開發(fā)使用清潔能源,發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題。氫氣、甲醇是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料,可制作燃料電池。
(1)甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化法制H2的主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下:
CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) △H=+206.2 kJ·mol-1
CH4(g) + 2H2O(g)CO2(g) + 4H2(g) △H=+165.0 kJ·mol-1
上述反應(yīng)所得原料氣中的CO能使合成氨的催化劑中毒,必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應(yīng)生成易除去的CO2,同時(shí)可制得等體積的氫氣的方法。此反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng),該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 。
(2)生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2來源于:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH>0
①一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖a。則A、B、C三點(diǎn)處對(duì)應(yīng)平衡常數(shù)(KA、KB、KC)的大小關(guān)系為___________。(填“<”、“>”、“="”" );
②100℃時(shí),將1 mol CH4和2 mol H2O通入容積為1 L的定容密封容器中,發(fā)生反應(yīng),能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________
a.容器內(nèi)氣體密度恒定
b.單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1 mol CH4同時(shí)生成0.3 mol H2
c.容器的壓強(qiáng)恒定
d.3v正(CH4) = v逆(H2)
(3)25℃時(shí),在20mL0.1mol/L氫氟酸中加入VmL0.1mol/LNaOH溶液,測(cè)得混合溶液的pH變化曲線如圖所示,下列說法正確的是_____。
A.pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中, 由水電離出的c(H+)相等
B.①點(diǎn)時(shí)pH=6,此時(shí)溶液中,c(F-)-c(Na+)=9.9×10-7mol/L
C.②點(diǎn)時(shí),溶液中的c(F-)=c(Na+)
D.③點(diǎn)時(shí)V=20mL,此時(shí)溶液中c(Na+)=0.1mol/L
(4)長(zhǎng)期以來,一直認(rèn)為氟的含氧酸不存在。1971年美國(guó)科學(xué)家用氟氣通過細(xì)冰末時(shí)獲得HFO,其結(jié)構(gòu)式為H—O—F。HFO與水反應(yīng)得到HF和化合物A,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(1) CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) △H=-41.2 kJ·mol-1 (2分)
(2)① KC = KB >KA (2分)
② cd (2分)
(3)BC (2分)
(4)H2O+HFO=HF+H2O2 (2分)
解析試題分析:(1) 先對(duì)已知熱化學(xué)方程式編號(hào)為①②,觀察發(fā)現(xiàn)②-①可得,CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) △H=-41.2 kJ·mol-1;
(2)① 平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值,化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),所以B、C兩點(diǎn)是相同的溫度,所以KC = KB,然后A、B兩點(diǎn)相比,從A到B,甲烷的轉(zhuǎn)化率變大,說明向正向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)變大,所以KB>KA ,所以答案是KC = KB >KA;
② 該容器的體積保持不變,根據(jù)質(zhì)量守恒定律知,反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量不變,所以容器內(nèi)氣體的密度不變,所以不能表明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),故a錯(cuò)誤;單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1 mol CH4同時(shí)生成0.3 mol H2,都代表v正,所以不能表明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),故b錯(cuò)誤;隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量增大,容器容積不變,壓強(qiáng)增大,當(dāng)容器的壓強(qiáng)恒定時(shí),說明到達(dá)平衡,故c正確;3v正(CH4) = v逆(H2),物質(zhì)的正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,反應(yīng)到達(dá)平衡,故d正確,所以選cd;
(3)pH=3的HF溶液,由水電離出的c(H+)==10-11mol·L-1,pH=11的NaF溶液中,由水電離出的c(H+)=10-14/10-11=10-3mol·L-1,A錯(cuò);①點(diǎn)時(shí),根據(jù)電子守恒,c(OH-)+c(F-)=c(Na+)+c(H+),c(F-)-c(Na+)=c(H+)-c(OH-)=10-6-=9.9×10-7mol/L,B對(duì);根據(jù)電子守恒,c(OH-)+c(F-)=c(Na+)+c(H+),②點(diǎn)時(shí)pH=7,溶液中的c(H+)-c(OH-),所以c(F-)=c(Na+),C對(duì);③點(diǎn)時(shí)V=20mL,此時(shí)溶液中c(Na+)==0.05mol/L,所以選BC;
