研究碳及其化合物的綜合利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。
(1)高溫時(shí),用CO還原MgSO4可制備高純MgO。
①750℃時(shí),測(cè)得氣體中含等物質(zhì)的量SO2和SO3,此時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式是 _____;
②由MgO可制成“鎂——次氯酸鹽”電池,其裝置示意圖如圖1,該電池正極的電極反應(yīng)式為_________;
(2)二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向,將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) △H=QkJ/mol
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=_______。
②取五份等體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時(shí)間后測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)( CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖2所示,則上述反應(yīng)的Q_____0(填“>”“<”或“=”);
③在其中兩個(gè)容器中,測(cè)得CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖3所示,曲線I、II對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K1_________K11(填“>”“<”或“=”)。
(3)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=-180.5kJ/mol
2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H=+571.6kJ/mol
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________。
(共14分)(1)①CO+2MgSO42MgO+CO2+SO2+SO3(3分)
②ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-(2分) (2)①(2分) ②<(2分) >(2分)
(3)2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(l) △H==-752.1kJ/mol(3分)
解析試題分析:(1)①用CO還原MgSO4可得到MgO、CO2、SO2和SO3,且測(cè)得氣體中含等物質(zhì)的量SO2和SO3,所以此時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO+2MgSO42MgO+CO2+SO2+SO3。
②原電池中負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。正極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)裝置圖可知“鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg是活潑的金屬,做負(fù)極。正極是ClO-得到電子發(fā)生還原反應(yīng),所以該電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2,因此正極電極反應(yīng)為ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-。
(2)①化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值,所以根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。
②根據(jù)圖2可知,最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)。達(dá)平衡后,溫度越高,甲醇的體積分?jǐn)?shù)( CH3OH)越小,這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。升高溫度平衡向吸熱方向進(jìn)行,即逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H<0。
③根據(jù)圖3可知,曲線為T2時(shí)反應(yīng)首先達(dá)到平衡狀態(tài),溫度高反應(yīng)速率快,所以溫度T1<T2。正反應(yīng)是放熱反應(yīng),因此升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng),所以KⅠ>KⅡ。
(3)根據(jù)反應(yīng)①2NO(g)=N2(g)+O2(g) △H=-180.5kJ/mol和反應(yīng)②2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H=+571.6kJ/mol,并依據(jù)蓋斯定律可知,①-②即得到反應(yīng)2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(l),所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-180.5kJ/mol-571.6kJ/mol=-752.1kJ/mol。
考點(diǎn):考查氧化還原反應(yīng)方程式、電極反應(yīng)式的書寫;平衡常數(shù)、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響;反應(yīng)熱的判斷和計(jì)算等
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
化學(xué)反應(yīng)變化過(guò)程及結(jié)果的研究。按要求回答問題:
(1)關(guān)于反應(yīng)過(guò)程中能量變化的研究:
則:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H= kJ·mol-1。
(2)關(guān)于反應(yīng)速率和限度的研究:
工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH3和CO2為原料合成尿素[CO(NH2)2],反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l),該反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)和溫度(T / ℃)關(guān)系如下:
T / ℃ | 165 | 175 | 185 | 195 |
K | 111.9 | 74.1 | 50.6 | 34.8 |
c(HCO3-)∶c(H2CO3) | 1.0 | 17.8 | 20.0 | 22.4 |
pH | 6.10 | 7.35 | 7.40 | 7.45 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:問答題
(16分)尿素可作為H2O2的穩(wěn)定載體,生產(chǎn)一種固態(tài)、耐儲(chǔ)存、易運(yùn)輸?shù)男滦脱趸瘎┖拖緞^(guò)氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2],其合成工藝流程如下:
請(qǐng)回答下列問題:
(1)操作I、II的名稱分別是______、_______。CO(NH2)2·H2O2分子中尿素和過(guò)氧化氫之間以________結(jié)合,其結(jié)合力較弱,具有尿素和過(guò)氧化氫雙重性質(zhì)。
(2)工業(yè)上生產(chǎn)尿素所需的原料氣可由天然氣與水反應(yīng)制備,已知:
①甲烷、氫氣的燃燒熱分別為890.3KJ/mol、285.8kJ/mol
②
寫出CH4與水蒸氣作用生產(chǎn)CO2和H2的熱化學(xué)方程式:_______________。
(3)合成過(guò)氧化氫尿素加入的穩(wěn)定劑可以是水楊酸、酒石酸等。酒石酸分子式為C4H6O6,其核磁共振氫譜只有3種鋒,只含羧基和羥基兩種官能團(tuán),則酒石酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_____。
(4)為測(cè)定產(chǎn)品中H2O2的含量,稱取干燥樣品12.0g配成250mL溶液,取25.00mL
于錐形瓶中,加入適量硫酸酸化,用0.20mol/LKMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,三次滴定平均消耗KMnO4溶液20.00mL.(KMO4溶液與尿素不反應(yīng)).
