【題目】氫氣是一種清潔能源。科學(xué)家探究太陽能制氫技術(shù),設(shè)計(jì)流程圖如圖:
信息提示:以下反應(yīng)均在150℃發(fā)生
2HI(aq)H2(g)+I2(g) △H1
SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g) △H2
2H2SO4(l)2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g) △H3
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H4
請(qǐng)回答下列問題:
(1)△H4與△H1、△H2、△H3之間的關(guān)系是:△H4= ______ 。
(2)該制氫氣技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 ______ ,若反應(yīng)SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g)在150℃下能自發(fā)進(jìn)行,則△H ______ 0(填“>”,“<”或“=”)。
(3)在某溫度下,H2SO4在不同催化劑條件下分解產(chǎn)生氧氣的量隨時(shí)間變化如圖所示,則下列說法正確的是 ______。
A H2SO4分解反應(yīng)的活化能大小順序是:Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)
B 若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),當(dāng)K值不變時(shí),說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡
C 0~4小時(shí)在A催化劑作用下,H2SO4分解的平均速率v(O2)=1250molh-1
D 不同催化劑的催化效果不同,是因?yàn)榛罨肿影俜謹(jǐn)?shù)不相同
(4)對(duì)于反應(yīng):2HI(g)H2(g)+I2(g),在716K時(shí),氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如表:
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 120 |
x(HI) | 1 | 0.91 | 0.85 | 0.815 | 0.795 | 0.784 |
x(HI) | 0 | 0.60 | 0.73 | 0.773 | 0.780 | 0.784 |
①根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該反應(yīng)的平衡常數(shù) K的計(jì)算式為: ______ 。
②上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為v正=k正x2(HI),逆反應(yīng)速率為v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆為速率常數(shù),則k逆為 ______ (以K和k正表示)。若k正=0.0027min-1,在t=40min時(shí),v正= ______ min-1。
③由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的關(guān)系可用圖表示。當(dāng)升高到某一溫度時(shí),反應(yīng)重新達(dá)到平衡,相應(yīng)的點(diǎn)分別為 ______ (填字母)。
【答案】2△H1+2△H2+△H3 物質(zhì)循環(huán)利用,能源來自太陽能,無污染且取之不盡用之不竭(兩個(gè)要點(diǎn),一個(gè)是物質(zhì)循環(huán)、一個(gè)是能量) < BD k逆= 1.95×10-3 A、E
【解析】
(1)依據(jù)蓋斯定律計(jì)算;
(2)從流程圖可知,該過程中物質(zhì)能夠循環(huán)利用,能源來自太陽能,潔凈無污染;該反應(yīng)氣體系數(shù)減小,是個(gè)熵值減小的反應(yīng);
(3)A、活化能越小反應(yīng)速率越快;
B、K只與溫度有關(guān);
C、依據(jù)速率公式計(jì)算判斷;
D、不同的催化劑對(duì)同一個(gè)反應(yīng)活化能改變程度不同;
(4)①表中第一組,由HI分解建立平衡,表中第二組向逆反應(yīng)進(jìn)行建立平衡;
②到達(dá)平衡時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等;
③對(duì)于2HI(g)H2(g)+I2(g)反應(yīng)建立平衡時(shí),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均加快,對(duì)于H2(g)+I2(g)2HI(g)反應(yīng)建立平衡時(shí),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均加快,升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。
(1)2HI(aq)H2(g)+I2(g)△H1①SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g)△H2②2H2SO4(l)2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g)△H3③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H4④,根據(jù)蓋斯定律①×2+②×2+③得2H2O(g)=2H2(g)+O2(g),所以△H4=2△H1+2△H2+△H3 ,故答案為:2△H1+2△H2+△H3 ;
(2)從流程圖可知,該過程中物質(zhì)能夠循環(huán)利用,能源來自太陽能,潔凈無污染,且取之不盡,用之不竭;SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g),該反應(yīng)氣體系數(shù)減小,是個(gè)熵值減小的反應(yīng),即△S<0,在150℃下能自發(fā)進(jìn)行說明△H-T△S<0,結(jié)合△S<0可以判斷△H<0,故答案為:物質(zhì)循環(huán)利用,能源來自太陽能,無污染且取之不盡用之不竭(兩個(gè)要點(diǎn),一個(gè)是物質(zhì)循環(huán)、一個(gè)是能量);<;
