题目内容
20.合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应N2+3H2?2NH3的平衡常数K值和温度的关系如下:温度/℃ | 360 | 440 | 520 |
K值 | 0.036 | 0.010 | 0.0038 |
②理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是ad(填字母序号).
a.增大压强 b.使用合适的催化剂 c.升高温度 d.及时分离出产物中的NH3
(2)原料气H2可通过反应CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)获取,已知该反应中,当初始混合气中的$\frac{n({H}_{2}O)}{n(C{H}_{4})}$恒定时,温度、压强对平衡混合气中CH4含量的影响如图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是p1<p2(填“>”、“=”或“<”).
②该反应为吸热反应(填“吸热”或“放热”).
(3)原料气H2还可通过反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2 (g)获取.
①T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08mol•L-1,则平衡时CO的转化率为60%该温度下反应的平衡常数K值为2.25.
②保持温度仍为T℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容积固定为5L的容器中进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是cd(填字母序号).
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
d.混合气中n(CO):n(H2O):n(CO2):n(H2)=1:16:6:6.
分析 (1)①由表中数据可知,随温度升高平衡常数减小,说明升高温度平衡逆向移动;
②为了增大平衡时H2的转化率,可以改变条件使平衡正向移动,但不能只增大氢气浓度,否则氢气转化率减小;
(2)①正反应为气体物质的量增大的反应,增大压强平衡逆向移动,混合气体中甲烷的含量增大;
②由图可知,随温度升高甲烷的含量减小,说明升高温度平衡正向移动,而升高温度平衡向吸热反应移动;
(3)①T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08mol•L-1,则:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2 (g)
起始浓度(mol/L):0.2 0.2 0 0
变化浓度(mol/L):0.12 0.12 0.12 0.12
平衡浓度(mol/L):0.08 0.08 0.12 0.12
平衡时CO的转化率=$\frac{CO浓度变化量}{CO起始浓度}$×100%;平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}{c(CO)×c({H}_{2}O)}$;
②可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等,各组分的浓度、含量保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不变化说明到达平衡,D选项计算浓度商Qc,若Qc=K,处于平衡状态,若Qc<K,反应向正反应进行,若Qc>K,反应向逆反应进行.
解答 解:(1)①由表中数据可知,随温度升高,反应的平衡常数减小,说明升高温度平衡逆向移动,而升高温度平衡向吸热反应移动,故正反应为放热反应,
故答案为:随温度升高,反应的平衡常数减小;
②a.增大压强,平衡正向进行,氢气转化率增大,故a符合;
b.使用合适的催化剂,改变反应速率,不能改变平衡,氢气转化率不变,故b不符合;
c.正反应为放热反应,升高温度平衡逆向进行,氢气转化率减小,故c不符合;
d.及时分离出产物中的NH3,平衡正向进行,氢气转化率增大,故d符合;
故答案为:ad;
(2)①正反应为气体物质的量增大的反应,增大压强平衡逆向移动,混合气体中甲烷的含量增大,所以P2>P1,故答案为:<;
②由图可知,随温度升高甲烷的含量减小,说明升高温度平衡正向移动,而升高温度平衡向吸热反应移动,故正反应为吸热反应,故答案为:吸热;
(3)①T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08mol•L-1,则:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2 (g)
起始浓度(mol/L):0.2 0.2 0 0
变化浓度(mol/L):0.12 0.12 0.12 0.12
平衡浓度(mol/L):0.08 0.08 0.12 0.12
平衡时CO的转化率=$\frac{0.12mol}{0.2mol}$×100%=60%;平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}{c(CO)×c({H}_{2}O)}$=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.08}$=2.25,
故答案为:60%;2.25;
②a.反应中混合气体物质的量不变,容器内压强不随时间改变,不能说明反应达到平衡状态,故a不符合;
b.混合气体质量不变,容器容积不变,混合气体的密度不随时间改变,不能说明反应达到平衡状态,故b不符合;
c.单位时间内生成amolCO2的同时消耗amolH2,说明二氧化碳或氢气的正逆反应速率相同,说明反应达到平衡状态,故c符合;
d.混合气中n(CO):n(H2O):n(CO2):n(H2)=1:16:6:6,反应前后气体物质的量相同,可以利用物质的量代替浓度计算浓度商和平衡常数比较,Qc=$\frac{6×6}{1×16}$2.25=K,说明反应达到平衡状态,故d符合,
故答案为:cd.
