- 化学平衡
- 共20016题
中国尿素合成塔(尿塔)使用寿命仅为欧美国家的1/4。为此北京钢铁研究 院对四川泸天化尿塔腐蚀过程进行研究,得出下列腐蚀机理:
(1)H2S来自合成尿素的天然气。在380 K、体积为2 L的密闭容器中,存在如下反应:H2(g)+S(s)H2S(g) △H=+21.6kJ·mol-1。反应达到平衡时H2、S、H2S的物质的量均为3 mol,则380 K时该反应的化学平衡常数为______;下列对该反应分析正确的是______(填字母序号)。
(2)在反应I中发生的化学反应为______。
(3)研究发现反应II是分别以Fe、FeS为电极,以水膜为电解质溶液的电化学腐蚀,其 负
极为______;
已知:Fe(s)+S(s)=FeS(s) △H1=-2.5akJ·mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2=-5akJ·mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H3=-6akJ·mol-1
则反应II的热化学方程式为_____
(4)已知H2S2O3的K1=2.2×10-1、K2=2.8×10-2。Na2S2O3水溶液呈______性,该溶液中电荷守恒式为_____ ;反应IY的反应类型为______ ;该反应______(填“能”或“不能”) 说明FeS溶解性强于FeS2O3
(5)泸天化尿塔的最终腐蚀产物为______;为了有效防腐,北钢建议泸天化在生产中用 CuSO4溶液“脱硫(H2S)”,其中涉及的离子方程式为
__________________
正确答案
(1)除去铁钉表面的铁锈;(2)⑤①④②③(3)4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3;吸入导管内的品红溶液;(4)铁钉的表面积(温度、催化剂)(5)①溶液的酸性太强,铁容易发生析氢腐蚀;
②6.0
试题分析:(1)反应前后气体的体积不变,用平衡时H2、H2S的物质的量代替浓度计算,故该反应的平衡常数k==
=1;A.该反应正反应是吸热反应,温度升高平衡向正反应移动,平衡常数增大,图象与实际相符合,正确;B.增大压强平衡不移动,但容器体积减小,硫化氢的浓度增大,正确;C.升高温度反应速率加快,图象中正反应速率不变,错误;D.增大硫化氢的浓度,等效为增大压强,平衡不移动,各组分的含量不变,图象与实际不相符,错误;(2)由流程图可知,反应I中铁与硫化氢、氧气反应生成FeS与水,反应方程式为:2Fe+2H2S+O2=2FeS+2H2O;(3)由流程图可知,反应II中FeS与氧气反应生成氧化铁与二氧化硫,FeS发生氧化反应,为负极;已知:①Fe(s)+S(s)═FeS(s)△H1═-2.5akJ/mol;
②S(s)+O2(g)═SO2(g)△H2═-5akJ/mol9;
③4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H3═-6akJ/mol
根据盖斯定律,③-①×4+②×4得:4FeS(s)+7O2(g)═2Fe2O3(s)+4SO2(g)△H=-16akJ/mol
(4)由电离平衡常数可知,H2S2O3属于弱酸,Na2S2O3为强碱弱酸盐,溶液呈碱性;
阳离子带的电离等于阴离子带的电离,故c(Na+)+c(H+)=2c(S2O32-)+c(HS2O3-)+c(OH-);
反应Ⅳ是H2S2O3与FeS反应生成FeS2O3与H2S,方程式为:H2S2O3+FeS=FeS2O3+H2S↑,符合复分解反应,反应能进行由于生成硫化氢气体,不能说明FeS溶解性更强,(5)由流程图可知,最终腐蚀产物为Fe2O3、FeS2O3;硫化氢与硫酸铜反应生成硫化铜沉淀与硫酸,反应离子方程式为:Cu2++H2S=CuS↓+2H+。
恒容容积为VL的密闭容器中发生2NO2 2NO+O2反应。反应过程中NO2的物质的量随时间变化的状况如图所示。
(1)若曲线A和B表示的是该反应在某不同条件下的反应状况,则该不同条件是 。
A.有、无催化剂 B.温度不同
C.压强不同 D.体积不同
(2)写出该反应的化学平衡常数K的表达式: ,并比较K800℃ K850℃(填“>”、“<”或“=”)。
(3)求算在B条件下从反应开始至达到平衡,氧气的反应速率v(O2)= 。
(4)不能说明该反应已达到平衡状态的是 。
A.v正(NO2)=v逆(NO) B.c(NO2)=c(NO)
C.气体的平均摩尔质量不变 D.气体的密度保持不变
