题目内容
【题目】雾霾天气严重影响人们的生活和健康。因此采取改善能源结构、机动车限号等措施来减少PM2.5、SO2、NOx等污染。请回答下列问题:
Ⅰ. 臭氧是理想的烟气脱硝剂,其脱硝的反应之一为:2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),不同温度下,在两个恒容容器中发生该反应,相关信息如下表及图所示,回答下列问题:
容器 | 甲 | 乙 |
容积/L | 1 | 1 |
温度/K | T1 | T2 |
起始充入量 | 1molO3和2molNO2 | 1molO3和2molNO2 |
①0~15min内乙容器中反应的平均速率:v(NO2) =____(计算结果保留两位小数)。
②该反应的正反应为____(填“吸热”或“放热”)反应。
③T1时平衡后,向恒容容器中再充入1molO3和2molNO2,再次平衡后,NO2的百分含量将____(填“增大”“减小”或“不变”)。
④反应体系在温度为T1时的平衡常数为____。
⑤在恒温恒容条件下,下列条件不能证明该反应已经达到平衡的是____。
a.容器内混合气体压强不再改变
b.消耗2n molNO2的同时,消耗了n molO3
c.混合气体的平均相对分子质量不再改变
d.混合气体密度不再改变
II. 某化学小组查阅资料后得知:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) 的反应历程分两步:
①2NO(g)=N2O2(g) (快) v1正=k1正·c2(NO),v1逆=k1逆·c(N2O2)
②N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g) (慢) v2正=k2正·c(N2O2)·c(O2),v2逆=k2逆·c2(NO2)
请回答下列问题:
(1)已知决定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)反应速率的是反应②,则反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1____E2(填“>”“<”或“=”)。
(2)一定温度下,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)达到平衡状态,写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示平衡常数的表达式K=____。
【答案】0.05mol/(Lmin) 放热 减小 0.5 bd <
【解析】
Ⅰ①由图像可知,0~15min内乙容器中N2O5的浓度变化量0.4mol/L,根据浓度的变化量之比等于化学计量数之比可得出NO2的浓度变化量0.8mol/L,平均速率:v(NO2) == mol/(Lmin)=0.05mol/(Lmin)
故答案为:0.05mol/(Lmin);
②甲乙两条曲线,起始量相同,分别代表了不同温度下的化学反应,乙曲线达到平衡的时间短,是温度高的曲线,T2>T1,乙曲线达到平衡时的N2O5的浓度小,从甲到乙,可以看成温度升高,N2O5的浓度减小,即平衡逆向移动,逆反应是吸热的,则正反应是放热的。
故答案为:放热;
③T1时平衡后,向恒容容器中再充入1molO3和2molNO2,相当于加压,增大压强,平衡正向移动,再次平衡后,NO2的百分含量将减小,
故答案为:减小;
④根据 2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),根据三段式
始mol/L 2 1 0 0
变mol/L 1 0.5 0.5 0.5
平mol/L 1 0.5 0.5 0.5
K===0.5
故答案为:0.5;
⑤在恒温恒容条件下, a.容器内混合气体压强不再改变,反应前后气体物质的量变化,容器内混合气体压强不再改变,说明反应达到平衡状态,故a正确
b.消耗2nmolNO2的同时,消耗了nmolO3,只能说明反应正向进行,不能证明反应达到平衡状态,故b错误;
c.反应前后气体质量不变,气体物质的量变化,混合气体的平均相对分子质量不再改变,能说明反应达到平衡状态,故c正确;
d.反应前后气体质量和体积不变,混合气体密度始终不改变,不能说明反应达到平衡状态,故d错误;
故答案选bd;
II.(1)决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应②,则反应②就是速控步骤,整个反应化学速率取决于速控步骤的反应,活化能越高,反应速率越慢,速控步骤是慢反应,因此化学反应速率①>②,可见②的活化能更高,因此反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1<E2,
故答案为:<;
(2)一定温度下,反应达到平衡状态,平衡时v(正)=v(逆),根据多重平衡规则,该反应的化学平衡常数为K=K1K2,根据速率方程式,K1=,K2=,则K=,
故答案为:。
【题目】甲、乙、丙、丁四种物质中,甲、乙、丙均含有相同的某种元素,它们之间的转化关系如图所示。下列有关物质的推断正确的是( )
甲 | 乙 | 丙 | 丁 | |
A | S | SO2 | SO3 | O2 |
B | CO32- | HCO3- | CO2 | H+ |
C | Cl2 | FeCl3 | FeCl2 | Fe |
D | Al3+ | Al(OH)3 | AlO2- | NH3H2O |
A.AB.BC.CD.D
【题目】芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备。芳香烃的苯环比较稳定,难于氧化,而环上的支链不论长短,在强烈氧化时,最终都氧化成羧基。某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸 。反应原理:
+2KMnO4 +KOH+2MnO2 +H2O
+HCl+KCl
反应试剂、产物的物理常数:
名称 | 相对分 子质量 | 性状 | 熔点 | 沸点 | 密度 | 溶解度 | ||
水 | 乙醇 | 乙醚 | ||||||
甲苯 | 92 | 无色液体易燃易挥发 | -95 | 110.6 | 0.8669 | 不溶 | 易溶 | 易溶 |
苯甲酸 | 122 | 白色片状或针状晶体 | 122.4 | 248 | 1.2659 | 微溶 | 易溶 | 易溶 |
主要实验装置和流程如下:
下图回流搅拌装置
下图抽滤装置
实验方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中,在90℃时, 反应一段时间,再停止反应,按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。
(1)无色液体A的结构简式为___________。操作Ⅱ为__________。
(2)如果滤液呈紫色,要先加亚硫酸氢钾,然后再加入浓盐酸酸化,加亚硫酸氢钾的目的是______。
(3)下列关于仪器的组装或者使用正确的是__________。
A.抽滤可以加快过滤速度,得到较干燥的沉淀
B.安装电动搅拌器时,搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触
C.回流搅拌装置应采用直接加热的方法
D.冷凝管中水的流向是下进上出
(4)除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入__________,分液,水层再加入__________,然后抽滤,干燥即可得到苯甲酸。
(5)纯度测定:称取1.220g产品,配成100ml溶液,取其中25.00ml溶液,进行滴定 ,消耗KOH物质的量为2.4×10-3mol。产品中苯甲酸质量分数为______________。