在一固定容積的密閉容器中進(jìn)行著如下反應(yīng):
CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g),其平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下:
t℃ |
700 |
800 |
850 |
1000 |
1200 |
K |
2.6 |
1.7 |
1.0 |
0.9 |
0.6 |
(1) K的表達(dá)式為: ;該反應(yīng)的正反應(yīng)為 反應(yīng)(“吸熱”或“放熱”)
(2) 能判斷該反應(yīng)是否已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是:
A.容器中壓強(qiáng)不變 B.混合氣體中CO濃度不變
C.v(H2)正= v(H2O)逆 D.c(CO2) = c(CO)
(3)某研究小組利用反應(yīng):CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) △H=-41.2kJ/mol,制備CO2與H2的混合氣體。用堿液吸收一定量CO2的方法來提高混合氣中H2與CO2的體積比。若以1L1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積)CO2,則吸收后溶液中各離子濃度從大到小的順序是 。
(4)如將H2與CO2以4:1的體積比混合,在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH4。已知:
CH4 (g) + 2O2(g) CO2(g)+ 2H2O(1) ΔH1=-890.3 kJ/mol
H2(g) + 1/2O2(g) H2O(1) ΔH2=-285.8 kJ/mol
則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是 。
(5)熔融鹽燃料電池如下圖:
該圖是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),以CH4為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料為電極。已知負(fù)極的電極反應(yīng)是CH4 +4CO32--8e-=5CO2+2H2O。正極的電極反應(yīng)是_______ 。為了使該燃料電池長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán),則A物質(zhì)的化學(xué)式是_________。實(shí)驗(yàn)過程中,若通入了標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣448L(假設(shè)空氣中O2體積分?jǐn)?shù)為20%),則熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4____________L。
(1); 放熱;
(2)B、C;
(3)c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
(4)CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l) ΔH=-252.9kJ/mol
(5)O2+4e-+2CO2=2CO32- CO2 44.8
【解析】
試題分析:(1)反應(yīng)CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) 平衡常數(shù)表達(dá)式為。由表格中數(shù)據(jù)可知,隨著溫度升高,平衡常數(shù)減少,說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。(2)容器容積固定,反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變,所以無論是平衡狀態(tài)還是非平衡狀態(tài),容器中壓強(qiáng)均不變,A錯(cuò)誤;化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是正、逆反應(yīng)速率相等,各組分濃度保持不變,所以CO濃度保持不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài),B正確;H2和H2O的計(jì)量數(shù)比為1:1,所以v(H2)正= v(H2O)逆的狀態(tài)是平衡狀態(tài),C正確;二氧化碳與一氧化碳濃度相等不能作為判斷反應(yīng)是平衡狀態(tài)的標(biāo)志,平衡時(shí)二者濃度可能相等也可能不等,與二氧化碳起始投料和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率有關(guān)系,D錯(cuò)誤。(3)CO2與NaOH反應(yīng)有兩種情況:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O、NaOH+CO2=NaHCO3,題中CO2與NaOH物質(zhì)的量比為2:3,介于1:1與1:2之間,所以1molCO2與1.5molNaOH生成Na2CO3和NaHCO3,設(shè)Na2CO3、NaHCO3物質(zhì)的量分別為x、y,由C守恒得x+y=1;由Na守恒得2x+y=1.5,解得x=y=0.5mol。CO32-水解生成HCO3-和OH-,所以溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)閏(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。(4)CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l) ΔH=4ΔH2-ΔH1=-252.9 kJ/mol。(5)電池中介質(zhì)為熔融碳酸鹽,正極通入的是氧氣,正極反應(yīng)為O2+4e-=2O2-、O2-+CO2=CO32-,將二式相加即得O2+4e-+2CO2=2CO32-。由電極反應(yīng)可知圖中的A為CO2。由正、負(fù)極電子轉(zhuǎn)移相等得CH4~8e-~2O2,所以通入的O2為4mol時(shí)反應(yīng)的CH4為2mol。
考點(diǎn):化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志 離子濃度比較 蓋斯定律 電化學(xué)
點(diǎn)評:本題(5)也可先寫出燃料電池總反應(yīng)CH4+2O2=CO2+2H2O,用總反應(yīng)減去負(fù)極電極反應(yīng)式即得正極電極反應(yīng)式。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
1 |
2 |
3 |
2 |
T/K | 303 | 313 | 323 |
NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
C4(NO)C6(H2O) |
C4(NH3)C5(O2) |
C4(NO)C6(H2O) |
C4(NH3)C5(O2) |
催化劑 |
高溫高壓 |
