题目内容
对化学反应的研究需要从反应条件、限度、速率、定量关系等方面进行综合分析.下列是关于化学反应的一系列研究,请根据相关信息回答问题.
Ⅰ.关于反应限度的研究
(1)已知25℃时,H3PO4的电离常数为:Ka1=7.1ⅹ10-3,Ka2=6.3ⅹ10-8,Ka3=4.2ⅹ10-13.请推测:NaH2PO4溶液显 性(填“酸”、“碱”或“中”),Na2HPO4显 性(填“酸”、“碱”或“中”).
(2)在一固定容积的密闭容器中加入X、Y、Z三种气体,保持一定温度,不同时刻测得X、Y、Z三种物质的物质的量如下表.
①上述反应的化学方程式为 ;
③在一容积可变的密闭容器中充入20mol X和10mol Y,Y的平均转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示,当达到平衡状态A时,容器的体积为10L.如反应开始时仍充入20mol X和10mol Y,则在平衡状态B时容器的体积V(B)= L.图中P1、P2的大小关系为P1P2.
Ⅱ.关于反应物之间的定量关系的研究
(3)在含3.2a mol HNO3的稀溶液中,加入a mol 铁粉,反应的离子方程式为
(4)工业上常利用反应:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H<0 合成甲醇,其在230~270℃下反应最为有利.为研究合成气最合适的起始组成比,在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图所示,则230℃时的实验结果所对应的曲线是 ;该温度下工业生产适宜采用的合成气组成n(H2):n(CO)的值的取值范围是(填字母序号) .
A.1~1.5 B.2.5~3 C.3.5~4.5

Ⅰ.关于反应限度的研究
(1)已知25℃时,H3PO4的电离常数为:Ka1=7.1ⅹ10-3,Ka2=6.3ⅹ10-8,Ka3=4.2ⅹ10-13.请推测:NaH2PO4溶液显
(2)在一固定容积的密闭容器中加入X、Y、Z三种气体,保持一定温度,不同时刻测得X、Y、Z三种物质的物质的量如下表.
| 测定时刻/s | t1 | t2 | t3 | t4 |
| n(X)mol | 7 | 3 | 1 | 1 |
| n(Y)mol | 5 | 3 | 2 | 2 |
| n(z)mol | 1 | 3 | 4 | 4 |
③在一容积可变的密闭容器中充入20mol X和10mol Y,Y的平均转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示,当达到平衡状态A时,容器的体积为10L.如反应开始时仍充入20mol X和10mol Y,则在平衡状态B时容器的体积V(B)=
Ⅱ.关于反应物之间的定量关系的研究
(3)在含3.2a mol HNO3的稀溶液中,加入a mol 铁粉,反应的离子方程式为
(4)工业上常利用反应:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H<0 合成甲醇,其在230~270℃下反应最为有利.为研究合成气最合适的起始组成比,在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图所示,则230℃时的实验结果所对应的曲线是
A.1~1.5 B.2.5~3 C.3.5~4.5
考点:化学平衡的计算,化学平衡建立的过程,转化率随温度、压强的变化曲线,弱电解质在水溶液中的电离平衡
专题:基本概念与基本理论
分析:(1)根据弱酸根的电离和水解程度的大小进行判断;
(2)①根据参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比进行计算,书写该反应的化学方程式;
②增大压强,平衡正向移动,Y的转化率增大;同温下,抓住平衡常数不变根据三段式进行计算;
(3)铁与稀硝酸刚反应,当稀硝酸过量时反应方程式:Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O;当铁过量时反应方程式
3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++4H2O+2NO↑,分析铁与稀硝酸的量的关系来判断;
(4)依据反应是放热反应,温度越高,反应物转化率越小;反应的配比依据合成氨的工业制备类推;
(2)①根据参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比进行计算,书写该反应的化学方程式;
②增大压强,平衡正向移动,Y的转化率增大;同温下,抓住平衡常数不变根据三段式进行计算;
(3)铁与稀硝酸刚反应,当稀硝酸过量时反应方程式:Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O;当铁过量时反应方程式
