- 化学反应条件的控制
- 共213题
有关元素A、B、C、D、E、F的信息如下:
请回答下列问题:
(1)写出物质甲与乙反应的离子方程式______
(2)下列说法不正确的是______(填序号).
①实验室可用右图所示装置制取B的最高价氧化物
②用C单质做成的槽车,可用来运输甲的浓溶液
③C和铜与稀硫酸组成的原电池,C电极被还原
(3)若用石墨做电极电解元素D、E组成的化合物饱和水溶液,写出电解反应的离子方程式为:______
(4)已知:2AO2(g)
A2O4(g);△H<0.在恒温恒容条件下,将一定量AO2和A2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中,反应过程中各物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系如下图所示.
①该反应是由______开始反应的.(填“正反应”、“逆反应”、或“正逆反应同时”.)
②a、b两个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是______.
③前10min内用AO2表示的化学反应速率v(AO2)=______mol•L-1•min-1.
正确答案
A最高价氧化物对应的水化物(甲)能与其气态氢化物(乙)反应生成盐,说明生成的盐含有的元素全部为非金属元素,则应为N;
B最外层电子数是次外层电子数的2倍,应为C元素;
CM层上有3个电子,应为Al元素;
D短周期原子半径最大的主族元素,应为Na元素;
E最高正价与最低负价代数和为6,则最高正价为+7,应为Cl元素.
(1)A最高价氧化物对应的水化物(甲)为HNO3,气态氢化物(乙)为NH3,二者反应的离子方程式为H++NH3=NH4+,故答案为:H++NH3=NH4+;
(2)①B为C元素,对应的最高价氧化物为CO2,可用CaCO3和盐酸反应制备,反应不用加热,可用①图装置制备,故①正确;
②Al与冷的浓硝酸发生钝化反应,在表面生成一层致密的氧化物膜,阻碍反应的继续进行,所以可用Al制备的槽车运输浓硝酸,故②正确;
③Al和铜与稀硫酸组成的原电池中,Al较活泼,应作原电池的负极,被氧化,故③错误,
故答案为:③;
(3)电解饱和NaCl溶液,生成NaOH、H2、Cl2,反应的离子方程式为2Cl-+2H2O=2OH-+H2↑+Cl2↑,故答案为:2Cl-+2H2O=2OH-+H2↑+Cl2↑;
(4)已知:2NO2(g)
N2O4(g);△H<0.在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中,
①反应为可逆反应,所加入的物质既有反应物,也有生成物,则正逆反应同时,故答案为:正逆反应同时;
②a、b两个点中,b点物质的浓度不再发生变化,应达到平衡状态,故答案为:b;
③化学反应中,物质的量浓度变化之比等于化学计量数之比,则X为NO2的变化曲线,Y为 N2O4的变化曲线,
v(NO2)==0.04mol•L-1•min-1,故答案为:0.04.
A、B、C、D、E、F均为短周期元素,其原子序数依次增大.已知:A的最外层电子数等于其电子层数;B的最外层电子数是次外层电子数的两倍;D是地壳中含量最高的元素;D和F、A和E分别同主族;E是所有短周期主族元素中原子半径最大的元素.根据以上信息回答下列问题:
(1)B与D形成化合物BD2的结构式为______
(2)A、C、D三元素能形成一种强酸甲,写出单质B与甲的浓溶液反应的化学反应方程式______.
(3)均由A、D、E、F四种元素组成的两种盐,其相对分子质量相差16,写出它们在溶液中相互作用的离子方程式为______;由B、D、E组成的盐溶于水后溶液显碱性,其原因是(用离子方程式表示)______.
(4)C2A4─空气燃料电池是一种碱性燃料电池.电解质溶液是20%~30%的KOH溶液.则燃料电池放电时:正极的电极反应式是______.
(5)已知:2CD2(g)
C2D4(g);△H<0.在恒温恒容条件下,将一定量CD2和C2D4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中,反应过程中各物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系如图所示.
①a、b、c、d四个点中,化学反应处于平衡状态的是______点.
②25min时,增加了______(填物质的化学式)______mol.
③a、b、c、d四个点所表示的反应体系中,气体颜色由深到浅的顺序是______(填字母).
正确答案
A、B、C、D、E、F均为短周期元素,其原子序数依次增大.B的最外层电子数是次外层电子数的两倍,则B有2个电子层,最外层有4个电子,则B为碳元素;A的最外层电子数等于其电子层数,原子序数小于碳元素,则A为氢元素;D是地壳中含量最高的元素,则D为氧元素;C元素介于氧元素与碳元素之间,则C为氮元素;D和F同主族,则F为硫元素;A和E同主族,E是所有短周期主族元素中原子半径最大的元素,则E为钠元素.
