题目内容
(17分)降低太气中CO2含量及有效开发利用CO2,是科学家研究的重要课题。
(1)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-122.4kJ·mol-1
①某温度下,将2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入体积可变的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化如下表所示。
则Pl P3(填“>”“<”或“=”,下同)。若T1、Pl,T3、P3时平衡常数分别为K1、K3,
则K1 K3。T1、Pl时H2的平衡转化率为 。
②一定条件下,t上述反应在密闭容器中达平衡。当仅改变影响反应的一个条件,引起的下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是____ 。
A.反应物的浓度降低 B.容器内压强增大
C.正反应速率大于逆反应速率 D.化学平衡常数K增大
(2)碳酸氢钾溶液加水稀释, (填“增大”“不变”或“减小”)。用碳酸钾溶液吸收空气中CO2,当溶渡呈中性时,下列关系或说法正确的是 。
A.c(K+)=2c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
b.c(HCO)c(CO)
c.降低温度,c(H+)·c(OH-)不变
(3)向盛有FeCl3溶液的试管中滴加少量碳酸钾溶液,立即产生气体,溶液颜色加深,用激光笔照射能产生丁达尔效应,反应的离子方程式为 。
(17分)
(1)① > (2分) < (2分)57.14%(2分)② c d(2分)
(2)减小(3分) b(3分)
(3)2Fe3++3CO32?+3H2O=2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑(3分)
解析试题分析:(1)①相同温度下,P1时CH3OCH3物质的量分数大于P3时CH3OCH3物质的量分数,根据化学方程式,加压平衡向右移动,所以P1 >P3;T3时CH3OCH3物质的量分数大于T1时CH3OCH3物质的量分数,因为该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,所以K1<K3;根据“三段式”进行计算,设生成的CH3OCH3的物质的量为x,则
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
起始物质的量(mol) 2 6 0 0
转化物质的量(mol) 2x 6x x 3x
平衡物质的量(mol) 2— 2x 6—6x x 3x
则x/(8-4x)=0.1,解得x=0.5714,H2的平衡转化率=6x/6×100% =57.14%
②a、生成物的浓度也可能降低,如增大体积,平衡向逆反应方向移动,错误;b、如果加入惰性气体使容器内压强增大,平衡不移动,错误;c、正反应速率大于逆反应速率,平衡一定向正反应方向移动,正确;d、化学平衡常数K增大,说明平衡一定向正反应方向移动,正确。
(2)碳酸氢钾溶液加水稀释,HCO3?的电离平衡向右移动,所以c(HCO3?)/c(CO32?)减小;因为K2CO3和KHCO3溶液呈碱性,所以当溶渡呈中性时,CO2过量,溶液的溶质为KHCO3和H2CO3,故b项正确,根据电荷守恒可得c(K+)=2c(CO)+c(HCO),故a项错误,降低温度,水的电离平衡向左移动,c(H+)·c(OH-)减小,c项错误。
(3)产生气体,溶液颜色加深,用激光笔照射能产生丁达尔效应,说明生成了CO2气体和Fe(OH)3胶体,所以离子方程式为:2Fe3++3CO32?+3H2O=2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑。
考点:本题考查化学平衡移动、电离平衡、离子浓度比较、离子方程式的书写、化学计算。
(14分)
含硫化合物在工业生产中有广泛的用途。
(1)对于可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0,下列研究目的和图示相符的是
(填序号)
序号 | A | B | C | D |
目的 | 压强对平衡的影响 | 温度对转化率的影响 | 增加O2浓度对速率的影响 | 浓度对平衡常数的影响 |
图示 |
乙。(填“>”“<”或“="”" )
(3)向2L的甲容器中充入2molSO2、1molO2,测得SO2的平衡转化率与温度的关系如下图所示。
Ⅰ.在T1温度下,反应进行到状态D时,v正 v逆。(填“>”“<”或“="”" )
Ⅱ.T3温度下,平衡时测得反应放出的热量为Q1,在相同温度下若再向容器中通入2molSO2、1molO2,重新达到平衡,测得反应又放出热量Q2 。则下列说法中正确的是 。(填序号)
A.相同温度下新平衡时容器中的压强是原平衡时的两倍
B.Q2一定大于Q1
C.新平衡时SO2的转化率一定大于80%
(4)在甲容器中充入一定量的SO2和1.100molO2,在催化剂作用下加热,当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡,此时测得气体压强为反应前的82.5%,则SO2的转化率为 。
(5)若用氢氧化钠溶液吸收SO2气体恰好得到酸式盐,已知该酸式盐溶液呈弱酸性,则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。(用离子浓度符号表示)
(6)一定温度下,用水吸收SO2气体,若得到pH=5的H2SO3溶液,则溶液中亚硫酸氢根离子和亚硫酸根离子的物质的量浓度之比为 。(已知该温度下H2SO3的电离常数:Ka1=1.0×10-2mol/L,Ka2=6.0×10-3mol/L)
煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是 (填字母,下同)
A.容器中的压强不变
B.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
C.v正(CO)=v逆(H2O)
D.c(CO)=c(H2)
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实 验 组 | 温 度 /℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | H2 | CO | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 2.4 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
①该反应的逆反应为 (填“吸”或“放”)热反应。
②若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3 min,则a、b应满足的关系是 (用含a、b的数学式表示)。
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2, 下列措施中能使 c(CH3OH)增大的是
A.升高温度
B.充入N2(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来
D.再充入0.5 mol CO2和1.5 mol H2