9.合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,其反应原理为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0
回答下列问题:
(1)450℃时,往2L密闭容器中充人1molN2,和2.6molH2,反应过程中NH3的物质的量浓度随时间的变化情况如表所示:
①反应开始的5min内,生成NH3的平均反应速率为0.016mol/(L.min);平衡时H2的转化率为23.1%;该反应的平衡常数为0.1.
②下列叙述中,能说明该合成氨反应已达到平衡的是BD(填字母代号)?
A.容器内的气体密度保持不变
B.容器内的气体压强保持不变
C.容器内N2、H2、NH3物质的量浓度之比为1:3:2
D.单位时间内消耗a molN2,同时生成3amolH2
③若再向平衡体系中充入l mol N2、2.5molH2、0.5mol NH3,平衡将正向移动(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”).
(2)由图表示反应速率与反应过程的关系,当反应达到平衡后不断改变条件(不改变N2、H2、NH3的量,每次只改变一种条件),其中t1时刻改变的条件是升高温度,表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t0~t1段
(3)一种合成氨的新方法为:在常压下,把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入570℃的电解池,让氢离子通过的多孔陶瓷固体作电解质,氢气和氮气在电极上合成氨,氢气转化率达到78%,该电解池阴极的电极反应式为N2+6H++6e-═2NH3.
(4)25℃时,pH=a的氨水与pH=b)的盐酸等体积混合,恰好完全反应,则该温度下原氨水电离的百分数可表示为A.
A.10(a+b-12)% B.10(a+b-14)% C.10(12-a-b)% D.10(14-a-b)%
回答下列问题:
(1)450℃时,往2L密闭容器中充人1molN2,和2.6molH2,反应过程中NH3的物质的量浓度随时间的变化情况如表所示:
时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
c(NH3)/(mol•L-1) | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
②下列叙述中,能说明该合成氨反应已达到平衡的是BD(填字母代号)?
A.容器内的气体密度保持不变
B.容器内的气体压强保持不变
C.容器内N2、H2、NH3物质的量浓度之比为1:3:2
D.单位时间内消耗a molN2,同时生成3amolH2
③若再向平衡体系中充入l mol N2、2.5molH2、0.5mol NH3,平衡将正向移动(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”).
(2)由图表示反应速率与反应过程的关系,当反应达到平衡后不断改变条件(不改变N2、H2、NH3的量,每次只改变一种条件),其中t1时刻改变的条件是升高温度,表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t0~t1段
(3)一种合成氨的新方法为:在常压下,把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入570℃的电解池,让氢离子通过的多孔陶瓷固体作电解质,氢气和氮气在电极上合成氨,氢气转化率达到78%,该电解池阴极的电极反应式为N2+6H++6e-═2NH3.
(4)25℃时,pH=a的氨水与pH=b)的盐酸等体积混合,恰好完全反应,则该温度下原氨水电离的百分数可表示为A.
A.10(a+b-12)% B.10(a+b-14)% C.10(12-a-b)% D.10(14-a-b)%
8.二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排,高效利用能源,能够减少二氧化碳的排放.
(1)汽车尾气的主要污染物是NO以及燃料燃烧不完全所产生的CO,它们是现代化城市的重要大气污染物,为了减轻汽车尾气造成的大气污染,人们开始探索利用NO和CO在一定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法(已知该反应△H<0).在2L密闭容器中加入一定量NO和CO,当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:
①请结合上表数据,写出NO与CO反应的化学方程式2CO+2NO?2CO2+N2.
②上述反应T1℃时的平衡常数为K1,T2℃时的平衡常数为K2,根据表中数据计算K1=3200.根据表中数据判断,温度T1和T2的关系是(填序号)A.
A.T1>T2 B.T1<T2 C.T1=T2 D.无法比较
(2)在一个体积为1L的真空容器中,加入0.5mol CaCO3,T℃时,发生反应:CaCO3(s)?CaO(s)+CO2(g),测得c(CO2)=0.2mol/L.温度不变,压缩容积为0.5L,则c(CO2)的变化范围为:0.2mol/L≤c(CO2)<0.4mol/L.
(3)已知CH4、H2和CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol,285.8kJ/mol和283.0kJ/mol,工业上利用天然气(主要成分是CH4)与CO2进行高温重整制备CO和H2,写出该反应的热化学方程式:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247.3 kJ•mol -1.