(1)B与D形成化合物BD2为CO2,CO2中碳原子与氧原子之间形成2对共用电子对,结构式为O═C═O.
故答案为:O═C═O.
(2)A、C、D三元素能形成一种强酸甲,甲为HNO3,单质B为碳单质,碳与浓硝酸反应的方程式为
C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O.
故答案为:C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O.
(3)均由A、D、E、F四种元素组成的两种盐,其相对分子质量相差16,则该两种盐为NaHSO4、NaHSO3,二者反应的离子方程式为H++HSO3-═SO2↑+H2O,由B、D、E组成的盐为 Na2CO3,碳酸钠是强碱弱酸盐,碳酸根水解
CO32-+H2O
HCO3-+OH-,使溶液呈碱性.
故答案为:H++HSO3-═SO2↑+H2O; CO32-+H2O
HCO3-+OH-.
(4)C2A4是N2H4,N2H4─空气燃料电池是一种碱性燃料电池.电解质溶液是20%~30%的KOH溶液.原电池正极发生还原反应,氧气在正极放电,正极的电极反应式是O2+2H2O+4e-═4OH-.
故答案为:O2+2H2O+4e-═4OH-.
(5)发生反应2NO2(g)
N2O4(g);△H<0.由图可知平衡时,X为生成物,X的浓度变化为0.4mol/L,Y为反应物,Y的浓度变化为0.2mol/L,所以X为NO2,Y为N2O4.
①浓度不变时处于平衡状态,由图可知,bd处于平衡状态.
故答案为:bd.
②由图可知平衡时,X为生成物,X的浓度变化为0.4mol/L,Y为反应物,Y的浓度变化为0.2mol/L,所以X为NO2,Y为N2O4.25min时,X的浓度瞬间增大,X的浓度增大为0.4mol/L,Y的浓度瞬间不变,所以应该增加了NO2,增加二氧化氮的物质的量为0.4mol/L×2L=0.8mol.
故答案为:NO2; 0.8.
③二氧化氮的浓度越大,气体颜色越深,所以a、b、c、d四个点所表示的反应体系中,气体颜色由深到浅的顺序是 cdba.
故答案为:cdba.
已知反应:CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)△H=-41.2kJ/mol,生成的CO2与H2以不同的体积比混合时在合适条件下的反应可制得CH4.
(1)850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O(g),CO和H2O(g)浓度变化如右图所示,下列说法正确的是______(填序号).
A.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量
B.第4min时,混合气体的平均相对分子质量不再变化,可判断已达到平衡
C.第6min时,若升高温度,反应平衡常数会增大
D.第8min时,若充入CO,会导致v(正)>v(逆),平衡向正反应方向移动
(2)850℃时,若在容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO、3.0mol H2O、1.0mol CO2和x mol H2.若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是______.
(3)如将H2 与CO2以4:1的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4.已知:
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H2=-285.8kJ/mol
则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是______.
(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极.负极反应式为______,正极反应式为______.为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定.为此电池工作时必须有部分A物质参加循环,则A物质的化学式是______.实验过程中,若通入了标准状况下空气448L(假设空气中O2体积分数为20%),则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4______L.
正确答案
(1)A.1.2mol水蒸气参加反应,通常条件下放出的热量为41.2kJ/mol×1.2mol=49.44kJ,故A正确;
B.由图可知4min时到达平衡,随反应进行,混合气体总质量不变,总物质的量不变,平均相对分子质量始终不变,所以不能作为平衡状态的判断依据,故B错误;
C.该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,平衡常数减小,故C错误;
D.第8min时,若充入CO,反应物浓度增大,会导致v(正)>v(逆),平衡向正反应方向移动,故D正确;
故选AD;
(2)由图可知,平衡时CO的浓度为0.08mol/L,则:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
开始(mol/L):0.2 0.3 0 0
变化(mol/L):0.12 0.12 0.12 0.12
变化(mol/L):0.08 0.18 0.12 0.12
故平衡常数k==1,
平衡向正反应方向移动,浓度商小于平衡常数,即<1,解得x<3,
故答案为:x<3;
(3)已知:①CH4 (g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)△H2=-285.8kJ/mol
由盖斯定律,②×4-①得CO2(g)+4H2(g)═CH4 (g)+2H2O(l)△H=-252.9 kJ/mol
故答案为:CO2(g)+4H2(g)═CH4 (g)+2H2O(l)△H=-252.9 kJ/mol;
(4)负极上甲烷失电子发生氧化反应,电极反应式为:CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,正极上氧化剂得电子发生还原反应,电极反应式为:O2+2CO2+4e-=2CO32-;
电池是以熔融碳酸盐为电解质,可以循环利用的物质只有二氧化碳(CO2),所以要不断补充二氧化碳,
根据转移电子相等计算,若通入了标准状况下空气448L(假设空气中O2体积分数为20%),则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4体积==44.8L,
故答案为:CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,O2+2CO2+4e-=2CO32-;CO2;44.8.
