- 化学平衡常数的含义
- 共77题
高炉炼铁过程中发生的反应:Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表,下列说法不正确的是
正确答案
解析
略
知识点
(18分)请运用化学反应原理的相关知识研究元素及其化合物的性质。
(1)工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:
正确答案
解析
略。
知识点
高炉炼铁过程中发生的主要反应为
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=_____________,△H________0(填“>”、“<”或“=”);
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过l0 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率 (C02)= _____________、CO的平衡转化率= _____________:
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是_____________。
a.减少Fe的量
b.增加Fe203的量
c.移出部分C02
d.提高反应温度
e.减小容器的容积
f.加入合适的催化剂
正确答案
(1)K=;<
(2)0.006 mol·L-1·min-1;60%
(3)c
解析
本题主要考察化学反应速率的概念及计算、外界条件对化学平衡的影响、化学平衡常数的概念及计算以及反应热的有关判断。(1)平衡常数是指在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积当比值,但需要注意但是固体和纯液体的浓度视为常数,不能出现在表达式中;从表中数据可知随着温度的升高平衡常数逐渐减小,这说明温度升高平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,即△H<0。(2)
在1000℃时K=4.0,所以有=4.0,解得x=0.6。
因此C02的浓度变化量为:c(C02)==0.06 mol·L-1
所以 (C02)==0.006 mol·L-1·min-1
CO的转化率为=60%。
(3)因为该反应是一个放热且体积不变的可逆反应,所以要提高CO的平衡转化率,可以采取降低温度或降低生成物浓度来实现,而固体和催化剂不能改变平衡状态,所以选项c正确。
知识点
化学反应原理在科研和生产中有广泛应用
(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应
TaS2(s)+2I2(g) TaI4(g)+S2(g)△H﹥0 (I)
反应(I)的平衡常数表达式K= ,若K=1,向某恒容密闭容器中加入1mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为
(2)如图所示,反应(I)在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体,则温度T1 T2(填“﹥”“﹤”或“=”)。上述反应体系中循环使用的物质是 。
(3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢铁中的硫转化为H2SO3,然后用一定浓度的I2溶液进行滴定,所用指示剂为 ,滴定反应的离子方程式为
(4)25℃时,H2SO3 HSO3-+H+的电离常数Ka=1×10-2mol/L,则该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh=
mol/L,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
正确答案
(1),66.7%
(2)<,I2
(3)淀粉溶液,H2SO3+I2+H2O=4H++SO42-+2I-
(4)1.0×10-12,增大
解析
(1),通过三行式法列出平衡浓度,带入K值可以得出转化率为66.7%。
(2)由所给方程式可知该反应为吸热反应,通过题意温度T2端利于反应正向进行,为高温,温度T1端利于反应向左进行,为低温,所以T1<T2。I2是可以循环使用的物质。
(3)因为I2遇到淀粉会变蓝色,所以可以用淀粉溶液作指示剂.离子反应:H2SO3+I2+H2O=4H++SO42-+2I-.
(4)Ka=-,Kb==1.0×102×1.0×10-14=1.0×10-12,当加入少量I2时,溶液酸性增强,[H+]增大,但是温度不变,Kb不变,则增大。
知识点
研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)K1 ∆H < 0 (I)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)K2 ∆H < 0 (II)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=_______(用K1.K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(II)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(II)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,则平衡后n(Cl2)=_______mol,NO的转化率а1=_______。其它条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率а2_______а1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2_______(填“增大”“减小”或“不变”。若要使K2减小,可采用的措施是_______。
(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A,溶液B为0.1mol•L‾1的CH3COONa溶液,则两溶液中c(NO3-).c(NO2-)和c(CH3COO-)由大到小的顺序为_______。(已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L-1,CH3COOH的电离常数K a=1.7×10-5mol•L-1,可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是_______。
a. 向溶液A中加适量水
b. 向溶液A中加适量NaOH
c. 向溶液B中加适量水
d. 向溶液B中加适量NaOH
正确答案
(1)
(2)2.5x10-2; 75%;>;不变;升高温度
(3)c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-);b.c
解析
略。
知识点
大气中的部分碘源于O3对海水中Ⅰ-的氧化。将O3持续通入NaⅠ溶液中进行模拟研究。
(1)O3将Ⅰ-氧化成Ⅰ2的过程由3步反应组成:
①Ⅰ-(aq)+ O3(g)=ⅠO-(aq)+O2(g)△H1
②ⅠO-(aq)+H+(aq) HOⅠ(aq) △H2
总反应的化学方程式为______,其反应△H=______
(2)在溶液中存在化学平衡:,其平衡常数表达式为_______.
