合气体的密度保持不变

D,CO2的生成速率与H2O的生成速率相等

某科学实验小组将6mol CO2和8mol H2充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变),测得H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。回答下列问题:

(2)该反应在0~8min内CO2的平均反应速率是     mol··min

(3)该反应的平衡常数表达式为       。

(4)仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比,曲线Ⅰ改变的条件可能是    ,曲线Ⅱ改变的条件可能是    。若实线对应条件下平衡常数为,曲线Ⅰ对应条件下平衡常数为,曲线Ⅱ对应条件下平衡常数为,则的大小关系是         。

正确答案

(1)AD   

(2)0.125 

(3) K=                 

(4) 升温;加压;K=K2>K1 

解析


知识点

化学平衡状态的判断
1
题型: 单选题
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单选题 · 5 分

己知:。某温度下的平衡常数为400。此温度下,在1L体积不变的密闭容器中加入CH3OH,某时刻测得各组分的物质的量浓度如表,下列说法中不正确的是

A此时刻反应达到平衡状态

B容器内压强不变时,说明反应达平衡状态

C平衡时,再加入与起始等量的CH3OH,达新平衡后CH3OH转化率不变

D平衡时,反应混合物的总能量降低40kJ

正确答案

B

解析

略。

知识点

化学平衡状态的判断
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

一定条件下,分别向容积固定的密闭容器中充入A和足量B,发生反应如下:

2A (g) +B (s)  2D (g)  △H<0,测得相关数据如下,分析可知下列说法不正确的是

A实验III的化学平衡常数K<1

B实验放出的热量关系为b>2a

C实验III 在30min达到平衡时的速率v (A)为0.005mol·L-1·min-1

D当容器内气体密度不随时间而变化时上述反应已达平衡

正确答案

B

解析

知识点

化学平衡常数的含义化学平衡状态的判断
1
题型:简答题
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简答题 · 18 分

开发、使用清洁能源发展“低碳经济”,正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。

(1)已知:①2CH3OH(l)+ 3O2(g)= 2CO2(g)+ 4H2O(g)ΔH1 = –1275.6 kJ·mol– 1

②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g)   ΔH2 = –566.0 kJ·mol– 1

③H2O(g)= H2O(l) ΔH3 = –44.0 kJ·mol– 1写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:__________。

(2)生产甲醇的原料CO和H2来源于:CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+ 3H2(g)

① 一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则,Pl        P2;A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小顺序为__________。(填“<”、“>”“=”)

② 100℃时,将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为100 L的反应室,反应达平衡的标志是:__________。

A. 容器内气体密度恒定

B. 单位时间内消耗0.1 mol CH4同时生成0.3 mol H2

C. 容器的压强恒定

D. 3v正(CH4)= v逆(H2

如果达到平衡时CH4的转化率为0.5,则100℃时该反应的平衡常数K =__________。

(3)某实验小组利用CO(g)、O2(g)、KOH(aq)设计成如图b所示的电池装置,负极的电极反应式为__________。用该原电池做电源,常温下,用惰性电极电解200 mL饱和食盐水(足量),消耗的标准状况下的CO 224 mL,则溶液的pH =__________。(不考虑溶液体积的变化)

(4)氢氧燃料电池的三大优点是:__________、__________、能连续工作。

正确答案

(1)CH3OH(l)+ O2(g)= CO(g)+ 2H2O(l)ΔH = –442。8 kJ·mol– 1

(2)①  <; KC> KB >KA;②CD  2.25×10– 4mol2·mol– 2

(3)CO + 4OH+ 2H2O + 2e;13

(4)污染少、能量利用率高 

解析

略。

知识点

热化学方程式电极反应和电池反应方程式化学平衡状态的判断
1
题型:简答题
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简答题 · 18 分

碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素,在工农业生产中有广泛的应用。

(1)用于发射“天宫一号”的长征二号F火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3-NH-NH-CH3),氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量能量,同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下,1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,请写出该反应的热化学方程式________。

(2)298K时,在2L的密闭容器中,发生可逆反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-a kJ·mol-1 (a>0) 。N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时, N2O4的浓度为NO2的2倍,回答下列问题。

