题目内容

将1mol氧气和一定量的HCl放入2L的密闭容器中,420℃时,在催化剂作用下发生反应:4HCl+O2  2Cl2+2H2O.5分钟后反应达到平衡,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,消耗NaOH 2.0mol;再将剩余气体干燥后通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,溶液增重19.2g.
请回答下列问题:
(1)写出平衡时,混合气体通入NaOH溶液中所发生反应的离子方程式.
(2)计算0~5分钟时,Cl2的平均生成速率是多少.
(3)计算平衡时HCl的转化率.
分析:混合气体通过过量NaOH溶液,消耗NaOH 2.0mol,根据钠原子守恒可知n(NaCl)+n(NaClO)=0.2mol,再根据氯原子守恒可知原来HCl的物质的量n(HCl)=0.2mol.将剩余气体干燥后通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,溶液增重19.2g为反应剩余的氧气的质量.
(1)为可逆反应,混合气体中有HCl、Cl2等,HCl与NaOH溶液反应,生成氯化钠与水.Cl2与NaOH溶液反应,生成氯化钠、次氯酸钠与水.
(2)根据剩余氧气的质量,计算出生成的氯气的物质的量,再根据v=
△c
△t
计算v(Cl2).
(3)根据剩余氧气的质量,计算出参加反应的氯化氢的物质的量,再根据转化率计算.
解答:解:反应为可逆反应,混合气体中有HCl、Cl2等,混合气体通过过量NaOH溶液,HCl与NaOH溶液反应,生成氯化钠与水.Cl2与NaOH溶液反应,生成氯化钠、次氯酸钠与水.共消耗NaOH 2.0mol,根据钠原子守恒可知n(NaCl)+n(NaClO)=2mol,根据氯原子守恒可知原来HCl的物质的量n(HCl)=2mol.
将剩余气体干燥后通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,溶液增重19.2g为反应剩余的氧气的质量,所以剩余氧气的物质的量为
19.2g
32g/mol
=0.6mol.
(1)混合气体中有HCl、Cl2等,HCl与NaOH溶液反应,生成氯化钠与水,离子方程式为H++OH-=H2O.
Cl2与NaOH溶液反应,生成氯化钠、次氯酸钠与水,反应离子方程式为Cl2+OH-=Cl-+ClO-+H2O.
答:混合气体通入NaOH溶液中所发生反应的离子方程式为H++OH-=H2O;Cl2+OH-=Cl-+ClO-+H2O.
(2)4HCl+O2  2Cl2+2H2O
开始(mol):2    1             0    0
变化(mol):1.6  1-0.6=0.4      0.8  0.8  
所以5分钟内,Cl2的平均生成速率v(Cl2)=
0.8mol
2L
5min
=0.08 mol?L-1?min-1.
答:5分钟内,Cl2的平均生成速率0.08 mol?L-1?min-1.
(3)原来HCl的物质的量n(HCl)=2mol.
由(2)可知参加反应的氯化氢的物质的量为1.6mol,
所以氯化氢的转化率为
1.6mol
2mol
×100%=80%.
答:氯化氢的转化率为80%.
点评:考查离子方程式的书写、化学反应速率与平衡的计算,难度中等,关键利用守恒计算原来HCl的物质的量.
练习册系列答案
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(2013?湖州二模)二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一,科学家一般利用NaOH溶液或氨水喷淋“捕捉”空气中的CO2,用NaOH溶液“捕捉”空气中的CO2的流程如图1所示.