(3) 为探究Fe2+对氧化Ⅰ-反应的影响(反应体如图13),某研究小组测定两组实验中Ⅰ3-浓度和体系pH,结果见图14和下表。
① Ⅰ组实验中,导致反应后pH升高的原因是_______.
② 图13中的A为_____由Fe3+生成A的过程能显著提高Ⅰ-的转化率,原因是_______.
③第2组实验进行18s后,Ⅰ3-下降。导致下降的直接原因有双选______.
(4)据图14,计算3-13s内第2组实验中生成l3-的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
正确答案
(1)
(2)
(3)①H+被消耗,其浓度降低;②结合氢氧根生成氢氧化铁沉淀,增大了氢离子浓度,使向右移动,使减小;③BD
(4)
解析
本题考查了盖斯定律、化学平衡常数,化学平衡的移动以及化学反应速率的计算等知识。(1)根据题给信息,总反应为O3氧化I-生成I2,将所给的三个反应:①+②+③可得 △H=。(2)根据化学反应方程式写出平衡常数表达式。(3)①该反应消耗H+,随反应进行c(H+)浓度降低,pH升高。②见答案(也有认为该转化是二价铁与三价铁的转化,故A为Fe2+,Fe3+氧化生成I2,使减小;但是解释不了为什么氢离子浓度减小)。
③c(Fe3+)增加,减小都会使c(I3-)急剧减小。(4)3~18s内,
v(I3-)=。
知识点
海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下:
(1)电渗析法淡化海水示意图如右图所示,其中阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。
①阳极主要电极反应式是 。
②在阴极附近产生少量白色沉淀,其成分有 和CaCO3,
生成CaCO3的离子方程式是 。
③淡水的出口为 (填“a”、“b”或“c”)。
(2)利用海水可以提取溴和镁,提取过程如下:
①提取溴的过程中,经过2次Br-→Br2转化的目的是 ,吸收塔中发生反应的离子方程式是 。解释通空气的目的是 。
②从MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O晶体的主要操作是 、过滤、洗涤、干燥。
③依据上述流程,若将10 m3海水中的溴元素转化为工业溴,至少需要标准状况下Cl2的体积为 L(忽略Cl2溶解,溴的相对原子质量:80)。
正确答案
(1)①(2分)2Cl—-2e—=Cl2↑
②(2分)Mg(OH)2 (2分)Ca2++ OH—+HCO3—=CaCO3↓+H2O
③(2分)b
(2)①(1分)对溴元素进行富集 (2分)SO2+Br2+2H2O=4H++2Br—+SO42—
(2分)通入空气将Br2蒸气带出
②(1分)加热浓缩、冷却结晶
③(2分)179.2
解析
略
知识点
请运用化学反应原理的相关知识研究元素及其化合物的性质。
(1)工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=﹣116KJ•mol﹣1
又知:CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H2=﹣283KJ•mol﹣1
H2(g)+O2(g)═H2O(g)△H3=﹣242KJ•mol﹣1
H2(g)+O2(g)═H2O()△H4=﹣286KJ•mol﹣1
则甲醇的燃烧热为_______。
(2)T℃时,向2L密闭容器中充入4mol CO和6mol H2,5min后达平衡时CH3OH物质的量为2mol,该反应的速率v(H2)为_______;下列措施中有利于增大该反应的反应速率且提高转化率的是_______。
A. 随时将CH3OH与反应混合物分离
B. 降低反应温度
C. 使用高效催化剂
D. 增大体系压强
(3)在密闭容器中充有10mol CO与20mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,CO的转化率(a)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示。
①A、C两点都表示达到的平衡状态,则自反应开始到达平衡状态所需的时间,tA_______tc(填“大于”、“小于’’或“等于“)。
②若A点时容器的体积为10L,该温度下B点的平衡常数K=_______。
(4)Na2SO3的水溶液呈_______(填“酸”、“中”、‘‘碱”)性,原因是(用离子方程式表示):_______;把CaCO3浊液滴入l.0mol/L的Na2SO3溶液中,能否产生CaSO3沉淀?若不能,说明原因;若可行,请简述判断依据及转化过程_______(已知:Ksp(CaSO3)=1.4×10﹣7,Ksp(CaCO3)=2.8×10﹣9)。
正确答案
(1)﹣739kJ•mol﹣1