(3)A.根據(jù)圖表可知在0~4小時(shí),三種不同催化劑作用下反應(yīng)速率v(A)>v(B)>v(C),活化能越小反應(yīng)速率越快,故活化能順序?yàn)椋?/span>Ea(A)<Ea(B)<Ea(C),故A錯(cuò)誤;
B.K只與溫度有關(guān),K不變說明溫度不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故B正確;
C.根據(jù)圖象判斷0~4小時(shí)生成氧氣的物質(zhì)的量為5000μmol,所以v(O2)==1250μmolh-1,故C錯(cuò)誤;
D.不同的催化劑對(duì)同一個(gè)反應(yīng)活化能改變程度不同,活化能不同,活化分子百分?jǐn)?shù)不同,故D正確;
BD正確,故答案為:BD;
(4)①表中第一組,由HI分解建立平衡,表中第二組向逆反應(yīng)進(jìn)行建立平衡,由第一組數(shù)據(jù)可知,平衡時(shí)HI物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.784,則氫氣、碘蒸氣總物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為1-0.784=0.216,而氫氣、與碘蒸氣物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相等均為0.108,反應(yīng)前后氣體體積不變,用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替濃度計(jì)算平衡常數(shù),則平衡常數(shù)K==,故答案為:;
②到達(dá)平衡時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等,則k正x2(HI)=k逆x(H2)x(I2),則k逆=k正×=,在t=40min時(shí),正反應(yīng)建立平衡時(shí)x(HI)=0.85,則v正=k正x2(HI)=0.0027min-1×0.852=1.95×10-3min-1,故答案為:k逆=;1.95×10-3;
③對(duì)于2HI(g)H2(g)+I2(g)反應(yīng)建立平衡時(shí),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均加快,因此排除C點(diǎn),正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),因此平衡正向移動(dòng),再次平衡時(shí)HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小,因此排除B點(diǎn),故選A點(diǎn);對(duì)于H2(g)+I2(g)2HI(g)反應(yīng)建立平衡時(shí),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均加快,升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),因此平衡逆向移動(dòng),再次平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,故選E點(diǎn);
因此反應(yīng)重新達(dá)到平衡,v正~x(HI)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為A,v逆~x(H2)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為E,
A、E正確,故答案為:A、E。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】全釩液流儲(chǔ)能電池是利用不同價(jià)態(tài)離子對(duì)的氧化還原反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置,其原理如圖所示。下列說法不正確的是
A.放電過程中右槽溶液顏色逐漸由紫色變?yōu)榫G色
B.放電過程中氫離子的作用之一是參與正極反應(yīng)
C.充電過程中左槽溶液逐漸由藍(lán)變黃
D.充電時(shí)若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.011023個(gè),左槽溶液中n(H+)的變化量為1mol
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】合成氣(CO+H2)廣泛用于合成有機(jī)物,工業(yè)上常采用天然氣與水蒸氣反應(yīng)等方法來制取合成氣。
(1)在150℃時(shí)2L的密閉容器中,將2molCH4和2molH2O(g)混合,經(jīng)過15min達(dá)到平衡,此時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為60%;卮鹣铝袉栴}:
①從反應(yīng)開始至平衡,用氫氣的變化量來表示該反應(yīng)速率v(H2)=__。
②在該溫度下,計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__。
③下列選項(xiàng)中能表示該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是__。
A.v(H2)逆=3v(CO)正
B.密閉容器中混合氣體的密度不變
C.密閉容器中總壓強(qiáng)不變
D.C(CH4)=C(CO)
(2)合成氣制甲醚的反應(yīng)方程式為2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=bkJ/mol。有研究者在催化劑(Cu—Zn—Al—O和A12O3)、壓強(qiáng)為5.OMPa的條件下,由H2和CO直接制備甲醚,結(jié)果如圖所示。
①290℃前,CO轉(zhuǎn)化率和甲醚產(chǎn)率的變化趨勢(shì)不一致的原因是__;
②b__0,(填“>”或“<”或“=”)理由是__。
