(1)減少污染、保護環(huán)境是全世界最熱門的課題.
CO在催化劑作用下可以與H2反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
在密閉容器中充有10molCO與20molH2,CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖1所示.
①判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是
 
(填序號).
a. 生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
b. 混合氣體的密度不變
c. 混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
d. CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
②要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
 
(填序號).
a.升溫               b.加入催化劑             c.增加CO的濃度
d.加入H2加壓        e.加入惰性氣體加壓         f.分離出甲醇
③M、N兩點平衡狀態(tài)下,容器中總物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為:n(M):n(N)=
 
,容器體積之比為:V(M):V(N)=
 
,
④若M、N、Q三點的平衡常數(shù)KM、KN、KQ的大小關(guān)系為
 

(2)催化硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染.
①催化硝化法中,用H2將NO3-還原為N2,一段時間后,溶液的堿性明顯增強.則該反應(yīng)離子方程式為
 

②電化學(xué)降解NO3-的原理如圖2所示,電源正極為
 
(填“a”或“b”);若總反應(yīng)為4NO3-+4H+
 通電 
.
 
5O2↑+2N2↑+2H2O,則陰極反應(yīng)式為
 
..
考點:化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,電解原理
專題:基本概念與基本理論
分析:(1)壓強不變時,升高溫度,CO轉(zhuǎn)化率降低,說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng);溫度不變時,增大壓強,平衡向正反應(yīng)方向移動,則CO轉(zhuǎn)化率增大,根據(jù)圖象知P2>P1;
①當(dāng)可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,同一物質(zhì)正逆反應(yīng)速率相等,且各物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、體積分?jǐn)?shù)等都不再改變;
②改變條件后能使該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動的就能增大CO轉(zhuǎn)化率,但增大CO濃度除外;
③M點時,CO轉(zhuǎn)化率為50%,則參加反應(yīng)的n(CO)=10mol×50%=5mol,還剩余5molCO,根據(jù)方程式知,還剩余n(H2)=20mol-5mol×2=10mol,生成n(CH3OH)=5mol;N點時,CO轉(zhuǎn)化率為80%,參加反應(yīng)的n(CO)=10mol×80%=8mol,還剩余2molCO,根據(jù)方程式知,還剩余n(H2)=20mol-8mol×2=4mol,生成n(CH3OH)=8mol,據(jù)此計算其物質(zhì)的量之比;
相同溫度下,化學(xué)平衡常數(shù)相等,據(jù)此計算兩個容器體積之比;
④化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),相同溫度時其平衡常數(shù)相等,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,其平衡常數(shù)減;
(2)①用H2將NO3-還原為N2,一段時間后,溶液的堿性明顯增強,說明該反應(yīng)中生成氫氧根離子;
②根據(jù)圖象知,硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),則b為負(fù)極、a為正極,根據(jù)電池反應(yīng)式知,陰極上硝酸根離子得電子生成氮氣和水.
解答: 解:(1)壓強不變時,升高溫度,CO轉(zhuǎn)化率降低,說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng);溫度不變時,增大壓強,平衡向正反應(yīng)方向移動,則CO轉(zhuǎn)化率增大,根據(jù)圖象知P2>P1;
①a. 無論該反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),生成CH3OH的速率與消耗CO的速率始終相等,所以不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài),故錯誤;
b.物質(zhì)質(zhì)量不變、容器體積不變,所以混合氣體密度始終不變,所以不能據(jù)此判斷是否達到平衡狀態(tài),故錯誤;
c.反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量改變,所以其平均摩爾質(zhì)量改變,但反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變,所以能據(jù)此判斷是否達到平衡狀態(tài),故正確;
d. CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化時該反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故正確;
故選cd;
②a.升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動,則降低CO轉(zhuǎn)化率,故錯誤;               
b.加入催化劑不影響平衡移動,則CO轉(zhuǎn)化率不變,故錯誤;             
c.增加CO的濃度平衡向正反應(yīng)方向移動,但CO轉(zhuǎn)化率降低,故錯誤;
d.加入H2加壓,平衡向正反應(yīng)方向移動,CO轉(zhuǎn)化率增大,故正確;        
e.加入惰性氣體加壓,CO、氫氣和甲醇濃度不變,平衡不移動,故錯誤;         
f.分離出甲醇,平衡向正反應(yīng)方向移動,CO轉(zhuǎn)化率增大,故正確;
故選df;
③M點時,CO轉(zhuǎn)化率為50%,則參加反應(yīng)的n(CO)=10mol×50%=5mol,還剩余5molCO,根據(jù)方程式知,還剩余n(H2)=20mol-5mol×2=10mol,生成n(CH3OH)=5mol;N點時,CO轉(zhuǎn)化率為80%,參加反應(yīng)的n(CO)=10mol×80%=8mol,還剩余2molCO,根據(jù)方程式知,還剩余n(H2)=20mol-8mol×2=4mol,生成n(CH3OH)=8mol,所以容器中總物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為:n(M):n(N)=(5+10+5)mol:(2+4+8)mol=10:7;
相同溫度下,化學(xué)平衡常數(shù)相等,設(shè)M點容器體積為aL、N點容器體積為bL,
M點時C(CO)=
5
a
mol/L
、C(H2)=
10
a
mol/L、n(CH3OH)=
5
a
mol/L
,
N點時C(CO)=
2
b
mol/L、C(H2)=
4
b
mol/L、n(CH3OH)=
8
b
mol/L,
根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)相等得
5
a
(
5
a
).(
10
a
)2
=
8
b
(
2
b
).(
4
b
)2
,a:b=5:1
故答案為:10:7;5:1;
④化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),相同溫度時其平衡常數(shù)相等,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,其平衡常數(shù)減小,根據(jù)圖象知,溫度:M=N<Q,則若M、N、Q三點的平衡常數(shù)KM、KN、KQ的大小關(guān)系為KM=KN>KQ,故答案為:KM=KN>KQ;
(2)①用H2將NO3-還原為N2,一段時間后,溶液的堿性明顯增強,說明該反應(yīng)中生成氫氧根離子,同時還生成水,所以反應(yīng)方程式為2NO3-+5H2
 催化劑 
.
 
