在一固定容積的密閉容器中進(jìn)行著如下反應(yīng):
CO2(g) + H2(g)   CO(g) + H2O(g),其平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下:

t℃
700
800
850
1000
1200
K
2.6
1.7
1.0
0.9
0.6
(1) K的表達(dá)式為:               ;該反應(yīng)的正反應(yīng)為           反應(yīng)(“吸熱”或“放熱”)
(2) 能判斷該反應(yīng)是否已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是:               
A.容器中壓強(qiáng)不變        B.混合氣體中CO濃度不變
C.v(H2)正= v(H2O)逆      D.c(CO2) = c(CO) 
(3)某研究小組利用反應(yīng):CO(g)+H2O(g)  H2(g)+CO2(g)  △H=-41.2kJ/mol,制備CO2與H2的混合氣體。用堿液吸收一定量CO2的方法來(lái)提高混合氣中H2與CO2的體積比。若以1L1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積)CO2,則吸收后溶液中各離子濃度從大到小的順序是                                。
(4)如將H2與CO2以4:1的體積比混合,在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH4。已知:
CH4 (g) + 2O2(g)  CO2(g)+ 2H2O(1)  ΔH1=-890.3 kJ/mol 
H2(g) + 1/2O2(g)  H2O(1)           ΔH2=-285.8 kJ/mol 
則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是                     
(5)熔融鹽燃料電池如下圖:

該圖是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),以CH4為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料為電極。已知負(fù)極的電極反應(yīng)是CH4 +4CO32-8e=5CO2+2H2O。正極的電極反應(yīng)是_______ 。為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán),則A物質(zhì)的化學(xué)式是_________。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,若通入了標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣448L(假設(shè)空氣中O2體積分?jǐn)?shù)為20%),則熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4____________L。

(1);    放熱;
(2)B、C;
(3)c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
(4)CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l) ΔH=-252.9kJ/mol
(5)O2+4e-+2CO2=2CO32-    CO2  44.8

解析試題分析:(1)反應(yīng)CO2(g) + H2(g)   CO(g) + H2O(g) 平衡常數(shù)表達(dá)式為。由表格中數(shù)據(jù)可知,隨著溫度升高,平衡常數(shù)減少,說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。(2)容器容積固定,反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變,所以無(wú)論是平衡狀態(tài)還是非平衡狀態(tài),容器中壓強(qiáng)均不變,A錯(cuò)誤;化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是正、逆反應(yīng)速率相等,各組分濃度保持不變,所以CO濃度保持不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài),B正確;H2和H2O的計(jì)量數(shù)比為1:1,所以v(H2)= v(H2O)的狀態(tài)是平衡狀態(tài),C正確;二氧化碳與一氧化碳濃度相等不能作為判斷反應(yīng)是平衡狀態(tài)的標(biāo)志,平衡時(shí)二者濃度可能相等也可能不等,與二氧化碳起始投料和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率有關(guān)系,D錯(cuò)誤。(3)CO2與NaOH反應(yīng)有兩種情況:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O、NaOH+CO2=NaHCO3,題中CO2與NaOH物質(zhì)的量比為2:3,介于1:1與1:2之間,所以1molCO2與1.5molNaOH生成Na2CO3和NaHCO3,設(shè)Na2CO3、NaHCO3物質(zhì)的量分別為x、y,由C守恒得x+y=1;由Na守恒得2x+y=1.5,解得x=y=0.5mol。CO32-水解生成HCO3-和OH-,所以溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)閏(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。(4)CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)  ΔH=4ΔH2-ΔH1=-252.9 kJ/mol。(5)電池中介質(zhì)為熔融碳酸鹽,正極通入的是氧氣,正極反應(yīng)為O2+4e-=2O2-、O2-+CO2=CO32-,將二式相加即得O2+4e-+2CO2=2CO32-。由電極反應(yīng)可知圖中的A為CO2。由正、負(fù)極電子轉(zhuǎn)移相等得CH4~8e-~2O2,所以通入的O2為4mol時(shí)反應(yīng)的CH4為2mol。
考點(diǎn):化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志 離子濃度比較 蓋斯定律 電化學(xué)
點(diǎn)評(píng):本題(5)也可先寫(xiě)出燃料電池總反應(yīng)CH4+2O2=CO2+2H2O,用總反應(yīng)減去負(fù)極電極反應(yīng)式即得正極電極反應(yīng)式。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