①298k时,该反应的平衡常数为________L ·mol-1

②下列事实能判断该反应处于平衡状态的是________。

a.混合气体的密度保持不变

b.混合气体的颜色不再变化

c. VN2O4)正=2VNO2)逆

③若反应在398K进行,某时刻测得n(NO2)=0.6 mol  n(N2O4)=1.2mol,则此时

V(正)________V(逆)(填“>”“<”或“=”)。

(3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。

试分析图中a、b、c、d、e五个点,

①水的电离程度最大的是________;

②其溶液中c(OH-)的数值最接近NH3·H2O的电离常数K数值的是________。

③在c点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是________。

正确答案

(1)C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)  ΔH=-2550 kJ·mol-1

(2)①6.67;②b;③< 

(3)①b;②d;③c(Na)>c(SO)>c(NH)>c(OH)=c(H)

解析

略。

知识点

热化学方程式化学平衡状态的判断离子浓度大小的比较
1
题型:简答题
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简答题 · 6 分

研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

(1)利用反应:6NO2+8NH37N2+12 H2O可处理NO2

若在120℃时该反应在一容积为2L的容器内反应,20min时达到平衡,10min时电子转移了1.2mol,则0~10min时,平均反应速率υ(NO2)=            。

(2)一定条件下NO2与SO2可发生反应,其方程式为:

NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)-Q,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是          。

A、体系压强保持不变                              

B、混合气体颜色保持不变

C、SO3和NO的体积比保持不变                     

D、混合气体的平均相对分子质量保持不变

(3)若改变条件,使平衡常数变大,该反应          。

A、一定向正反应方向移动                       

B、在平衡移动时,正反应速率先减小后增大

C、一定向逆反应方向移动                       

D、在平衡移动时,逆反应速率先增大后减小

(4)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) 。

CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应         (填“放热”或“吸热”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是:            。

正确答案

(1)0.015mol/L.min ;

(2)B 

(3)A 

(4)放热     在此压强下,CO转化率已很高,压强太高,会增加设备的成本。

解析


知识点

反应速率的定量表示方法化学平衡状态的判断
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理后方可排放。常用的处理方法有两种。

方法1:还原沉淀法。

该法的工艺流程为:

其中第①步存在平衡:2 CrO42- (黄色)+2H+Cr2O72- (橙色)+ H2O

(1)若第①步中平衡体系的pH=2,则该溶液显_________色;向该溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀)则平衡_________移动(填“向左”或“向右”或“不变”),溶液颜色将_________。

(2)能说明第①步反应达平衡状态的是_________(选填编号)

 A.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同  

B.2υ(Cr2O72-)=υ(CrO42-)

C.溶液的颜色不变

(3)若改变条件使平衡状态的第①步反应向正反应方向移动,则该反应_________(选填编号)

A.平衡常数K值可以不改变    B.再达平衡前正反应速率一定大于逆反应速率

C.Cr2O72-的浓度一定增大      D.平衡移动时正反应速率一定先增大后减小

(4)第②步中,还原1 mol Cr2O72-离子,需要_________mol的FeSO4•7H2O。

(5)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:

  Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq)带温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)•c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5 mol/L,溶液的pH应调至_________。

方法2:电解法。

该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解的进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。

(6)用Fe做电极的原因为___________________________。

(7)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)_________,溶液中同时生成的沉淀还有_______。

正确答案

(1)橙;向左;变浅

(2)C

(3)AB

(4)  6

(5) 5

(6)阳极反应为Fe-2e→Fe2+,提供还原剂Fe2+

(7)2H++2e→H2↑  Fe(OH)3

解析


知识点

电极反应和电池反应方程式化学平衡状态的判断
1
题型:填空题
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填空题 · 151 分

苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上,苯乙烯可由乙苯和CO2

催化脱氢制得。总反应原理如下:

回答下列问题:

(1)乙苯在CO2气氛中的反应可分两步进行:

由乙苯制取苯乙烯反应的              。

(2)在温度为T1时,该反应的平衡常数K=0.5mol/L。在2L的密闭容器中加入乙苯与CO2,反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol。

①该时刻化学反应           (填“是”或“不是”)处于平衡状态;

