碳、氮和鋁的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用。
(1)真空碳熱還原—氯化法可實現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁,其相關(guān)的熱化學方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g) △H=a kJ·mol-1
3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJ·mol-1
反應(yīng)Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H= kJ·mol-1(用含a、b的代數(shù)式表示);
(2)用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H="Q" kJ·mol-1。在T1℃時,反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下:
時間(min) 濃度(mol/L) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
(15分)(1)0.5a+b(2分) (2)①0.032mol·L-1·min-1(1分), 0.25 (2分);
② ad(2分,選對一個給1分,錯選不給分); ③<(2分);
④bc(2分,選對一個給1分,錯選不給分);(3)Ag 2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-(2分); 2(2分)
解析試題分析:(1)根據(jù)反應(yīng)①2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g) △H=a kJ·mol-1、②3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJ·mol-1并依據(jù)蓋斯定律可知,①÷2+②即得到反應(yīng)A Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g),所以該反應(yīng)的△H=(0.5a+b)KJ/mol。
(2)①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,0~10min內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)==0.032mol?L-1?min-1;根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的平衡濃度c(N2)=0.25mol/L;c(CO2)=0.25mol/L;c(NO)=0.5mol/L,所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===0.25。
②30min后,只改變某一條件,反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)重新達到平衡。依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析,平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大,依據(jù)平衡常數(shù)計算K===0.25。由于平衡常數(shù)隨溫度變化,平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度;依據(jù)數(shù)據(jù)分析,氮氣濃度增大,二氧化碳和一氧化氮濃度增大,反應(yīng)前后氣體體積不變,所以可能是減小容器體積后加入一定量一氧化氮。
a.通入一定量的NO,新平衡狀態(tài)下物質(zhì)平衡濃度增大,故a正確;
b.加入一定量的活性炭,碳是固體對平衡無影響,平衡不動,故b錯誤;
c.加入合適的催化劑,催化劑只改變化學反應(yīng)速率,不改變化學平衡,故C錯誤;
d.適當縮小容器的體積,反應(yīng)前后體積不變,平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大,故d;
因此正確的答案為ad。
③若30min后升高溫度至T2℃,達到平衡時,容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3:1:1,這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,因此逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)是放熱反應(yīng),故Q<0。
④在一定條件下,當可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(但不為0),反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學平衡狀態(tài)。恒容條件下,體積不變。
a、無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),單位時間內(nèi)生成2n mol NO(g)的同時消耗n mol CO2(g),故a錯誤;
b、該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以反應(yīng)體系的溫度隨著反應(yīng)的移動而改變,當平衡時,反應(yīng)體系的溫度不變,故b正確;
C、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值,反應(yīng)中有固體參加,反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不等,所以當反應(yīng)達到平衡時,混合氣體的密度不再變化,故c正確;
d、反應(yīng)前后體積不變,所以無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),壓強始終不變,故d錯誤,答案選bc。
(3)原電池中較活潑的金屬是負極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導線傳遞到正極,所以溶液中的陽離子向正極移動,正極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)。所以根據(jù)裝置圖可知,負極是鋁,失去電子。正極上氧化銀得電子和水反應(yīng)生成銀和氫氧根離子,電極反應(yīng)式為Ag 2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-;根據(jù)反應(yīng)中得失電子數(shù)相等計算,消耗27mg Al失去電子是×3=0.003mol。所以根據(jù)反應(yīng)式2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑可知,反應(yīng)中生成氫離子的物質(zhì)的量=0.003mol,所以溶液中氫離子物質(zhì)的量的濃度=0.003mol÷0.3L=0.01mol/L,所以pH=-lg0.01=2。
考點:考查反應(yīng)熱、反應(yīng)速率和平衡常數(shù)的計算;外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及平衡狀態(tài)的判斷;電化學原理的有關(guān)應(yīng)用以及pH的有關(guān)計算等
科目:高中化學 來源: 題型:問答題
(18分)為有效控制霧霾,各地積極采取措施改善大氣質(zhì)量,研究并有效控制空氣中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量顯得尤為重要。
