- 化学平衡
- 共20016题
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)为提高SO3吸收率,实际生产中用_________吸收SO3;
(5)已知:2SO2(g)+O2(g) = 2SO3(g);△H =-196.6 kJ/mol,计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO3的质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量。
正确答案
(1)压强一定时,温度升高,SO2转化率下降,说明升温有利于逆反应进行,所以正反应为放热反应
(2)增大压强对提高SO2转化率无显著影响,反而会增加成本
(3)否;否
(4)浓硫酸
(5)
解得:m(SO3) = 8.0×109g = 8.0×103t,Q = 9.83×109 kJ。
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
⑴该合成路线对于环境保护的价值在于___________________。
⑵15~20%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:____________________。
⑶CH3OH、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:____________________。
⑷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)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 下列叙述正确的是__________
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
⑴有利于防止温室效应
⑵HOCH2CH2NH2+H2OHOCH2CH2NH3++OH- ⑶CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(l)+H2O(l) △H=-131.9kJ/mol
⑷acd
硼酸(H3BO3)在食品、医药领域应用广泛。
(1)请完成B2H6气体与水反应的化学方程式:B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +________。
(2)在其他条件相同时,反应H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O中,H3BO3的转化率(
)在不同温度下随反应时间(t)的变化如下图,由此图可得出
①温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是_________________________
②该反应的△H_____0(填“<”、“=”或“>”).
(3)H3BO3溶液中存在如下反应:H3BO3(aq)+H2O(l)[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)已知0.70 mol·L-1
H3BO3溶液中,上述反应于298K达到平衡时,c平衡(H+)=2. 0 × 10-5mol·L-1,c平衡(H3BO3)≈
c起始(H3BO3),水的电离可忽略不计,求此温度下该反应的平衡常数K(H2O的平衡浓度不列入K的表达式中,计算结果保留两位有效数字)
正确答案
(1)6H2 (2)①升高温度,反应速率加快,平衡正向移动;②>
(3)或1.43
为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4,以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化条件下,通过下列反应,使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)。CCl4+H2CHCl3+HCl 此反应伴有副反应,会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等。已知CCl4的沸点为77℃,CHCl3的沸点为61.2℃。在密闭容器中,该反应达到平衡后,测得如下数据(假设不考虑副反应)
(1)110℃时平衡常数:______________
(2)实验1中,CCl4的转化率A为:______________
(3)实验2中,10小时后达到平衡,H2的平均反应速率为:______________。在此实验的平衡体系中,再加入1.0molCCl4和0.5molHCl,平衡将向______________反应方向移动(填“正”、“逆”或“不移动”);
(4)实验3中,B的值______________
①等于50% ②大于50% ③小于50% ④无法判断
正确答案
(1)1
(2)60%
(3)0.05mol /(L·h);正
(4)④
J、L、M、R、T是原子序数依次增大的短周期主族元素,J、R在周期表中的相对位置如下表:J元素最低负化合价的绝对值与其原子最外层电子数相等;M是地壳中含量最多的金属元素
(1)M的离子结构示意图为________;元素T在周期表中位于第________族。
(2)J和氢组成的化合物分子有6个原子,其结构简式为________。
(3)M和T形成的化合物在潮湿的空气中冒白色烟雾,反应的化学方程式为____________________。
(4)L的最简单气态氢化物甲的水溶液显碱性。
①在微电子工业中,甲的水溶液可作刻蚀剂H2O2的清除剂,所发生反应的产物不污染环境,其化学方程式为______________________;
②一定条件下,甲在固定体积的密闭容器中发生分解反应(ΔH>0)并达平衡后,仅改变下表中反应条件x,该平衡体系中随x递增y递减的是________(选填序号)。
(5)由J、R形成的液态化合物JR2 0.2 mol在O2中完全燃烧,生成两种气态氧化物,298 K时放出热量215
kJ。该反应的热化学方程式为_________________________。
正确答案
(1);ⅦA
(2)CH2=CH2
(3)AlCl3+3H2O==Al(OH)3+3HCl↑
(4)①2NH3·H2O+3H2O2==N2↑+8H2O或2NH3+3H2O2===N2↑+6H2O;②ac
