(11分)研究燃料的燃燒和對(duì)污染氣體產(chǎn)物的無害化處理,對(duì)于防止大氣污染有重要意義。
(1)將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料:
已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H= ?241.8kJ/mol
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H= ?110.5kJ/mol
寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)制H2和CO的熱化學(xué)方程式 。
(2)一定條件下,在密閉容器內(nèi),SO2被氧化成SO3的熱化學(xué)方程式為:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);
△H=?a kJ/mo1,在相同條件下要想得到2akJ熱量,加入各物質(zhì)的物質(zhì)的量可能是
A.4mo1 SO2和2mol O2 B.4mol SO2、2mo1 O2和2mol SO3
C.4mol SO2和4mo1 O2 D.6mo1 SO2和4mo1 O2
(3)汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉(zhuǎn)化:
①已知?dú)飧字猩蒒O的反應(yīng)為:N2(g)+O2(g) 2NO(g) H>0
在一定溫度下的定容密閉容器中,能說明此反應(yīng)已達(dá)平衡的是
A.壓強(qiáng)不變 B.混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
C.2v正(N2)=v逆(NO) D. N2的體積分?jǐn)?shù)不再改變
②汽車燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生CO,有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO:2CO(g)=2C(s)+O2(g) H>0,
簡(jiǎn)述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù) 。
(4)燃料CO、H2在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。在420℃時(shí),平衡常數(shù)K=9。若反應(yīng)開始時(shí),CO、H2O的濃度均為0.1mol/L,則CO在此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率為 。
(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.3kJ/mol (3分)(方程式及下標(biāo)正確可給1分)
(2)D (2分)
(3)①CD (2分)
②該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)。根據(jù)G=H—TS, G>0,不能實(shí)現(xiàn)。 (2分)
(4)75% (2分)
解析試題分析:(1)已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H1= ?241.8kJ/mol ;C(s)+1/2O2(g)="CO(g)" H2= ?110.5kJ/mol根據(jù)蓋斯定律,用方程式2減去方程式1,可得:寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)制H2和CO的熱化學(xué)方程式(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.3kJ/mol 。(2)由反應(yīng)方程式可知生成2mol的SO3時(shí)放熱a kJ,想得到2a kJ熱量,則需生成4molSO3;由于反應(yīng)是可逆反應(yīng),不可能完全進(jìn)行到底,所以要得到4molSO3,SO2與O2物質(zhì)的量必須要多于4mol和 2mol,故D符合,B選項(xiàng)中既有正反應(yīng)又有逆反應(yīng),最終放出的熱量小于2akJ,故選D.(3)①A.由于反應(yīng)前后體積不變,故壓強(qiáng)始終不變不能做為平衡判斷依據(jù),錯(cuò)誤; B.由于反應(yīng)前后總質(zhì)量和總物質(zhì)的量都不改變,故混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不變,故不能做為平衡判斷依據(jù),錯(cuò)誤;選CD。②由反應(yīng)2CO(g)=2C(s)+O2(g) H>0,可知該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)。根據(jù)G=H—TS, G>0,不能實(shí)現(xiàn)。
(4)解:令平衡時(shí)CO的濃度變化量為xmol/L,則:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
開始(mol/L):0.1 0.1 0 0
變化(mol/L):c c c c
平衡(mol/L):0.1-c 0. 1-c c c
故=9 解得c=0.075,故一氧化碳在此條件下的平衡轉(zhuǎn)化率=75%,故答案為:75%.
考點(diǎn):本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用,判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向等。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(Ⅰ)甲醇燃料電池(DNFC)被認(rèn)為是21世紀(jì)電動(dòng)汽車最佳候選動(dòng)力源。
(1)25℃、101 kPa時(shí),1 mol CH3OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出熱量726.51 kJ/mol,則甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為: 。
(2)甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下。甲醇進(jìn)入 極(填“正”或“負(fù)”),寫出該極的電極反應(yīng)式 。
(Ⅱ)鉛蓄電池是典型的可充型電池,它的正負(fù)極隔板是惰性材料,電池總反應(yīng)式為:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O,請(qǐng)回答下列問題(不考慮氫、氧的氧化還原):
(1)放電時(shí):正極的電極反應(yīng)式是 電解液中H2SO4的濃度將變 ;
(2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時(shí),若按右圖連接,電解一段時(shí)間后,則在A電極上生成 B電極上生成 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
甲醇是一種很好的燃料,工業(yè)上可用多種原料通過不同的反應(yīng)制得甲醇。
(1)已知在常溫常壓下:
(2)工業(yè)上正在研究利用來生產(chǎn)甲醇燃料的方法,該反應(yīng)為:
在某溫度下,將6mol CO2和8molH2充入容積為2L的密閉容器中,8分鐘時(shí)達(dá)平衡狀態(tài),H2的轉(zhuǎn)化率為75%。請(qǐng)回答:
②用CH3OH表示該反應(yīng)在0-8min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=____.