N2+2OH-+4H2O,故答案為:2NO3-+5H2
 催化劑 
.
 
N2+2OH-+4H2O;
②根據(jù)圖象知,硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),則b為負(fù)極、a為正極,根據(jù)電池反應(yīng)式知,陰極上硝酸根離子得電子生成氮氣和水,電極反應(yīng)式為2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O,故答案為:a;2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O.
點評:本題考查化學(xué)平衡及電解原理,知道化學(xué)平衡狀態(tài)判斷方法、溫度與化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系、外界條件對化學(xué)平衡的影響、電解原理等知識點分析解答即可,注意(1)③中根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)計算容器體積之比,注意:只有反應(yīng)前后改變的物理量才能作為化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù),題目難度中等.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

相同溫度下,體積均為0.25L的兩個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng):
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.6kJ/mol.實驗測得起始、平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
容器
編號
起始時各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol達平衡時體系能量的變化
N2H2NH3
130放出熱量:23.15 kJ
0.92.70.2放出熱量:Q
下列敘述錯誤的是( 。
A、容器①、②中反應(yīng)的平衡常數(shù)相等
B、平衡時,兩個容器中NH3的體積分?jǐn)?shù)相等
C、容器②中達平衡時放出的熱量Q=23.15 kJ
D、若容器①體積為0.5 L,則平衡時放出的熱量<23.15 kJ

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列各項表達式正確的是( 。
A、O2-的結(jié)構(gòu)示意圖:
B、Na2S的電子式:
C、甲醛的結(jié)構(gòu)簡式:CH2O
D、氮分子的結(jié)構(gòu)式:

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

C、O、Na、Al、S、Cl是常見的六種元素

(1)C元素位于元素周期表第
 
周期,第
 
族;C元素的一種同位素可以測定文物年代,這種同位素的符號為
 

(2)用“大于”“小于”或“等于”填空
離子半徑酸性還原性得電子能力
N3-
 
 Al3+
H2SO4
 
 HClO4
O2-
 
 S2-
35Cl
 
 37Cl
(3)①CaCO3和適量HCl溶液反應(yīng)時,每產(chǎn)生4.4g 氣體(不考慮氣體溶解),放熱a kJ,則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
 

②上述反應(yīng)至無氣泡逸出后,取適量殘留溶液,插入pH傳感器并逐滴滴入碳酸鈉溶液,測得pH變化曲線如圖所示,請用離子方程式表示B-C段發(fā)生的反應(yīng):
 

(4)氫氣、氧氣常用來作燃料電池,寫出電解質(zhì)為氫氧化鈉溶液時負(fù)極上的電極方程式
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

已知A、B、C、D、E、F為常見物質(zhì),其中A、B含有相同的元素,B、E為氧化物,C、D、F都為單質(zhì).它們之間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系如圖所示(圖中反應(yīng)條件已略去)

(1)寫出有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式:A
 
、C
 

(2)若F不溶于稀硫酸,寫出反應(yīng)③的化學(xué)方程式
 

與D具有相似化學(xué)性質(zhì),并能與E發(fā)生反應(yīng),且反應(yīng)基本類型與③不相同的物有
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

在Fe3O4+4CO
 高溫 
.
 
3Fe+4CO2的中,
 
是氧化劑,
 
是還原劑,
 
元素被氧化,
 
元素被還原.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

含有C、H、O的化合物,其C、H、O的質(zhì)量比為12:1:16,其蒸氣對氫氣的相對密度為58,它的水溶液能使甲基橙變紅,0.58g這種物質(zhì)能與50mL 0.2mol/L的氫氧化鈉溶液完全反應(yīng),它能使溴水褪色.推斷這種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式(要求寫出推斷過程)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

實驗室需要配制0.1mol?L-1 CuSO4溶液480mL.
按下列操作步驟填上適當(dāng)?shù)奈淖,以使整個操作完整.
(1)選擇儀器.完成本實驗所必需的儀器有:托盤天平(精確到0.1g)、藥匙、燒杯、玻璃棒、
 
、
 
以及等質(zhì)量的兩片濾紙.
(2)計算,應(yīng)選擇下列正確
 

A.需要CuSO4固體8.0g    B.需要CuSO4?5H2O晶體12.0g
C.需要CuSO4?5H2O晶體12.5g    D.需要CuSO4固體7.7g
(3)稱量.所用砝碼生銹則所配溶液的濃度會
 
(填“偏高”、“偏低”或“無影響”).
(4)溶解、冷卻,該步實驗中需要使用玻璃棒,目的是
 

(5)轉(zhuǎn)移、洗滌.在轉(zhuǎn)移時應(yīng)使用
 
引流,需要洗滌燒杯2~3次是為了
 

(6)定容,搖勻.
(7)將配好的溶液靜置一段時間后,倒入指定的試劑瓶,貼好標(biāo)簽,注明配制的時間、溶液名稱及濃度.
(8)在配制過程中,某學(xué)生觀察定容時液面情況如圖所示,所配溶 液的濃度會
 
(填“偏高”、“偏低”或“無影響”).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

在隔絕空氣的條件下,某同學(xué)將一塊部分被氧化的鈉塊用一張已除去氧化膜、并用針刺一些小孔的鋁箔包好,然后放入盛滿水且倒置于水槽中的容器內(nèi).待鈉塊反應(yīng)完全后,在容器中僅收集到1.12L氫氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況),此時測得鋁箔質(zhì)量比反應(yīng)前減少了0.27g,水槽和容器內(nèi)溶液的總體積為2.0L,溶液中NaOH的濃度為0.050mol?L-1(忽略溶液中離子的水解和溶解的氫氣的量).
(1)寫出該實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:
 

(2)試通過計算確定該鈉塊中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
 

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同步練習(xí)冊答案