“溫室效應(yīng)”是全球關(guān)注的環(huán)境問題之一。CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體。因此,控制和治理CO2是解決溫室效應(yīng)的有效途徑。
(1)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實(shí)驗(yàn)組 | 溫度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達(dá)到平衡所需時(shí)間/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
(16分)
(1)①2.67(2分) ②<1 (2分) ③< (2分)
(2)5.6×10—5mo1/L (2分)
(3)+172.5 (2分)
(4)FePO4+Li++e—=LiFePO4(2分) Li-e—=Li+(2分) 1.4 g(2分)
解析試題分析:(1)①表中實(shí)驗(yàn)1有關(guān)組分的起始物質(zhì)的量、平衡物質(zhì)的量已知,容器體積為2L,由于c=n/V,則
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始濃度(mol/L) 2 1 0 0
變化濃度(mol/L) 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡濃度(mol/L) 1.2 0.2 0.8 0.8
K===2.67
②實(shí)驗(yàn)3中CO、H2O的起始濃度分別為a/2mol/L、b/2mol/L,設(shè)CO的變化濃度為xmol/L,由于CO、H2O的變化濃度之比等于化學(xué)方程式的系數(shù)之比,則H2O的變化濃度為xmol/L,則CO、H2O的平衡轉(zhuǎn)化率分別為2x/a、2x/b,若CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣,則2x/a>2x/b,所以a/b<1;
③先根據(jù)實(shí)驗(yàn)2中有關(guān)數(shù)據(jù)求900時(shí)的平衡常數(shù),再根據(jù)溫度不變平衡常數(shù)不變,利用此時(shí)各組分的物質(zhì)的量計(jì)算各自濃度,根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)的大小判斷此時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向(若濃度商大于平衡常數(shù),則反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,反之,則向正反應(yīng)方向進(jìn)行),最后反應(yīng)向哪個(gè)方向進(jìn)行,則哪個(gè)方向的速率就大于相反方向的速率。
表中實(shí)驗(yàn)2有關(guān)組分的起始物質(zhì)的量、平衡物質(zhì)的量已知,容器體積為2L,由于c=n/V,則
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始濃度(mol/L) 1 0.5 0 0
變化濃度(mol/L) 0.2 0.2 0.2 0.2
平衡濃度(mol/L) 0.8 0.3 0.2 0.2
K===0.167
實(shí)驗(yàn)4時(shí)CO、H2O、CO2、H2的濃度分別為5mol/L、2.5mol/L、1mol/L、2.5mol/L,則Q===0.2>K=0.167,說明此時(shí)反應(yīng)應(yīng)該向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,所以v(逆)>v(正),即v(正)<v(逆);
(2)設(shè)混合前CaCl2溶液的最小濃度為xmol/L,Na2CO3溶液的濃度為2×10—4mo1/L,則等體積混合后CaCl2、Na2CO3的濃度分別為x/2mol/L、1×10—4mo1/L,則Ksp=2.8×10—9= x/2×1×10—4,x=5.6×10—5;
(3)先將3個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③,接著觀察它們的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)①/2—②/2=③,則C(s) + CO2(g) = 2CO(g)的△H3=△H1 /2—△H2/2="+172.5" kJ/mol;
(4)放電時(shí)電池總反應(yīng)式為FePO4+Li=LiFePO4,其中鋰元素由0升為+1價(jià),鐵元素由+3降為+2價(jià),前者在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),后者在正極上發(fā)生還原反應(yīng),根據(jù)電子、電荷、原子守恒原理及電解質(zhì)中定向移動(dòng)的離子環(huán)境,正極反應(yīng)式為FePO4+Li++e—=LiFePO4,負(fù)極反應(yīng)式為Li-e—=Li+;用惰性電極電解水的原理為2H2O2H2↑+O2↑~4e—,則n(H2)=2n(O2),由于n=V/Vm,則n(H2)+n(O2)="3" n(O2)=3.36L÷22.4L/mol=0.15mol,則n(O2)=0.05mol,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量="4" n(O2)=0.2mol,由于新型電池中轉(zhuǎn)移電子和電解水時(shí)轉(zhuǎn)移電子相等,F(xiàn)ePO4+Li=LiFePO4~e—中參加反應(yīng)的鋰與轉(zhuǎn)移電子的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比,則參加反應(yīng)的鋰為為0.2mol,由于鋰的相對(duì)原子質(zhì)量約為7.0,m=n×M,則參加反應(yīng)的鋰為1.4g。
考點(diǎn):考查化學(xué)反應(yīng)原理,涉及求化學(xué)平衡常數(shù)、比較反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率、濃度商與平衡常數(shù)大小關(guān)系、反應(yīng)進(jìn)行方向與正、逆反應(yīng)速率大小的關(guān)系、稀釋定律、溶度積計(jì)算、蓋斯定律、原電池和電解原理、電極反應(yīng)式、物質(zhì)的量、氣體摩爾體積、摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量在化學(xué)或離子方程式計(jì)算中的應(yīng)用等。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