(1)下列有关该捕捉过程的叙述正确的有
AD
AD

A.捕捉到的CO2可制备其它化工产品,减少了温室气体排放
B.“反应分离室”中的反应要吸收大量热
C.整个过程中,只有一种物质可循环利用
D.能耗大是该捕捉技术的一大缺点
(2)一定条件光催化分解CO2发生反应:2CO2(g)2CO(g)+O2(g),该反应的△S
>
>
0、△H
>
>
0(填“>”、“<”、“=”)
(3)以CO2与H2为原料还可合成液体燃料甲醇(CH3OH),其反应的化学方程为:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0.
①将1mol CO2和3mol H2充入2L的密闭容器中发生上述反应,下列说法正确的是
BCD
BCD
.
A.若保持恒温,则达到平衡时反应速率3V正(H2)=V逆(CH3OH)
B.若为绝热容器,当容器内混合气体的温度恒定时,该反应已达平衡状态
C.从反应开始至达到平衡的过程中,CO和H2的转化率均相等
D.保持温度不变,当反应已达平衡时,若向容器中再充入1mol CO2和3mol H2,当达到新平衡时,n(CH3OH):n(H2)将升高
②若其他条件不变,在恒容、温度T1时甲醇的物质的量与时间的图象如图2所示.请补充完成温度为T2(化学平衡常数K(T1)>K(T2))时甲醇的物质的量随时间变化的示意图.
③在一个有催化剂的固定容积的容器中加入1mol CO2,3mol H2,在一定温度下充分反应达到平衡,放出热量为a kJ.若在原来的容器中只加入1mol CH3OH(g)和1mol H2O(g),在相同温度下充分反应,达到平衡时吸收热量为b kJ.则反应CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g) 的△H=
-(a+b)
-(a+b)
kJ?mol-1 (用含a、b的代数式表示).
(4)在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时甲醇与氧气的比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图3所示.则当n(O2)/n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应方程式为
2CH3OH+O2
催化剂
△
2HCHO+2H2O
2CH3OH+O2
催化剂
△
2HCHO+2H2O
.

(1)O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。

①pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是_________________。
②据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________(填代号)
a. 40°C、pH=3.0      b. 10°C、pH=4.0       c. 30°C、pH=7.0
(2)向一容积为2升的密闭容器中充入2molA、0.6molC和一定量的B三种气体,一定条件下发生某种反应。现有两个图像分别对该反应的情况进行描述:
图1表示各物质的浓度随时间的变化情况,其中t0~t1阶段c(B)未画出;
图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况,且t2、t3、t4各改变一种不同的条件(其中t2改变的条件是加入某种催化剂);(说明:图1中实线表示反应进程)

①你认为t3时改变的条件是       (填写“加压”或“减压”),B的起始物质的量为      mol;
②各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:

时间段
t1~t2
t2~t3
t3~t4
t5~t6
平衡常数
K1
K2
K3
K4
用“﹥、﹤、=”符号来表达K1、K2、K3、K4之间的关系                          写此条件下该反应的热化学方程式                   ________________              
(3)工业上一般采用CO(g) + 2H2(g)   CH3OH(g)反应合成甲醇。
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数的数值:
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
①某温度下,将1mol CO和4mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)= 0.1 mol/L,则CO的转化率为       ,此时的温度   250℃(填“>”、“<”、“=”)
②如下图是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结示意图,则a处通入的是       
(填“甲醇”或“氧气”),b处电极上发生的电极反应是:                               

(1)O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。

①pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是_________________。

②据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________(填代号)

a. 40°C、pH=3.0      b. 10°C、pH=4.0       c. 30°C、pH=7.0

(2)向一容积为2升的密闭容器中充入2molA、0.6molC和一定量的B三种气体,一定条件下发生某种反应。现有两个图像分别对该反应的情况进行描述:

图1表示各物质的浓度随时间的变化情况,其中t0~t1阶段c(B)未画出;

图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况,且t2、t3、t4各改变一种不同的条件(其中t2改变的条件是加入某种催化剂);(说明:图1中实线表示反应进程)

①你认为t3时改变的条件是       (填写“加压”或“减压”),B的起始物质的量为      mol;

②各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:

时间段

t1~t2

t2~t3

t3~t4

t5~t6

平衡常数

K1

K2

K3

K4

用“﹥、﹤、=”符号来表达K1、K2、K3、K4之间的关系                          写此条件下该反应的热化学方程式                   ________________              

(3)工业上一般采用CO(g) + 2H2(g)   CH3OH(g)反应合成甲醇。

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数的数值:

