题目内容
【题目】能源、环境与生产生活和社会发展密切相关。
(1)工业上利用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ,已知反应中有关物质的化学键键能数据如下表所示:
化学键 | H—H | C—O | C≡O | H—O | C—H |
E/(kJ/mol) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
则 CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H=__________kJmol-1
(2)以甲醇为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。
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B极为电池______极,B极的电极反应式为_________________________________。
(3)参考合成反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的平衡常数,回答下列问题:
温度/℃ | 0 | 50 | 100 | 200 | 300 | 400 |
平衡常数 | 667 | 100 | 13 | 1.9×10-2 | 2.4×10-4 | 1×10-5 |
①该反应正反应是 ___________(填“放热”或“吸热”)反应;
②在T℃时,1L密闭容器中,投入0.1molCO和0.2molH2,达到平衡时,CO转化率为50%,则T=__________℃。
(4)CH3OH也可由CO2和H2合成。在体积为1L的密闭容器中,充入lmolCO2和3molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= — 49.0kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。
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①该反应的平衡常数表达式为K=_______;从反应开始到10min,v(H2)=_____mol/(L·min);
②下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是___________(填字母)
A.v(CO2)消耗 = v(CH3OH)生成
B.气体的密度不再随时间改变
C.CO2和CH3OH的浓度之比不再随时间改变
D.气体的平均相对分子质量不再随时间改变
③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量增大,只改变下列某一条件,可采取的措施有__ (填字母)
A.升高温度 B.缩小容器体积
C.再充入CO2气体 D.使用合适的催化剂
④相同温度下,在另一个容积为1 L的密闭容器中充入2mol CH3OH(g)和2molH2O(g),达到平衡时CO2的浓度_______(填“>”、“ <”或“=”)0.25mol/L。
【答案】-99 负 CH3OH + 3O2—-6e—= CO2 + 2H2O 放热 50
0.225 CD AC >
【解析】
(1)根据△H=反应物键能总和-生成物键能总和=(1076+2×436-3×413-343-465)kJ·mol-1=-99kJ·mol-1;
(2)根据O2-移动方向,A极为正极,B极为负极,B电极反应式为CH3OH+3O2-=6e-=CO2+2H2O;
(3)①化学平衡只受温度的影响,根据表格中的数据,随着温度的升高,化学平衡常数降低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,即正反应为放热反应;
② CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
起始: 0.1 0.2 0
变化: 0.05 0.1 0.05
平衡: 0.05 0.1 0.05 K=
=100,根据表格数据,此时温度为50℃;
(4)①根据化学平衡常数的表达式,该反应的平衡常数K=
;根据化学反应速率的数学表达式,v(H2)=0.75×3/(1×10)mol/(L·min)=0.225mol/(L·min);
②A、消耗CO2,生成CH3OH,反应都是向正反应方向进行,v(CO2)消耗 = v(CH3OH)生成,不能说明反应达到平衡,故A错误;
B、组分都是气体,则气体质量保持不变,容器为恒容,气体体积不变,则密度不再改变,不能说明反应达到平衡,故B错误;
C、CO2和CH3OH的浓度之比不再改变,说明反应达到平衡,故C正确;
D、组分都是气体,气体质量不变,向正反应方向进行,气体物质的量减少,M=m/n,即当气体平均摩尔质量不再改变,说明反应达到平衡,故D正确;
③气体物质的量增大,说明反应向逆反应方向移动,A、升高温度,加快反应反应速率,正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向进行,故A正确;
B、缩小容器的体积,压强增大,化学反应速率加快,压强增大,平衡向正反应方向移动,故B错误;
C、再充入CO2,反应速率加快,因为充入的是气体,因此气体物质的量增大,故C正确;
D、使用催化剂,只加快反应速率,对化学平衡移动无影响,即气体物质的量不变故,故D错误;
④根据①的平衡常数的表达式,得出此温度下化学平衡常数K=16/3,
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
起始: 0 0 2 2
变化: x 3x x x
平衡: x 3x 2-x 2-x K=
=
,解得x=0.4,CO2的物质的量浓度为0.4>0.25。
【题目】(1)在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。
已知:①C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
②CO2(g)+C(s)===2CO(g);ΔH2=+172.5 kJ·mol-1
③S(s)+O2(g)===SO2(g);ΔH3=-296.0 kJ·mol-1
请写出CO与SO2反应的热化学方程式__________________________
(2)在2 L固定体积的密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)(mol) | 0.020 | 0.010 | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
①写出该反应的平衡常数表达式:K=_______________________。已知:K300℃>K350℃,则该反应是______反应(填“放热”或“吸热”)。
②下图表示NO2的变化的曲线是__________。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=__________。
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③能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a.v(NO2)=2v(O2) b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2) d.容器内密度保持不变
④为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________。
a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
【题目】有A、B、C、D、E五种元素,其相关信息如表:
元素 | 相关信息 |
A | A原子的1s轨道上只有1个电子 |
B | B是电负性最大的元素 |
C | C基态原子的2p轨道中有3个未成对电子 |
D | D是主族元素且与E同周期,其最外能层上有2个运动状态不同的电子 |
E | E能形成红色(或砖红色)的E2O和黑色的EO两种氧化物 |
请回答下列问题:
(1)写出E元素原子基态时的电子排布式_______________。
(2)C元素的第一电离能比氧元素的第一电离能_______________ (填“大”或“小”) 。
(3)CA3分子中C原子的杂化类型是_______________。
(4)A、C、E三种元素可形成[E(CA3)4]2+,其中存在的化学键类型有____(填序号);
①配位键 ②金属键 ③极性共价键 ④非极性共价键 ⑤离子键 ⑥氢键
若[E(CA3)4]2+具有对称的空间构型,且当[E(CA3)4]2+中的两个CA3被两个Cl取代时,能得到两种不同结构的产物,则[E(CA3)4]2+的空间构型为____________ (填序号)。
a.平面正方形 b.正四面体 c.三角锥形 d.V形
(5)B与D可形成离子化合物,其晶胞结构如图所示,其中D离子的配位数为_______________,若该晶体的密度为a g·cm3,则该晶胞的体积是_____________cm3(写出表达式即可)。
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