题目内容

Ⅰ、对于反应CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)
(1)该反应的平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃400500830
平衡常数K1091
在830℃,以下表的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有
 
(填实验编号).
实验编号n(CO)n(H2O)n(H2)n(CO2)
A1523
B2211
C0.5211
(2)在一个绝热的固定容积的容器中,判断此反应达到平衡的标志是
 
.
①体系的压强不再发生变化
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化
⑥v(CO2)正=v(H2O)逆
(3)如图表示该反应在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是
 
.(写出两种)
Ⅱ、工业上处理含Cr2O
 
2-
7
的酸性工业废水常用以下方法:①往工业废水里加入适量的NaCl,搅拌均匀;②用Fe为电极进行电解,经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生;③过滤回收沉淀,废水达到排放标准.试回答:
(1)电解时的电极反应:阳极
 
,阴极
 
.
(2)Cr2O
 
2-
7
转变成Cr3+的离子反应方程式:
 
.
(3)常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×10-32,溶液的pH应为
 
时才能使c(Cr3+)降至10-5 mol/L.
考点:电解原理,化学平衡常数的含义,化学平衡状态的判断
专题:化学平衡专题,电化学专题
分析:Ⅰ.(1)830℃,平衡常数K=1,达到平衡状态时一定满足,c(H2O)?c(CO)=c(CO2)?c(H2),当c(H2O)?c(CO)>c(CO2)?c(H2)时,平衡向着正向移动,据此进行解答;
(2)利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量来分析;
(3)在t2时刻CO的浓度减小、CO2浓度增大,平衡向正反应方向移动,可以通过改变温度、改变水蒸气或氢气的量实现;
Ⅱ.(1)在电解池中,如果阳极是活泼电极,则电极本身发生失电子的氧化反应,阴极上是阳离子发生得电子的还原反应,据此书写电极反应;
(2)Cr2O72-具有强氧化性,可以将亚铁离子氧化为铁离子,自身被还原为2Cr3+,据此书写方程式;
(3)根据溶度积常数以及水的离子积常数来进行计算.
解答: 解:Ⅰ.(1)反应CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)中,各物质的计量数都是1,830℃,平衡常数K=1,则c(H2O)?c(CO)=c(CO2)?c(H2)时达到平衡状态,当c(H2O)?c(CO)>c(CO2)?c(H2)时,平衡向着正向移动,
A.c(H2O)?c(CO)=1×5=5>c(CO2)?c(H2))=2×3=6,平衡向着逆向移动,故A错误;
B.c(H2O)?c(CO)=2×2=4>c(CO2)?c(H2))=1×1=1,平衡向着正向移动,故B正确;
C.c(H2O)?c(CO)=0.5×1=1=c(CO2)?c(H2))=1×1=1,处于平衡状态,故C错误;
故答案为:B;
(2)①由反应可知,虽然反应前后气体的系数不变,但该反应绝热的固定容积的容器中进行,温度发生变化,也会影响压强,所以体系中的压强不发生变化,能判断平衡,故①正确;    
②因体积不变,气体的总质量不变,所以混合气体的密度始终不变,不发生变化,不能判断平衡,故②错误;
③气体的总质量不变,物质的量又不变,所以混合气体的摩尔质量始终不变,即平均相对分子质量不变,所以平均相对分子质量不变不能判断平衡,故③错误;
④各组分的物质的量浓度不再改变,由平衡的特征“定”可知,则化学反应达到平衡,故④正确;
⑤体系的温度不再发生变化,则化学反应达到平衡,故⑤正确;       
⑥υ(CO2)正=υ(H2O)逆.由平衡的特征“等”可知,则化学反应达到平衡,故⑥正确;
根据以上分析可知,正确的为:①④⑤⑥,
故答案为:①④⑤⑥;
(3)在t2时刻CO的浓度减小、CO2浓度增大,平衡向正反应方向移动,且CO和CO2浓度变化有接触点,所以可以通过改变降低温度、增大水蒸气的量或减少氢气的量实现,
故答案为:降低温度或增加水蒸气的量或减少氢气的量;
Ⅱ.(1)用Fe为电极进行电解,阳极是活泼电极,则电极本身发生失电子的氧化反应,即Fe-2e-═Fe2+,阴极上是阳离子发生得电子的还原反应,即2H++2e-═H2↑,
故答案为:Fe-2e-═Fe2+;2H++2e-═H2↑;
(2)Cr2O72-具有强氧化性,可以将亚铁离子氧化为铁离子,自身被还原为2Cr3+,反应的实质是:6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O,
故答案为:6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O;
(3)当c(Cr3+)=10-5mol/L时,溶液的c(OH-)=
3
10-32
10-5
=10-9 mol/L,
c(H+)═
10-14
10-9
=10-5mol/L,pH=5,
即要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至5,
故答案为:5.
点评:本题考查了电解原理、难溶物溶度积的计算、化学平衡常数及其应用,题目难度较大,涉及的知识点较多,注意掌握电解原理、平衡常数的概念及表达式、难溶物溶度积的概念及计算方法,试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力.
练习册系列答案
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能源短缺是人类社会面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.
Ⅰ.已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H═-1275.6KJ?mol-1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H═-566.0KJ?mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H═-44.0KJ?mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
 

Ⅱ.工业上合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g);△H
(1)该反应在300℃,5MPa条件下能自发进行,则△H
 
0,△S
 
0 (填“<,>或=”).
(2)在300℃,5MPa条件下,将0.20mol的 CO与0.58mol H2的混合气体充入2L密闭容器发生反应,反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图1所示.
①在0~2min内,以H2表示的平均反应速率为
 
mol?L-1?s-1.
②计算300℃时该反应的平衡常数K=
 
.
③300℃时,将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00mol CH3OH 充
入容积为2L的密闭容器中,此时反应将
 
.
A.向正方向移动   B.向逆方向移动
C.处于平衡状态   D.无法判断
④下列措施可增加甲醇产率的是
 

A.压缩容器体积       B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
D.再充入0.20mol CO和0.58mol H2
(3)若其它条件不变,使反应在500℃下进行,在图2中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图.
Ⅲ.甲醇可以与水蒸气反应生成氢气,反应方程式如下:
CH3OH(g)+H2O(g)???CO2(g)+3H2(g)△H>0.
(1)判断可逆反应达到平衡状态的依据是(填序号)
 
.
A.v正(CH3OH)=v正(CO2)
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
(2)图2中P是可自由平行滑动的活塞,关闭K,在相同温度时,向A容器中充入1mol CH3OH(g)和2mol H2O(g),向B容器中充入1.2mol CH3OH(g)和2.4mol H2O(g),两容器分别发生上述反应.已知起始时容器A和B的体积均为a L.试回答:反应达到平衡时容器B的体积为1.5a L,容器B中CH3OH的转化率为
 
,A、B两容器中H2O(g)的体积百分含量的大小关系为B
 
A(填“>”“<”或“=”).

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