Ⅰ.某探究小组用HNO3与大理石反应过程中固体质量减小的方法,研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 mol·L-1、2.00 mol·L-1,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为298 K、308 K。请完成以下实验设计表,并在实验目的一栏中填出对应的实验编号:
| 实验编号 | T/K | 大理石 质量/g | 规格 | HNO3浓度/mol·L-1 | HNO3 体积/ mL | 实验目的 |
| ① | 298 | 10.00 | 粗 | 1.00 | 25.00 | (Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响; (Ⅱ)实验①和 探究温度对该反应速率的影响; (Ⅲ)实验①和 探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响。 |
(1)请指出该结论是否合理,并说明理由 。
(2)请完成对铁元素价态的探究:
限选实验仪器与试剂:烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹;3mol/L H2SO4、3%H2O2、6mol/L HNO3、0.01mol/L KMnO4、NaOH稀溶液、0.1mol/L KI、20%KSCN、蒸馏水。
① 提出合理假设
假设1: ;
假设2: ;
假设3: 。
② 基于上述假设,设计实验方案。请在答题卡上按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。
| 实验操作 | 预期现象与结论 |
| 步骤1 | |
| 步骤2 | |
| 步骤3 | |
| …… | |
(14分)甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应①和②,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。①CH4(g)+H2O (g)
CO(g)+3H2(g) △H1 ②CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H2 将0.2mol CH4和0.3mol H2O(g)通入容积为10L的密闭容器中,在一定条件下发生反应①,达到平衡时,CH4的转化率与温度.压强的关系如图所示:![]()
(1)温度不变,缩小体积,增大压强,①的反应速率 (填“增大”.“减小”.“不变”),平衡向 方向移动。
(2)反应①的△H1 0,(填“﹤”“﹦”“﹥”),其平衡常数表达
式为K= ,100℃,压强为p1时平衡常数的值是 。
(3)在压强为0.1Mpa条件下,将a mol CO与3a molH2的混合气体在催化剂作用下进行反应②。为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下空格中填入剩余的实验条件数据。
| 实验编号 | T℃ | n(CO)/n(H2) | p (Mpa) |
| I | 150 | 1/3 | 0.1 |
| Ⅱ | | | 5 |
| Ⅲ | 350 | | 5 |
请回答
①Pt(a)电极的电极反应式为
②如果该电池工作时电路中通过2mol电子则消耗的CH3OH有 mol。
(12分)在80℃时,将0.40 mol的N2O4气体充入1 L固定容积的密闭容器中发生反应:N2O4
2NO2(ΔH >0),每隔一段时间对容器内的物质进行测定,得到如下数据:
| 时间(s) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| n(N2O4)(mol) | 0.40 | a | 0.20 | c | d | e |
| n(NO2)(mol) | 0.00 | 0.24 | b | 0.52 | 0.60 | 0.60 |
(2)在80℃时该反应的平衡常数K= 。
(3)要增大该反应的平衡常数,可采取的措施有(填序号) 。
①增大N2O4的起始浓度 ②向混合气体中通入NO2
③使用高效催化剂 ④升高温度
(4)反应进行至100s后若降低温度,混合气体的颜色 (填“变浅”、“变深”或“不变”)。
(5)反应进行至100s后若向容器中再充入0.40 mol的N2O4气体,则达到新平
在800℃时,在2L密闭容器中将一定量的NO和O2混合发生反应
,n(NO)随时间的变化如下表:
| 时间/s | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| n(NO)/mol | 0.2 | 0.1 | 0.08 | 0.07 | 0.07 | 0.07 |
(1)用O2表示从0~20s内该反应的速率为 ;达到平衡时NO的转化率为 。
(2)若升温到850℃,平衡后n(NO)= n(NO2),则该反应是 热反应(填:“吸”、“放”)
(3)下列能说明该反应已达到平衡的是 。
A.容器内压强不变 B.容器内气体密度不变
C.n(NO)= n(NO2) D.容器内气体颜色不变
E.容器内混合气体的平均分子量不变 F.v(NO2) =2v(O2)
(4)若改变某一条件,达新平衡时n(NO)=" 0.06" mol,下列说法正确的是 。
A.平衡一定正向移动
B.可能是向容器中加入了一定量的NO气体
C.NO的转化率一定增大
D.可能是缩小了容器的体积
(5)假设在一定条件下0.2molNO气体与氧气反应,达到平衡时测得放出热量akJ,此时NO转化率为80%,写出在此条件下该反应的热化学方程式 。