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(16分)向一定体积的密闭器中加入2 mol A、0.6 mo1 C和一定量的B三种气体.一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图(Ⅰ)所示,其中t0~t1 阶段c(B)未画出.图(Ⅱ)为t2时刻后改变反应条件,化学反应速率随时间变化的情况,四个阶段改变的条件均不相同,每个阶段只改变浓度、温度、压强、催化剂中的一个条件,其中t3~t4阶段为使用催化剂.
请回答下列问题:
(1)若t1=15 min,则t0~t1阶段以C物质的浓度变化表示反应速率为 。
(2) t4~t5阶段改变的条件为 ,B的起始物质的量浓度为 ,各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:
| t1~t2 | t2~t3 | t3~t4 | t4~t5 | t5~t6 |
| K1 | K2 | K3 | K4 | K5 |
则K1= (保留两位小数),
K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为 (用“>”、“<”或“=”连接).
(3) t5~t6阶段保持容器内温度不变,若A的物质的量共变化了0.01 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ,写出此温度下该反应的热化学方程式
。
(4)在相同条件下,若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C,要达到t1时刻同样的平衡,a、b、c要满足的条件为 .
【解析】(1)化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。根据图像I可知在15min内C的浓度变化量是0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L,所以速率为
(2)由图像Ⅱ可知,在t4~t5阶段反应速率减小,但平衡不移动,所以改变的条件不可能是温度和浓度,由于在t3~t4阶段为使用催化剂,所以该阶段只是降低压强。这说明改变压强平衡不移动,因此反应前后体积是不变的。根据图像I可知A是反应物,C是生成物,二者的变化量之比是2︰3,所以要使反应前后体积不变,B只是反应物,及反应的方程式为2A+B3C。C的浓度增加了0.3mol/L,则B的浓度减少了0.1mol/L,所以B的起始浓度是0.4mol/L+0.1mol/L=0.5mol/L。在t1~t2阶段平衡是ABC的浓度(mol/L)分别为0.8、0.4、0.6,所以平衡常数为
。因为平衡常数只与温度有关,根据图像可知在t5~t6阶段,正逆反应速率同时增大,但平衡向正反应方向移动,因为该条件只能是温度且是升高温度,所以反应是吸热反应,因此K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为K1=K2=K3=K4<K5。
(3)根据题意科判断,每消耗0.01molA,反应就吸收能量akJ,所以反应的热化学方程式为2A(g)+B(g)⇋3C(g) △H=+200kJ/mol。
(4)因为容器容积不变(容器容积是2L),所以要使平衡等效,则起始物质的物质的量是相等的。根据题意可知起始时AB的物质的量分别为2.4mol和1.2mol,则把cmol的C转化为AB,则AB的物质的量(mol)分别是a+2c/3、b+c/3,所以关系式必须满足a+2c/3=2.4、b+c/3=1.2.
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(16分) 向一定体积的密闭器中加入2 mol A、0.6 mo1 C和一定量的B三种气体.一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图(Ⅰ)所示,其中t0~t1 阶段c(B)未画出.图(Ⅱ)为t2时刻后改变反应条件,化学反应速率随时间变化的情况,四个阶段改变的条件均不相同,每个阶段只改变浓度、温度、压强、催化剂中的一个条件,其中t3~t4阶段为使用催化剂.
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请回答下列问题:
(1)若t1=15 min,则t0~t1阶段以C物质的浓度变化表示反应速率为 。
(2) t4~t5阶段改变的条件为 ,B的起始物质的量浓度为 ,各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:
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t1~t2 |
t2~t3 |
t3~t4 |
t4~t5 |
t5~t6 |
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K1 |
K2 |
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K4 |
K5 |
则K1= (保留两位小数),
K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为 (用“>”、“<”或“=”连接).
(3) t5~t6阶段保持容器内温度不变,若A的物质的量共变化了0.01 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ,写出此温度下该反应的热化学方程式
。
(4)在相同条件下,若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C,要达到t1时刻同样的平衡,a、b、c要满足的条件为 .
