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專題18化學(xué)反應(yīng)原理1.H2O2廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、化學(xué)合成等領(lǐng)域。(1)H2O2的電子式是___________。(2)趣味實(shí)驗(yàn)“大象牙膏”的實(shí)驗(yàn)原理是H2O2溶液在KI催化作用下分解,反應(yīng)的機(jī)理可表示為:i.H2O2(l)+I-(aq)====H2O(l)+IO-(aq)△H1=+akJ/moL(a>0)ii.H2O2(l)+________________________________。①2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)△H=-196kJ/mol,補(bǔ)全反應(yīng)ii_______________(用熱化學(xué)方程式表示)。②某小組在研究影響H2O2分解速率的因素時(shí)得到圖1的數(shù)據(jù)關(guān)系,由此得出的結(jié)論是________。③已知:i的反應(yīng)速率小于ii的反應(yīng)速率,在圖2畫出H2O2溶液中加入KI后,“反應(yīng)過程—能量”示意圖。_________(3)為分析不同試劑是否對(duì)H2O2分解有催化作用,該小組向四支盛有10mL5%H2O2的試管中滴加不同溶液,實(shí)驗(yàn)記錄如下:試管ⅠⅡⅢⅣ滴加試劑2滴1mol/LNaCl2滴1mol/LCuSO42滴1mol/LCuSO4和2滴1mol/LNaCl2滴1mol/LCuSO4和4滴1mol/LNaCl產(chǎn)生氣泡情況無氣泡產(chǎn)生均產(chǎn)生氣泡,且氣泡速率從Ⅱ到Ⅳ依次加快實(shí)驗(yàn)Ⅰ的目的是______________,由實(shí)驗(yàn)(3)可得出的結(jié)論是________________。2.甲醇是重要的化工原料,發(fā)展前景廣闊。(1)利用甲醇可制成微生物燃料電池(利用微生物將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置)。某微生物燃料電池裝置如右圖所示:A極是________極(填“正”或“負(fù)”),其電極反應(yīng)式是________。(2)研究表明CO2加氫可以合成甲醇。CO2和H2可發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng):I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2①反應(yīng)I的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=________。②有利于提高反應(yīng)I中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的措施有________(填序號(hào))。a.使用催化劑b.加壓c.增大CO2和H2的初始投料比③研究溫度對(duì)于甲醇產(chǎn)率的影響。在210℃~290℃,保持原料氣中CO2和H2的投料比不變,按一定流速通過催化劑甲,主要發(fā)生反應(yīng)I,得到甲醇的實(shí)際產(chǎn)率、平衡產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如右圖所示。ΔH1________0(填“>”、“=”或“<”),其依據(jù)是________。④某實(shí)驗(yàn)控制壓強(qiáng)一定,CO2和H2初始投料比一定,按一定流速通過催化劑乙,經(jīng)過相同時(shí)間測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)):T(K)CO2實(shí)際轉(zhuǎn)化率(%)甲醇選擇性(%)【注】54312.342.355315.339.1【注】甲醇選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,升高溫度,CO2的實(shí)際轉(zhuǎn)化率提高而甲醇的選擇性降低,其原因是________。3.二氧化碳是主要的溫室氣體,也是一種工業(yè)原料。將其固定及利用,有利于緩解溫室效應(yīng)帶來的環(huán)境問題。(1)用二氧化碳合成甲醇。已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H1=-484kJ/mol2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H2=-1348kJ/mol在催化劑作用下,CO2(g)和H2(g)反應(yīng)生成CH3OH(g)和H2O(g),該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是________。(2)用二氧化碳合成低密度聚乙烯(LDPE)。以納米二氧化鈦膜為工作電極,常溫常壓電解CO2,可制得LDPE,該電極反應(yīng)可能的機(jī)理如下圖所示。①過程Ⅰ~Ⅲ中碳元素均發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。②CO2轉(zhuǎn)化為LDPE的電極反應(yīng)式是(補(bǔ)充完整并配平)________2nCO2+□________+□________=+□________。③工業(yè)上生產(chǎn)1.4×104kg的LDPE,理論上需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2的體積是______L。(3)用二氧化碳與環(huán)氧丙烷()反應(yīng)合成可降解塑料PPC,同時(shí)也能生成副產(chǎn)物CPC,其化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化如下圖所示;在不同溫度和壓強(qiáng)下,PPC的選擇性(產(chǎn)物中PPC的質(zhì)量與產(chǎn)物總質(zhì)量的比值)和總產(chǎn)率(產(chǎn)物總質(zhì)量與反應(yīng)物投料總質(zhì)量的比值)如下表所示。①通過表中數(shù)據(jù)ⅰ、ⅱ、??梢缘贸龅慕Y(jié)論是________;在25℃時(shí),實(shí)際生產(chǎn)中選擇反應(yīng)壓強(qiáng)為1.5MPa,而不是2.0MPa,理由是________。②通過表中數(shù)據(jù)ⅱ、ⅳ、ⅴ可知溫度升高會(huì)使PPC的選擇性下降,結(jié)合上圖說明其原因可能是______。5.氯乙烯是合成聚氯乙烯的單體,制取氯乙烯的方法有乙炔加成法、乙烯氧氯化法等。(1)乙炔加成法包含的主要反應(yīng)如下:CaO+3CCaC2+CO↑CaC2+2H2O→Ca(OH)2+HC≡CH↑HC≡CH+HClCH2=CHCl①CaC2的電子式為__________。②該方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資低、收率高等優(yōu)點(diǎn);其缺點(diǎn)是_______________(列舉2點(diǎn))。