(15分)某化學(xué)小組為了研究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
【實(shí)驗(yàn)原理】2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4= K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄】
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | 室溫下,試管中所加試劑及其用量 / mL | 室溫下溶液顏色褪至無色所需時(shí)間 / min | |||
0.6 mol/L H2C2O4溶液 | H2O | 3 mol/L 稀硫酸 | 0.05mol/L KMnO4溶液 | ||
1 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | 1.5 |
2 | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 3.0 | 2.7 |
3 | 1.0 | 4.0 | 2.0 | 3.0 | 3.9 |
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | 室溫下,試管中所加試劑及其用量 / mL | 再向試管中加入少量固體 | 室溫下溶液顏色褪至無色所需時(shí)間 / min | |||
0.6 mol/L H2C2O4溶液 | H2O | 3 mol/L 稀硫酸 | 0.05 mol/L KMnO4溶液 | |||
4 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | | t |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題
以白云石(化學(xué)式表示為MgCO3·CaCO3)為原料制備Mg(OH)2的工藝流程如下圖所示。
(1)研磨的作用是 。
(2)該工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是 、 (寫化學(xué)式)。
(3)白云石輕燒的主要產(chǎn)物是MgO·CaCO3,而傳統(tǒng)工藝是將白云石加熱分解為MgO和CaO后提取,白云石輕燒的優(yōu)點(diǎn)是 。
(4)加熱反應(yīng)的離子方程式為 。
(5)①加熱反應(yīng)時(shí),在323k和353k溶液中c(NH4+)與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如下圖所示,請(qǐng)?jiān)谙聢D畫出373k的曲線。
②由圖可知,隨著溫度升高: 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題
消除汽車尾氣是減少城市空氣污染的熱點(diǎn)研究課題。
(1)汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)發(fā)生的反應(yīng)N2(g) + O2(g)2NO(g),生成的NO是汽車尾氣的主要污染物。T ℃時(shí),向5L密閉容器中充入6.5 molN2和7.5 molO2,在5 min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)容器中NO的物質(zhì)的量是5 mol(不考慮后續(xù)反應(yīng))。則:
①5 min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率ν(NO) = ;在T ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K = 。
② 反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中,容器中下列各項(xiàng)發(fā)生變化的是 (填序號(hào))。
a.混合氣體的密度 b.混合氣體的壓強(qiáng)
c.正反應(yīng)速率 d.單位時(shí)間內(nèi),N2和NO的消耗量之比
(2)用H2或CO催化還原NO可以達(dá)到消除污染的目的。
已知:2NO(g) = N2(g) + O2(g) ? △H =" —180.5" kJ·mol-1
2H2O(l) =2H2(g) + O2(g) ?△H =" +571.6" kJ·mol-1
則H2(g)與NO(g)反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式是
。
(3)當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。下圖表示在其他條件不變時(shí),反應(yīng)2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g) + N2(g) 中,NO的濃度[c(NO)]隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線。
① 該反應(yīng)的?H 0 (填“>”或“<”)。
②若催化劑的表面積S1>S2 ,在右圖中畫出c(NO) 在T1、 S2 條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線(并作相應(yīng)標(biāo)注)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題
固定和利用CO2,能有效地利用資源,并減少空氣中的溫室氣體。工業(yè)上正在研究利用CO2來生產(chǎn)甲醇燃料的方法,該方法的化學(xué)方程式是:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)=-49.0kJ·mol
某科學(xué)實(shí)驗(yàn)小組將6mol CO2和8mol H2充入一容積為2L的密閉容器中(溫度保持不變),測得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如下圖中實(shí)線所示(圖中字母后的數(shù)字表示對(duì)應(yīng)的坐標(biāo));卮鹣铝袉栴}:
(1)該反應(yīng)在0~8min內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率是 mol·L-1·min-1
(2)此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的數(shù)值為 。
(3)僅改變某一條件再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示。
與實(shí)線相比,曲線Ⅰ改變的條件可能是 ,曲線Ⅱ改變的條件可能是 。若實(shí)線對(duì)應(yīng)條件下平衡常數(shù)為,曲線Ⅰ對(duì)應(yīng)條件下平衡常數(shù)為,曲線Ⅱ?qū)?yīng)條件下平衡常數(shù)為,則、和的大小關(guān)系是 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題
2012年2月27日深圳宣稱進(jìn)入“200萬輛汽車時(shí)代”,汽車尾氣已成為重要的空氣污染物。
(1)汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)引起反應(yīng):N2(g)+O2(g)2NO(g),是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一。T℃時(shí),向2L密閉容器中充入4mol N2和6molO2,5min后達(dá)平衡時(shí)NO物質(zhì)的量為4mol,該反應(yīng)的速率v(N 2)為 ;計(jì)算該條件下的平衡常數(shù)(寫出計(jì)算過程)。
(2)恒溫恒容,能說明反應(yīng) 2NO(g) N2(g)+O2(g) 達(dá)到平衡的是 (填代號(hào))。
A.NO、N2、O2的濃度之比為2∶1∶1 |
B.N2的濃度不再發(fā)生變化 |
C.單位時(shí)間內(nèi)消耗2 mol NO,同時(shí)消耗1 mol N2 |
D.容器內(nèi)氣體密度不再發(fā)生變化 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
(16分)Na2S2O8溶液可降解有機(jī)污染物4-CP,原因是Na2S2O8溶液在一定條件下可產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基(SO4-)。通過測定4-CP降解率可判斷Na2S2O8溶液產(chǎn)生(SO4-·)的量。某研究小組探究溶液酸堿性、Fe2+的濃度對(duì)產(chǎn)生(SO4-·)的影響。
(1)溶液酸堿性的影響:其他條件相同,將4-CP加入到不同pH的Na2S2O8溶液中,結(jié)果如圖a所示。由此可知:溶液酸性增強(qiáng), (填 “有利于”或“不利于”)Na2S2O8產(chǎn)生SO4-·。
(2)Fe2+濃度的影響:相同條件下,將不同濃度的FeSO4溶液分別加入c(4-CP)=1.56×10-4 mol·L-1、c(Na2S2O8)=3.12×10-3 mol·L-1的混合溶液中。反應(yīng)240 min后測得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖b所示。
已知 S2O82- + Fe2+= SO4-·+ SO42- + Fe3+,此外還可能會(huì)發(fā)生:SO4-· + Fe2+=SO42- + Fe3+
① 實(shí)驗(yàn)開始前,檢驗(yàn)FeSO4溶液是否被氧化的試劑是 (化學(xué)式)。如被氧化可以觀察到的現(xiàn)象是 。
②當(dāng)c(Fe2+)=3.2 ×10-3 mol·L-1時(shí),4-CP降解率為 %,4-CP降解的平均反應(yīng)速率的計(jì)算表達(dá)式為 。
③當(dāng)c(Fe2+)過大時(shí),4-CP降解率反而下降,原因可能是 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
為比較Fe3+和Cu2+對(duì)H2O2分解的催化效果,某化學(xué)研究小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖1、2所示的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答相關(guān)問題。
(1)定性分析:如圖1可通過觀察 ,定性比較得出結(jié)論。有同學(xué)提出將FeCl3改為0.05 mol/L Fe2(SO4)3更為合理,其理由是 。
(2)定量分析:如圖2所示,實(shí)驗(yàn)時(shí)均生成40 mL氣體,其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略。實(shí)驗(yàn)中需要測量的數(shù)據(jù)是 。
(3)加入0.10 mol MnO2粉末于50 mL H2O2溶液中,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時(shí)間的關(guān)系如圖3所示。
①寫出H2O2在二氧化錳作用下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
②實(shí)驗(yàn)時(shí)放出氣體的總體積是 mL。
③A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)椋?u> > > > 。
解釋反應(yīng)速率變化的原因 。
④H2O2的初始物質(zhì)的量濃度是 (請(qǐng)保留兩位有效數(shù)字)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題
常溫下,將amol·L-1的氨水與bmol·L-1鹽酸等體積混合,已知相同條件下氨水的電離程度大于NH4+的水解程度,則下列有關(guān)推論不正確的是
A.若混合后溶液pH=7,則c(NH4+)=c(Cl-) |
B.若b=2a,則c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) |
C.若a=2b,則c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+) |
D.若混合后溶液滿足c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O),則可推出a=b |
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