若起始温度相同,分别向三个容器中充入2molNO和1molO2 ,则达到平衡时各容器中NO物质的百分含量由大到小的顺序为(填容器编号) 。
正确答案
(12分)(1)B (2) K800℃<K850℃
(3)v(O2)=1/40Vmol/(L·S)(4) BD (5) ①②③
试题分析:(1)根据图像可知,B曲线表示的反应速率快,达到平衡的时间少,且平衡时NO2的物质的量小于A曲线达到平衡时NO2的物质的量。由于正反应是体积增大的可逆反应,增大压强平衡应该向逆反应方向移动,NO2的物质的量增大,CD不正确;催化剂不能改变平衡状态,A不正确;所以改变的条件只能是升高温度,这说明升高温度平衡向正反应方向移动,所以正反应是吸热反应,答案选B。
(2)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,因此根据方程式可知,该反应的平衡常数。正反应是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,所以K800℃<K850℃。
(3)根据图像可知,反应进行到2s时反应达到平衡状态,此时NO2的物质的量减少了0.20mol-0.10mol=0.10mol,则氧气的物质的量就增加了0.05mol,所以氧气的反应速率是=1/40Vmol/(L·S)。
(4)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。A中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,A可以说明。B中反应速率的方向是相同的,速率之比是相应的化学计量数之比,因此B中的关系始终是成立,B不能说明。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,质量不变,但物质的量是变化的,所以C可以说明。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,D不能说明,答案选BD。
(5)该反应是体积减小的、放热的可逆反应,所以③中容器中的压强始终大于②中的压强,压强大有利于NO的转化。①中是绝热的,则反应中温度高,但温度越高,越不利于NO的转化,所以达到平衡时各容器中NO物质的百分含量由大到小的顺序为①②③。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题综合性强,在注重考查学生基础知识的同时,侧重考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确平衡状态的含义、判断依据以及外界条件对平衡状态的影响,然后结合图像和勒夏特例原理灵活运用即可,有利于培养学生的应试能力和逻辑推理能力。
(16分)金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝。高温下,在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨,其总反应为:
WO3(s)+3 H2(g) W(s)+3 H2O(g)
请回答下列问题:
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为
(2)某温度下反应达平衡时,随温度的升高, H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为_____________反应(填 吸热或放热)
(3)上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:
第一阶段反应的化学方程式为___________________________________________;580℃时,固体物质的主要成分为______ _________;,
(4)已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g);
WO2(s)+2 H2(g) W(s)+2H2O(g) ΔH=+66 kJ·mol-1
WO2(g)+2 H2(g) W(s)+2H2O(g) ΔH= —137.9 kJ·mol-1
则WO2(s) WO2(g)的ΔH=_____ _______.
(5)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:
下列说法正确的有____________.