(4)電負(fù)性F>O,故H-O-F中F元素表現(xiàn)-1價(jià),與水反應(yīng)生成HF,發(fā)生水解反應(yīng),可推知A為H-O-O-H,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:H2O+HFO=HF+H2O2。
考點(diǎn):考查熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡圖象及影響因素、平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)判斷、弱電解質(zhì)的電離、離子濃度比較等。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
X、Y、Z、W均為10電子的分子或離子。X有5個(gè)原子核。通常狀況下,W為無色液體。它們之間轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示,請(qǐng)回答:
(1)工業(yè)上每制取1molZ要放出46.2 kJ的熱量,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: 。
(2)工業(yè)制取Z的化學(xué)平衡常數(shù)K與T的關(guān)系如下表:
T/K | 298 | 398 | 498 | …… |
K/(mol·L—1)—2 | 4.1×106 | K1 | K2 | …… |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
“低碳循環(huán)”引起各國(guó)的高度重視,而如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2,引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題。
(1)寫出CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的熱化學(xué)方程式 。
已知: ① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH=-41kJ·mol-1
② C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH=-73kJ·mol-1
③ 2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH=-171kJ·mol-1
(2)將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為:2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)。已知一定條件下,該反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比[n(H2) / n(CO2)]的變化曲線如下左圖:
①在其他條件不變時(shí),請(qǐng)?jiān)谏蠄D中畫出平衡時(shí)CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)隨投料比[n(H2) / n(CO2)]變化的曲線圖。
②某溫度下,將2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),改變壓強(qiáng)和溫度,平衡體系中CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如圖所示,關(guān)于溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是 ;
A. P3>P2,T3>T2 B. P1>P3,T1>T3 C. P2>P4,T4>T2 D. P1>P4,T2>T3
③在恒容密閉容器里按體積比為1:3充入二氧化碳和氫 氣,一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)條件后,下列變化能說明平衡一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的是 ;
A. 正反應(yīng)速率先增大后減小
B. 逆反應(yīng)速率先增大后減小
C. 化學(xué)平衡常數(shù)K值增大
D. 反應(yīng)物的體積百分含量增大
E. 混合氣體的密度減小
F. 氫氣的轉(zhuǎn)化率減小
(3)最近科學(xué)家再次提出“綠色化學(xué)”構(gòu)想:把空氣吹入碳酸鉀溶液,然后再把CO2從溶液中提取出來,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后使空氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕剂霞状。甲醇可制作燃料電池,寫出以稀硫酸為電解質(zhì)甲醇燃料電池負(fù)極反應(yīng)式__ 。以此燃料電池作為外接電源按圖所示電解硫酸銅溶液,如果起始時(shí)盛有1000mL pH=5的硫酸銅溶液(25℃,CuSO4足量),一段時(shí)間后溶液的pH變?yōu)?,此時(shí)可觀察到的現(xiàn)象是 ;若要使溶液恢復(fù)到起始濃度(溫度不變,忽略溶液體積的變化),可向溶液中加入 (填物質(zhì)名稱),其質(zhì)量約為 g。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
根據(jù)化學(xué)學(xué)科中的基本理論,請(qǐng)回答下列問題:
Ⅰ、常溫下,取pH=2的鹽酸和醋酸溶液各100 ml, 向其中分別加入適量的Zn粒,反應(yīng)過程中兩溶液的pH變化如圖所示。則圖中表示醋酸溶液中pH變化曲線的是_____ (填“A”或“B”)。
Ⅱ、丙烷在燃燒時(shí)能放出大量的熱,它也是液化石油氣的主要成分,作為能源應(yīng)用于人們的日常生產(chǎn)和生活。
已知:①2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(l),△H1=-2741.8kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566kJ/mol
(1)寫出丙烷的燃燒熱的熱化學(xué)方程式: 。
(2)現(xiàn)有1mol C3H8在不足量的氧氣里燃燒,生成1mol CO和2mol CO2以及氣態(tài)水,將所有的產(chǎn)物通入一個(gè)固定體積為1L的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生如下可逆反應(yīng):
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+ H2(g) △H1=+41.2kJ/mol