(4)氨硼烷(H3BNH3)一种具有潜在应用前景的氢存储介质,吸收H2后的氨硼烷作电池负极材料(用MH表示),利用其产生的电能进行硫酸铜溶液的电解实验,如图所示.
①电池放电时,负极的电极反应式为MH+OH--e-═M+H2O
②若电流表的指针指向500mA,假设电流强度不变,当电解池中的Cu2+完全析出,理论上需要时间3.86×104s( 法拉第常数F=9.65×104C•mol-1)
(1)汽车尾气的主要污染物是NO以及燃料燃烧不完全所产生的CO,它们是现代化城市的重要大气污染物,为了减轻汽车尾气造成的大气污染,人们开始探索利用NO和CO在一定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法(已知该反应△H<0).在2L密闭容器中加入一定量NO和CO,当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:
NO | CO | E | F | |
初始 | 0.100 | 0.100 | 0 | 0 |
T1 | 0.020 | 0.020 | 0.080 | 0.040 |
T2 | 0.010 | 0.010 | 0.090 | 0.045 |
②上述反应T1℃时的平衡常数为K1,T2℃时的平衡常数为K2,根据表中数据计算K1=3200.根据表中数据判断,温度T1和T2的关系是(填序号)A.
A.T1>T2 B.T1<T2 C.T1=T2 D.无法比较
(2)在一个体积为1L的真空容器中,加入0.5mol CaCO3,T℃时,发生反应:CaCO3(s)?CaO(s)+CO2(g),测得c(CO2)=0.2mol/L.温度不变,压缩容积为0.5L,则c(CO2)的变化范围为:0.2mol/L≤c(CO2)<0.4mol/L.
(3)已知CH4、H2和CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol,285.8kJ/mol和283.0kJ/mol,工业上利用天然气(主要成分是CH4)与CO2进行高温重整制备CO和H2,写出该反应的热化学方程式:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247.3 kJ•mol -1.
(4)氨硼烷(H3BNH3)一种具有潜在应用前景的氢存储介质,吸收H2后的氨硼烷作电池负极材料(用MH表示),利用其产生的电能进行硫酸铜溶液的电解实验,如图所示.
①电池放电时,负极的电极反应式为MH+OH--e-═M+H2O
②若电流表的指针指向500mA,假设电流强度不变,当电解池中的Cu2+完全析出,理论上需要时间3.86×104s( 法拉第常数F=9.65×104C•mol-1)
6.(1)人们常用催化剂来选择反应进行的方向.如图所示为一定条件下1mol CH3OH与O2发生反应时,生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去].
①在有催化剂作用下,CH3OH与O2反应主要生成HCHO(填“CO、CO2”或“HCHO”).2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g)△H=-470KJ•mol-1.
②甲醇制取甲醛可用Ag作催化剂,含有AgCl会 影响Ag催化剂的活性.用氨水可以溶解除去其中的AgCl,写出该反应的离子方程式:AgCl+2NH3•H2O=Ag(NH3)2++Cl-+2H2O或AgCl+2NH3=Ag(NH3)2++Cl-.
(2)已知:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0CH3OH(g)△H=-a kJ•mol-1.
①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下:
若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c(CO)=0.4mol•L-1、c(H2)=0.4mol•L-1、c(CH3OH)=0.8mol•L-1,则此时v正<v逆(填“>”、“<”或“=”).
②某温度下,在体积固定的2L的密闭容器中将1mol CO和2mol H2混合,测得不同时刻的反应前后压强关系如下:
则0~15min,用H2表示的平均反应速率为0.02 mol•( L•min)-1,达到平衡时CO的转化率为45%.
(3)利用钠碱循环法可除去SO2,消除SO2对环境的污染.吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
根据上表判断NaHSO3溶液显酸性性.
②在NaHSO3溶液中离子浓度关系正确的是ac (填字母).
a.c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)
b.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
c.c(H2SO3)+c(H+)=c(SO32-)+(OH-)
d.c( Na+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
①在有催化剂作用下,CH3OH与O2反应主要生成HCHO(填“CO、CO2”或“HCHO”).2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g)△H=-470KJ•mol-1.
②甲醇制取甲醛可用Ag作催化剂,含有AgCl会 影响Ag催化剂的活性.用氨水可以溶解除去其中的AgCl,写出该反应的离子方程式:AgCl+2NH3•H2O=Ag(NH3)2++Cl-+2H2O或AgCl+2NH3=Ag(NH3)2++Cl-.