(2)0.4mol/(L•min)d
(3)①大于 ②1
(4)碱 SO32﹣+H2O⇌HSO3﹣+OH﹣ 可行,判断依据是:由Ksp(CaSO3)/Ksp(CaCO3)=50知,当CaSO3与CaCO3的混合液中c(SO32﹣)>50c(CO32﹣)时,即发生由CaCO3向CaSO3的转变;转化过程为:把CaCO3浊液滴入0。1mol/L的Na2SO3溶液中时,溶液中的c(Ca2+)与c(SO32﹣)之积大于Ksp(CaSO3),生成CaSO3沉淀,导致溶液中c(Ca2+)减小,使CaCO3的沉淀溶解平衡CaCO3⇌Ca2++CO32﹣,向着溶解的方向移动,导致CaCO3溶解。
解析
略。
知识点
NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。
(1)I中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是________________________。
(2)II中,2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) 。在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1.p2)下温度变化的曲线(如右图)。
①比较p1.p2的大小关系_____________。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是_______________。
(3)III中,将NO2(g)转化成N2O4(l),再制备浓硝酸。
①已知:2NO2(g) N2O4(g) ΔH1
2NO2(g) N2O4(l) ΔH2
②N2O4与O2.H2O化合的化学方程式_________________________________________。
(4)IV中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如右图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是________,说明理由:_____________________________________________________________。
正确答案
答案:(1)4NH3+5O2 4NO+6H2O
(2)①p2> p1 ②变小
(3)①A ②2N2O4+O2+2H2O=4HNO3
(4)NH3 根据电子守恒,阳极得到的NO3—的量大于阴极得到的NH4+的量,所以需充入NH3(或从阴阳极电极反应式说明也可)
解析
略
知识点
28.乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:
(1)已知:
计算上述反应的△H=________ kJ·mol-1。
(2)维持体系总压强p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=____________ (用α等符号表示)。
(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实___________。
②控制反应温度为600℃的理由是____________。
(4)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸汽工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO。新工艺的特点有_________(填编号)。
① CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
② 不用高温水蒸气,可降低能量消耗
③ 有利于减少积炭
④ 有利于CO2资源利用
正确答案
(1)124 ; (2) 或;
(3) ① 正反应方向气体分子数增加,加入水蒸气起稀释,相当于起减压的效果
②600℃时,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低,反应速率慢,转化率低;温度过高,选择性下降。高温还可能使催化剂失活,且能耗大
(4) ①②③④
性下降。高温还可能使催化剂失活,且能耗大。(4) ①乙苯催化脱氢制苯乙烯反应为可逆反应,CO2与H2
反应,可使生成物浓度减小,化学平衡右移;②不用高温水蒸气,必然降低能耗;③由于发生反应
CO2+C=2CO,可减少积炭;④CO2得到有效利用,可减少CO2排放并作为资源得到利用。故选择①②③④。
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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