- 化学平衡
- 共20016题
工业生产硝酸铵的流程图如下：
请回答下列问题：
(1)写出硝酸铵在工农业生产中的主要用途____________（任写一条）。
(2)已知N2 (g) +3H2(g)
①在500℃、200atm和铁催化条件下向一密闭容器中充入 1mol N2和3 mol H2，充分反应后，放出的热量_________（填 “<”“>”或“=”）92.4kJ，理由是_____________。
②为有效提高氢气的转化率，实际生产中宜采取的措施有___________
A．降低温度
B．最适合催化剂活性的适当高温
C．增大压强
D．降低压强
E．循环利用和不断补充氮气
F．及时移出氨
(3)写出氨在铂铑合金网催化氧化下的化学方程式：_________。
(4)在一定温度和压强的密闭容器中，将物质的量之比为 3：2的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气中氨的体积分数为15%，此时H2的转化率为___________。
正确答案
(1)可做氮肥
(2)①< ；在latm和298K条件下． 1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol氨气,放出92.4kJ热量，而该反应为可逆反应，不可能进行完全，且题给条件为500℃、200 atm，故放出的热量肯定小于92.4 kJ
②CEF
(3)4NH3 +5O2
(4)32.6%
在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇，其过程如下图所示，试回答下列问题
（1）该合成路线对于环境保护的价值在于________________。
（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。用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因：_______________________。
（3）CH3OH、H2的燃烧热分别为：△H＝－725．5kJ/mol、△H＝－285．8kJ/mol，写出工业上以CO2、
H2合成CH3OH的热化学方程式：_____________________。
（4）据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇也已成为现实。
2CO2(g)+6H2(g)
a．使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率
b．反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应
c．充入大量CO2气体可提高H2的转化率
d．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
正确答案
（1）有利于防止温室效应
（2）HOCH2CH2NH2+H2O
（4）acd
高铁酸钾（K2FeO4）具有极强的氧化性，是一种优良的水处理剂．
（1）已知：4FeO42-+10H2O⇌4Fe（OH）3+8OH-+3O2．K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有______、______．
（2）将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的溶液中，配制成c（FeO42-）=1.0mmol•L-1的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c（FeO42-）的变化，结果见图Ⅰ．该实验的目的是______；发生反应的△H______0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）FeO42-在水溶液中的存在形态如图Ⅱ所示．下列说法正确的是______（填字母）．
A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2，HFeO4-的分布分数逐渐增大
C．向pH=6的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：HFeO4-+OH-=FeO42-+H2O
（4）高铁酸钾还制作可充电电池，原理为：3Zn+2K2FeO4+8H2O
正确答案
（1）高铁酸钾（K2FeO4）具有极强的氧化性，是一种优良的水处理剂，起到杀菌消毒作用，形成胶体具有吸附悬浮杂质的作用；
故答案为：杀菌消毒、吸附悬浮物；
（2）由图1数据可知，温度越高，相同时间内FeO42-浓度变化越快，高铁酸钾溶液平衡时FeO42-浓度越小，温度越高FeO42-浓度越小，正向反应是吸热反应；
故答案为：探究温度对FeO42-浓度的影响；＞；
（3）A、不同PH值时，溶液中铁元素的存在形态及种数不相同，比如在PH值等于6时，就只有两种形态，故A错误；
B、向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2，HFeO4-的分布分数先增大随后又减小，故B错误；
C、pH=6的这种溶液中，铁元素的存在形态有HFeO4-和FeO42-，加KOH溶液，只有HFeO4-能反应，发生反应的离子方程式为：HFeO4-+OH-=FeO42-+H2O，故C正确；
故答案为：C；
（4）反应原理为：3Zn+2K2FeO4+8H2O
故答案为：Fe（OH）3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O；
工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤．压强及温度对SO2转化率的影响如下表（原料气各成分的体积分数为：SO2：7% O2：11% N2：82%）；
