题目内容
【题目】含碳化合物在生产生活中广泛存在。请回答下列问题:
(1)Andren Dasic等提出在金属催化剂M的作用下以为氧化剂可以氧化乙烯生成乙醛,催化体系氧化还原循环如图1所示。(物质与氧原子的结合力用
表示),氧原子与
生成
的结合力
,氧原子与乙烯生成乙醛的结合力
,则可做该反应催化剂的金属M与氧原子的结合力
(M)的值应满足_______。使用催化剂会使该反应的活化能______(填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)已知、
、
的燃烧热分别为
、
、
。
则反应: ΔH=_________。
(3)已知在含少量的溶液中,反应
分两步进行:第Ⅰ步反应
(慢反应),第Ⅱ步为快反应。
①请写出第二步反应的化学方程式:____________。
②增大浓度浓度______(填“能”或“不能”)明显增大总反应的平均速率,理由为__________。
(4)某密闭容器中发生:,
在不同温度下平衡分解的情况如图2所示。
①图中a、b、c三点的平衡常数的大小关系为_____________。
②恒温恒容条件下,能表示该可逆反应达到平衡状态的是____________(填标号)
A.体积分数与
体积分数的比值保持不变
B.容器内混合气体的密度保持不变
C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.容器内碳元素的质量分数保持不变
③为实现减排,目前较成熟的方法是用高浓度的
溶液吸收工业烟气中的
,得溶液X,再利用电解法使
溶液再生,其装置示意图如图3,简述
在阴极区再生的原理_______。
【答案】 减小
能 总反应的平均速率由慢反应决定,
是慢反应的反应物,增大
的浓度,慢反应速率增大,总反应的平均速率增大(或
是总反应的催化剂,增大
的浓度,总反应的平均速率增大)
C
存在电离平衡:
,阴极
放电,
浓度减小,平衡右移(或溶液中
放电,增大了
浓度,
与
反应生成了
,从而使
再生)
【解析】
由催化剂的作用机理结合图示信息知,当氧原子与催化剂的结合力处于中间值时,此反应可发生,催化剂会降低反应的活化能;根据盖斯定律求反应热,先分别写出燃烧热的热反应方程式,再用第3个的热反应方程式减去第1个和第2个的热反应方程式;根据第I步反应和催化剂的反应原理,总反应减去第I步反应得到第Ⅱ步反应的化学方程式;总反应速率由慢反应速率决定,是慢反应的反应物,因此增大
的浓度能明显增大总反应的平均速率;温度相同,化学平衡常数不变,温度升高由图观察平衡的移动方向,比较平衡常数;平衡状态的判断通过浓度不再改变、正反应速率等于逆反应速率和其它变量不再改变来判断。
(1) 氧原子与N生成NO的结合力,氧原子与乙烯生成乙醛的结合力
,由催化剂的作用机理结合图示信息知,当氧原子与催化剂的结合力处于中间值时,此反应可发生,因此可用作该反应催化剂的金属M与氧原子的结合力OA(M)的值应满足
;催化剂会降低反应的活化能;故答案为:
,减小;
(2)已知、
、
的燃烧热分别为
、
、
,则热反应方程式分别为:
CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=
CH3CHO(l)+O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=
将第3个的热反应方程式减去第1个和第2个的热反应方程式,得反应,则反应热ΔH=
;
(3) ①根据第Ⅰ步反应和催化剂的反应原理,总反应减去第Ⅰ步反应得到第Ⅱ步反应的化学方程式;
②总反应速率由慢反应速率决定,是慢反应的反应物,因此增大
的浓度能明显增大总反应的平均速率,故答案为:能;总反应的平均速率由慢反应决定,
是慢反应的反应物,增大
的浓度,慢反应速率增大,总反应的平均速率增大(或
是总反应的催化剂,增大
的浓度,总反应的平均速率增大)
(4)①a和b温度相同,即平衡常数,c点时,温度升高,根据图2二氧化碳体积分数减小,则平衡正向移动,K增大,所以
。
②A.根据方程式可知,一氧化碳与氧气的物质的量之比为2:1,即体积分数与
体积分数的比值一直都是2:1,不能说明是否达到平衡状态,当
体积分数与
体积分数不变改变可以,A不符合题意;
B. 恒容,体积不变,反应前后质量守恒,质量也保持不变,则密度一直保持不变, B不符合题意;
C. 平均摩尔质量等于总质量除以总物质的量,气体总质量一直不变,但是这个反应是气体个数减少的反应,即气体的总物质的量可变,所以容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变能说明达到平衡状态,C符合题意;
D. 容器内碳元素的质量一直不变,容器内物质的总质量也不变,即碳元素的质量分数一直保持不变,D不符合题意。
答案选C。
③被
吸收生成
,实现了减排,电解时阴极H+得电子生成氢气,使平衡
向右移动,
增多,所以答案为:
存在电离平衡:
,阴极
放电,
浓度减小,平衡右移(或溶液中
放电,增大了
浓度,
与
反应生成了
,从而使
再生)。