容器 編號 |
起始時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol | 反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)的焓變/kJ?mol-1 | ||
N2 | H2 | NH3 | ||
A | 1 | 3 | 0 | △H1=-23.1 |
B | 0.9 | 2.7 | 0.2 | △H2 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
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科目:高中化學(xué) 來源:2011屆浙江省杭州高級中學(xué)高三高考全真模擬卷(理綜)化學(xué)試題 題型:填空題
氮是大氣中含量豐富的一種元素,氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要作用,減少氮氧化物的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一。請回答下列氮及其化合物的相關(guān)問題:
(1)據(jù)報(bào)道,意大利科學(xué)家獲得了極具研究價(jià)值的N4,其分子結(jié)構(gòu)與白磷分子的正四面體結(jié)構(gòu)相似。已知斷裂1 mol N-N鍵吸收167 kJ熱量,生成1 mol N≡N鍵放出942 kJ熱量,請寫出N4氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:______________________。
(2)據(jù)報(bào)道,NH3可直接用作車用燃料電池,寫出該電池的負(fù)極反應(yīng)式:
__________________________________________________________________________。
(3)在T1℃時(shí),將5 mol N2O5置于10 L固定容積的密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng):2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g);△H>0。反應(yīng)至5分鐘時(shí)各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化,測得NO2的體積分?jǐn)?shù)為50%。
①上述平衡體系中O2的體積分?jǐn)?shù)為__________,N2O5的物質(zhì)的量為__________mol。
②用O2表示從0~5 min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率υ(O2)= __________。
③將上述平衡體系的溫度降至T2℃,密閉容器內(nèi)減小的物理量有__________。
A.壓強(qiáng) B.密度 C.反應(yīng)速率 D.N2O5的濃度
(4)在恒溫恒容的密閉容器中充入NO2,建立如下平衡:2NO2(g)N2O4(g),平衡時(shí)N2O4與NO2的物質(zhì)的量之比為a,其它條件不變的情況下,分別再充入NO2和再充入N2O4,平衡后引起的變化正確的是__________。
A.都引起a減小 B.都引起a增大
C.充入NO2引起a減小,充入N2O4引起a增大
D.充入NO2引起a增大,充入N2O4引起a減小
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科目:高中化學(xué) 來源:2014屆浙江省溫州市十校聯(lián)合體高三上學(xué)期期中聯(lián)考化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題
氮是大氣中含量豐富的一種元素,氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要作用,減少氮氧化物的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一。請回答下列氮及其化合物的相關(guān)問題:
(1)據(jù)報(bào)道,意大利科學(xué)家獲得了極具研究價(jià)值的N4,其分子結(jié)構(gòu)與白磷分子的正四面體結(jié)構(gòu)相似。已知斷裂1 mol N-N鍵吸收167 kJ熱量,生成1 mol N≡N鍵放出942 kJ熱量,請寫出N4氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: 。
(2)據(jù)報(bào)道,NH3可直接用作車用燃料電池,寫出該電池的負(fù)極反應(yīng)式: 。
(3)在T1℃時(shí),將5 mol N2O5置于10L固定容積的密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng):2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g);△H>0。反應(yīng)至5分鐘時(shí)各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化,測得NO2的體積分?jǐn)?shù)為50%。
①求該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= (數(shù)字代入式子即可),上述平衡體系中O2的體積分?jǐn)?shù)為__________。
②用O2表示從0~5 min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率υ(O2)= 。
③將上述平衡體系的溫度降至T2℃,密閉容器內(nèi)減小的物理量有 。
A.壓強(qiáng) B.密度 C.反應(yīng)速率 D.N2O5的濃度
(4)在恒溫恒容的密閉容器中充入NO2,建立如下平衡:2NO2(g)N2O4(g),平衡時(shí)N2O4與NO2的物質(zhì)的量之比為a,其它條件不變的情況下,分別再充入NO2和再充入N2O4,平衡后引起的變化正確的是__________。
A.都引起a減小 B.都引起a增大 C.充入NO2引起a減小,充入N2O4引起a增大
D.充入NO2引起a增大,充入N2O4引起a減小
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
一定條件下將2mol SO2和2mol SO3氣體混合于一固定容積的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):
2SO2+O2 2SO3,平衡時(shí)SO3為n mol,在相同溫度下,分別按下列配比在上述容
器中放入起始物質(zhì),平衡時(shí)SO3的物質(zhì)的量可能大于n的是 ( )
A.2 mol SO2 + 1 mol O2 B.4 mol SO2 + 1 mol O2
C.2 mol SO2 + 1 mol O2 + 2 SO3 D.3 mol SO2 + 1 SO3
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