（1）已知SO2的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？______；
（2）在大400～500℃时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：______；
（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？______（填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量？______（填“是”或“否”）；
（4）工业生产硫酸产生的尾气主要含SO2和SO3，会造成______（填环境问题），工业上常用足量的浓氨水来吸收，写出相关的离子方程式______
______
（5）已知：2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）；△H=-196.9kJ•mol-1，计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO3质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量．（写出解题过程）
正确答案
（1）由表中数据可知，压强一定时，温度升高时，SO2的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，
故答案为：压强一定时，温度升高时，SO2的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应；
（2）由表中数据可知，增大压强对SO2的转化率影响不大，同时增大成本，故通常采取采用常压而不是高压，
故答案为：增大压强对SO2的转化率影响不大，同时增大成本；
（3）催化剂缩短到达平衡时间，不影响平衡移动，二氧化硫的转化率不变；
反应热只与始态和终态的能量有关，与反应条件无关，催化剂不改变始态和终态的能量，使用催化剂反应热不变，
故答案为：否；否；
（4）SO2和SO3会导致酸雨；
氨水二氧化硫反应生成亚硫酸铵，反应离子方程式为：2NH3•H2O+SO2=2NH4++SO32-+H2O；
与三氧化硫反应生成硫酸铵，反应离子方程式为：2NH3•H2O+SO3=2NH4++SO42-+H2O，
故答案为：酸雨；2NH3•H2O+SO2=2NH4++SO32-+H2O；2NH3•H2O+SO3=2NH4++SO42-+H2O；
（5）1万吨98%的硫酸含有H2SO4的质量为1×1010×98%=9.8×109g，
令需要SO3的质量为m，放出的热量为y，则：
2H2SO4～2SO3～Q=196.9kJ
2×98g 2×80g 196.9kJ
9.8×109g m y
所以2×98g：9.8×109g=2×80g：m，解得m=8×109g=8×103t
所以2×98g：196.9kJ=9.8×109g：y，解得y=9.85×109kJ
答：需要的SO3质量为8×103t，生产这些SO3所放出的热量为9.85×109kJ．
哥本哈根会议虽未能就减排问题达成有约束力的协议，但各国对于CO2对气候的影响达成了共识，都在积极研究方法循环利用CO2。CO2（g）与H2（g）反应可生成CH3OH（g）和H2O（g）。某实验小组为研究该反应进行了如下实验。在某温度下，向容积为10L的恒温恒容容器中充入amol CO2和amol H2，测得不同时刻的c(H2)如下表。
（1）写出生成CH3OH反应的化学方程式：________________________。若达平衡状态时，放出的热量为
58．8kJ，则上述反应的△H=_______________。0~10 min内，CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)=_______。
（2）下列措施能使平衡体系中增大的是_______（填字母）。
A、升高温度 B、充入Ar使压强增大
C、再充入0．5amol CO2和0．5amol H2 D、将水从平衡体系中分离出来
（3）a=____________，该温度下上述反应的平衡常数K=___________（精确到0．1）。
（4）在如图所示的坐标系中，画出CO2和H2的浓度随时间变化的图像。
正确答案
（1）CO2+3H2
（2）CD
（3）4.0；803.6
（4）
利用天然气合成氨的工艺流程示意图如图1所示：
依据上述流程，完成下列填空：
（1）天然气脱硫时的化学方程式是______．
（2）K2CO3（aq）和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是______（多选扣分）．
（a）相似相溶原理 （b）勒沙特列原理 （c）酸碱中和原理
（3）由KHCO3分解得到的CO2可以用于______（写出CO2的一种重要用途）．
（4）整个流程有三处循环，一是Fe（OH）3循环，二是K2CO3（aq）循环，请在图2中标出上述流程图第三处循环（循环方向、循环物质）．
（5）在一定温度和压强的密闭合成反应器中，H2和N2混合气体平均相对分子质量为8.5，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的平均式量为10，请计算此时H2的转化率（写出计算过程）：______．
正确答案
（1）硫化氢是酸性气体，可以和碱氢氧化铁发生中和反应：3H2S+2Fe（OH）3→Fe2S3+6H2O，
故答案为：3H2S+2Fe（OH）3═Fe2S3+6H2O；
（2）K2CO3（aq）和CO2反应生成碳酸氢钾，增大压强，化学平衡向右进行，符合化学平衡移动原理，故答案为：b；
（3）二氧化碳可以和氢氧化钠反应生碳酸钠，固体二氧化碳干冰易升华可以做制冷剂，故答案为：生产纯碱（或作制冷剂等）；
（4）上述流程图第三处循环使用的物质是氮气和氢气，即