A.灯管内的I2可循环使用
B.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上
C.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长
D.温度升高时, WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢
正确答案
⑴K=c3(H2O)/c3(H2) ⑵吸热 ⑶2WO3+H2W2O5+H2O; W2O5 , WO2
⑷ +203.9KJ/mol ⑸AB
试题分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的化学方程式可知,该反应的平衡常数表达式K=c3(H2O)/c3(H2)。
(2)反应达平衡时,随温度的升高, H2与水蒸气的体积比减小,这说明升高温度平衡正反应方向移动,所以正反应是吸热反应。
(3)根据表中数据可知,第一阶段的生成物是W2O5,所以反应的化学方程式是2WO3+H2W2O5+H2O。同样根据表中的数据可知,580℃时,固体物质的主要成分为W2O5和 WO2。
(4)根据盖斯定律可知,①-②即得到WO2(s) WO2(g),所以ΔH=+66kJ/mol+137.9kJ/mol=+203.9kJ/mol。
(5)该反应在不同温度下,反应进行的方向是不同的。高温下生成单质碘,而温度降低后,又消耗碘,所以灯管内的I2可循环使用,A正确;该方程式可知,WI4在灯丝上分解,产生的W是该题,会沉积在灯丝上,B正确,则C不正确;升高温度,反应速率都是增大,D不正确,答案选AB。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题基础性强,设计新颖。注重考查学生分析问题、解决问题的能力。该题在书写平衡常数的表达式时需要特别是注意物质的状态,不同有利于培养学生的灵活应变能力以及严谨的逻辑思维能力。
为减弱温室效应,除了减少CO2的排放、植树造林、将液态CO2注入深海等措施外,还有一种思路是将
CO2转化成其它可燃物质。如工业上已实现CO2和H2反应生成甲醇的转化。已知:
在一恒温、恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。
请回答:
(1)该密闭容器的体积是_____L。
(2)达到平衡的时刻是_____min(填“3”或“10”)。在前10min内,用CO2浓度的变化表示的反应速率(CO2)=
_____ mol/(L·min)。
(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是__________。
a.容器压强不变 b.混合气体中c(CO2)不变 c.(CH3OH)=(H2O) d.c(CH3OH)=c(H2O)
(4)为了提高H2的转化率,可采取_____(填“增大”或“减小”)CO2浓度的措施。达平衡后,H2的转化率是__________。平衡常数K=__________。(计算结果保留一位小数)
(5)用实线在下图中补画出该反应中c(H2)随时间的变化曲线图。
正确答案
(1)1
(2)10;0.075
(3)ab
(4)增大;75%;5.3
(5)
(15分)已知化学平衡、电离平衡、水解平衡和溶解平衡均符合勒夏特列原理。请回答下列问题:
(1)可逆反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)是炼铁工业中一个重要反应,其温度与平衡常数K的关系如下表:
①写出该反应平衡常数的表达式__________。
②若该反应在体积固定的密闭容器中进行,在一定条件下达到平衡状态,若升高温度,混合气体的平均相对分子质量_____;充入氦气,混合气体的密度____(选填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的下列六种溶液的pH如下表:
①上述盐溶液中的阴离子,结合质子能力最强的是
②根据表中数据判断,浓度均为0.01 mol·L-1的下列五种物质的溶液中,酸性最强的是 ;
将各溶液分别稀释100倍,pH变化最小的是 (填编号)。
A.HCN B.HClO C.C6H5OH D.CH3COOH E.H2CO3
③据上表数据,请你判断下列反应不能成立的是 (填编号)。
A.CH3COOH+ Na2CO3=NaHCO3+CH3COONa B.CH3COOH+NaCN=CH3COONa+HCN
C.CO2+H2O+2NaClO=Na2CO3+2HClO D.CO2+H2O+2C6H5ONa=Na2CO3+2C6H5OH
④要增大氯水中HClO的浓度,可向氯水中加入少量的碳酸钠溶液,反应的离子方程式为
(3)已知常温下Cu(OH)2的Ksp=2×10-20。又知常温下某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,如果要生成Cu(OH)2沉淀,则应调整溶液pH大于 ;要使0.2 mol·L-1的CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全 ( 使Cu2+浓度降至原的千分之一)则应向溶液里加NaOH溶液,使溶液pH为 。
正确答案
⑴ ①k= ;②减小;增大
⑵ ①CO32-;②D;C;③ C D;④2Cl2+CO32-+H2O=CO2↑+2Cl-+2HClO。⑶ 5; 6。
试题分析:(1)①该反应平衡常数的表达式;②由于温度升高,化学平衡常数减小。说明升高温度,平衡逆向移动,逆反应方向是吸热反应,所以该反应的正反应是放热反应。若升高温度,平衡逆向移动,气体的质量减小,而气体的物质的量不变,所以混合气体的平均相对分子质量减小;充入氦气,化学平衡不发生移动,但在整个容器内气体的质量增大,所以混合气体的密度增大;(2)①同种浓度的离子结合质子能力越强,则盐水解程度就越大,盐溶液的碱性就越强,即pH越大。由于Na2CO3溶液的pH最大,说明CO32-与H+结合力最强。因此上述盐溶液中的阴离子,结合质子能力最强的是CO32-。③发生反应时应该是强酸制取弱酸。A.酸性CH3COOH> H2CO3,正确。B.酸性CH3COOH> HCN.正确。C. H2CO3>HClO。正确。D.由于酸性:H2CO3>C6H5OH> HCO3-,所以会发生反应CO2+H2O+C6H5ONa=NaHCO3+C6H5OH。错误。④要增大氯水中HClO的浓度,可向氯水中加入少量的碳酸钠溶液,反应的离子方程式为:2Cl2+CO32-+H2O=CO2↑+2Cl-+2HClO。(3)c (Cu2+)·c2(OH-)≥Ksp=2×10-20; c2(OH-)≥2×10-20÷0.02=1×10-18; c(OH-)≥1×10-9;所以pH=5; c(Cu2+)= 0.2 mol/L÷1000=2×10-4mol/L,则c2(OH-)≥2×10-20÷2×10-4mol/L=1×10-16,所以c(OH-)≥1×10-8;pH=6.