(1)汽車內(nèi)燃機工作時會引起N2和O2的反應(yīng):N2(g)+O2(g)2NO(g),是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一。
①在T1、T2溫度下,一定量的NO發(fā)生分解反應(yīng)時N2的體積分數(shù)隨時間變化如圖所示,根據(jù)圖像判斷反應(yīng)N2(g)+O2(g)2NO(g)的△H__________0(填“>”或“<”)。
②在T3溫度下,向2L密閉容器中充入10molN2與5mo1O2,50秒后達到平衡,測得NO的物質(zhì)的量為2mol,則該反應(yīng)的速率v (N2)=___________________。該溫度下,若開始時向上述容器中充入N2與O2均為1 mol,則達到平衡后N2的轉(zhuǎn)化率為____________。
(2)利用下圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2,用陰極排出的溶液可吸收NO2。
①陽極的電極反應(yīng)式為_____________________。
②在堿性條件下,用陰極排出的溶液吸收NO2,使其轉(zhuǎn)化為無害氣體,同時有SO32—生成。該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______________。
(3)一定條件下可用甲醇與CO反應(yīng)生成醋酸消除CO污染。常溫下,將a mol·L的醋酸與b molLBa(OH)2溶液等體積混合,充分反應(yīng)后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),則該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka=______________________(用含a和b的代數(shù)式表示)。
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科目:高中化學 來源: 題型:問答題
I.800℃時,向容積為2L的恒容密閉容器中充入一定量的CO和H2O維持恒溫,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),反應(yīng)過???中測定的部分數(shù)據(jù)見下表:
反應(yīng)時間/min | 0 | 2 | 4 | 6 |
n(CO)/mol | 1.20 | 0.90 | | 0.80 |
n(H2O)/ mol | 0.60 | | 0.20 | |
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科目:高中化學 來源: 題型:計算題
在密閉容器中將NO2加熱到某溫度時,進行如下的反應(yīng):2NO22NO+O2,反應(yīng)5分鐘后達平衡,測得平衡時各組分的濃度分別為:c(NO2)=0.06 mol/L,c(NO)=0.24 mol/L。試求:
(1)NO2的轉(zhuǎn)化率為多少?
(2)反應(yīng)前后的壓強比為多少?
(3)計算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù).
(4)在這5分鐘內(nèi),用O2來表示的平均反應(yīng)速率是多少?
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科目:高中化學 來源: 題型:計算題
在2L容器中3種物質(zhì)間進行反應(yīng),X、Y、Z的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖。反應(yīng)在t時到達平衡,依圖所示:
①該反應(yīng)的化學方程式是 。
②反應(yīng)起始至t,Y的平均反應(yīng)速率是 。
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科目:高中化學 來源: 題型:計算題
某溫度下,在一固定容積的密閉容器中投入一定物質(zhì)的量的N2與H2進行可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 在2 min時達到平衡狀態(tài),此時c(N2)=5.00 mol/L,c(H2)=10.00mol/L,c(NH3)=5.00 mol/L。試求:(寫出解題過程)
(1)該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)是多少?
(2)H2的起始濃度;
(3)用N2表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率是多少;
(4)N2的轉(zhuǎn)化率(保留三位有效數(shù)字);
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科目:高中化學 來源: 題型:計算題
(1)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積2L的恒容密閉容器中,進行反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下兩組數(shù)據(jù):
實驗組 | 溫度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達到平衡所需時間/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
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科目:高中化學 來源: 題型:計算題
(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-94.4kJ·mol-1。恒容時,體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如圖示。
①在1L容器中發(fā)生反應(yīng),前20min內(nèi),v(NH3)= ,放出的熱量為 ;
②25min時采取的措施是 ;
③時段III條件下,反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為 (用具體數(shù)據(jù)表示)。
(2)電廠煙氣脫氮的主反應(yīng)①:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H<0,副反應(yīng)②:2NH3(g)+8NO(g)5N2O(g)+3H2O(g) △H>0。平衡混合氣中N2與N2O含量與溫度的關(guān)系如右圖。請回答:在400K~600K時,平衡混合氣中N2含量隨溫度的變化規(guī)律是 ,導致這種規(guī)律的原因是 (任答合理的一條原因)。
(3)直接供氨式燃料電池是以NaOH溶液為電解質(zhì)的。電池反應(yīng)為:4NH3+3O2=2N2+6H2O,則負極電極反應(yīng)式為 。
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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題
(1)Zn粒和稀鹽酸反應(yīng)一段時間后,反應(yīng)速率會減慢,當加熱或加入濃鹽酸后,反應(yīng)速率明顯加快。由此判斷,影響化學反應(yīng)速率的因素有 和 。
(2)為探究鋅與鹽酸反應(yīng)過程的速率變化,某同學的實驗測定方法是:在100ml稀鹽酸中加入足量的鋅粉,用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣,實驗記錄如下(氫氣體積已換算為標準狀況):
時間/min | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
體積/mL | 50 | 120 | 232 | 290 | 310 |
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