题目内容
【题目】研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
⑴ 将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等。
已知:Fe2O3(s) + 3C(石墨) = 2Fe(s) + 3CO(g) ΔH 1 = +489.0 kJ·mol-1
C(石墨) + CO2(g) =2CO(g) ΔH 2 = +172.5 kJ·mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为___________________________________________。
⑵ 二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) ΔH
① 取一定体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比为1∶3),加入恒容密闭容器中,发生上述反应。反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图所示,则该反应ΔH_______0(填“>”、“<”或“=”)。
② 在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图所示,曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为:KⅠ______KⅡ(填“>” 或“<”)。
⑶ 以CO2为原料还可以合成多种物质。①工业上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为_____________________________________。当氨碳比n(NH3 )/n(CO2 )=3,达平衡时CO2的转化率为60%,则NH3的平衡转化率为______。
【答案】Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) △H = —28.5 kJ·mol-1 < > 2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O 40%或0.4
【解析】
(1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJmol-1
②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJmol-1
根据盖斯定律①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5 kJmol-1;因此,本题正确答案是:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5 kJmol-1;
(2)①由图可以知道最高点反应到达平衡,达平衡后,温度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反应进行,升高温度平衡吸热方向进行,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,即△H<0,因此,本题正确答案是:<;
②由图判断曲线Ⅱ对应的反应反应速率快,温度高,甲醇物质的量小,K值小;所以曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为:KⅠ>KⅡ;答案:>。
(3) 以CO2为原料还可以合成多种物质。①工业上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O。
当氨碳比n(NH3 )/n(CO2 )=3,达平衡时CO2的转化率为60%,由反应为2NH 3+CO 2CO(NH 2) 2+H 2O,设氨气的物质的量为3mol,则二氧化碳的量为1mol,有
2NH 3+ CO 2CO(NH 2) 2+H 2O
始量(mol) 3 1 0 0
转化量 (mol) 1.2 0.6 0.6 0.6
平衡量 (mol) 1.8 0.4 0.6 0.6
则NH 3的平衡转化率为1.2÷3=40 ,答案:2NH 3+CO 2CO(NH 2) 2+H 2O ;40。
【题目】(1)结合表中给出的电离平衡常数回答下列问题:
酸或碱 | CH3COOH | HNO2 | HCN | HClO |
电离平衡常数(Ka或Kb) | 1.8×10-5 | 4.6×10-4 | 5×10-10 | 3×10-8 |
①上述四种酸中,酸性最弱、最强的酸分别是_______、_______(用化学式表示)。
②下列能使醋酸溶液中CH3COOH的电离程度增大,而电离平衡常数不变的操作是____(填序号)。
A.升高温度 B.加水稀释 C.加少量的CH3COONa固体
D.加少量冰醋酸 E.加氢氧化钠固体
③依上表数据判断醋酸和次氯酸钠溶液能否反应,如果不能反应说出理由,如果能发生反应请写出相应的离子方程式___________________________________。
(2) 某学习小组利用酸性KMnO4和H2C2O4反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。 实验时,先分别量取KMnO4酸性溶液、H2C2O4溶液,然后倒入大试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。
①已知草酸H2C2O4是一种二元弱酸,写出草酸的电离方程式__________、___________。酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反应的离子方程式为:_____________________________
某同学设计了如下实验
实验编号 | H2C2O4溶液 | KMnO4溶液 | 温度/℃ | ||
浓度(mol/L) | 体积(mL) | 浓度(mol/L) | 体积(mL) | ||
a | 0.10 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
b | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
c | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 50 |
②探究浓度对化学反应速率影响的组合实验编号是__________,可探究温度对化学反应速率影响的实验编号是__________。
③实验a测得混合后溶液褪色的时间为40 s,忽略混合前后体积的微小变化,则这段时间内的平均反应速率v(KMnO4)=______ mol·L-1·min-1。
④在实验中,草酸(H2C2O4)溶液与KMnO4酸性溶液反应时,褪色总是先慢后快,其可能的原因是___________________________________
【题目】某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示.根据图中数据,试填写下列空白:
(1)该反应的化学方程式为 _______________________。
(2)从开始至2min,Z的平均反应速率为 ___________。
(3)某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应得到实验数据如下表所示:
实验编号 | 锌的状态 | 反应温度/℃ | 收集100mL氢气所需时间/s |
Ⅰ | 薄片 | 15 | 200 |
Ⅱ | 薄片 | 25 | 90 |
Ⅲ | 粉末 | 25 | 10 |
①该实验的目的是探究 ______ 、 ______ 对锌和稀盐酸反应速率的影响;
②实验Ⅰ和Ⅱ表明 ________________________________ ,化学反应速率越大;
③能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是 ______ 和 ______;
④请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响: ______________________。