，故答案为：
；
（5）设充入气体总量为1mol，氮气为x，则氢气为（1-x）．
则有：28x+2（1-x）=8.5解得：N2：x=0.25mol H2：1mol-0.25mol=0.75mol
又设平衡时N2转化y，则：
N2 +3H2⇌2NH3
起始 0.25mol 0.75mol 0
变化 y 3y 2y
平衡 （0.25-y）mol （0.75-3y）mol 2ymol
则有：
解得：y=0.075mol
则氢气的转化率为：
答：此时H2的转化率为30%．
在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，两侧分别进行如下图所示的可逆反应。各物质的起始加入量如下：A、B和C均为4.0 mol，D为6.5 mol，F为2.0 mol，设E为x mol。当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于正中位置。请填写以下空白
(1)若x=4.5，则右侧反应在起始时向__________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。欲使起始反应维持向该方向进行，则x的最大取值应小于__________。
(2)若x分别为4.5和5.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量是否相等?__________(填“相等”“不相等”或“不能确定”)。其理由是_______________________。
正确答案
(1)正反应；7.0
(2)不相等；两种情况是在两个不同温度下建立的化学平衡，平衡状态不同，所以物质的量也不相同
在反应2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g），△H＜0达到平衡后，升高温度反应速率一定加快，平衡向正反应方向进行．______．
正确答案
升高温度，正逆反应速率都增大，平衡向吸热方向移动，已知2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g），△H＜0，所以升高温度反应速率一定加快，平衡向逆方向移动，所以说法错误，
故答案为：说法错误．
有下列二个反应：①Fe（s）+CO2（g）═FeO（s）+CO（g），平衡常数为K1；
②Fe（s）+H2O（g）═FeO（s）+H2（g），平衡常数为K2．测得在不同温度下，K1、K2值如下：
（1）若500℃时进行反应①，CO2起始浓度为2mol/L，CO2的转化率为______．
（2）在一个体积为10L的密闭容器中，加入足量的Fe、FeO粉末，然后：
①再充入CO2和H2O（g）各1mol，控制一定的温度，以上二个反应同时达到平衡．在______℃
②再充入CO22mol和H2 4mol，控制在900℃，以上二个反应达到平衡后，计算平衡时氢气的体积分数______．
正确答案
（1）令CO2的浓度变化量为cmol/L，由方程式可知CO的浓度为cmo/L，则：
故答案为：50%；
（2）①、由表中数据可知，900℃时反应①的平衡常数最大、反应②的平衡常数最小，故900℃时反应①的进行程度最大，反应②的进行程度最小，即900℃时
故答案为：900；
②、反应前后气体的总体积不变，故平衡后混合气体总的物质的量为6mol，令参加反应的氢气的物质的量为xmol，则：
Fe（s）+H2O（g）═FeO（s）+H2（g），
开始（mol）：0 4
变化（mol）：x x
平衡（mol）：x 4-x
反应前后气体体积不变，则
故平衡后氢气的体积分数=
故答案为：40%．
工业上以黄铁矿为原料生产硫酸，其中重要的一步是催化氧化（生产中保持恒温恒容条件）：2SO2（g）＋O2 （g）
A．向装置中充入N2
B．向装置中充入过量的SO2
C．向装置中充入O2
D．升高温度
⑵若在一定温度下，向一个容积可变的恒压容器中，通入3mol SO2 和2mol O2 及固体催化剂，发生上述反应，平衡时容器内气体体积为起始时的90%。保持同一反应温度，在相同容器中，将起始物质的量改为 5mol SO2（g）、3．5 mol O2（g）、1mol SO3（g） ，下列说法正确的是___________
A．第一次平衡时反应放出的热量为294．9kJ
B．两次平衡SO2的转化率相等
C．两次平衡时的O2体积分数相等
D．第二次平衡时SO3的体积分数等于2/9
⑶生产中在550 ℃时，将2．0 mol SO2和1．0 mol O2置于 5 Ｌ密闭容器中，SO2转化为SO3的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图所示。反应达平衡后，体系总压强为
0．10 M Pa。试计算反应 2SO3
⑷沉淀物并非绝对不溶，且在水及各种不同的溶液中溶解度有所不同，同离子效应、络合物的形成等都会使沉淀物的溶解度有所改变。已知AgCl + Cl- =[AgCl2]-，下图是某温度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情况。由以上信息可知：
①由图知该温度下AgCl的溶度积常数为__________________________。
②AgCl在NaCl溶液中的溶解出现如图所示情况（先变小后变大）的原因是：__________________________
正确答案
(1)C
(2)CD
(3)2.5×10-4；常压下400～500°C，SO2转化率已经很高了，加压必须增大投资以解决增加设备和提供能量问题；=
(4) ①10-10；②开始Cl-抑制了AgCl 的溶解，所以Ag+浓度变小了，但Cl-浓度增大使AgCl 形成[AgCl2]-络合物，所以Ag+浓度又变大了。
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