题目内容
15.(1)已知某反应的平衡表达式为:K=$\frac{{C({H_2})C(CO)}}{{C({H_2}O)}}$,该条件下每消耗3g水蒸气,需吸收22kJ的热量,则该反应的热化学反应为:C(s)+H2O(g)
(2)已知在一定温度下,
C(s)+CO2(g)?2CO(g)平衡常数K1;
CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)平衡常数K2;
C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g) 平衡常数K3;
则K1、K2、K3之间的关系是:K3=K1×K2.
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题.已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:
| 温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
| 平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等.对反应N2O4(g)?2NO2(g)△H>0在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示.下列说法正确的是D.
A.A、C两点的反应速率:A>C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
E.A、C两点的化学平衡常数:A>C
(5)0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后,溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+).
分析 (1)由平衡表达式为:K=$\frac{{C({H_2})C(CO)}}{{C({H_2}O)}}$,则该反应为:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g),计算消耗1mol水蒸气吸收的热量,注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式;
(2)已知:①C(s)+CO2(g)?2CO(g)
②CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)
③C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)
①+②可得③,则反应③的平衡常数为①与②的平衡常数之积;
(3)由表中数据可知,随温度升高平衡常数减小,说明升高温度平衡逆向移动;
设平衡时CO浓度变化量为xmol/L,表示出平衡时各组分浓度,根据平衡常数列方程计算解答;
(4)N2O4(g)═2NO2(g)△H>0,该反应为吸热反应,升高温度,化学平衡正向移动,NO2的体积分数增大;增大压强,化学平衡逆向移动,NO2的体积分数减小.
A.A、C两点在等温线上,压强越大,反应速率越快;
B.增大压强平衡向逆反应进行,向逆反应进行是减小由于压强增大导致浓度增大趋势,但到达平衡仍比原平衡浓度大;
C.B、C两点相同物质的含量相同,即二氧化氮与四氧化二氮的物质的量之比相等;
D.压强相同,升高温度,化学平衡正向移动,NO2的体积分数增大;
E.A、C两点温度相等,则平衡常数相同;
(5)0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后,得到溶液中硝酸钠、硝酸铵、氨水的浓度相等,一水合氨的电离程度大于铵根离子水解程度,溶液呈碱性.
解答 解:(1)由平衡表达式为:K=$\frac{{C({H_2})C(CO)}}{{C({H_2}O)}}$,则该反应为:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g),消耗1mol水蒸气吸收的热量为22kJ×$\frac{1mol×18g/mol}{3g}$=132kJ,反应热书写热化学方程式为:,
故答案为:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)△H=+132kJ/mol;
故答案为:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)△H=+132kJ/mol;
(2)已知:①C(s)+CO2(g)?2CO(g)
②CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)
③C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)
则K1=$\frac{{c}^{2}(CO)}{c(C{O}_{2})}$,K2=$\frac{c({H}_{2})×c(C{O}_{2})}{c(CO)×c({H}_{2}O)}$,K3=$\frac{c(CO)×c({H}_{2})}{c({H}_{2}O)}$=$\frac{{c}^{2}(CO)}{c(C{O}_{2})}$×$\frac{c({H}_{2})×c(C{O}_{2})}{c(CO)×c({H}_{2}O)}$=K1×K2,
故答案为:K3=K1×K2;
(3)由表中数据可知,随温度升高平衡常数减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应;
设平衡时CO浓度变化量为xmol/L,则:
CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)
开始(mol/L):0.02 0.02 0 0
变化(mol/L):x x x x
平衡(mol/L):0.02-x 0.02-x x x
所以$\frac{x×x}{(0.02-x)×(0.02-x)}$=9,解得x=0.015,
所以CO的转化率为$\frac{0.015mol/L}{0.02mol/L}$×100%=75%,
故答案为:放热;75%;
(3)A.由图象可知,A、C两点在等温线上,C的压强大,则A、C两点的反应速率:A<C,故A错误;
B.A、C两点都在等温线上,C的压强大,与A相比C点平衡向逆反应进行,向逆反应进行是由于减小体积增大压强,平衡移动的结果降低NO2浓度增大趋势,但到达平衡仍比原平衡浓度大,平衡时NO2浓度比A的浓度高,NO2为红棕色气体,则A、C两点气体的颜色:A浅,C深,故B错误;
C.B、C两点相同物质的含量相同,即二氧化氮与四氧化二氮的物质的量之比相等,则平均相对分子质量相等,故C错误;
D.升高温度,化学平衡正向移动,NO2的体积分数增大,由图象可知,A点NO2的体积分数大,则T1<T2,由状态B到状态A,可以用加热的方法,故D正确;
E.A、C两点温度相等,则平衡常数相同,故E错误,
故选:D;
(5)0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后,得到溶液中硝酸钠、硝酸铵、氨水的浓度相等,一水合氨的电离程度大于铵根离子水解程度,溶液呈碱性,故溶液中离子浓度大小为:c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+),
故答案为:c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+).
点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡图象、平衡常数、热化学方程式书写、离子浓度大小比较等,是对学生综合能力的考查,难度中等.
(1)步骤①中研究矿石粒度对钴浸出率的影响如表.从表中分析选择矿石粒度为-200目.
| 序号 | 矿石粒度/目 | 钴浸出率/% |
| 1 | -60 | 9.8 |
| 2 | -120 | 25.5 |
| 3 | -200 | 41.18 |
(3)Ⅰ.步骤②中NaClO3将Fe2+氧化成Fe3+的离子方程式并标出电子转移方向和数目
Ⅱ.探究温度对步骤②中NaClO3将Fe2+氧化成Fe3+的影响,将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中,测定c(Fe2+)的变化,结果如图,请从图中分析最合适的温度下,在0s 至120s内的平均反应速率v(Fe2+)=0.25 mol•L-1•min-1.
(4)请写出步骤 ③中除去镁离子的离子反应方程式Mg2++2F-=MgF2↓.
(5)若要检验黄钠铁矾[Na2 Fe6(SO4)4(OH)12]中含有的金属元素,请简述实验方案:取黄钠铁矾用盐酸溶液溶解,分成两份,一份做火焰色反应,火焰为黄色证明有Na+存在;另一份向其中滴加KSCN溶液,溶液变成血红色,证明有Fe3+存在.
(6)从绿色化学角度分析,母液中可循环利用的物质为硫酸(填写名称).
| A. | 物质的量 | B. | 密度 | C. | 质量 | D. | 含有的原子数 |