题目内容
(15分)I.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,同温度下涉及如下反应:
a、2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g) H1<0 其平衡常数为K1
b、2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g) H2<0 其平衡常数为K2
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) H3的平衡常数K= (用K1、K2表示)。H3= (用H1、H2表示)。
(2)为研究不同条件对反应a的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应a达到平衡。测得10min内υ(ClNO)=7.5×10-3molL-1min-1,则平衡后n(Cl2)= mol,NO的转化率α1= 。其它条件保持不变,反应(1)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率为α2,α1 α2(填“>”“<”或“=”),平衡常数K1 (填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K1减小,可采用的措施是 。
II.第三代混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH)为电解质溶液.镍氢电池充放电原理示意如图:
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其总反应式为H2+2NiOOH
2Ni(OH)2 。根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,甲电极周围溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”), 乙电极的电极反应式 。
I(1)K22/ K1, 2H2-H1 (每空2分)
(2)0.025; 75%; <(每空2分); 不变(1分); 升高温度(1分)
Ⅱ增大(1分), NiOOH+H2O+e﹣=Ni(OH)2+OH﹣(2分)
【解析】
试题分析:I.(1)a、2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g) H1 < 0 其平衡常数表达式为K1 =[ ClNO]2/[Cl2][ NO]2
b、2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g)H2 < 0 其平衡常数表达式为K2 =[ ClNO]/[ NO2]
4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) H3的平衡常数表达式为K=[ Cl2][ NO]2/[NO2]4,则K= K22/ K1;根据盖斯定律:2b—a得4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ,则H3=2H2-H1。(2)在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中10min内υ(ClNO)=7.5×10-3molL-1min-1,△n(ClNO)=0.15mol,根据2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)知△n(Cl2)=0.075mol,△n(NO)=0.15mol,则平衡后n(Cl2)= 0.025 mol,NO的转化率α1=75%;反应2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)为气体物质的量减小的反应,其它条件保持不变,反应a在恒压条件下进行,容器的体积减小相当于增大压强,平衡正向移动,平衡时NO的转化率增大,则α1<α2,影响平衡常数的外界因素是温度,温度不变平衡常数K1不变;该反应为放热反应,若要使K1减小,可采用的措施是升高温度。II镍氢电池总反应式为H2+2NiOOH
2Ni(OH)2 ,根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时该电池放电,甲电极的电极反应式周围溶液的pH增大, 乙电极的电极反应式为NiOOH+H2O+e﹣=Ni(OH)2+OH﹣。
考点:考查化学反应速率、化学平衡,化学电源。
考点分析: 考点1:化学反应与能量 考点2:电化学基础 考点3:化学平衡状态及移动 试题属性- 题型:
- 难度:
- 考核:
- 年级:
[化学——物质结构与性质](13分)
氢能是一种洁净的可再生能源,制备和储存氢气是氢能开发的两个关键环节。
Ⅰ.氢气的制取
(1)水是制取氢气的常见原料,下列说法正确的是 (填序号)。
A.H3O+的空间构型为三角锥形
B.水的沸点比硫化氢高
C.冰晶体中,1 mol水分子可形成4 mol氢键
(2)科研人员研究出以钛酸锶为电极的光化学电池,用紫外线照射钛酸锶电极,使水分解产生氢气。已知钛酸锶晶胞结构如图,则其化学式为 。
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Ⅱ.氢气的存储
(3)Ti(BH4)2是一种储氢材料。
①Ti原子在基态时的核外电子排布式是 。
②Ti(BH4)2可由TiCl4和LiBH4反应制得,TiCl4 熔点-25.0℃,沸点136.94℃,常温下是无色液体,则TiCl4晶体类型为 。
(4)最近尼赫鲁先进科学研究中心借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料(C16S8)进行研究,从理论角度证明这种分子中的原子都处于同一平面上(结构如图所示),每个平面上下两侧最多可储存10个H2分子。
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①元素电负性大小关系是:C S(填“>”、“=”或“<”)。
②分子中C原子的杂化轨道类型为 。
③有关键长数据如下:
C—S | C=S | C16S8中碳硫键 | |
键长/pm | 181 | 155 | 176 |
从表中数据可以看出,C16S8中碳硫键键长介于C—S与C=S之间,原因可能是: 。
④C16S8与H2微粒间的作用力是 。
有A、B、C、D四种短周期元素在周期表中位置如图所示。
…… | C | |||
A | B | …… | D |
已知:A2+与C原子的电子数相差2。下列推断不正确的是
A.A和D组成的化合物是弱电解质且水溶液呈酸性
B.与A同周期且与C同主族的E元素,其最高价氧化物对应水化物在某些化学反应中常作催化剂。
C.离子半径:C>A>B
D.B与C形成的化合物是冶金工业的一种原料
(14分)(Ⅰ)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应 | 平衡常数 | 温度℃ | |
500 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(g) | K1 | 2.5 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g) | K2 | 1.0 | 2.50 |
③3H2(g)+CO2(g) | K3 | ||
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3= (用K1、K2表示)。500℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时V正 V逆(填“>”、“=”或“<”)。
(2)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)-反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是 。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是 。
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(3)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下,将a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,反应平衡时,2c(Ba2+)= c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为 。
(Ⅱ)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。
(1)常温下,向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系 ;
(2)称取6.0g含H2C2O4·2H2O、KHC2O4和K2SO4的试样,加水溶解配成250 mL 溶液。量取两份此溶液各25 mL,分别置于两个锥形瓶中。第一份溶液中加入2滴酚酞试液,滴加0.25mol·L-1 NaOH 溶液至20mL时,溶液由无色变为浅红色。第二份溶液滴加0.10 mol·L-1 酸性KMnO4溶液至16mL时反应完全。则原试样中H2C2O4·2H2O的的质量分数为_______。