题目内容
【题目】(1)0.1 mol/L醋酸溶液中,存在电离平衡CH3COOHH++CH3COO-。经测定溶液中c(CH3COO―)为1.4×10-3 mol/L,此温度下醋酸的电离平衡常数Ka=________。
(2)已知饱和硫化氢的浓度为0.1 mol/L,硫化氢的电离常数为Ka1=1.0×10-7,Ka2=1.0×10-19,计算饱和硫化氢溶液中氢离子的浓度为__________mol/L。
【答案】1.96×10-5 1.0×10-4
【解析】
平衡常数K一般是通过列三段式计算。
(1)醋酸溶液中,存在电离平衡CH3COOHH++CH3COO-,水的电离程度小,即溶液中c(H+)=c(CH3COO―)= 1.0×10-4mol/L,Ka =
带入数据可得,
约为1.96×10-5;
(2)已知饱和硫化氢溶液中以第一步电离为主,设溶液中氢离子的浓度为x mol/L,根据题意可列三段式如下:
Ka1 =,其中硫化氢的平衡浓度可近似计算为0.1,带入数据计算; 1.0×10-7=
,得出饱和硫化氢溶液中氢离子的浓度为1.0×10-4mol/L。
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【题目】科学家研究出一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”,其简单流程如图所示(条件及物质未标出)。
(1)已知:CH4、CO、H2的燃烧热分别为890.3 kJ·mol-1、283.0 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1,则上述流程中第一步反应2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g)的ΔH=______________。
(2)工业上可用H2和CO2制备甲醇,其反应方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),某温度下,将1 mol CO2和3 mol H2充入体积不变的2 L密闭容器中,发生上述反应,测得不同时刻反应前后的压强关系如下表:
时间/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
0.90 | 0.85 | 0.83 | 0.81 | 0.80 | 0.80 |
①用H2表示前2 h 的平均反应速率v(H2)=_________________________________;
②该温度下,CO2的平衡转化率为________。
(3)在300 ℃、8 MPa下,将CO2和H2按物质的量之比1∶3 通入一密闭容器中发生(2)中反应,达到平衡时,测得CO2的平衡转化率为50%,则该反应条件下的平衡常数为Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。在0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,如图所示为不同温度(T)下,平衡时四种气态物质的物质的量(n)关系。
①该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。
②曲线c表示的物质为_______。
③为提高H2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施______________。(答出一条即可)
【题目】CO、CO2是化石燃料燃烧后的主要产物。
(1)将体积比为2:1的CO2和CO混合气体通入有足量Na2O2固体的密闭容器中,同时不断地用电火花点燃。将残留固体溶于水,所得溶液中2c(CO32-)+c(HCO3-)____________c(Na+)(填“>”“<”或“=”) 。
(2)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0 kJ/mol;键能E(o=o)=499.0 kJ/mol
①CO(g)+O2(g)CO2(g)+O(g) 的△H=____________kJ/mol
②已知2500K时,①中反应的平衡常数为0.40。某时刻该反应体系中各物质浓度满足: c(CO)·c(O2)=c(CO2)·c(O),则此时反应____________(填向左”或“向右”)进行。
(3)已知:反应CO2(g)CO(g)+O(g)在密闭容器中CO2分解实验的结果如下图1;反应2CO2(g)
2CO(g)+O2(g)中1molCO2在不同温度下的平衡分解量如下图2,
①分析图1,求2min内v(CO2)=_______。
②分析图2,1500℃时反应达平衡,此时容器体积为1 L,则反应的平衡常数K=______(计算结果保留1位小数)。
(4)为探究不同催化剂对CO和H2合成CH3OH的选择性效果,某实验室控制CO和H2的初始投料比为1:3进行实验,得到如下数据:
选项 | T/K | 时间/min | 催化剂种类 | 甲醇的含量(%) |
A | 450 | 10 | CuO-ZnO | 78 |
B | 450 | 10 | CuO-ZnO-ZrO2 | 88 |
C | 450 | 10 | ZnO-ZrO2 | 46 |
①由表1可知,该反应的最佳催化剂为____________(填编号);图3中a、b、c、d四点是该温度下CO的平衡转化率的是____________。
②有利于提高CO转化为CH3OH的平衡转化率的措施有____________。
A. 使用催化剂CuO-ZnO-ZrO2 B. 适当降低反应温度
C. 增大CO和H2的初始投料比 D. 恒容下,再充入a mol CO和3a mol H2