②下列叙述能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是           (填正确答案编号);

a、正、逆反应速率的比值恒定     b、c(CO2)=c(CO)

c、混合气体的密度不变                          d、CO2的体积分数保持不变

③若将反应改为恒压绝热条件下进行,达到平衡时,则乙苯的物质的量浓度      (填

正确答案编号)

a、大于0.5mol/L                                   b、小于0.5mol/L

c、等于0.5mol/L                                         d、不确定

(3)在温度为T2时的恒容器中,乙苯、CO2的起始浓度分别为2.0mol/L和3.0mol/L,设反应平衡后总压强为P、起始压强为,则反应达到平衡时苯乙烯的浓度为       ,乙苯的转化率为            (均用含、P的表达式表示)。

(4)写出由苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式                        。

正确答案

(1)+158.8KJ/mol

(2)

(3)

(4)

解析


知识点

用盖斯定律进行有关反应热的计算化学平衡状态的判断
1
题型:简答题
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简答题 · 14 分

“富煤、贫油、少气”是我国能源发展面临的现状。随着能源的日益紧张,发展“煤化工”对我国能源结构的调整具有重要意义。下图是煤化工产业链之一。

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍,科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法,连续产出热值很高的煤炭合成气,其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛。

(1)已知:

                                    

                ②

则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g),ΔH= _______kJ/mol。在标准状况下,33.6 L的煤炭合成气与氧气完全反应生成CO2和H2O,反应过程中转移_______mol e-

(2)在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

①下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是_______

a.体系压强保持不变

b.密闭容器中CO、H2、CH3OH(g)3种气体共存

c.CH3OH与H2物质的量之比为1:2

d.每消耗1 mol CO的同时生成2molH2

②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如右图所示。

A、B两点的平衡常数_______(填“前者”、“后者”或“一样”)大;

达到A、C两点的平衡状态所需的时间tA       tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。

在不改变反应物用量的情况下,为提高CO的转化率可采取的措施是_______(答出两点即可)。

(3)工作温度650℃的熔融盐燃料电池,是用煤炭气(CO、H2)作负极燃气,空气与CO2的混合气体为正极燃气,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质,以金属镍(燃料极)为催化剂制成的。负极的电极反应式为:CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O;则该电池的正极反应式为_______。

正确答案

见解析。

解析

(1)-524.8 ;  3

(2)①a d

②一样 ; 大于  

降温、加压、将甲醇从混合体系中分离出来

(3)

知识点

氧化性、还原性强弱的比较用盖斯定律进行有关反应热的计算化学平衡状态的判断
1
题型:填空题
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填空题 · 14 分

I.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)   ΔH

一定温度下,在1.0 L密闭容器中放入1 mol C(s)、1 mol H2O(g)进行反应,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)下列哪些选项可以说明该可逆反应已达平衡状态       。

A.混合气体的密度不再发生改变      B.消耗1 mol H2O(g)的同时生成1 mol H2

C.ΔH不变                         D.v(CO) = v(H2)

(2)由总压强P和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n,n=____ mol;由表中数据计算反应达平衡时,反应物H2O(g)的转化率α =_____(精确到小数点后第二位)。

Ⅱ.硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。

(1)已知25℃时:xSO2 (g)+2xCO(g)=2xCO2 (g)+Sx (s)     ΔH=ax kJ/mol

2xCOS(g)+xSO2 (g)=2xCO2 (g)+3Sx (s)   ΔH=bx kJ/mol。

则反应COS(g)生成CO(g)、Sx (s)的热化学方程式是                             。

(2)向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H2S、HS、S2−的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与滴加盐酸体积的关系如右图所示(忽略滴加过程H2S气体的逸出)。试分析:

①B曲线代表       分数变化(用微粒符号表示);滴加过程中,溶液中一定成立:

c(Na+)=                                。

②M点,溶液中主要涉及的离子方程式                              。

正确答案

I.(1)AD        (2)P/P0  ; 79.82%(或0.80)

II.(1)①xCOS(g) = xCO(g)+ Sx(s) ;  ΔH=0.5(bx-ax)kJ/mol

(2)①HS-;    c(Na+)=3[c(H2S)+c(HS)+c(S2)](由物料守恒得出)

或c(Na+)= c(Cl)+c(OH)+c(HS)+2c(S2)-c(H+)(由电荷守恒得出)

②M:2S2-+3H+=HS+H2S

解析


知识点

热化学方程式化学平衡状态的判断
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