②此溫度下該反應(yīng)平衡常數(shù)K=____________mol;
③若在上述平衡體系中,再充入2mol H2,反應(yīng)達(dá)到平衡后H2的轉(zhuǎn)化率____________75% (填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)一氧化碳與氫氣也可以合成甲醇:
①若該反應(yīng)在恒溫恒容條件下進(jìn)行,下列說法正確的是____;
a.若混合氣體的密度不再改變,說明反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)
b.反應(yīng)達(dá)到平衡后,通入CH3OH(g)使壓強(qiáng)增大,平衡向右移動(dòng)
c.反應(yīng)達(dá)到平衡后,通入氬氣使壓強(qiáng)增大,平衡向右移動(dòng)
d.反應(yīng)達(dá)到平衡后,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小
e.若使用催化劑,會(huì)改變反應(yīng)的途徑,但反應(yīng)的不變
②某溫度下,在一個(gè)容積為2L的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng),已知此溫度下的平衡常數(shù)K=50L2/mol2,反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的物質(zhì)的量如下:
請(qǐng)比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小:(填“>”、“<”或“=”)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
據(jù)報(bào)道,一定條件下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實(shí)。
已知:①CH3CH2OH(l) +3 O2 (g) = 2CO2(g) +3H2O(l) △H=-1366.8 kJ/ mol
②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(l) △H=" -571.6" kJ/ mol
(1)寫出由CO2和H2 反應(yīng)合成CH3CH2OH (l)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式 。
(2)堿性乙醇燃料電池易儲(chǔ)存,易推廣,對(duì)環(huán)境污染小,具有非常廣闊的發(fā)展前景。該燃料電池中,使用鉑作電極,KOH溶液做電解質(zhì)溶液。請(qǐng)寫出該燃料電池負(fù)極上的電極反應(yīng)式為 。
(3)用乙醇燃料電池電解400 mL 飽和食鹽水裝置可簡(jiǎn)單表示如下圖:
該裝置中發(fā)生電解反應(yīng)的方程式為 ;在鐵棒附近觀察到的現(xiàn)象是 ;當(dāng)陰極產(chǎn)生448 mL氣體(體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得)時(shí),停止電解,將電解后的溶液混合均勻,溶液的pH為 。(不考慮氣體的溶解及溶液體積的變化)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H =" a" kJ·mol-1,反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。已知1mol SO2(g)完全轉(zhuǎn)化為1mol SO3(g)放熱99 kJ。請(qǐng)回答:
(1)圖中A點(diǎn)表示_______________________,a="__________" 。
(2) Ea的大小對(duì)該反應(yīng)的△H _______(填“有” 或“無”)影響。該反應(yīng)常用V2O5作催化劑,加入V2O5會(huì)使圖中B點(diǎn)_________(填“升高”、“降低”或“不變”)。
(3)已知單質(zhì)硫的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為296kJ·mol-1,寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:________________________ ____,常溫常壓下,由單質(zhì)硫和氧氣經(jīng)兩步反應(yīng),若生成1mol SO3(g),放出的總熱量為___ ___ 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
Ⅰ、下列實(shí)驗(yàn)操作或?qū)?shí)驗(yàn)事實(shí)的描述正確的是____________________
① 用量筒量取稀硫酸溶液8.0mL;
②中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中,可用金屬絲(棒)代替環(huán)形攪拌玻璃棒;
③用熱的濃鹽酸洗滌附著有MnO2的試管;
④在硫酸銅晶體結(jié)晶水含量的測(cè)定中,若加熱后的無水硫酸銅粉末表面發(fā)黑,則所測(cè)結(jié)晶水含量可能會(huì)偏高 ;
⑤Fe(OH)3膠體與FeCl3溶液可用過濾的方法分離;
⑥用堿式滴定管量取KMnO4溶液20.50mL ;
⑦將水沿?zé)瓋?nèi)壁緩緩注入濃硫酸中,不斷用玻璃棒攪拌以稀釋濃硫酸;
⑧用濕潤(rùn)的pH試紙測(cè)量某溶液pH時(shí),測(cè)量值一定比真實(shí)值。
⑨鋅和一定量稀硫酸反應(yīng),為加快速率而不影響H2的量可向溶液中加適量Cu(NO3)2晶體。
Ⅱ、2013年初,霧霾天氣多次肆虐天津、北京等地區(qū)。其中,燃煤和汽車尾氣是造成空氣污染的原因之一。
(1)汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)!鱄<0
①該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式
②若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (填代號(hào))。