分人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程。据报道,常温、常压、光照条件下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成的主要产物为NH3,相应的热化学方程式为:N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+
O2(g) △H="+765.0kJ" /mol。
Ⅰ.请在下图所示的坐标中画出上述反应在有催化剂和无催化剂两种情况下反应体系中的能量变化示意图,并进行标注(包括△H)。
Ⅱ.目前工业合成氨的原理是:N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) △H=-93.0kJ /mol。
回答下列问题:
(1)氢气的燃烧热△H=_______________kJ/mol。
(2)在恒温恒容密闭容器中进行的合成氨反应,下列能表示达到平衡状态的是_______(填序号)。
a.混合气体的压强不再发生变化
b.混合气体的密度不再发生变化
c.反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化
d.单位时间内断开a个H-H键的同时形成3 a个N-H键
e.三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
(3)在恒温恒容的密闭容器中,合成氨反应的各物质浓度变化曲线如下图所示。请回答下列问题:
① 表示N2的浓度变化的曲线是 (选填曲线代号“A”、“B”或“C”)。
② 前25 min 内,用H2的浓度变化表示的化学反应平均速率是 。
③在25 min 末反应刚好达到平衡,则该温度下反应的平衡常数K = (计算结果可用分数表示)。若升高温度,该反应的平衡常数值将_______(填“增大”、 “减小”或“不变”)。
(4)在第25 min 末,保持其它条件不变,若升高反应温度并设法保持该温度不变,在第35 min末再次达到平衡。平衡移动过程中H2浓度变化了1.5 mol·L-1,请你在图中画出第25 min ~ 40 min NH3浓度变化曲线。
(5)在一定温度下,将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8 mol 。
①达平衡时,H2的转化率α1 = ____________。
②在相同条件下,若起始时只将NH3置于该容器中,达到平衡状态时NH3的转化率为α2,当α1 + α2 =1时,则起始时n (NH3)= ________mol。
正确答案
或
Ⅱ. (1)-286.0(1分)
(2) a c (每个1分,共2分,有错不得分。)
(3)① C (1分) ② 0.12 mol·L-1·min-1(2分)
③ 4/27 (或0.148、0.15) (2分,写单位也得分) 减小(1分)
(4)
(5)① 60%(2分) ② 2(1分)
试题分析:Ⅰ.催化剂可以降低反应的活化能,加快反应速率,但不能改变反应热,据此可以作图或
。
Ⅱ.(1)根据盖斯定律可知,(②-①)÷3即得到H2(g)+1/2O2(g)H2O(l),所以该反应的反应热是△H=(-93.0kJ /mol-765.0kJ /mol)÷3=-286.0 kJ /mol,所以氢气的燃烧热是△H=-286.0 kJ /mol。
(2)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,所以选项c可以说明。该反应是体积减小的可逆反应,所以当压强不再发生变化时,可以说明,a正确;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,b不正确。D中反应速率的方向是相同的,不正确。速率之比是相应的化学计量数之比,因此e中的关系始终是成立,不正确,因此答案选ac。
(3)①根据图像可知,反应进行到25min时物质的浓度不再发生变化,此时ABC的浓度变化量分别是(mol/L)A减少3.0,B增加2.0,C减少1.0,所以表示N2的浓度变化的曲线是C,表示H2的浓度变化的曲线是A,表示氨气的浓度变化的曲线是B。
②前25 min 内,用H2的浓度变化表示的化学反应平均速率是3.0mol/L÷25min=0.12 mol·L-1·min-1。
③根据平衡常数的表达式可知,该反应的K=。由于正方应是放热反应,所以若升高温度,平衡向逆反应方向移动,该反应的平衡常数值将减小。
(4)升高温度,反应速率增大,但平衡向逆反应方向移动,所以根据氢气的浓度变化量可知,平衡时氨气的浓度应该是1.0mol/L,所以该图应该是(见答案)。
(5)① N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)
起始量(mol) 1 3 0
转化量(mol) x 3x 2x
平衡量(mol) 1-x 3-3x 2x
则1-x+3-3x+2x=2.8
解得x=0.6
所以氢气的转化率是60%。
②α1 + α2 =1,所以氨气的转化率是40%,则
N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)
起始量(mol) 0 0 y