(2)乙烯氧氯化法包含的反應(yīng)如下:CH2=CH2(g)+Cl2(g)→ClCH2-CH2Cl(g)△H12CH2=CH2(g)+4HCl(g)+O2(g)→2ClCH2-CH2Cl(g)+2H2O(g)△H2ClCH2-CH2Cl(g)→CH2=CHCl(g)+HCl(g)△H3總反應(yīng):4CH2=CH2(g)+2Cl2(g)+O2(g)→4CH2=CHCl(g)+2H2O(g)△H4則△H4=__________(用含△H1、△H2、△H3的代數(shù)式表示)。(3)將一定量的1,2-二氯乙烷充入密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):ClCH2-CH2Cl(g)→CH2=CHCl(g)+HCl(g),兩種物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(w)與溫度的關(guān)系如圖所示。①溫度低于290℃時(shí),氯乙烯的產(chǎn)率為0,其原因是______________________;該反應(yīng)的△H________(填“>”或“<”)0。②已知A點(diǎn)的總壓強(qiáng)為101kPa,則A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡常數(shù)Kp=_______(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字)。③不考慮反應(yīng)的選擇性,若要進(jìn)一步提高氯乙烯的平衡產(chǎn)率,則可以采取的措施是_____________(任寫兩條)。5.NH3、N2H4在工業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)中都有廣泛應(yīng)用?;卮鹣铝袉栴}:(1)①N2H4(g)N2(g)+2H2(g)△H1②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H2③7N2H4(g)8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g)△H3△H3=___________(用含△H1和△H2的代數(shù)式表示)。(2)納米鈷的催化作用下,N2H4可分解生成兩種氣體,其中一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)。當(dāng)反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí),混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如圖所示。該反應(yīng)的△H________(填“>”或“<”)0,N2H4發(fā)生分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。(3)T℃時(shí),向一體積為5L的恒容密閉容器中充入總物質(zhì)的量為2mol的CO2和NH3,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):2NH3(g)+CO2(g)====CO(NH2)2(s)+H2O(g)?;旌蠚怏w中氨氣的體積分?jǐn)?shù)隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖所示。①0~60s內(nèi),反應(yīng)速率v(CO2)=________mol/(L·s)②T℃時(shí),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=________。6.能源問題是人類社會(huì)面臨的重大課題,甲醇是未來重要的綠色能源之一。(1)利用工業(yè)廢氣CO2可制取甲醇。下列兩個(gè)反應(yīng)的能量關(guān)系如圖:則CO2與H2反應(yīng)生成CH3OH的熱化學(xué)方程式為_______________________。(2)CH4和H2O(g)通過下列轉(zhuǎn)化也可以制得CH3OH;I.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H>0II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0將1.0molCH4和3.0molH2O(g)通入反應(yīng)室(容積為100L)中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I,CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示:①已知壓強(qiáng)p1,溫度為100℃時(shí)反應(yīng)I達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,則用H2表示的平均反應(yīng)速率為______________;②圖中的p1_______p2(填“<”、“>”或“=”),判斷的理由是________________________。③若反應(yīng)II在恒容密閉容器進(jìn)行,下列能判斷反應(yīng)II達(dá)到平衡狀態(tài)的是_________(填字母)。a.CH3OH的生成速率與消耗CO的速率相等b.混合氣體的密度不變c混合氣體的總物質(zhì)的量不變d.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化④在某溫度下,將一定量的CO和H2投入10L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)II,5min時(shí)達(dá)到平衡,各物質(zhì)的物質(zhì)的濃度(mol·L﹣1)變化如下表所示:若5min時(shí)只改變了某一條件,則所改變的條件是_____________;10min時(shí)測(cè)得各物質(zhì)濃度如上表,此時(shí)v正_______v逆(填“<”、“>”或“=”)。7.工業(yè)上用CO和H2反應(yīng)制備二甲醚(CH3OCH3)的條件是壓力2.0~10.0MPa,溫度300℃。設(shè)備中進(jìn)行下列反應(yīng),請(qǐng)回答下列問題:①CO(g)+2H2(B)CH3OH(g)△H=-90.7kJ/mol②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ/mol③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol(1)總反應(yīng)3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=_____________。據(jù)此可判斷該反應(yīng)_________________條件下自發(fā)。(2)在溫度和容積不變的條件下發(fā)生反應(yīng)①,能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是_____a.容器中壓強(qiáng)保持不變b.