氮是地球上含量豐富的元素,氮及其化合物的研究在生產(chǎn)、生活中有著重要意義.
(1)如圖是1mol NO2和1mol CO反應(yīng)生成CO2和NO過(guò)程中能量變化示意圖,寫(xiě)出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=-234kJ?mol-1
NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=-234kJ?mol-1
.若在反應(yīng)體系中加入催化劑使反應(yīng)速率增大,則E1的變化是
減小
減小
,該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H
不變
不變
(填“增大”“減小”或“不變”).
(2)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ?mol-1
2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746kJ?mol-1
則反應(yīng)CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)的△H=
-283
-283
kJ?mol-1
(3)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)道,在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生下列反應(yīng):N2(g)+3H2O(l)=2NH3(g)+
3
2
O2(g)△H=a kJ?mol-1
為進(jìn)一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系,測(cè)得常壓下達(dá)到平衡時(shí)部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:
T/K 303 313 323
NH3生成量/(10-6mol) 4.8 5.9 6.0
此合成反應(yīng)中,a
0;△s
0,(填“>”、“<”或“=”)
(4)在一固定容積為2L的密閉容器內(nèi)加入2mol NH3和3mol O2,發(fā)生反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g),2min后達(dá)到平衡,生成1.2mol NO.則前2分鐘的平均反應(yīng)速率v(NH3)為
0.3mol/(L?min),
0.3mol/(L?min),
,平衡時(shí)O2的轉(zhuǎn)化率為
50%
50%
,該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=
C4(NO)C6(H2O)
C4(NH3)C5(O2)
C4(NO)C6(H2O)
C4(NH3)C5(O2)
,

(5)某溫度下,體積均為0.25L的兩個(gè)恒容密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng):N2(g)+3H2(g) 
催化劑
高溫高壓
2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1,實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)起始時(shí)、達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:
容器
編號(hào)
起始時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol 反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)的焓變/kJ?mol-1
N2 H2 NH3
A 1 3 0 △H1=-23.1
B 0.9 2.7 0.2 △H2
容器B中反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的反應(yīng)熱△H2=
13.86
13.86

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

精英家教網(wǎng)能源是制約國(guó)家發(fā)展進(jìn)程的因素之一.甲醇、二甲醚等被稱(chēng)為2 1世紀(jì)的綠色能源,工業(yè)上利用天然氣為主要原料與二氧化碳、水蒸氣在一定條件下制備合成氣(CO、H2),再制成甲醇、二甲醚.
(1)工業(yè)上,可以分離合成氣中的氫氣,用于合成氨,常用醋酸二氨合亞銅[Cu(NH32]AC溶液(AC=CH3COO-)來(lái)吸收合成氣中的一氧化碳,其反應(yīng)原理為:[Cu(NH32]AC(aq)+CO(g)+NH3(g)?[Cu(NH33]AC?CO(aq)△H<0常壓下,將吸收一氧化碳的溶液處理重新獲得[Cu(NH32]AC溶液的措施是
 
;
(2)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)a:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol;反應(yīng)b:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0
①對(duì)于反應(yīng)a,某溫度下,將4.0mol CO2(g)和12.0mol H2(g)充入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),測(cè)得甲醇蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為30%,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為
 
;
②對(duì)于反應(yīng)b,某溫度下,將1.0mol CO(g)和2.0mol H2(g)充入固定容積的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),改變溫度和壓強(qiáng),平衡體系中CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如圖所示,于溫和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是
 
;(填字母代號(hào))
 A.p3>p2,T3>T2  B.p2>p4,T4>T2   C.p1>p3,T1>T3    D.p1>p4,T2>T3
(3)CO可以合成二甲醚,二甲醚可以作為燃料電池的原料,化學(xué)反應(yīng)原理為:CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H<0
①在恒容密閉容器里按體積比為1:4充入一氧化碳和氫氣,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(shuō)明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是
 
;
A.逆反應(yīng)速率先增大后減小
B.反應(yīng)物的體積百分含量減小
C.正反應(yīng)速率先增大后減小
D.化學(xué)平衡常數(shù)K值增大
②寫(xiě)出二甲醚堿性燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式
 
;
③己知參與電極反應(yīng)的電極材料單位質(zhì)量放出電能的大小稱(chēng)為該電池的比能量.關(guān)于二甲醚堿性燃料電池與乙醇?jí)A性燃料電池,下列說(shuō)法正確的是
 
(填字母)
A.兩種燃料互為同分異構(gòu)體,分子式和摩爾質(zhì)量相同,比能量相同
B.兩種燃料所含共價(jià)鍵數(shù)目相同,斷鍵時(shí)所需能量相同,比能量相同
C.兩種燃料所含共價(jià)鍵類(lèi)型不同,斷鍵時(shí)所需能量不同,比能量不同
(4)已知lg二甲醚氣體完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量為31.63kJ,請(qǐng)寫(xiě)出表示二甲醚燃燒熱的熱化學(xué)方程式
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2011屆浙江省杭州高級(jí)中學(xué)高三高考全真模擬卷(理綜)化學(xué)試題 題型:填空題