【解析】(1)化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。根据图像I可知在15min内C的浓度变化量是0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L,所以速率为![]()
(2)由图像Ⅱ可知,在t4~t5阶段反应速率减小,但平衡不移动,所以改变的条件不可能是温度和浓度,由于在t3~t4阶段为使用催化剂,所以该阶段只是降低压强。这说明改变压强平衡不移动,因此反应前后体积是不变的。根据图像I可知A是反应物,C是生成物,二者的变化量之比是2︰3,所以要使反应前后体积不变,B只是反应物,及反应的方程式为2A+B
3C。C的浓度增加了0.3mol/L,则B的浓度减少了0.1mol/L,所以B的起始浓度是0.4mol/L+0.1mol/L=0.5mol/L。在t1~t2阶段平衡是ABC的浓度(mol/L)分别为0.8、0.4、0.6,所以平衡常数为
。因为平衡常数只与温度有关,根据图像可知在t5~t6阶段,正逆反应速率同时增大,但平衡向正反应方向移动,因为该条件只能是温度且是升高温度,所以反应是吸热反应,因此K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为K1=K2=K3=K4<K5。
(3)根据题意科判断,每消耗0.01molA,反应就吸收能量akJ,所以反应的热化学方程式为2A(g)+B(g)⇋3C(g) △H=+200kJ/mol。
(4)因为容器容积不变(容器容积是2L),所以要使平衡等效,则起始物质的物质的量是相等的。根据题意可知起始时AB的物质的量分别为2.4mol和1.2mol,则把cmol的C转化为AB,则AB的物质的量(mol)分别是a+2c/3、b+c/3,所以关系式必须满足a+2c/3=2.4、b+c/3=1.2.
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(1)目前,用超临界CO2(其状态介于气态和液态之间)代替氟利昂作致冷剂已成为一种趋势,这一做法对环境的积极意义在于
(2)利用二氧化碳制造全降解塑料,可以缓解温室效应.已知过氧键(-O-O-)不稳定,请写出环氧乙烷与CO2通过加聚制造全降解塑料的化学方程式:
(3)CCTV《科技博览》报道:2004年3月中科院首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳(CO2)n.下列相关说法合理的是
A.聚二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的
B.聚二氧化碳塑料与干冰互为同分异构体
C.聚二氧化碳塑料与干冰都是纯净物
D.聚二氧化碳塑料的使用会产生白色污染
(4)最近有科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇.“绿色自由”构想技术流程如下:
①分解池中反应的化学方程式为
| ||
| ||
②在合成塔中,若有4.4kgCO2与足量H2恰好完全反应,可放出4947kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程
| ||
| 高温高压 |
| ||
| 高温高压 |
(5)小李同学拟用沉淀法测定空气中CO2的体积分数,为了提高测量的精确度,小李应该选用的试剂为
A.Ca(OH)2 B.Ba(OH)2 C.BaCl2 D. BaCl2和NaOH.
(1)目前,用超临界CO2(其状态介于气态和液态之间)代替氟利昂作致冷剂已成为一种趋势,这一做法对环境的积极意义在于__________________________。
(2)利用二氧化碳制造全降解塑料,可以缓解温室效应。已知过氧键(
(3)CCTV《科技博览》报道:2004年3月中科院首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳(CO2)n。下列相关说法合理的是______________。
A.聚二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的
B.聚二氧化碳塑料与干冰互为同分异构体
C.聚二氧化碳塑料与干冰都是纯净物
D.聚二氧化碳塑料的使用会产生白色污染
(4)最近有科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下
②在合成塔中,若有4.4 kg CO2与足量H2恰好完全反应,可放出4947 kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式____________________________;下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是
___________.
A.升高温度
B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离
D.再充入1mol CO2和3mol H2
(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。 已知该反应的阳极反应为:4OH--4e-=O2↑+2H2O 则阴极反应为:____________________________-
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气.反应为:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=131.5kJ?mol-1
①下列措施中,不能提高碳的转化率的是______(填字母序号).
a.容器的容积不变,增加水蒸汽的物质的量 b.缩小容器的容积,增大压强
c.及时将水煤气从容器中移走 d.其他条件不变,升高温度
②又知,C(s)+CO2(g)?2CO(g)△H=172.5kJ?mol-1.则CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的焓变(△H)为______.
(2)CO与H2在一定条件下可反应生成甲醇,CO(g)+2H2?CH3OH(g).甲醇是一种燃料,可用于设计燃料电池.下图是甲醇燃料电池的原理示意图.
①a处通入的是______(填物质名称),左侧电极上发生______(填“氧化”或“还原”)反应.
②该电池工作过程中,H+的移动方向为从______到______(填“左”或“右”)
③该电池正极反应式为______.
④若用该电池提供的电能电解60mL NaCl溶液,设有0.01mol CH3OH完全放电,NaCl足量,且电解产生的Cl2全部溢出,电解前后忽略溶液体积的变化,则电解结束后所得溶液的pH=______.
(3)将等量的CO(g)和H2O(g)分别通入到容积为2L的恒容密闭容器中进行如下反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=akJ?mol-1,得到下列数据:
| 实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | |
| H2O | CO | H2 | |||
| 1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 5 |
| 2 | 900 | 2 | 4 | 0.9 | t |
②在实验2中,t______5.(填“>”、“<”或“=”)
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