题目内容
(1)在100 ℃恒温条件下将0.100 mol的N2O4充入体积为1 L的真空密闭容器中,发生反应:N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0。隔一定时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
t/s c/(mol·L-1) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
c(N2O4)/(mol·L-1) | 0.100 | a | 0.5b | 0.4b | | |
c(NO2)/(mol·L-1) | 0 | 0.060 | b | c1 | c2 | c3 |
请回答下列问题:
①表中a=________,在0~20 s内N2O4的平均反应速率为_______mol·(L·s)-1。
②已知100 ℃时该反应的平衡常数为0.36,则表中b、c1、c2的大小关系为________,c3=________mol·L-1,达到平衡时N2O4的转化率为________________________________。
(2)室温下,把SiO2细粉放入蒸馏水中,不断搅拌,能形成H4SiO4溶液,反应原理如下:
SiO2(s)+2H2O(l)??H4SiO4(aq) ΔH
①写出该反应的化学平衡常数K的表达式:____________________________。
②实际上,在地球的深处,由于压强很大,固体、液体都会受到影响。在一定温度下,在10 000 m以下的地球深处,上述反应的方向是________(填“正方向”、“逆方向”或“不移动”),理由是_______________________________。
(1)①0.070 1.5×10-3 ②b<c1=c2(或c1=c2>b) 0.120 60% (2)①K=c(H4SiO4) ②正方向 由于固体、液体都会受到大气压强的影响,故此时K的表达式应为K=,增大压强时,平衡向正反应方向移动
解析
某工厂以天然气、水蒸气和空气为原料和能源合成氨的流程如右图:
该流程中外热式一级烃转化器系指以 CH4为燃料在烃气转化器外面加热使之维持 8000C高温的工业装置。内热式一级烃气转化器系指以H2在装置内燃烧为能量维护一级烃气转化器所生成的CO与H2O(g)反应生成CO2和H2所需10000C高温的装置。在编号为i-v的反应器中发生如下反应:
A.CH4+2O2=CO2 +2H2O | B.CH4+H2O(g)=CO +3H2 |
C.2CH4+3H2O(g)=CO + CO2 +7H2 | D.K2CO3+CO2 +H2O=2KHCO3 |
(1)反应A发生在编号为______的反应器中,它的作用是_______________________________。
(2)反应F发生在编号为____________的反应器中。
(3)反应D的作用是____________。
(4)属于制备合成氨原料气的反应有______(填化学方程式编号)。
(5)为什么转化反应要分两步——第一步在4000C时进行,第二步在200 0C时进行?
________________________________________________________________________________。
甲醇汽油是由10%一25%的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料,可达到国标汽油的性能和指标。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
Ⅰ、工业上合成甲醇一般采用下列反应:CO(g)+2 H2(g) CH3 OH(g) △H="a" kJ/mol,
下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K):
温度/0C | 250 | 310 | 350 |
K | 2.041 | 0.250 | 0.012 |
(1)由表中数据判断△H a 0(填“>”、“=”或“<”)。
(2)某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)="0.5" mol·L-1,则此时的温度为 0C。
(3)在容积固定的密闭容器中发生上述反应,各物质的浓度如下表:
浓度mol/L 时间/min | c(CO) | c(H2) | c(CH3OH) |
0 | 0.8 | 1.6 | 0 |
2 | 0.6 | 1.2 | 0.2 |
4 | 0.3 | 0.6 | 0.5 |
6 | 0.3 | 0.6 | 0.5 |
①反应从2 min到4 min之间,H2的反应速率为 。
②反应达到平衡时CO的转化率为 。
③反应在第2 min时改变了反应条件,改变的条件可能是 (填序号)。
A.使用催化剂 B.降低温度 C.增加H2的浓度
(4)向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H2,发生反应CO(g)+2 H2(g) CH3 OH(g)△H="a" kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后,分别测得体系中CO的百分含量分别为w1和w2;已知T1<T2,则
w1 w2(填序号)。
A.大于 B.小于 C.等于 D.以上都有可能
Ⅱ、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料,氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式: 。
(1)已知工业上生产H2的过程中有如下反应: CO (g) + H2O (g)CO2(g) + H2 (g)在一定条件下的密闭容器中,该反应达到化学平衡状态。请回答:
①恒容增大H2O (g)的物质的量,则CO的转化率 (填“增大”或“减小”)。
②若升高温度能使化学平衡向正反应方向移动,则正反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
③在某温度时,该反应10 min达到平衡,且有如下数据:
浓度 物质 | CO | H2O | CO2 | H2 |
起始浓度/(mol·L-1) | 2.0 | x | 0 | 0 |
平衡浓度/(mol·L-1) | 0.4 | 6.4 | 1.6 | 1.6 |
则上表中x=________________,该温度下平衡常数K的数值是____________。
(2)某化学实验小组的同学模仿工业上用离子交换膜法制烧碱的方法,设计出下图装置,通过电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为 。
②制得的氢氧化钾溶液从出口(填写“A”、“B”、“C”、“D”)_______导出。
③通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因 ____________________________________。