氮是大氣中含量豐富的一種元素,氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要作用,減少氮氧化物的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一。請(qǐng)回答下列氮及其化合物的相關(guān)問(wèn)題:
(1)據(jù)報(bào)道,意大利科學(xué)家獲得了極具研究?jī)r(jià)值的N4,其分子結(jié)構(gòu)與白磷分子的正四面體結(jié)構(gòu)相似。已知斷裂1 mol N-N鍵吸收167 kJ熱量,生成1 mol N≡N鍵放出942 kJ熱量,請(qǐng)寫(xiě)出N4氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:______________________。
(2)據(jù)報(bào)道,NH3可直接用作車(chē)用燃料電池,寫(xiě)出該電池的負(fù)極反應(yīng)式:
__________________________________________________________________________。
(3)在T1℃時(shí),將5 mol N2O5置于10 L固定容積的密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng):2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g);△H>0。反應(yīng)至5分鐘時(shí)各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化,測(cè)得NO2的體積分?jǐn)?shù)為50%。
①上述平衡體系中O2的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)_________,N2O5的物質(zhì)的量為_(kāi)_________mol。
②用O2表示從0~5 min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率υ(O2)= __________。
③將上述平衡體系的溫度降至T2℃,密閉容器內(nèi)減小的物理量有__________。
A.壓強(qiáng)      B.密度       C.反應(yīng)速率       D.N2O5的濃度
(4)在恒溫恒容的密閉容器中充入NO2,建立如下平衡:2NO2(g)N2O4(g),平衡時(shí)N2O4與NO2的物質(zhì)的量之比為a,其它條件不變的情況下,分別再充入NO2和再充入N2O4,平衡后引起的變化正確的是__________。
A.都引起a減小      B.都引起a增大
C.充入NO2引起a減小,充入N2O4引起a增大
D.充入NO2引起a增大,充入N2O4引起a減小

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2014屆浙江省溫州市十校聯(lián)合體高三上學(xué)期期中聯(lián)考化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

氮是大氣中含量豐富的一種元素,氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要作用,減少氮氧化物的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一。請(qǐng)回答下列氮及其化合物的相關(guān)問(wèn)題:

(1)據(jù)報(bào)道,意大利科學(xué)家獲得了極具研究?jī)r(jià)值的N4,其分子結(jié)構(gòu)與白磷分子的正四面體結(jié)構(gòu)相似。已知斷裂1 mol N-N鍵吸收167 kJ熱量,生成1 mol N≡N鍵放出942 kJ熱量,請(qǐng)寫(xiě)出N4氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:                             。

(2)據(jù)報(bào)道,NH3可直接用作車(chē)用燃料電池,寫(xiě)出該電池的負(fù)極反應(yīng)式:                           。

(3)在T1℃時(shí),將5 mol N2O5置于10L固定容積的密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng):2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g);△H>0。反應(yīng)至5分鐘時(shí)各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化,測(cè)得NO2的體積分?jǐn)?shù)為50%。

①求該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=         (數(shù)字代入式子即可),上述平衡體系中O2的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)_________。

②用O2表示從0~5 min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率υ(O2)=         。

③將上述平衡體系的溫度降至T2℃,密閉容器內(nèi)減小的物理量有         。

A.壓強(qiáng)            B.密度           C.反應(yīng)速率           D.N2O5的濃度

(4)在恒溫恒容的密閉容器中充入NO2,建立如下平衡:2NO2(g)N2O4(g),平衡時(shí)N2O4與NO2的物質(zhì)的量之比為a,其它條件不變的情況下,分別再充入NO2和再充入N2O4,平衡后引起的變化正確的是__________。

A.都引起a減小   B.都引起a增大   C.充入NO2引起a減小,充入N2O4引起a增大

D.充入NO2引起a增大,充入N2O4引起a減小

 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

一定條件下將2mol SO2和2mol SO3氣體混合于一固定容積的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):

2SO2+O2  2SO3,平衡時(shí)SO3為n mol,在相同溫度下,分別按下列配比在上述容

器中放入起始物質(zhì),平衡時(shí)SO3的物質(zhì)的量可能大于n的是 (     )

A.2 mol SO2 + 1 mol O2                B.4 mol SO2 + 1 mol O2

C.2 mol SO2 + 1 mol O2 + 2 SO      D.3 mol SO2 + 1 SO3

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