转化量(mol) 0.2y 0.6y 0.4y
平衡量(mol) 0.2y 0.6y y-0.4y
则0.2y+0.6y+y-0.4y=2.8
解得y=2
点评:该题以化学反应速率和化学平衡为载体,重点考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。试题综合性强,贴近高考,易于激发学生的学习兴趣和学习求知欲。有利于培养学生的逻辑推理能力和应试能力,提高学生的规范答题能力和学习效率。
能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来重要的绿色能源之一。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.0 kJ/mol
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH=-129.0 kJ/mol
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为_____。
(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室,在一定条件下发生反应Ⅰ,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示该反应的平均反应速率为________;
②100 ℃时反应Ⅰ的平衡常数为________。
(3)在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下,将1.0 mol CO与2.0 mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是________(填字母序号)。
E.平衡常数K增大
(4)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是:___。
(5)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式_______________;
②写出除去甲醇的离子方程式___________________。
正确答案
(1)CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g)ΔH=+77.0 kJ·mol-1
(2)①0.0024 mol·L-1·min-1 ②7.2×10-5
(3)CD
(4)该反应是一个熵增的反应(ΔS>0)
(5)①Co2+-e-=Co3+ ②6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
(1)根据盖斯定律,将两个已知的热化学方程式相加可得:CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g) ΔH=+77.0 kJ·mol-1。
(2)v(H2)=3v(CH4)=3×=0.0024 mol·L-1·min-1。根据三段式:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始(mol/L) 0.01 0.02 0 0
转化(mol/L) 0.004 0.004 0.004 0.012
平衡(mol/L) 0.006 0.016 0.004 0.012
则平衡常数:K==7.2×10-5。
(3)增大压强,平衡向正反应方向移动,C、D项正确;但移动的结果不会抵消条件的改变,故c(H2)仍然增大,A项错误;增大压强正逆反应速率均增大,B项错误;平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数不变,E项错误。
(5)Co2+在阳极失电子生成Co3+。
工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理。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CrO42-Cr2O72-
Cr3+
Cr(OH)3↓
其中第①步存在平衡:2CrO42- (黄色)+2H+Cr2O72- (橙色)+H2O
(1)若平衡体系的pH=2,该溶液显________色。
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是__________。
a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同
b.2v(Cr2O72-)=v(CrO42-)
c.溶液的颜色不变
(3)第②步中,还原1 mol Cr2O72-离子,需要________mol的FeSO4·7H2O。
(4)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),常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/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,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(5)用Fe做电极的原因为__________________。
