题目内容
3.1100℃时,在恒容密闭容器中,发生可逆反应:Na2SO4(s)+4H2(g)?Na2S(s)+4H2O(g)并达到平衡,请完成下列各题:
(1)上述反应中涉及的元素原子的半径从大到小的顺序为Na>S>O>H.非金属性最强的元素原子的最外层排布式2s22p4,其电子的自旋方向共有2种.比较两种同主族非金属元素形成的单质的氧化性(用化学方程式表示)2H2S+O2=2S↓+2H2O.
(2)能判断反应达到平衡状态的依据是(填序号)BC.
A.混合气体的压强不变 B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变 D.各气体的浓度相等
(3)平衡后,向容器中充入1molH2,重新达到平衡,与原平衡相比,H2的转化率不变;体积百分含量不变(填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)降低温度,上述可逆反应的平衡常数K值减小,则正反应为吸热(填“吸热”或“放热”)反应,反应物的键能总和大于(填“大于”“小于”或“等于”))生成物的键能总和.
分析 (1)所有元素中H原子半径最小,同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大;
非金属性最强的元素为O元素,原子核外电子排布式为1s22s22p4,根据泡利原理与洪特规则画出原子的轨道表示式,电子的自旋方向共有2种;
同主族非金属元素形成的单质为氧气、硫,可以利用单质之间置换反应比较单质的氧化性强弱;
(2)A.混合气体的压强始终不变;
B.混合气体的总质量随反应进行发生变化,容器容积不变,混合气体的密度不变可以说明到达平衡;
C.混合气体的总物质的量不变,总质量分数变化,故混合气体的平均相对分子质量不变,可以说明到达平衡;
D.平衡时气体的浓度与反应物转化率有关;
(3)平衡后,向容器中充入1molH2,等效为再原平衡的基础上增大压强,平衡不移动;
(4)降低温度,上述可逆反应的平衡常数K值减小,说明正反应是吸热反应.
解答 解:(1)所有元素中H原子半径最小,同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大,故原子半径:Na>S>O>H;
非金属性最强的元素为O元素,原子核外电子排布式为1s22s22p4,最外层电子排布为2s22p4,电子的自旋方向共有2种;
同主族非金属元素形成的单质为氧气、硫,利用单质之间置换反应比较单质的氧化性强弱,反应方程式为:2H2S+O2=2S↓+2H2O,
故答案为:Na>S>O>H;2s22p4;2;2H2S+O2=2S↓+2H2O;
(2)A.反应前后气体的物质的量不变,混合气体的压强始终不变,故A错误;
B.混合气体的总质量随反应进行发生变化,容器容积不变,混合气体的密度不变可以说明到达平衡,故B正确;
C.混合气体的总物质的量不变,总质量分数变化,故混合气体的平均相对分子质量不变,可以说明到达平衡,故C正确;
D.平衡时气体的浓度与反应物转化率有关,平衡时的浓度不一定相等,故D错误,
故选:BC;
(3)平衡后,向容器中充入1molH2,等效为再原平衡的基础上增大压强,平衡不移动,与原平衡相比,H2的转化率不变,体积百分含量不变,
故答案为:不变;不变;
(4)降低温度,上述可逆反应的平衡常数K值减小,说明正反应是吸热反应,反应物的键能总和大于生成物的键能总和
故答案为:吸热;大于.
点评 本题考查元素周期律、平衡常数、化学平衡状态判断、化学平衡计算与影响因素等知识点,侧重考查学生分析解决问题的能力,难度中等.
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO)(mol/L) | 1.00×10-3 | 4.50×10-4 | 2.50×10-4 | 1.50×10-4 | 1.00×10-4 | 1.00×10-4 |
c(CO)(mol/L) | 3.60×10-3 | 3.05×10-3 | 2.85×10-3 | 2.75×10-3 | 2.70×10-3 | 2.70×10-3 |
(1)在上述条件下反应能够自发进行,则该反应的△H<0(填写“>”、“<”、“=”).
(2)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是CD.
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
(3)某同学设计了三组实验,实验条件已经填在下面实验设计表中,分析表格我们可以看出该同学的实验目的主要是研究温度和催化剂比表面积对化学反应速率的影响.
实验编号 | T(℃) | NO初始浓(mol/L) | CO初始浓度(mol/L) | 催化剂的比表面积(m2/g) |
Ⅰ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
Ⅱ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 124 |
Ⅲ | 350 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 124 |
A. | n-1 | B. | n+1 | C. | n | D. | 2n |
A. | 合成氨生产过程中将NH3液化分离,可加快正反应速率,提高N2、H2的转化率 | |
B. | 硫酸工业中,在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量 | |
C. | 炼铁是铁矿石在高温下被氧化的过程 | |
D. | 钴的制备:3Co3O4+8Al$\stackrel{高温}{→}$9Co+4Al2O3 |
A. | 化合价 | B. | 相对原子质量 | ||
C. | 原子的最外层电子排布 | D. | 原子半径 |