为减小CO2对环境的影响,在限制其排放量的同时,应加强对CO2创新利用的研究.
(1)①把含有较高浓度CO2的空气通入饱和K2CO3溶液.
②在①的吸收液中通高温水蒸气得到高浓度的CO2气体.
写出②中反应的化学方程式______.
(2)如将CO2与H2 以1:3的体积比混合.
①适当条件下合成某烃和水,该烃是______(填序号).
A.烷烃 B.烯烃 C.炔烃 D.苯的同系物
②适当条件下合成燃料甲醇和水.在体积为2L的密闭容器中,充入 2mol CO2和6mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol.
测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.
从反应开始到平衡,v(H2)=______;氢气的转化率=______;能使平衡体系中n(CH3OH)增大的措施有______.
(3)如将CO2与H2 以1:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4.已知:
CH4 (g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)△H2=-285.8kJ/mol
则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是______.
(4)某同学用沉淀法测定含有较高浓度CO2的空气中CO2的含量,经查得一些物质在20℃的数据如下表.
(说明:Ksp越小,表示该物质在水溶液中越易沉淀)
吸收CO2最合适的试剂是______(填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”)溶液,实验时除需要测定工业废气的体积(折算成标准状况)外,还需要测定______.
正确答案
(1)①中碳酸钾吸收二氧化碳生成碳酸氢钾,通高温水蒸气,碳酸氢钾分解生成碳酸钾、二氧化碳与水,反应方程式为:2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑,
故答案为:2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑;
(2)①设CO2与H2 的物质的量分别为1mol、3mol,根据O原子守恒可知生成H2O为2mol,故生成的烃中C原子与H原子的物质的量之比为1mol:(3mol×2-2mol×2)=1:2,故该烃的最简式为CH2,符合烯烃的通式,
故答案为:B;
②由图可知,10min达平衡,平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L,v(CH3OH)==0.075mol/(L•min),根据速率之比等于化学计量数之比,故v(H2)=3v(CH3OH)=3×0.075mol/(L•min)=0.225mol/(L•min),
平衡时△n(CH3OH)=0.75mol/L×2L=1.5mol,根据方程式可知△n(H2)=3△n(CH3OH)=3×1.5mol=4.5mol,所以氢气的转化率为×100%=75%,
该反应正反应是体积减小的放热反应,故降低温度或加压或增大H2的量等,可以是平衡向正反应移动,增大CH3OH的物质的量,
故答案为:0.225mol/(L•min),75%,降低温度(或加压或增大H2的量等);
(3)已知:①CH4 (g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)△H2=-285.8kJ/mol
由盖斯定律,②×4-①得CO2(g)+4H2(g)═CH4 (g)+2H2O(l)△H=-252.9 kJ/mol
故答案为:CO2(g)+4H2(g)═CH4 (g)+2H2O(l)△H=-252.9 kJ/mol;
(4)碳酸钙与碳酸钡的溶度积形成不大,用沉淀法测定含有较高浓度CO2的空气中CO2的含量,故吸收二氧化碳的吸水剂溶解度应该较大,若溶解性减小,会导致二氧化碳吸收不完全,故选择氢氧化钡吸收二氧化碳,
通过沉淀法测定废气中二氧化碳的含量,二氧化碳转化为碳酸钡沉淀,根据碳酸钡的质量可以确定二氧化碳的体积,实验时除需要测定工业废气的体积外,还需要测碳酸钡的质量,
故答案为:Ba(OH)2,BaCO3的质量.
在温度为373K时,将0.100mol无色的N2O4气体放入1L抽空的密闭容器中,立刻出现红棕色,直至建立N2O4
2NO2的平衡.下图是隔一定时间测定到的N2O4的浓度(纵坐标为N2O4的浓度,横坐标为时间)
(1)计算在20至40秒时间内,NO2的平均生成速率为______mol•L-1•S-1.
(2)该反应的化学平衡常数表达式为K=______.
(3)下表是不同温度下测定得到的该反应的化学平衡常数.
据此可推测该反应(生成NO2)是______反应(选填“吸热”或“放热”).
正确答案
(1)在20至40秒时间内,c(N2O4)==0.001mol/(L•s),
由方程式可知:c(NO2)=2×c(N2O4)=2×0.001mol/(L•s)=0.002mol/(L•s),故答案为:0.002;
(2)平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,在N2O4
2NO2中,k=,
故答案为:;
(3)由表中数据可知,温度升高,平衡常数增大,则说明升高温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,
故答案为:吸热.
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