(6)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
(11分)(1)橙 (1分)(2)c (1分) (3)6 (2分)(4)5 (2分)
(5)阳极反应为Fe-2e-=Fe2+,提供还原剂Fe2+ 2分 (6)2H++2e-=H2↑ ,Fe(OH)3 (3分)
试题分析:(1)若平衡体系的pH=2,这说明溶液显酸性,氢离子浓度增大,因此平衡正反应方向移动,所以该溶液显橙色。
(2)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。平衡时各种物质的浓度不再发生变化,但各种物质的浓度之间不一定满足某种关系,a不能说明;速率之比是相应的化学计量数之比,因此b中的关系始终是成立,不能说明,b不正确;颜色的深浅和浓度有关系,因此当溶液有色不再发生变化时,可以说明反应达到平衡状态,c正确,答案选c。
(3)在反应②中Cr元素的化合价从+6价降低到+3价,得到3个电子。铁元素的化合价从+2价升高到+3价,上去1个电子,则根据电子得失守恒可知n(Cr2O72-)×6=n(FeSO4•7H2O)×1,解得n(FeSO4•7H2O)=6mol。
(4)根据溶度积常数的表达式Ksp=c(Cr3+)·c3(OH—)=10-32可知,当溶液中c(Cr3+)=10-5mol/L时,溶液的c(OH-)==10-9 mol/L,因此c(H+)=
=10-5mol/L,所以pH=5,即要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至5。
(5) Cr2O72—要生成Cr(OH)3沉淀,必需有还原剂,而铁做电极时,在阳极上可以失去电子产生Fe2+,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+。
(6)在电解池中阳离子在阴极得到电子,在溶液中由于H+得电子得能力强于Fe2+的,因此阴极是H+放电,电极反应式为2H++2e-=H2↑。随着电解的进行,溶液中的H+浓度逐渐降低,水的电离被促进,OH-浓度逐渐升高。由于Fe2+被Cr2O72—氧化生成Fe3+,当溶液碱性达到一定程度时就会产生Fe(OH)3沉淀。
点评:该题是中等难度的试题,也是高考中的常见题型和考点。试题综合性强,难易适中,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有助于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力。注意相关知识的积累和总结,并能灵活运用即可。
已知可逆反应CO+H2O(g) CO2+H2,达到平衡时,K=
,K是常数,只与温度有关,与浓度无关。
(1)830K时,若起始时:c(CO)=2mol/L,c(H2O)=3mol/L,平衡时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为 ;K值为 。
(2)830K,若只将起始时c(H2O)改为6mol/L,则水蒸气的转化率为 。
(3)若830K时,起始浓度c(CO)=a mol/L,c(H2O)=b mol/L,H2的平衡浓度c(H2)=c mol/L,a、b、c之间的关系式是 。
正确答案
(1)40%,1(2)25%(3)C2=(a-c)(b-c)
试题分析:(1)平衡时CO的转化率为60%,则转化的浓度为1.2 mol/L,平衡时CO的浓度为0.8 mol/L ,;水蒸气的转化浓度为1.2 mol/L,转化率为1.2mol÷3mol/L×100%=40%;平衡时CO2和H2的浓度均为0.8 mol/L,故K值为1;(2)设此时各物质的转化浓度均为xmol/L,则平衡时,CO的浓度为(2-x)mol/L,水蒸气的浓度为(6-x)mol/L,二氧化碳和氢气的浓度均为xmol/L;因为K只与温度有关,故,解得X=1.5,故水蒸气的转化率为1.5mol/L÷6mol/L×100%=25%;(3)因H2的平衡浓度c(H2)=c mol/L,故四种物质的转化浓度均为c mol/L,平衡时,CO的浓度为(a-c)mol/L,水蒸气的浓度为(b-c)mol/L,故
,即C2=(a-c)(b-c)。
点评:化学平衡是历年高考重中之重,考生一定要系统备考此知识点。难度较大。
(3分)牙齿的损坏实际是牙釉质[Ca5(PO4)3OH]溶解的结果,在口腔中存在如下平衡:Ca5(PO4)3OH5Ca2+ +3PO43― +OH―当糖附在牙齿上发酵时会产生H+,试运用化学平衡理论说明经常吃糖对牙齿的影响。
正确答案
①糖附在牙齿上发酵时会产生H+ 1'
②H+与牙釉质溶解得到的OH― 结合成水 1'
③使该平衡右移,牙釉质溶解,经常吃糖会损坏牙齿 1'
试题分析:本题给出已知条件,引导学生朝着化学反应平衡移动的角度去分析,当糖附在牙齿上发酵时会产生H+,然后与OH―结合,使平衡向着正反应方向移动,牙釉质[Ca5(PO4)3OH]溶解,因此经常吃糖会损坏牙齿。
点评:本题结合生活实际,事实上考查了化学反应平衡的移动,利用勒夏特列原理进行解析。
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