题目内容
(1)能源的开发利用与人类社会的可持续性发展息息相关。
已知:① Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g) △H1="a" kJ/mol
②CO(g)+1/2 O2(g)=CO2(g) △H2="b" kJ/mol
③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H3="c" kJ/mol
则C的燃烧热____________________________kJ.mol-1
(2)某实验小组模拟工业合成氨反应N2+3H2 2NH3 △H ="-92.4" kJ/mol,开始他们将N2和H2混合气体20mol (体积比1:1)充入5L合成塔中.反应前压强为P0,反应过程中压强用P表示,反应过程中P/P0与时间t的关系如图所示。请回答下列问题:
①反应达平衡的标志是(填字母代号)_____________
A.压强保持不变
B.气体密度保持不变
C.NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②2min时,以C(N2)变化表示的平均反应速率为___________
③若提高N2的转化率可采取的措施有_______________
A.向体系中按体积比1:1再充入N2和H2
B.分离出NH3
C.升高温度
D.充入He气使压强增大
E.加入一定量的N2
(3)25°C时,BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×10-9和1×10-10,某含有BaCO3沉淀的悬浊液中c(CO32-)=0.2mol/L,如果加入等体积的Na2SO4溶液,若要产生 BaSO4沉淀,加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________mol /L。
(1) (2)①AC ② 0.1mol·L-1·min-1 ③AB (3)2.5×10-3
解析试题分析:(1)(①×2+②×6+③)÷6可得 △H=(2△H1+6△H2+△H3)÷6=。(2)①A.反应是在体积固定的密闭容器中进行的。由于反应N2+3H2 2NH3是一个反应前后气体的物质的量改变的化学反应。若压强不变,则气体的物质的量不变,反应达到平衡。正确。B. 由于容器的容积固定,无论反应是否达到平衡,气体的质量不变,气体密度也保持不变。错误。C.若NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍,则每产生2个NH3,就会消耗1个N2。即N2生成速率与N2的生分解速率相等。正确。故选项为AC。③若提高N2的转化率,就要使化学平衡正向移动。A.向体系中按体积比1:1再充入N2和H2。即增大了体系的压强。增大压强化学平衡向正反应方向移动。反应物的转化率提高。正确。B.分离出NH3。减小生成物的浓度,化学平衡向向正反应方向移动,反应物的转化率提高。正确。C.由于该反应的正反应是一个气体体积减小的放热反应。升高温度化学平衡向吸热反应方向移动。所以升高温度化学平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率降低。错误。D.充入He气使压强增大尽管压强增大,但未引起反应混合物的浓度发生改变,所以平衡不移动,N2的转化率不变。错误。E.加入一定量的N2。在其它条件不变的情况下,增大某反应物的浓度,可以使其它反应物的转化率提高,但它本身的转化率反而降低。错误。(3)c(CO32-)=0.2mol/L根据K(BaCO3)(sp)CO32- +Ba2+.C(CO32-)·C((Ba2+)=8×10-9. C((Ba2+)=8×10-9÷0.2=4×10-8.根据K(BaSO4)(sp)SO42-+ Ba2+. C(SO42-)·C((Ba2+)=1×10-10. C(SO42-)=1×10-10÷C((Ba2+)=1×10-10÷4×10-8=2.5×10-3.