①完成并配平方程式:MnO4-+ H2O2+ _________=Mn2++ O2↑+___;
②計(jì)算出產(chǎn)品中H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______。
(5)電解尿素的廢水既可以處理廢水,又可制得純氫,電解原理如圖所示。電解池中隔膜僅阻止氣體通過(guò),B兩極均為惰性電極。B極連接電源的____極(填
“正”或“負(fù)”),陽(yáng)極電極反應(yīng)方程為_____________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:問答題
SO2、NO、NO2、CO都是污染大氣的有害氣體,對(duì)其進(jìn)行回收利用是節(jié)能減排的重要課題。
(1)上述四種氣體中直接排入空氣時(shí)會(huì)引起酸雨的有__________(填化學(xué)式)。
(2)已知:2SO2(g)+ O2(g)=2SO3(g);△H=-196.6kJ/mol
O2(g)+2NO(g)=2NO2(g);△H=-113.0kJ/mol
①反應(yīng):NO2(g) +SO2(g)= SO3(g) +NO(g)的△H=_ kJ/mol。
②一定條件下,將NO2和SO2以體積比1:1置于恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應(yīng): NO2(g) +SO2(g)SO3(g) +NO(g),
下列不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____(填字母)。
a.體系壓強(qiáng)保持不變
b.混合氣體的顏色保持不變
c.NO的物質(zhì)的量保持不變
d.每生成1molSO3的同時(shí)消耗1molNO2
(3)CO可用于合成甲醇,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在一容積可變的密閉容器中充有10molCO和20mol H2,在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇。CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)、壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。
①上述合成甲醇的反應(yīng)為______(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。
②A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為___________。
③若達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí),容器的體積為10L,則在平衡狀態(tài)B時(shí)容器的體積為_____L。
(4)某研究小組設(shè)計(jì)了如圖所示的甲醇燃料電池裝置。
①該電池工作時(shí),OH-向______(填“a”或“b”)極移動(dòng)。
②電池工作一段時(shí)間后,測(cè)得溶液的pH減小,則該電池總反應(yīng)的離子方程式為__________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
研究CO2與CH4,反應(yīng)使之轉(zhuǎn)化為CO和H2,對(duì)減緩燃料危機(jī)、減小溫室效應(yīng)具有重要的意義。
(1)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-484kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890kJ/mol
則:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=____________。
(2)在密閉容器中通人物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L的CH4與CO2,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1:
①下列事實(shí)能說(shuō)明該反應(yīng)一定達(dá)到平衡的是 。
a.CO2的濃度不再發(fā)生變化
b.υ正(CH4)=2υ逆(CO)
c.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不發(fā)生變化
d.CO與H2的物質(zhì)的量比為1:1
②據(jù)圖可知,P1、P2、P3、P4由大到小的順序?yàn)?u> 。
③在壓強(qiáng)為P4、1100℃的條件下,該反應(yīng)5min時(shí)達(dá)到平衡x點(diǎn),則用CO表示該反應(yīng)的速率為 ,該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)為 。
(3)用CO與H2可合成甲醇(CH3OH),以甲醇和氧氣反應(yīng)制成的燃料電池如圖2所示,該電池工作程中O2應(yīng)從 (填“c或一b”)口通人,電池負(fù)極反應(yīng)式為 ,若用該電池電解精煉銅,每得到6. 4g銅,轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
為減小CO2對(duì)環(huán)境的影響,在限制其排放量的同時(shí),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)CO2創(chuàng)新利用的研究。
(1)①把含有較高濃度CO2的空氣通入飽和K2CO3溶液。②在①的吸收液中通高溫水蒸氣得到高濃度的CO2氣體。寫出②中反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________。
(2)如將CO2與H2以1:3的體積比混合。
①適當(dāng)條件下合成某烴和水,該烴是 (填序號(hào))。
A.烷烴 | B.烯烴 | C.炔烴 | D.苯的同系物 |
溶解度(S)/g | 溶度積(Ksp) | ||
Ca(OH)2 | Ba(OH)2 | CaCO3 | BaCO3 |
0.16 | 3.89 | 2.9×10-9 | 2.6×10-9 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
合成氨然后再生產(chǎn)尿素是最重要的化工生產(chǎn)。
I.在3個(gè)2 L的密閉容器中,在相同的溫度下、使用相同的催化劑分別進(jìn)行反應(yīng):
3H2(g) + N2(g)2NH3(g),按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
| 甲 | 乙 | 丙 | ||
反應(yīng)物投入量 | 3 mol H2、2 mol N2 | 6 mol H2、4mol N2 | 2 mol NH3 | ||
達(dá)到平衡的時(shí)間/min | | 5 | 8 | ||
平衡時(shí)N2的濃度/mol·L-1 | c1 | 1.5 | | ||
NH3的體積分?jǐn)?shù) | ω1 | | ω3 | ||
混合氣體密度/g·L-1 | ρ1 | ρ2 | |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
50mL0.50mol· L-1鹽酸與50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱;卮鹣铝袉栴}:
(1)從實(shí)驗(yàn)裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃儀器有________。
(2)燒杯間填滿碎紙條的作用是____________________。
(3)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值________(填“偏大”“偏小”“無(wú)影響”)
(4)實(shí)驗(yàn)中改用60mL 0.50mol·L-1鹽酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng),與上述實(shí)驗(yàn)相比,所放出的熱量________(填“相等”“不相等”),所求中和熱________(填“相等”“不相等”),簡(jiǎn)述理由_____________________________________。
(5)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì)____________;用50mL 0.50mol·L-1NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì)________。(均填“偏大”“偏小”“無(wú)影響”)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:單選題
已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H="-92.4" kJ/mol,下列結(jié)論正確的是
A.在密閉容器中加入1 molN2(g)和3 molH2(g)充分反應(yīng)放熱92.4 kJ |
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(l);△H="-Q" kJ/mol,則Q>92.4 |
C.增大壓強(qiáng),平衡向右移動(dòng),平衡常數(shù)增大 |
D.若一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡,N2的轉(zhuǎn)化率為20%,則H2的轉(zhuǎn)化率一定為60% |
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