温度

250℃

300℃

350℃

K

2.041

0.270

0.012

①某温度下,将1mol CO和4mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)= 0.1 mol/L,则CO的转化率为       ,此时的温度   250℃(填“>”、“<”、“=”)

②如下图是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结示意图,则a处通入的是       

(填“甲醇”或“氧气”),b处电极上发生的电极反应是:                               

 

(1)O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。

   t/min  pH

T/℃

3.0

4.0

5.0

6.0

20

301

231

169

58

30

158

108

48

15

50

31

26

15

7

①pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是_________________。

②据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________(填代号)

a. 40°C、pH=3.0      b. 10°C、pH=4.0       c. 30°C、pH=7.0

(2)向一容积为2升的密闭容器中充入2molA、0.6molC和一定量的B三种气体,一定条件下发生某种反应。现有两个图像分别对该反应的情况进行描述:

图1表示各物质的浓度随时间的变化情况,其中t0~t1阶段c(B)未画出;

图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况,且t2、t3、t4各改变一种不同的条件(其中t2改变的条件是加入某种催化剂);(说明:图1中实线表示反应进程)

 


①  你认为t3时改变的条件是        (填写“加压”或“减压”),B的起始物质的量为       mol;

②各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:

时间段

t1~t2

t2~t3

t3~t4

t5~t6

平衡常数

K1

K2

K3

K4

用“﹥、﹤、=”符号来表达K1 、K2 、K3 、K4之间的关系                           写此条件下该反应的热化学方程式                   ________________              

(3)工业上一般采用CO(g) + 2H2(g)    CH3OH(g)反应合成甲醇。

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数的数值:

温度

250℃

300℃

350℃

K

2.041

0.270

0.012

①某温度下,将1mol CO和4mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)= 0.1 mol/L,则CO的转化率为        ,此时的温度    250℃(填“>”、“<”、“=”)

②如下图是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结示意图,则a处通入的是        

(填“甲醇”或“氧气”),b处电极上发生的电极反应是:                                

二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一,科学家一般利用NaOH溶液或氨水喷淋“捕捉”空气中的CO2,用NaOH溶液“捕捉”空气中的CO2的流程如图1所示.

(1)下列有关该捕捉过程的叙述正确的有______
A.捕捉到的CO2可制备其它化工产品,减少了温室气体排放
B.“反应分离室”中的反应要吸收大量热
C.整个过程中,只有一种物质可循环利用
D.能耗大是该捕捉技术的一大缺点
(2)一定条件光催化分解CO2发生反应:2CO2(g)2CO(g)+O2(g),该反应的△S______0、△H______0(填“>”、“<”、“=”)
(3)以CO2与H2为原料还可合成液体燃料甲醇(CH3OH),其反应的化学方程为:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0.
①将1mol CO2和3mol H2充入2L的密闭容器中发生上述反应,下列说法正确的是______.
A.若保持恒温,则达到平衡时反应速率3V正(H2)=V逆(CH3OH)
B.若为绝热容器,当容器内混合气体的温度恒定时,该反应已达平衡状态
C.从反应开始至达到平衡的过程中,CO和H2的转化率均相等
D.保持温度不变,当反应已达平衡时,若向容器中再充入1mol CO2和3mol H2,当达到新平衡时,n(CH3OH):n(H2)将升高
②若其他条件不变,在恒容、温度T1时甲醇的物质的量与时间的图象如图2所示.请补充完成温度为T2(化学平衡常数K(T1)>K(T2))时甲醇的物质的量随时间变化的示意图.
③在一个有催化剂的固定容积的容器中加入1mol CO2,3mol H2,在一定温度下充分反应达到平衡,放出热量为a kJ.若在原来的容器中只加入1mol CH3OH(g)和1mol H2O(g),在相同温度下充分反应,达到平衡时吸收热量为b kJ.则反应CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g) 的△H=______kJ?mol-1 (用含a、b的代数式表示).
(4)在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时甲醇与氧气的比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图3所示.则当n(O2)/n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应方程式为______

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