①下列事實(shí)能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是
a.體系中的壓強(qiáng)不發(fā)生變化 b.v正(H2)=v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.CO2的濃度不再反生變化
②5min后體系達(dá)到平衡,經(jīng)測(cè)定,H2為0.8mol,則v(H2)= 。
③向平衡體系中充入少量CO,則平衡常數(shù) (填“增大”、“減小”或“不變”)。
(3)依據(jù)(1)中的反應(yīng)可以設(shè)計(jì)一種新型燃料電池,一極通入空氣,另一極通入丙烷氣體;燃料電池內(nèi)部是熔融的摻雜著氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體,在其內(nèi)部可以傳導(dǎo)O2-。在電池內(nèi)部O2-移向 極(填“正”或“負(fù)”);電池的正極電極反應(yīng)為 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(1)已知:
①Fe(s)+O2(g)=FeO(s) ΔH=-272.0 kJ·mol-1
②2Al(s)+O2(g)=Al2O3(s) ΔH=-1675.7 kJ·mol-1
Al和FeO發(fā)生鋁熱反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是____________________________________
(2)某可逆反應(yīng)在不同條件下的反應(yīng)歷程分別為A、B(如上圖所示)。
①根據(jù)圖判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡后,其他條件不變,升高溫度,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”“減小”或“不變”);
②其中B歷程表明此反應(yīng)采用的條件為________(選填序號(hào))。
A.升高溫度 B.增大反應(yīng)物的濃度 C.降低溫度 D.使用催化劑
(3)1000 ℃時(shí),硫酸鈉與氫氣發(fā)生下列反應(yīng):Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)
該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為________________________________;
已知K1000 ℃<K1200 ℃,若降低體系溫度,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量將會(huì)________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)常溫下,如果取0.1 mol·L-1 HA溶液與0.1 mol·L-1 NaOH溶液等體積混合(混合后溶液體積的變化忽略不計(jì)),測(cè)得混合液的pH=8。
①混合液中由水電離出的OH-濃度與0.1 mol·L-1 NaOH溶液中由水電離出的OH-濃度之比為________;
②已知NH4A溶液為中性,又知將HA溶液加到Na2CO3溶液中有氣體放出,試推斷(NH4)2CO3溶液的pH________7(填“<”“>”或“=”);相同溫度下,等物質(zhì)的量濃度的下列四種鹽溶液按pH由大到小的排列順序?yàn)?填序號(hào))________。
a.NH4HCO3 b.NH4A c.(NH4)2CO3 d.NH4Cl
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
煤化工是以煤為原料,經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過程。
(1)已知在25 ℃、101 kPa時(shí),C(s)、H2(g)和CO(g)燃燒的熱化學(xué)方程式分別為:
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1="-393.5" kJ/mol;
H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH2="-241.8" kJ/mol;
CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH3="-283.0" kJ/mol;
①則C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH= ,該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K= ;升高溫度,則K值 (填“變大”、“變小”或“不變”)。
②如果①反應(yīng)在容積不變的密閉容器中進(jìn)行,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) (填編號(hào))。
a.v正(CO)∶v逆(H2)=1∶1
b.碳的質(zhì)量保持不變
c.v正(CO)=v逆(H2O)
d.容器中的壓強(qiáng)不變
③在容積不變的密閉容器中進(jìn)行①反應(yīng),可以使c(CO)增大的是 。
a.升高溫度
b.充入He(g),使體系壓強(qiáng)增大
c.將H2(g)從體系中分離出來
d.加入催化劑
(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2 L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2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 | ||
H2O | CO | H2 | CO | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 2.4 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1.6 | 3 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》將于2016年1月1日在我國(guó)全面實(shí)施。據(jù)此,環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)日?qǐng)?bào)和實(shí)時(shí)報(bào)告包括了SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等指標(biāo),為公眾提供健康指引,引導(dǎo)當(dāng)?shù)鼐用窈侠戆才懦鲂泻蜕睢?br />(1)汽車排出的尾氣中含有CO和NO等氣體,用化學(xué)方程式解釋產(chǎn)生NO的原因________________________________________