(3)合成氣中的氫氣也用于合成氨氣:N2+3H22NH3。保持溫度和體積不變,在甲、乙、丙三個(gè)容器中建立平衡的相關(guān)信息如下表。則下列說法正確的是__;
A.n1=n2=3.2 B.φ甲=φ丙>φ乙 C.ν乙>ν丙>ν甲 D.P乙>P甲=P丙
容器 | 體積 | 起始物質(zhì) | 平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量 | 平衡時(shí)N2的 體積分?jǐn)?shù) | 反應(yīng)開始時(shí)的速率 | 平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng) |
甲 | 1L | 1molN2+3molH2 | 1.6mol | φ甲 | ν甲 | P甲 |
乙 | 1L | 2molN2+6molH2 | n1mol | φ乙 | ν乙 | P乙 |
丙 | 2L | 2molN2+6molH2 | n2mol | φ丙 | ν丙 | P丙 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】pH=2的兩種一元酸x和y,體積均為100 mL,稀釋過程中pH與溶液體積的關(guān)系如下圖所示。分別滴加NaOH溶液(c=0.1 mol·L-1)至pH=7。消耗NaOH溶液的體積為Vx、Vy則( )
A.x為弱酸,Vx<VyB.x為強(qiáng)酸,Vx>Vy
C.y為弱酸,Vx<VyD.y為強(qiáng)酸,Vx>Vy
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】以銅銀合金(含少量鐵)廢料為原料回收銀和銅的工藝流程如下:
下列說法正確的是
A. 粗銅溶于過量稀硝酸,過濾、低溫干燥得純銅
B. 電解時(shí)用粗銀作陰極,硝酸銀溶液為電解質(zhì)溶液
C. 用稀硫酸處理渣料時(shí)主要發(fā)生了氧化還原反應(yīng)
D. 從濾液B中可以提取綠礬(FeSO4·7H2O)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某物質(zhì)由鐵和氧兩種元素組成,實(shí)驗(yàn)測(cè)得鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為21∶8,關(guān)于該物質(zhì)的下列說法中不正確的是( )
A.鐵元素與氧元素物質(zhì)的量比為3∶4
B.該物質(zhì)可能為四氧化三鐵
C.該物質(zhì)一定為四氧化三鐵
D.該物質(zhì)可能為混合物
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)過程中能量變化如圖所示,下列有關(guān)敘述正確
A.該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能
B.該反應(yīng)的逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)
C.使用催化劑使該反應(yīng)的反應(yīng)熱發(fā)生改變
D.該反應(yīng)的ΔH=E2-E1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)KSCN的性質(zhì)進(jìn)行探究,設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):
(1)①用離子方程式表示實(shí)驗(yàn)I溶液變紅的原因___。
②針對(duì)實(shí)驗(yàn)I中紅色褪去的原因,小組同學(xué)認(rèn)為是SCN-被酸性KMnO4氧化為SO42-,并設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)裝置證實(shí)了猜想是成立的。
其中X溶液是___,檢驗(yàn)產(chǎn)物SO42-的操作及現(xiàn)象是___。
(2)針對(duì)實(shí)驗(yàn)II“紅色明顯變淺”,實(shí)驗(yàn)小組提出預(yù)測(cè)。
原因①:當(dāng)加入強(qiáng)電解質(zhì)后,增大了離子間相互作用,離子之間牽制作用增強(qiáng),即“鹽效應(yīng)”!胞}效應(yīng)”使Fe3++SCN-[Fe(SCN)]2+平衡體系中的Fe3+跟SCN-結(jié)合成[Fe(SCN)]2+的機(jī)會(huì)減少,溶液紅色變淺。
原因②:SCN-可以與Fe2+反應(yīng)生成無色絡(luò)合離子,進(jìn)一步使Fe3++SCN-[Fe(SCN)]2+平衡左移,紅色明顯變淺。
已知:Mg2+與SCN-難絡(luò)合,于是小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):
由此推測(cè),實(shí)驗(yàn)II“紅色明顯變淺”的原因是___。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】硫酸亞鐵銨(NH4)aFeb(SO4)c·dH2O又稱莫爾鹽,是淺綠色晶體,用硫鐵礦(主要含FeS2、SiO2等)制備莫爾鹽的流程如下:
已知:“還原”時(shí),F(xiàn)eS2與H2SO4不反應(yīng),F(xiàn)e3+通過反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ被還原,反應(yīng)Ⅰ如下:
FeS2 +14Fe3++8H2O =15Fe2++2SO42-+16H+
(1)寫出“還原”時(shí)Fe3+與FeS2發(fā)生還原反應(yīng)Ⅱ的離子方程式:__________________________。實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)“還原”已完全的方法是:__________________________。
(2)稱取11.76g新制莫爾鹽,溶于水配成250mL溶液。取25.00mL該溶液加入足量的BaCl2溶液,得到白色沉淀1.398g;另取25.00mL該溶液用0.0200mol/LKMnO4酸性溶液滴定,當(dāng)MnO4-恰好完全被還原為Mn2+時(shí),消耗溶液的體積為30.00mL。試確定莫爾鹽的化學(xué)式(請(qǐng)寫出計(jì)算過程)_________。
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