(5)
脱除天然气中的硫化氢既能减少环境污染,又可回收硫资源。
(1)硫化氢与FeCl3溶液反应生成单质硫,其离子方程式为______________________________。
(2)用过量NaOH溶液吸收硫化氢后,以石墨作电极电解该溶液可回收硫,其电解总反应方程式为________________________(忽略氧的氧化还原);该方法的优点是________________________________。
(3)一定温度下,1 mol NH4HS固体在定容真空容器中可部分分解为硫化氢和氨气。
①当反应达平衡时p氨气×p硫化氢=aPa2,则容器中的总压为________Pa;
②下图是上述反应过程中生成物浓度随时间变化的示意图。若t2时增大氨气的浓度且在t3时反应再次达到平衡,请在图上画出t2时刻后氨气、硫化氢的浓度随时间的变化曲线。
正确答案
(1)2Fe3++H2S==S↓+2Fe2++2H+ (2)NaS+2H2OS↓+H2↑+2NaOH;副产物是氢气,生成的NaOH可循环利用
(3)①
②
在溶液中,反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度均为c(A)=0.100mol/L、
c(B) =0. 200 mol/L及c(C) =0 mol/L。反应物A的浓度随时问的变化如下图所示。
请回答下列问题:
(1)与①比较,②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是:
②________________;③__________________;
(2)实验②平衡时B的转化率为____________;实验③平衡时C的浓度为____________;
(3)该反应的△H____0;其判断理由是____________________
(4)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率:
实验②:v(B)=________________ 实验③:v(C)=___________________
正确答案
(1)②改变条件:使用了催化荆,②与①最终达到的平衡状态一致,只是②达平衡所需的时间比①要短一些
③改变条件:升高温度,理由:由于反应在溶液中进行,压强对该反应的速率无影响,且达平衡时③所需的时间比①要短一些,即反应速率比①要快,且③与①平衡状态不同,只能是在①基础上升高温度
(2)40%;0.060mol/L
(3)>;由(1)中分析可知,③在①基础上升高温度,由图可知③中A转化率增大,即升高温度后,平衡正向移动,所以该反应为吸热反应,△H>0
(4)0.014 mol/(L·min);0.008mol/(L·min)
黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制取硫酸的重要原料,其煅烧产物为SO2和Fe3O4。
(1)将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)放入容积为1L的密闭容器中,反应在一定条件下达到平衡,测得
c(SO3)= 0. 040 mol/L。计算该条件下反应的平衡常数K 和SO2的平衡转化率(写出计算过程)。
(2)已知上述反应是放热反应,当该反应处于平衡状态时,在体积不变的条件下,下列措施中有利于提高 SO2平衡转化率的有____(填字母)。
A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.减小压强 E.加入催化剂 F.移出氧气
(3)SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到重要化工原料,反应的化学方程式为___________________。
(4)将黄铁矿的燃料产物Fe3O4溶于H2SO4后,加入铁粉,可制备FeSO4。酸溶过程中需保持溶液足够酸性,其原因是__________________________。
正确答案
(1)解
(2)BC
(3)SO2+H2O+Na2SO3=2NaHSO3 (4)抑制Fe3+与Fe2+的水解,防止Fe2+被氧化成Fe3+
下图表示在密闭容器中反应:2SO2+O22SO3+Q达到平衡时,由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况,a到b过程中改变的条件可能是:_____________________;b到c过程中改变的条件可能是
_________________;若增大压强时,反应速度变化情况画在c-d处。
正确答案
升高温度;减少SO3的浓度
一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):
CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) 不同温度时甲醇的物质的量随时间变化曲线如下图所示.根据题意完成下列各题:
(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K =_______ ,升高温度,K值________(填"增大"、"减小"或"不变")。
(2)500℃,从反应开始到平衡,H2的反应速率v(H2)=_________mol·(L·min)-1 (3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是_____________________
a.氢气的浓度减小
b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加
d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
e.平衡常数K增大
(4) 据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是:____________________________________________________ (用化学方程式表示)。
正确答案
(1)K=c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)] ;减小
(2)2nB/3tB(3)bc
(4)Cu2O+CO2Cu+CO2
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