题目内容

化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。请回答下列问题:

(1)已知C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),则该反应的平衡常数表达式为                

(2)已知在一定温度下,

C(s)+CO2(g)   2CO(g)           △H1

CO(g)+H2O(g)   H2(g)+CO2(g) △H2

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)     △H3

则△H1、△H2、△H3之间的关系是:                             

(3)通过研究不同温度下平衡常数可以解决某些实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应时,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表所示。

温度/℃

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

 

则该反应的正反应方向是      反应(填“吸热”或“放热”),在500℃时,若设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,则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A到状态B,可以用加热的方法

E.A、C两点的化学平衡常数:A=C

(5)工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2,再用下图装置电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4(阴离子交换膜只永许阴离子通过),阳极电极反应式为:                ,阳极区逸出气体的成分为        (填化学式)。

 

 

【答案】

(1)(共2分)    

(2)(共2分)  △H3 =△H1+△H2 或△H1=△H3﹣△H2 或△H2 =△H3﹣△H1

(3)(共5分)  放热 (2分)   75%  (3分)

(4)(共2分)  E   (不能选B,因为压强大过一倍以上时,压缩引起的颜色变化大过移动引起的颜色变化,所以C点比A点颜色深;温度相同,则平衡常数相同)

(5)(共4分)  4OH - - 4e-=2H2O+O2↑   (2分)       O2、SO(2分)

(说明:阴离子放电顺序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(SO32->SO42->NO3-)>F- ;阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸性溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+(>水解产生的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+;溶液中电极电位:4OH4e-=O2+2H2O  E=﹣0.401 V;SO32-+2OH-=SO42-+H2O  E=+0.90V。所以:在阴极是H+放电,在阳极是OH-放电不是SO32-;由于放电速度很快,离子移动速度较慢,阴极区OH-放电后多出的H+立即与SO32-反应放出SO2气体,阴极区多出的SO32-通过阴离子交换膜移动过阳极区补充)

【解析】

试题分析:(1)由反应方程式可知C为固体,所以平衡常数的表达式为

(2)根据热化学方程式和盖斯定律得,方程式③=①+②,所以△H3=△H1 +△H2

(3)根据表格中数据可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐减小,说明正反应进行的程度逐渐减小,所以平衡逆向移动,正反应为放热反应;500℃时,平衡常数K=9,所以有:

              CO(g)+H2O(g)  H2(g) + CO2(g),

初始浓度(mol/L) 0.020  0.020       0      0

转化浓度(mol/L) 0.02α    0.02α   0.02α    0.02α

平衡浓度(mol/L) 0.02(1-α) 0.02(1-α) 0.02α    0.02α

所以代入表达式中K=(0.02α)2/ [0.02(1-α)]2 =9,解得α=75%,所以CO转化率为75%。

(4)图为不同温度下平衡体系中的NO2体积分数随压强变化曲线图,所以分析:

A:反应速率受温度、浓度、压强等因素影响,C点的压强远大于A,压强越大反应速率越大,C>A,A错误。

B:NO2为红棕色,颜色深浅与浓度大小有关, C点对于A点,增大了压强,平衡逆向移动,NO2减少,但是因为C点压强远大于A点,所以被压缩后浓度增大要大于平衡移动造成的浓度减小,所以C的颜色深,A浅,B错误。

C:B、C两点在不同条件控制下平衡时NO2的体积分数相等,所以气体的总质量和总物质的量相等,平均相对分子质量相等B=C,C项错误。

D:正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,NO2的体积分数增大,所以加热不能实现状态A到状态B的转化,D项错误。

E:A、C两点在同一温度线上,所以温度相同平衡常数相同,A=C,所以E正确。

故选E。

(5)根据如图电解装置可知,阴极HSO3-电离出的H+在阴极区得到电子被还原生成了H2阴极反应式:2H++2e-=H2↑,而阳极区水电离的OH-先放电,失去电子生成O2,阳极反应式:4OH - - 4e-=2H2O+O2↑,由于阳极区不断消耗OH-,所以使得阴极区产生的SO32- 不断通过阴离子交换膜,并与阳极溶液中的H+反应2H++ SO32- =SO2↑+H2O,所以阳极区有氧气产生,也有SO2产生。而通过离子交换膜的部分SO32- 也会被生成的氧气氧化生成SO42-  ,所以也会不断生成硫酸产品。(说明:阴离子放电顺序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(SO32->SO42->NO3-)>F- ;阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸性溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+(>水解产生的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+;溶液中电极电位:4OH4e-=O2+2H2O  E=﹣0.401 V;SO32-+2OH-=SO42-+H2O  E=+0.90V。所以:在阴极是H+放电,在阳极是OH-放电不是SO32-;由于放电速度很快,离子移动速度较慢,阴极区OH-放电后多出的H+立即与SO32-反应放出SO2气体,阴极区多出的SO32-通过阴离子交换膜移动过阳极区补充)

考点:本题考查的是化学反应与能量、化学平衡、电解池等知识。

 

练习册系列答案
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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

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)。

(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)。

 

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