混合氣體中c(CO)不變c.v正(CO)=v逆(H2)d.c(CH3OH)=c(CO)(3)在2L的容器中加入amolCH3OH(g)發(fā)生反應(yīng)②,達(dá)到平衡后若再加入amolCH3OH(g)重新達(dá)到平衡時(shí),CH3OH的轉(zhuǎn)化率____________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(4)850℃時(shí)在一體積為10L的容器中通入一定量的CO和H2O(g)發(fā)生反應(yīng)③,CO和H2O(g)濃度變化如圖所示。①0~4min的平均反應(yīng)速率,v(CO)=________________。②若溫度不變,向該容器中加入4mo1CO(g)、2mo1H2O(g)、3mo1CO2(g)和3molH2(g),起始時(shí)v正(CO)______v逆(H2)(填“<”、“>”或“=”),請(qǐng)結(jié)合必要的計(jì)算說明理由。________。8.(1)氮的固定是幾百年來科學(xué)家一直研究的課題。下表列舉了不冋溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分化學(xué)平衡常數(shù)K的值:反應(yīng)大氣固氮N2(g)+O2(g)2NO(g)工業(yè)固氮N2(g)+3H2(g)2NH3(g)溫度/℃272000℃25400450K3.84×10-310.15×1080.507200①分析數(shù)據(jù)可知:大氣固氮反應(yīng)屬于_____________(填“吸熱”或“放熱”反應(yīng)。②從平衡視角考慮,工業(yè)固氮應(yīng)該選擇常溫條件,但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)卻選擇500℃左右的高溫,解釋其原因________________________________。③在一定的溫度和壓強(qiáng)下,把2體積N2和6體積H2充入一容積可變的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0。反應(yīng)達(dá)到平衡后N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%,若在相同容器中充入m摩爾的N2和n摩爾的H2也能使平衡時(shí)N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到a%,則m和n的關(guān)系用代數(shù)式表達(dá)應(yīng)為___________。若在一定溫度下的定容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),能說明此反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是________。A.密度不變B.混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不變C.V正(N2)=2v逆(NH3)D.N2的體積分?jǐn)?shù)不再改變(2)體積均為10mL,pH均為2的醋酸溶液與一元酸HX溶液分別加水稀釋至1000mL,稀釋過程pH變化如圖:則HX的電離平衡常數(shù)_________(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸的電離平衡常數(shù)。稀釋后,HX溶液中水電離出來的c(H+)_______(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸的溶液中水電離出來的c(H+),理由是_______________________________________。(3)已知100℃時(shí),水的離子積常數(shù)為1×10-12,將此溫度下pH=1的H2SO4溶液aL與pH=11的NaOH溶液bL混合,若所得混合液pH=2,則a∶b=________。9.汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO。為減輕大氣污染,人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣:(1)已知:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)△H=﹣746.5kJ/mol2C(s)+O2(g)2CO(g)△H=﹣221kJ/molC(s)+O2(g)CO2(g)△H=﹣393.5kJ/mol則N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=
____________kJ/mol(2)T℃下,在一容積不變的密閉容器中,通入一定量的NO和CO,用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間NO和CO的濃度如下表:時(shí)間/s012345c(NO)/10-4mol/L10.04.50C11.501.001.00c(CO)/10-3mol/L3.603.05C22.752.702.70則C2較合理的數(shù)值為_________(填字母標(biāo)號(hào))A.4.20
B.4.00
C.2.95D.2.85(3)將不同物質(zhì)的量的H2O(g)和CO(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng):H2O(g)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)得到如下三組數(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/minH2OCOCOH2i650242.41.65ii900121.60.43iii900abCd1若a=2,b=1,則c=____,三組實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系K(i)_____K(ii)_____K(iii)(填“>”、“<”或“=”)。(4)控制反應(yīng)條件,CO和H2可以用來合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化學(xué)方程式為:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同條件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡轉(zhuǎn)化率隨氫碳比的變化如圖所示:①合成二甲醚的最佳氫碳比為__________。②甲醇使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致污染,可用電解法消除這種污染。其原理是電解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液,將Co2+氧化為Co3+,Co3+再將CH3OH氧化成CO2,Co3+氧化CH3OH的離子方程式為________________。10.碳的氧化物對(duì)環(huán)境的影響較大,CO是燃煤工業(yè)生產(chǎn)中的大氣污染物,CO2則促進(jìn)了地球的溫室效應(yīng)。