(2)汽車排氣管內(nèi)安裝的催化轉(zhuǎn)化器,可使汽車尾氣中的主要污染物轉(zhuǎn)化為無毒的大氣循環(huán)物質(zhì)。已知:
N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
則反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)??N2(g)+2CO2(g)的ΔH=________kJ·mol-1;該反應(yīng)的ΔS________0(填“>”“<”或“=”)。
(3)將0.20 mol NO和0.10 mol CO充入一個(gè)容積恒定為1 L的密閉容器中,在不同條件下反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化狀況如圖所示。
①計(jì)算產(chǎn)物N2在6~9 min時(shí)的平均反應(yīng)速率v(N2)=________mol·L-1·min-1;
②第12 min時(shí)改變的反應(yīng)條件為________(填“升溫”或“降溫”);
③計(jì)算反應(yīng)在第24 min時(shí)的平衡常數(shù)K=________。若保持溫度不變,再向容器中充入CO、N2各0.060 mol,平衡將________移動(dòng)(填“正向”“逆向”或“不”)。
(4)環(huán)境監(jiān)測(cè)中還可用沉淀法測(cè)定空氣中含有較高濃度SO2的含量,經(jīng)查得一些物質(zhì)在20 ℃的數(shù)據(jù)如下表:
溶解度(S)/g | 溶度積(Ksp) | ||
Ca(OH)2 | Ba(OH)2 | CaSO3 | BaSO3 |
0.160 | 3.89 | 6.76×10-3 | 5.48×10-9 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
氯化鐵是一種重要的化工原料,無水氯化鐵遇潮濕空氣極易吸水生成FeCl3·nH2O。
(1)實(shí)驗(yàn)室用如下裝置(部分加熱、夾持等裝置已略去)制備無水氯化鐵固體。
①裝置A中儀器z的名稱是___________。
②簡(jiǎn)述檢驗(yàn)裝置A氣密性的操作:______________________。
③按氣流方向連接各儀器接口,順序?yàn)閍→_________ →__________ →_________ →__________→b→c→_________→__________,裝置D的作用是______________________。
(2)工業(yè)上制備無水氯化鐵的一種工藝流程如下:
①吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________。
②簡(jiǎn)述由FeCl3·6H2O晶體得到無水氯化鐵的操作:________________________________。
③用碘量法測(cè)定所得無水氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù):稱取m克無水氯化鐵樣品,溶于稀鹽酸,再轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中,用蒸餾水定容;取出10 mL,加入稍過量的KI溶液,充分反應(yīng)后,滴入指示劑_________(填試劑名稱),用c mol/L的Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定,終點(diǎn)時(shí)消耗V mLNa2S2O3溶液(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)。則樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________。
(3)若已知:
Fe(OH)3(aq)Fe3+(aq)+3OH-(aq) △H=a kJ/mol
H2O(l)H+(aq)+OH-(aq) △H=b kJ/mol
請(qǐng)寫出Fe3+發(fā)生水解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
我國(guó)是個(gè)鋼鐵大國(guó),鋼鐵產(chǎn)量為世界第一,高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法。
I.已知反應(yīng) Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g) ΔH=-23.5 kJ·mol-1,該反應(yīng)在
1000℃的平衡常數(shù)等于4。在一個(gè)容積為10L的密閉容器中,1000℃時(shí)加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1. 0mol,反應(yīng)經(jīng)過l0min后達(dá)到平衡。
(1)CO的平衡轉(zhuǎn)化率=____________
(2)欲提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率,促進(jìn)Fe2O3的轉(zhuǎn)化,可采取的措施是________
a.提高反應(yīng)溫度
b.增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)
c.選取合適的催化劑
d.及時(shí)吸收或移出部分CO2
e.粉碎礦石,使其與平衡混合氣體充分接觸
Ⅱ.高爐煉鐵產(chǎn)生的廢氣中的CO可進(jìn)行回收,使其在一定條件下和H2反應(yīng)制備甲醇:
CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)。請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問題:
(1)從反應(yīng)開始到平衡,用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(H2)=________
(2)若在溫度和容器相同的三個(gè)密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡吋的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
容器 | 反應(yīng)物投入的量 | 反應(yīng)物的 轉(zhuǎn)化率 | CH3OH的濃度 | 能量變化 (Q1、Q2、Q3均大于0) |
甲 | 1mol CO和2mol H2 | α1 | c1 | 放出Q1kJ熱量 |
乙 | 1mol CH3OH | α2 | c2 | 吸收Q2kJ熱量 |
丙 | 2mol CO和4mol H2 | α3 | c3 | 放出Q3kJ熱量 |
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