3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++4H2O+2NO↑,分析铁与稀硝酸的量的关系来判断;
(4)依据反应是放热反应,温度越高,反应物转化率越小;反应的配比依据合成氨的工业制备类推;
解答:
解:(1)H2PO4-的电离常数为Ka2=6.3ⅹ10-8,水解常数为Kw/K1=1.33ⅹ10-12,电离大于水解所以显酸性;HPO42-的电离常数为Ka3=4.2ⅹ10-13,水解常数为Kw/K2=1.61×10-7,水解大于电离所以显碱性
故答案:酸;碱;
(2)①△n(X):△n(Y):△n(Z):(7-1):(5-2):(4-1)=6:3:3=2:1:1,参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比,故该反应的化学方程式为:2X+Y?Z,
故答案为:2X+Y?Z;
②增大压强,平衡正向移动,Y的转化率增大,p2时Y的转化率大于p1时,故p1<p2;
平衡A 2X+Y?Z,
开始 20 10 0
转化 10 5 5
平衡 10 5 5
则K=
=1
平衡B 2X+Y?Z,
开始 20 10 0
转化 16 8 8
平衡 4 2 8
则根据温度不变K不变得,K=
=1,解得V=2L
故答案为:2;<;
(3)铁与稀硝酸刚反应,当稀硝酸过量时反应方程式:Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,故
≥4时只生产三价铁;当铁过量时反应方程式
3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++4H2O+2NO↑,故
≤
时只生产三价铁;现3.2a mol HNO3的稀溶液中,加入a mol 铁粉,
=3.2,刚好在两者之间故即有二价铁又有三价铁生产,所以反应的离子方程式为5Fe+16H++4NO3-=3Fe2++2Fe3++8H2O+4NO↑,
故答案:5Fe+16H++4NO3-=3Fe2++2Fe3++8H2O+4NO↑;
(4)工业上用反应低压合成甲醇,在230℃~270℃最为有利.为研究合成气最合适的起始组成比,分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图.合成甲醇是放热反应,温度越低转化率越大,结合图象可知,230℃的实验结果所对应的曲线是 X,;工业生产适宜采用的合成气组成比n(H2):n(CO)的范围应反应中 一氧化碳的转化率大,提高氢气的量会提高一氧化碳的转化率,所以n(H2):n(CO)>2:1,选项中氢气量过量多小号原料,故选B.
故答案为:X,B.
故答案:酸;碱;
(2)①△n(X):△n(Y):△n(Z):(7-1):(5-2):(4-1)=6:3:3=2:1:1,参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比,故该反应的化学方程式为:2X+Y?Z,
故答案为:2X+Y?Z;
②增大压强,平衡正向移动,Y的转化率增大,p2时Y的转化率大于p1时,故p1<p2;
平衡A 2X+Y?Z,
开始 20 10 0
转化 10 5 5
平衡 10 5 5
则K=
| 0.5 |
| 0.5×1 2 |
平衡B 2X+Y?Z,
开始 20 10 0
转化 16 8 8
平衡 4 2 8
则根据温度不变K不变得,K=
| 8/V |
| (4/V)2×(2/V) |
故答案为:2;<;
(3)铁与稀硝酸刚反应,当稀硝酸过量时反应方程式:Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,故
| n(HNO 3) |
| n(Fe) |
3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++4H2O+2NO↑,故
| n(HNO 3) |
| n(Fe) |
| 8 |
| 3 |
| n(HNO 3) |
| n(Fe) |
故答案:5Fe+16H++4NO3-=3Fe2++2Fe3++8H2O+4NO↑;
(4)工业上用反应低压合成甲醇,在230℃~270℃最为有利.为研究合成气最合适的起始组成比,分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图.合成甲醇是放热反应,温度越低转化率越大,结合图象可知,230℃的实验结果所对应的曲线是 X,;工业生产适宜采用的合成气组成比n(H2):n(CO)的范围应反应中 一氧化碳的转化率大,提高氢气的量会提高一氧化碳的转化率,所以n(H2):n(CO)>2:1,选项中氢气量过量多小号原料,故选B.
故答案为:X,B.
点评:本题从反应限度、反应条件等考查化学平衡的相关知识,综合性较强,难度较大.
练习册系列答案
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