题目内容
光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
已知COCl2(g)??Cl2(g)+CO(g) ΔH=+108 kJ·mol-1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未示出):
(1)化学平衡常数表达式K=________,计算反应在第8 min时的平衡常数K=________;
(2)比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低:T(2)________T(8)(填“<”、“>”或“=”);
(3)若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=________;10~12 min内CO的平均反应速率为v(CO)=________;
(4)比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率(平均反应速率分别以v(2~3)、v(5~6)、v(12~13))的大小________________。
(1) 0.234 (2)<
(3)0.031 mol·L-1 0.005 mol·L-1·min-1
(4)v(5~6)>v(2~3)=v(12~13)
解析
化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
(1)利用“化学蒸气转移法”提纯金属钨的反应原理为W(s)+I2(g)WI2(g) (I)。该反应在石英真空管中进行,如下图所示:
①反应(I)的平衡常数表达式K=_______,若K=,向某恒容密闭容器中加入1mol I2(g)和足量W(s),反应达到平衡时I2(g)的转化率为__________。
②反应(I)的△H____0(填“>”或“<”),上述反应体系中可循环使用的物质是_________。
③能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________(填序号)。
a.I2与WI2的浓度相等
b.W的质量不再变化
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.单位时间内,金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等
(2)25℃时,NaHSO3的水解平衡常数=1.0×10-12mol/L,则该温度下H2SO3HSO3-+H+的电离常数Ka=____mol/L,若向H2SO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。用Na2SO3溶液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-): n ( HSO3-) | 91:9 | 1:1 | 1:91 |
pH(25℃) | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________________。
党的十八大报告中首次提出“美丽中国”的宏伟目标。节能减排是中国转型发展的必经之路,工业生产中联合生产是实现节能减排的重要措施,下图是几种工业生产的联合生产工艺:
请回答下列问题:
(1)装置甲为电解池,根据图示转化关系可知:A为____________(填化学式),阴极反应式为____________。
(2)装置丙的反应物为Ti,而装置戊的生成物为Ti,这两个装置在该联合生产中并不矛盾,原因是_________________________________________________
装置戊进行反应时需要的环境为________(填字母序号)。
A.HCl气体氛围中 B.空气氛围中 C.氩气氛围中 D.水中
(3)装置乙中发生的是工业合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g) ΔH<0。
①该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)如下表:
温度/℃ | 250 | 350 |
K | 2.041 | x |
符合表中的平衡常数x的数值是________(填字母序号)。
A.0 B.0.012 C.32.081 D.100
②若装置乙为容积固定的密闭容器,不同时间段各物质的浓度如下表:
| c(CO) | c(H2) | c(CH3OH) |
0 min | 0.8 mol·L-1 | 1.6 mol·L-1 | 0 |
2 min | 0.6 mol·L-1 | y | 0.2 mol·L-1 |
4 min | 0.3 mol·L-1 | 0.6 mol·L-1 | 0.5 mol·L-1 |
6 min | 0.3 mol·L-1 | 0.6 mol·L-1 | 0.5 mol·L-1 |
反应从2 min到4 min之间,H2的平均反应速率为________。反应达到平衡时CO的转化率为________。反应在第2 min时改变了反应条件,改变的条件可能是________(填字母序号)。
A.使用催化剂 B.降低温度
C.增加H2的浓度
(4)装置己可以看作燃料电池,该燃料电池的负极反应式为____________ ________________________________________________。
大气固氮和合成氮是周氮的重要形式。下表是大气固氮和合成氨的部分K值:
| N2+O22NO | N2+3H22NH3 | ||
温度 | 25℃ | 2000℃ | 25℃ | 400℃ |
平衡常数K | 3.84×10-31 | 0.1 | 5×108 | 200 |
(1)大气固氮是_______(“吸热”、“放热”)反应;人工固氮对农业意义十分重大,根据表中数据,可推知合成氨最重要的研究方向是______________________________________。
(2)工业合成氨原料气的制备主要方法如下:
①以空气为原料制备N2,其方法是______________________________________。
②以焦炭和水为原料制备H2,反应原理为____________________、__________________。
H2中混有的CO可用醋酸亚铜氨溶液吸收,以防止合成氨时催化剂中毒:
CO(g)+Cu(NH3)2Ac(aq) Cu(NH3)2AC·CO(aq)+Q(Q>0)
要从除杂后的溶液中“再生”出醋酸亚铜氨,可________(“升”“降”)温、____(“增”“降”)压。
(3)液氨和水类似,也能自离解(电离):NH3+NH3NH4++NH2-。
①液氨的离子积可以表示为________________。
②25℃时,液氨的离子积K=1.0×10-30。若将NaNH2固体加入液氨中,则所得溶液中不存在的关系式是(设温度保持不变)_________ (选填编号)
a.c(Na+)=c(NH2-) b.c(NH4+)·c(NH2-)=1.0×10-30 c.c(NH2-)> c(NH4+)
(4)若在液氨中NaNH2和NH4Cl都能完全电离,则用标准NaNH2液氨溶液滴定未知浓度NH4Cl液氨溶液时,反应的离子方程式为_______________________。
高炉炼铁过程中发生的主要反应为1/3Fe2O3(s) + CO(g) 2/3Fe(s) + CO2(g)
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=_____________,△H________0(填“>”、“<”或“=”);
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过l0 min达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)=" _________" 、CO的平衡转化率= _____________:
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是_____________。
A.减少Fe的量 |
B.增加Fe203的量 |
C.移出部分CO2 |
D.提高反应温度 |
F.加入合适的催化剂