考点:考查盖斯定律的应用、外界条件对化学平衡的影响、反应物的转化率的影响及溶度积常数的有关计算的知识。
尿素(H2NCONH2)是有机态氮肥,在农业生产中有着非常重要的作用。
(1)工业上合成尿素的反应分两步进行:
第一步:2NH3(l)+CO2H2NCOONH4(氨基甲酸铵)(l) △H1
第二步:H2NCOONH4 (l) H2O+ H2NCONH2(l)△H2
某化学学习小组模拟工业上合成尿素的条件,在体积为1 L的密闭容器中投入4 mol NH3和1 mol CO2,实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图I所示。
已知总反应的快慢是由较慢的一步反应决定的。则合成尿素总反应的快慢由第______步反应决定, 总反应进行到______min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图II所示,则ΔH2______0(填“>”、“<”或“=”。)
(2)该小组将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度/℃ | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
平衡总压强/Kpa | 5.7 | 8.3 | 12.0 | 17.1 | 24.0 |
平衡气体总浓度/10-3mol/L | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.4 |
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的标志是____________。
A.2V(NH3)=V(CO2) B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据,计算25.0°C时该分解反应的平衡常数为______(保留小数点后一位)。
(3)已知:
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.6KJ/mol
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H2=-92.4KJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.6KJ/mol
则4NO(g)+4NH3(g) +O2(g)= 4N2(g)+6 H2O(g)的△H=___kJ ? mol-1。
(4)尿素燃料电池的结构如图所示。其工作时负极电极反应式可表示为______。
2013年12月2日,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空,进一步向广寒宫探索。“长征三号甲”是三级液体助推火箭,一、二级为常规燃料,常规燃料通常指以肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮做氧化剂。
Ⅰ.常规燃料通常指以肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮做氧化剂。但有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。
已知:N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H = -543kJ·mol-1
H2(g)+ F2(g) = HF(g) △H = -269kJ·mol-1
H2(g)+ O2(g) = H2O(g) △H = -242kJ·mol-1
请写出肼和氟气反应的热化学方程式:_____________________________。
Ⅱ.氧化剂二氧化氮可由NO和 O2生成,已知在2 L密闭容器内,800 ℃时反应:
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH 的体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)(mol) | 0.200 | 0.100 | 0.080 | 0.050 | 0.050 | 0.050 |
n(O2)(mol) | 0.100 | 0.050 | 0.040 | 0.025 | 0.025 | 0.025 |
(1) 已知:K800℃>K1000℃,则该反应的ΔH ______0(填“大于”或“小于”),用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率为__________。
(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a.容器内颜色保持不变 b. 2v逆(NO)=v正(O2)
c.容器内压强保持不变 d.容器内密度保持不变
(3)为使该反应的速率增大,提高NO的转化率,且平衡向正反应方向移动应采取的措施有 。
(4)在上述条件下,计算通入2 mol NO和1 mol O2的平衡常数K=______________。
(5)在上述条件下,若开始通入的是0.2 mol NO2气体,达到化学平衡时,则NO2的转化率为 。
下图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:
I.已知该产业链中某反应的平衡表常数达式为:K=,它所对应反应的化学方程式为 。
II.二甲醚(CH3OCH3)在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用,工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。工业制备二甲醚在催化反应室中(压力2.0~10.0Mpa,温度230~280℃)进行下列反应:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.7kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=-41.2kJ·mol-1
(1)催化反应室中总反应的热化学方程式为 。
830℃时反应③的K=1.0,则在催化反应室中反应③的K 1.0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)在某温度下,若反应①的起始浓度分别为:c(CO)=1 mol/L,c(H2)=2.4 mol/L,5 min后达到平衡,CO的转化率为50%,则5 min内CO的平均反应速率为 ;若反应物的起始浓度分别为:c(CO)=4 mol/L,c(H2)=a mol/L;达到平衡后,c(CH3OH)=2 mol/L,a= mol/L。
(3)反应②在t℃时的平衡常数为400,此温度下,在0.5L的密闭容器中加入一定的甲醇,反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
c(mol/L) | 0.8 | 1.24 | 1.24 |
①此时刻v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”
②平衡时二甲醚的物质的量浓度是 。
以二甲醚、空气、KOH 溶液为原料,以石墨为电极可直接构成燃料电池,则该电池的负极反应式为 ;若以1.12L/min(标准状况)的速率向电池中通入二甲醚,用该电池电解500mL2mol/L CuSO4溶液,通电0.50 min后,计算理论上可析出金属铜的质量为