(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題。
煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知:①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol
②2NO2(g) N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH = -44.0 kJ/mol
寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(l)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
由于催化劑可以為化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益,催化劑研究和尋找一直是受到重視的高科技領(lǐng)域。
(1)V2O5是接觸法制硫酸的催化劑。下圖為硫酸生產(chǎn)過程中2SO2 (g) + O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1反應(yīng)過程的能量變化示意圖。
①V2O5的使用會(huì)使圖中B點(diǎn) (填“升高”、“降低”)。
②一定條件下,SO2與空氣反應(yīng)tmin后,SO2和SO3物質(zhì)的量濃度分別為a mol/L和b mol/L,則SO2起始物質(zhì)的量濃度為 mol/L;生成SO3的化學(xué)反應(yīng)速率為 mol/(L·min)。
(2)下圖是一種以銅、稀硫酸為原料生產(chǎn)藍(lán)礬的生產(chǎn)流程示意圖。
①生成CuSO4的總反應(yīng)為2Cu+O2+2H2SO4=2 CuSO4+2H2O,少量起催化作用,使反應(yīng)按以下兩步完成:
第一步:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+
第二步: 。(用離子方程式表示)
②調(diào)節(jié)溶液pH為3~4的目的是 ,調(diào)節(jié)時(shí)加入的試劑可以為 。(選填序號(hào))
a.NaOH溶液 b.CuO粉末 c.Cu2(OH)2CO3 d.氨水
(3)納米TiO2是優(yōu)良的光敏催化劑。工業(yè)上用鈦鐵礦制得粗TiO2;再轉(zhuǎn)化為TiCl4(l);由TiCl4(l)制取納米TiO2的方法之一是將TiCl4氣體導(dǎo)入氫氧火焰中(700~1000℃)進(jìn)行水解。
已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
①寫出TiO2和焦炭、氯氣反應(yīng)生成TiCl4和CO的熱化學(xué)方程式: 。
②寫出上述TiCl4(l)制取納米TiO2的化學(xué)方程式: 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
工業(yè)上合成氨的熱反應(yīng)方程式如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92 kJ/mol
(1)若已知破壞1mol鍵、H—H鍵鍵分別需吸收的能量為946 kJ、436 kJ,則斷開1molN—H需吸收的能量為 kJ。
(2)在恒溫恒壓的條件下,將2mol N2和6molH2通入一容積可變的容器中反應(yīng),達(dá)到平衡后氣體的體積為反應(yīng)前的75%,則該過程釋放的能量為 kJ,氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為 ,平衡后氨氣占混合氣體的體積分?jǐn)?shù)為 。
(3)若將1mol N2和1molH2通入兩個(gè)相同體積的密閉容器甲和乙中,甲容器保持溫度和體積不變,乙容器保持溫度和壓強(qiáng)不變,經(jīng)過一段時(shí)間后,兩容器均達(dá)到平衡狀態(tài)。
①建立平衡所需的時(shí)間:甲 乙(填“>”,“<”或“=”)
②達(dá)到平衡后氨氣的體積分?jǐn)?shù):甲 乙(填“>”,“<”或“=”)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
鐵元素是重要的金屬元素,單質(zhì)鐵在工業(yè)和生活中使用得最為廣泛。鐵還有很多重要的化合物及其化學(xué)反應(yīng)。如鐵與水反應(yīng):3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H
(1)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=_______。
(2) 已知:①3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) △H1=-1118.4kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=-483.8kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3=-571.8kJ/mol
則△H=_______。
(3)在t0C時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=16,在2L恒溫恒容密閉容器甲和乙中,分別按下表所示加入物質(zhì),反應(yīng)經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到平衡。
| Fe | H2O(g) | Fe3O4 | H2 |
甲/mol | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
乙/mol | 1.0 | 1.5 | 1.0 | 1.0 |
| Fe | H2O(g) | Fe3O4 | H2 |
起始/mol | 3.0 | 4.0 | 0 | 0 |
平衡/mol | m | n | p | q |
| Fe | H2O(g) | Fe3O4 | H2 |
A/mol | 3.0 | 4.0 | 0 | 0 |
B/mol | 0 | 0 | 1 | 4 |
C/mol | m | n | p | q |
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