化学反应原理对于工业生产和科研有重要意义
I、下列三个化学反应的平衡常数(K1、K2、K3)与温度的关系分别如下表所示:
| 化学反应 | 平衡常数 | 温度 | |
| 973 K | 1173 K | ||
| ①Fe(s)+CO2(g) | K1 | 1.47 | 2.15 |
| ②Fe(s)+H2O(g) | K2 | 2.38 | 1.67 |
| ③CO(g) +H2O(g) | K3 | ? | ? |
请回答:
(1)反应①是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)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)。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动,可采取的措施有 _____(填写字母序号)。
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
E.设法减小平衡体系中的CO的浓度
(4)若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示:
①可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而t2、t8时都改变了一种条件,试判断改变的是什么条件:t2时__________________; t8时__________________。
②若t4时降压, t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系线。
II、(5)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2.某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料.已知该装置的阳极反应为:4OH--4e-=O2↑+2H2O,则阴极反应为 。
(6)某空间站能量转化系统的局部如图所示,其中的燃料电池采用KOH溶液作电解液。
如果某段时间内,氢氧储罐中共收集到33.6L气体(已折算成标准状况),则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为 mol。
Ⅰ.通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。下表为一些化学键的键能数据
| 化学键 | Si-Si | O=O | Si-O |
| 键能/kJ·mol-1 | a | b | c |
写出硅高温燃烧的热化学方程式 。
Ⅱ.利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一。某研究小组设计了如右图所示的循环系统实现光分解水制氢。反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供,反应体系中I2和Fe3+等可循环使用。写出下列电解池中总反应的离子方程式:
电解池A 。
电解池B 。
(2)若电解池A中生成3.36 L H2(标准状况),计算电解池B中生成Fe2+的物质的量为 mol。
Ⅲ.在一定的温度下,把2体积N2和6体积H2分别通入一个带活塞的体积可变的容器中,活塞的一端与大气相通容器中发生如下反应:N2(g)+3H2(g)
请据此回答下列问题:
(1)保持上述反应温度不变,设a、b、c分别表示加入的N2、H2 和NH3的体积,如果反应达到平衡后混合气体中各物质的量仍与上述平衡时完全相同。
①a=1,c=2,则b= 。在此情况下,反应起始时将向 反应方向(填“正”或“逆”)进行。
②若需规定起始时反应向逆方向进行,则c的取值范围是 。
(2)在上述恒压装置中,若需控制平衡后混合气体为6.5体积,则可采取的措施是 ,原因是 。
大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究.
(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I-(aq)+ O3(g)= IO-(aq)+O2(g)△H1
②IO-(aq)+H+(aq)
HOI(aq) △H2
③HOI(aq) + I-(aq) + H+(aq)
I2(aq) + H2O(l) △H3
总反应的化学方程式为__ ____,其反应△H=___ ___
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq) + I-(aq)
I3-(aq),其平衡常数表达式为_______.
(3)为探究Fe2+ 对O3氧化I-反应的影响(反应体如左图),某研究小组测定两组实验中I3-浓度和体系pH,结果见右图和下表。
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①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是_______。
②图13中的A为__ ___,由Fe3+生成A的过程能显著提高Ⅰ-的转化率,原因是 。
③第2组实验进行18s后,I3-浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)______。
| A.c(H+)减小 | B.c(I-)减小 | C.I2(g)不断生成 | D.c(Fe3+)增加 |
以下是一些烷烃的燃烧热(kJ/mol)数据,回答下列问题:
| 化合物 | 燃烧热 | 化合物 | 燃烧热 |
| 甲烷 | 891.0 | 正丁烷 | 2 878.0 |
| 乙烷 | 1560.8 | 异丁烷 | 2 869.6 |
| 丙烷 | 2 221.5 | 2-甲基丁烷 | 3 531.3 |
(1)已知:物质的能量越高越不稳定,根据表中的数据,比较正丁烷、异丁烷的热稳定性:正丁烷______异丁烷(填“>”、“=”或“<”)。
(2)写出乙烷燃烧的热化学方程式:________________________
(3)相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量______(填“越多”、“越少”或“相同”)。
2013年以来,全国很多地区都曾陷入严重的雾霾和污染天气中,冬季取暖排放的CO2、汽车尾气等都是形成雾霾的因素。
(1)已知:① N2(g) + O2(g)=2NO(g) △H=+179.5 kJ/mol
②2NO(g) + O2(g)=2NO2(g) △H=-112.3 kJ/mol
③2NO(g) +2CO(g)=N2(g) +2CO2(g) △H=-759.8 kJ/mol
下图是在101kPa,298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中能量变化的示意图。则a= 。![]()
(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
H2O(g)+CO(g)
CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
| 实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
| H2O | CO | CO | H2 | |||
| 1 | 650 | 2 | 4 | 2.4 | 1.6 | 5 |
| 2 | 900 | 1 | 2 | 1.6 | 0.4 | 3 |
| 3 | 900 | a | b | c | d | t |
①实验组1中以v(CO2)表示的反应速率为 ,此温度下的平衡常数为 ,温度升高时平衡常数会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②650℃时,若在此容器中开始充入2mol H2O(g)、 1mol CO、 1 mol CO2和 x molH2,若要使反应在开始时正向进行,则x应满足的条件是 。
③若a=2,b=1,则达平衡时实验组2中H2O(g)和实验组3中CO的转化率的关系为α2 (H2O) α3 (CO)(填“<”、“>”或“=”)。
下图是红磷P(s)和Cl2反应生成
(图中的
表示生成1mol产物的数据)。根据下图回答下列问题:![]()
(1)
的热化学方程式为 。
(2)
= KJ·mol-1
(3)研究表明,化学反应的能量变化(△H)与反应物和生成物的键能有关。键能可以简单地理解为断开1mol化学键时所需吸收的能量,表1所列是部分化学键的键能数据。
表1部分化学键的键能数据
| 化学键 | P-P | P-O | O=O | P=O |
| 键能/(kJ·mol-1) | 198 | 360 | 498 | x |
已知1mol白磷(结构如下图所示,分子式为P4)完全燃烧生成P4O10(结构如下图)放出2982KJ热量,则表中:x= 。
在化学反应中,反应物转化成生成物,必然发生能量的变化。
(1)下列说法正确的是 。
| A.化学变化中的能量变化主要由化学键变化引起的 |
| B.放热反应发生时不一定要加热,但吸热反应必须要加热才能发生 |
| C.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应都为Fe—2e一= Fe2+ |
| D.CaCO3(s) =" CaO(s)" + CO2(g) ΔH=" +" 178.5 KJ·mol-1的意义是表示1mol CaCO3完全分解生成1mol CaO和1mol CO2气体要放出178.5 KJ的热量 |
已知:①a=1127;②b=1219
则:1molN2和3molH2参与反应生成2molNH3 (填“吸收”或“放出”)热量 KJ。