点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡状态的判断、平衡常数计算及应用等,难度中等,(3)中平衡状态判断d选项中注意利用浓度商与平衡常数关系分析.
A. | 催化剂作用下与H2反应 | B. | 与NaOH水溶液反应 | ||
C. | 发生银镜反应 | D. | 与乙酸发生酯化反应 |
相对分子质量 | 密度/(g•cm-3) | 沸点/℃ | 溶解性 | |
环己醇 | 100 | 0.9618 | 161 | 微溶于水 |
环己烯 | 82 | 0.8102 | 83 | 难溶于水 |
分离提纯:
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙,最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g.
回答下列问题:
(1)装置b的名称是冷凝管.
(2)加入碎瓷片的作用是放暴沸;如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是D(填正确答案标号).
A.立即补加 B.重新配料 C.不需补加 D.冷却后补加
(3)分液漏斗在使用前须清洗干净并检漏;在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的上口倒出(填“上口倒出”或“下口倒出”).
(4)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是干燥.
(5)在环己烯粗产物蒸馏过程中,不可能用到的仪器有C(填正确答案标号).
A.圆底烧瓶 B.温度计 C.吸滤瓶 D.冷凝管 E.接收器
(6)本实验所得到的环己烯产率是C(填正确答案标号).
A.41% B.50% C.61% D.70%
此反应伴随有副反应,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).
实验 序号 | 温度℃ | 初始CCl4浓度 (mol•L-1) | 初始H2浓度(mol•L-1) | CCl4的平衡转化率 |
1 | 110 | 1 | 1.2 | A |
2 | 110 | 1 | 1 | 50% |
3 | 100 | 1 | 1 | B |
(2)实验l中,CCl4的转化率A大于50%(填“大于”、“小于”或“等于”).
(3)实验3中,B的值D(选填序号).
A.等于50% B.大于50% C.小于50%D.从本题资料,无法判断
(4)120℃,在相同条件的密闭容器中,分别进行H2的初始浓度为2mol•L-1和4mol•L-1的实验,测得反应消耗CCl4的百分率(x%)和生成物中CHCl3,的百分含量(y%)随时间(t)的变化关系如图(图中实线是消耗CCl4的百分率变化曲线,虚线是产物中CHCl3的百分含量变化曲线).在图中的四条线中,表示H2起始浓度为2mol•L-1实验的消耗CCl4的百分率变化曲线是c(选填序号).
R-OH+HBr?R-Br+H2O ②
可能存在的副反应有:醇在浓硫酸的存在下脱水生成烯和醚,Br-被浓硫酸氧化为Br2等.有关数据如表;
乙醇 | 溴乙烷 | 正丁醇 | 1-溴丁烷 | |
密度/g•cm-3 | 0.7893 | 1.4604 | 0.8098 | 1.2758 |
沸点/℃ | 78.5 | 38.4 | 117.2 | 101.6 |
(1)在溴乙烷和1-溴丁烷的制备实验中,下列仪器最不可能用到的是b.
a.圆底烧瓶 b. 容量瓶 c.锥形瓶 d.量筒
(2)溴代烃的水溶性小于(填“大于”、“等于”或“小于”)相应的醇;其原因是醇分子可与水分子之间形成氢键,溴代烃不能与水分子之间形成氢键.
(3)将1-溴丁烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物在下层(填“上层”、“下层”或“不分层”).
(4)制备操作中,加入的浓硫酸必须进行稀释,其目的不正确的是a.
a. 水是反应的催化剂 b.减少Br2的生成 c.减少HBr的挥发 d.减少副产物烯和醚的生成
(5)在制备溴乙烷时,采用边反应边蒸出产物的方法,其原因是平衡向生成溴乙烷的方向移动(或反应②向右移动);但在制备1-溴丁烷时却不能边反应边蒸出产物,其原因是1-溴丁烷与正丁醇的沸点差较小,若边反应边蒸馏,会有较多的正丁醇被蒸出.
A. | 1.5g | B. | 3g | C. | 6g | D. | 无法确定 |
A. | 颜色相似 | B. | 都是双原子分子 | ||
C. | 最外层电子数相同,都是7 | D. | 自然界中都以化合态存在 |