(2)已知:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0CH3OH(g)△H=-a kJ•mol-1.
①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下:
温度(℃) | 250 | 300 | 350 |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
②某温度下,在体积固定的2L的密闭容器中将1mol CO和2mol H2混合,测得不同时刻的反应前后压强关系如下:
时间(min) | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
压强比(P后/P前) | 0.98 | 0.90 | 0.80 | 0.70 | 0.70 | 0.70 |
(3)利用钠碱循环法可除去SO2,消除SO2对环境的污染.吸收液吸收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 | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
②在NaHSO3溶液中离子浓度关系正确的是ac (填字母).
a.c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)
b.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
c.c(H2SO3)+c(H+)=c(SO32-)+(OH-)
d.c( Na+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
4.雾霾天气严重影响人们的生活,其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一.消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法.可用活性炭还原法可以处理氮氧化物.某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应:C(s)+2NO(g)═N2(g)+CO2(g)△H=Q kJ•mol-1.在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
0~10min内,CO2的平均反应速率v(CO2)=0.021mol/(L.min),反应进行到30min时,NO 的转化率=60%.
时间(min) 浓度(mol•L-1) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
3.根据高中所学的化学反应原理解答下面的问题:
(1)下面为CO2加氢制取低碳醇的热力学数据:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0 kJ•mol-1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H=-173.6kJ•mol-1
写出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的热化学反应方程式:2CH3OH(g)?CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=-75.6 kJ•mol-1
(2)工业合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0.
①该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)如下表:
符合表中的平衡常数x的数值是B(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:
反应从2min到4min之间,H2的平均反应速率为0.3 mol•L-1•min-1.反应达到平衡时CO的转化率为62.5%.反应在第2min时改变了反应条件,改变的条件可能是AD(填字母序号).
A.使用催化剂 B.降低温度 C.增加H2的浓度 D.升高温度
(3)全钒液流储能电池(VRB)广泛应用于风能、太阳能发电系统的储能系统,电池反应为VO2++V2++2H+VO2++V3++H2O,试推写出放电时正极的电极反应式VO2++2H++e-=VO2++H2O.
(4)如图2为某温度下,Fe(OH)3(s)、Mg(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液的pH,金属阳离子浓度变化情况.据图分析:该温度下,溶度积常数的关系为:Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Mg(OH)2](填:>、=、<);如果在新生成的Mg(OH)2浊液中滴入足量的Fe3+,振荡后,白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀,原因是浊液中存在溶解平衡:Mg(OH)2Mg2++2OH-,当加入Fe3+后与OH-生成更难溶解的Fe(OH)3,使平衡继续向右移动,最后Mg(OH)2全部溶解转化为红棕色的Fe(OH)3.
(1)下面为CO2加氢制取低碳醇的热力学数据:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0 kJ•mol-1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H=-173.6kJ•mol-1
写出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的热化学反应方程式:2CH3OH(g)?CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=-75.6 kJ•mol-1
(2)工业合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<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 |
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) | |
0min | 0.8mol•L-1 | 1.6mol•L-1 | 0 |
2min | 0.6mol•L-1 | y | 0.2mol•L-1 |
4min | 0.3mol•L-1 | 0.6mol•L-1 | 0.5mol•L-1 |
6min | 0.3mol•L-1 | 0.6mol•L-1 | 0.5mol•L-1 |
A.使用催化剂 B.降低温度 C.增加H2的浓度 D.升高温度
(3)全钒液流储能电池(VRB)广泛应用于风能、太阳能发电系统的储能系统,电池反应为VO2++V2++2H+VO2++V3++H2O,试推写出放电时正极的电极反应式VO2++2H++e-=VO2++H2O.
(4)如图2为某温度下,Fe(OH)3(s)、Mg(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液的pH,金属阳离子浓度变化情况.据图分析:该温度下,溶度积常数的关系为:Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Mg(OH)2](填:>、=、<);如果在新生成的Mg(OH)2浊液中滴入足量的Fe3+,振荡后,白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀,原因是浊液中存在溶解平衡:Mg(OH)2Mg2++2OH-,当加入Fe3+后与OH-生成更难溶解的Fe(OH)3,使平衡继续向右移动,最后Mg(OH)2全部溶解转化为红棕色的Fe(OH)3.
