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实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择.化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求.如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:

(1)该产业链中属于高中阶段常见的在低温下能自发进行的反应是:
N2+3H2?2NH3或NH3+HNO3═NH4NO3
N2+3H2?2NH3或NH3+HNO3═NH4NO3

(2)已知该产业链中某反应的平衡表达式为:
K=
c(H2)c(CO)
c(H2O)
它所对应的化学反应为:
C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)
C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)

(3)已知在一定温度下,
C(s)+CO2(g)?2CO(g)平衡常数K1
CO(g)+H2O(g )?H2(g)+CO2(g)平衡常数K2
C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)  平衡常数K3
则K1、K2、K3之间的关系是:
K3=K1×K2
K3=K1×K2

(4)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题.已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
该反应的正反应方向是
放热
放热
反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:
75%
75%

(5)从图1看出氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等.已知NO2和N2O4的结构式分别是.实验测得N-N键键能为167kJ?mol-1,NO2中氮氧键的键能为466kJ?mol-1,N2O4中氮氧键的键能为438.5kJ?mol-1.请写出NO2转化为N2O4的热化学方程式
2NO2(g)?N2O4(g)△H=-57kJ?mol-1
2NO2(g)?N2O4(g)△H=-57kJ?mol-1
.对反应N2O4(g)?2NO2(g),在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示.下列说法正确的是
D
D

A.A、C两点的反应速率:A>C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(6)0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的上述产业链中一产品化肥硝酸铵溶液等体积混合后,溶液中所有分子和离子( 除水和氨分子外)等微粒从大到小的顺序是
c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3?H2O)>c(OH-)>c(H+
c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3?H2O)>c(OH-)>c(H+

(7)以上述产业链中甲醇为燃料制成燃料电池,请写出在氢氧化钾介质中该电池的负极反应式
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
分析:(1)生产氨气的反应放出大量的热,△G<0能自发进行;
(2)根据平衡常数的定义判断反应的方程式;
(3)根据平衡常数的表达式推断;
(4)根据温度变化平衡常数的变化判断温度对化学平衡移动的影响,进而判断反应热,利用三段式法计算转化率;
(5)根据反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能计算反应热,从平衡移动的角度分析各物理量的变化;
(6)考虑氨水为弱电解质,从弱电解质的电离和盐类的水解两个角度比较离子浓度的大小;
(7)甲醇具有还原性,在负极上发生氧化反应生成碳酸根离子,以此书写电极反应式.
解答:解:(1)生产氨气的反应放出大量的热,△G<0能自发进行,氨水呈碱性,与酸发生中和反应,属于放热反应,在低温下易进行,故答案为:N2+3H22NH3或NH3+HNO3═NH4NO3
(2)平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,平衡常数中,分子为生成物,分母为反应物,所以该反应的方程式为:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),故答案为:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);
(3)根据化学方程式可知:K1=
c2(CO)
c(CO2)
,K2=
c(H2)×c(CO2)
c(CO)×c(H2O)
,K3=
c(CO)×c(H2)
c(H2O)

所以:K3=
c(H2)×c(CO2)
c(CO)×c(H2O)
×
c2(CO)
c(CO2)
=
c(CO)×c(H2)
c(H2O)
=K1×K2,故答案为:K3=K1×K2
(4)由表中数据可知,随着温度的升高,平衡常数减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,说明正反应为让热反应,
设平衡时转化的CO为xmol/L,
利用三段式法计算:
            CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),
起始:0.020mol/L     0.020mol/L        0      0
转化:xmol/L         xmol/L          x mol/L  x mol/L 
平衡:(0.02-x)mol/L:(0.02-x)mol/L  xmol/L xmol/L
则有:
x?x
(0.020-x)?(0.020-x)
=9
解之得:x=0.015,
所以转化率为:
0.015
0.02
×100%
=75%,故答案为:放热,75%;
(5)反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,则反应热为:
2×2×466KJ/mol-(167KJ/mol+4×438.5KJ/mol)=-57KJ/mol,
反应的热化学方程式为:2NO2(g) N2O4(g)△H=-57 kJ?mol-1
对反应N2O4(g)2NO2(g),在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示.则
A.A点压强小于C点的压强,压强越大,反应速率越大,则反应速率:A<C,故A错误;
B.增大压强,平衡向正反应移动,但浓度的增大幅度大于转化的程度,所以C点浓度大,颜色深,故B错误;
C.B、C两点二氧化氮的体积分数相同,则混合气体的平均相对分子质量相同,故C错误;
D.在相同压强下,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则二氧化氮的体积分数增大,所以由状态B到状态A,可以用加热的方法,故D正确,
故答案为:2NO2(g) N2O4(g)△H=-57 kJ?mol-1; D;
(6)0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的上述产业链中一产品化肥硝酸铵溶液等体积混合后,设溶液的体积为1L,则反应后溶液中含有n(NO3-)=0.4mol,n(Na+)=0.2mol,
n(NH4+)=0.2mol,n(NH3?H2O)=0.2mol,反应溶液呈碱性,NH3?H2O继续电离出NH4+离子,则c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3?H2O),由于弱电解质的电离程度较小,
则c(NH3?H2O)>c(OH-),溶液呈碱性,则c(OH-)>c(H+),
所以c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3?H2O)>c(OH-)>c(H+),
故答案为:c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3?H2O)>c(OH-)>c(H+);
(7)甲醇具有还原性,在负极上发生氧化反应生成碳酸根离子,反应的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O,
故答案为:CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O.
点评:本题考查较为综合,涉及知识点较多,难度较大,易错点为(1)和(6),注意把握比较溶液离子浓度的方法.
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实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识,解决下列问题:

(1)已知某反应的平衡表达式为:

它所对应的化学反应为:                                

(2)已知在一定温度下,

C(s)+CO2(g)   2CO(g)平衡常数K1;  

CO(g)+H2O(g   H2(g)+CO2(g)平衡常数K2

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  平衡常数K3

则K1、K2、K3之间的关系是:                            。

(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:

温度/℃

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

该反应的正反应方向是        反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:          

(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。对反应N2O4(g)2NO2(g)   △H>0在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是      

A.A、C两点的反应速率:A>C

B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅

C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C

D.由状态B到状态A,可以用加热的方法

E.A、C两点的化学平衡常数:A>C

(5)0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后,溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是               

(6)工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2,再用右图装置电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4,阳极电极反应式               ,阳极区逸出气体的成分为         __________(填化学式)。

 

(13分)实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。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:

(1)该产业链中属于高中阶段常见的在低温下能自发进行的反应是:                 

(2)已知该产业链中某反应的平衡表达式为:

它所对应的化学反应为:                                

(3)已知在一定温度下,

C(s)+CO2(g)   2CO(g)平衡常数K1;  

CO(g)+H2O(g   H2(g)+CO2(g)平衡常数K2;

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  平衡常数K3;

K1、K2、K3之间的关系是:                                     。 

(4)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:

温度/℃

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

该反应的正反应方向是      反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:     

(5)从上图看出氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。对反应N2O4(g) 2NO2(g)   △H>0在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是      

A.A、C两点的反应速率:A>C

B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅

C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C

D.由状态B到状态A,可以用加热的方法

E.A、C两点的化学平衡常数:A>C

(6)0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的上述产业链中一产品化肥硝酸铵溶液等体积混合后,溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是              

 

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识,解决下列问题:

(1)已知某反应的平衡表达式为:

它所对应的化学反应为:                                

(2)已知在一定温度下,

C(s)+CO2(g)   2CO(g)平衡常数K1;  

CO(g)+H2O(g   H2(g)+CO2(g)平衡常数K2

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  平衡常数K3

则K1、K2、K3之间的关系是:                            。

(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:

温度/℃

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

该反应的正反应方向是        反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:          

(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。对反应N2O4(g)2NO2(g)   △H>0在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是      

A.A、C两点的反应速率:A>C

B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅

C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C

D.由状态B到状态A,可以用加热的方法

E.A、C两点的化学平衡常数:A>C

(5)0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后,溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是               

(6)工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2,再用右图装置电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4,阳极电极反应式               ,阳极区逸出气体的成分为         __________(填化学式)。

 

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识,解决下列问题:

(1)已知某反应的平衡表达式为:

它所对应的化学反应为:                                

(2)已知在一定温度下,

C(s)+CO2(g)   2CO(g)平衡常数K1;  

CO(g)+H2O(g   H2(g)+CO2(g)平衡常数K2

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  平衡常数K3

则K1、K2、K3之间的关系是:                             。

(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:

温度/℃

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

该反应的正反应方向是        反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:          

(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。对反应N2O4(g) 2NO2(g)   △H>0在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是      

A.A、C两点的反应速率:A>C

B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅

C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C

D.由状态B到状态A,可以用加热的方法

E.A、C两点的化学平衡常数:A>C

(5)0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后,溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是               

(6)工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2,再用右图装置电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4,阳极电极反应式                ,阳极区逸出气体的成分为          __________(填化学式)。

 

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