2.(2015•江苏镇江高三期末•15)900℃时,向2.0L恒容密闭容器中充入0.40mol乙苯,发生反应:
C2H5(g)?CH=CH2(g)+H2(g)△H=akJ.mol-1.经一段时间后达到平衡.反应过程中测定的部分数据见下表:
下列说法正确的是( )
C2H5(g)?CH=CH2(g)+H2(g)△H=akJ.mol-1.经一段时间后达到平衡.反应过程中测定的部分数据见下表:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
n(乙苯)/mol | 0.40 | 0.30 | 0.24 | n2 | n3 |
n(苯乙烯)/mol | 0.00 | 0.10 | n1 | 0.20 | 0.20 |
A. | 反应在前20 min的平均速率为v(H2)=0.004mol•L-1•min-1 | |
B. | 保持其他条件不变,升高温度,平衡时,c(乙苯)=0.08mol•L-1,则a<0 | |
C. | 保持其他条件不变,向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂,则乙苯的转化率为50.0% | |
D. | 相同温度下,起始时向容器中充入0.10mol乙苯、0.10mol苯乙烯和0.30molH2,达到平衡前v(正)>v(逆) |
20.已知2A2(g)+B2(g)?2C3(g)△H=-a kJ/mol(a>0),在一个有催化剂、固定容积的容器中加入2mol A2和1mol B2,在500℃时充分反应达到平衡后C3的浓度为x mol•L-1,放出热量b KJ.请回答下列问题.
(1)a>(填“>”、“=”或“<”)b.
(2)下表为不同温度下该反应的平衡常数.由此可推知,表中T1<(填“>”、“<”或“=”)T2.
若在原来的容器中,只加入2mol C3,500℃时充分反应达到平衡后,吸收热量c KJ,则C3的浓度=(填“>”、“=”或“<”)x mol•L-1,a、b、c之间满足何种关系?a=b+c(用代数式表示).
(3)在相同条件下要得到2a KJ热量,加入各物质的物质的量可能是D.
A.4mol A2和2mol B2 B.4mol A2、2mol B2和2mol C3
C.4mol A2和4mol B2 D.6mol A2和4mol B2
(4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是C.
A.及时分离出C3气体 B.适当升高温度
C.增大B2的浓度 D.选择高效的催化剂
(5)若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同),起始时加入2mol A2和1mol B2,500℃时充分反应达到平衡后,放出热量d kJ,则d>(填“>”、“=”或“<”)b,理由是由于恒压容器中压强比恒容容器中的大,故反应物的转化率较高,生成C3比恒容时多,则放出的热量也多.
(6)在一定温度下,向一个容积不变的容器中通入2mol A2和1mol B2及适量固体催化剂,使反应达到平衡.保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质改为4mol A2、2mol B2,则平衡时A2的转化率变大(填“不变”、“变大”“变小”或“不能确定”).
0 172293 172301 172307 172311 172317 172319 172323 172329 172331 172337 172343 172347 172349 172353 172359 172361 172367 172371 172373 172377 172379 172383 172385 172387 172388 172389 172391 172392 172393 172395 172397 172401 172403 172407 172409 172413 172419 172421 172427 172431 172433 172437 172443 172449 172451 172457 172461 172463 172469 172473 172479 172487 203614
(1)a>(填“>”、“=”或“<”)b.
(2)下表为不同温度下该反应的平衡常数.由此可推知,表中T1<(填“>”、“<”或“=”)T2.
T/K | T1 | T2 | T3 |
K | 1.00×107 | 2.54×105 | 1.88×103 |
(3)在相同条件下要得到2a KJ热量,加入各物质的物质的量可能是D.
A.4mol A2和2mol B2 B.4mol A2、2mol B2和2mol C3
C.4mol A2和4mol B2 D.6mol A2和4mol B2
(4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是C.
A.及时分离出C3气体 B.适当升高温度
C.增大B2的浓度 D.选择高效的催化剂
(5)若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同),起始时加入2mol A2和1mol B2,500℃时充分反应达到平衡后,放出热量d kJ,则d>(填“>”、“=”或“<”)b,理由是由于恒压容器中压强比恒容容器中的大,故反应物的转化率较高,生成C3比恒容时多,则放出的热量也多.
(6)在一定温度下,向一个容积不变的容器中通入2mol A2和1mol B2及适量固体催化剂,使反应达到平衡.保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质改为4mol A2、2mol B2,则平衡时A2的转化率变大(填“不变”、“变大”“变小”或“不能确定”).