給地球生命帶來了極大的威脅。(1)已知:①甲醇的燃燒熱△H=-726.4kJ·mol-1②H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ·mol-1。則二氧化碳和氫氣合成液態(tài)甲醇,生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為_____________________________。(2)二氧化碳合成CH3OH的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1,過程中會(huì)產(chǎn)生副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2。圖1是合成甲醇反應(yīng)中溫度對(duì)CH3OH、CO的產(chǎn)率影響曲線圖,△H2________0(填“>”或“<”)。增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng),合成甲醇的反應(yīng)速率___________(填“增大”“減小”或“不變”),副反應(yīng)的化學(xué)平衡________(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”)移動(dòng)。(3)以某些過渡金屬氧化物作催化劑,二氧化碳與甲烷可轉(zhuǎn)化為乙酸:CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g)△H=+36.0kJ·mol-1。不同溫度下,乙酸的生成速率變化曲線如圖2。結(jié)合反應(yīng)速率,使用催化劑的最佳溫度是________℃,欲提高CH4的轉(zhuǎn)化率,請(qǐng)?zhí)峁┮环N可行的措施:____________________________。(4)一定條件下,CO2與NH3可合成尿素[CO(NH2)2]:CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)△H。某溫度下。在容積為1L的恒容密閉容器中,加入一定氨碳比的3molCO2和NH3的混合氣體。圖3是有關(guān)量的變化曲線,其中表示NH3轉(zhuǎn)化率的是曲線________(填“a”或“b”),曲線c表示尿素在平衡體系中的體積分?jǐn)?shù)變化曲線,則M點(diǎn)的平衡常數(shù)K=________,y=________。11.一定條件下鐵可以和CO2發(fā)生反應(yīng):Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g);△H>0(1)一定溫度下,向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2氣體,反應(yīng)過程中CO2氣體和CO氣體的濃度與時(shí)間的關(guān)系如右圖所示,則8分鐘內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=______。(2)寫出該反應(yīng)平衡常表達(dá)式:K=__________;下列措施中能使該反應(yīng)的平衡常數(shù)K增大的是____(填序號(hào))。A.升高溫度B.增大壓強(qiáng)C.充入COD.再加入一些鐵粉(3)反應(yīng)達(dá)到平衡后,若保持容器體積不變時(shí),再通入少量的CO2,則CO2的轉(zhuǎn)化率將______(填“增大”、“減小”、“不變”)。(4)鐵的重要化合物在生產(chǎn)生活中應(yīng)用十分廣泛。①高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型飲用水消毒劑。高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是:強(qiáng)堿性溶液中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高鐵酸鈉、氯化鈉和另一種常見化合物,該反應(yīng)的離子方程式為____________。②高鐵電池的總反應(yīng)為:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH下列敘述錯(cuò)誤的是____(填序號(hào))。A.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移6mol電子,負(fù)極有2molK2FeO4被還原B.充電時(shí)陰極反應(yīng)為:Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-C.放電時(shí)正極反應(yīng)為:FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-D.充電時(shí)陽極附近溶液的堿性減弱(5)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-483.6kJ/mol寫出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的熱化學(xué)方程式:____________。12.基于CaSO4為載氧體的天然氣燃燒是一種新型綠色的燃燒方式,CaSO4作為氧和熱量的有效載體,能夠高效低能耗地實(shí)現(xiàn)CO2的分離和捕獲。其原理如下圖所示:(1)已知在燃料反應(yīng)器中發(fā)生如下反應(yīng):i.4CaSO4(s)+CH4(g)=4CaO(s)+CO2(g)+4SO2(g)+2H2O(g)ΔH1=akJ/molii.CaSO4(s)+CH4(g)=CaS(s)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=bkJ/molⅲ.CaS(s)+3CaSO4(s)=4CaO(s)+4SO2(g)ΔH3=ckJ/mol①燃料反應(yīng)器中主反應(yīng)為_________(填“i”“ii”或“ⅲ”)。②反應(yīng)i和ii的平衡常數(shù)Kp與溫度的關(guān)系如圖1,則a_______0(填“>”“=“或“<”);720℃時(shí)反應(yīng)ⅲ的平衡常數(shù)Kp=________。③下列措施可提高反應(yīng)ii中甲烷平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率的是_______。A.增加CaSO4固體的投入量B.將水蒸氣冷凝C.升溫D.增大甲烷流量(2)如圖2所示,該燃料反應(yīng)器最佳溫度范圍為850℃-900℃之間,從化學(xué)反應(yīng)原理的角度說明原因:______________________________________________________。(3)空氣反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為CaS(s)+2O2(g)=CaSO4(s)ΔH4=dkJ/mol①根據(jù)熱化學(xué)原理推測(cè)該反應(yīng)為__________反應(yīng)。②在天然氣燃燒過程中,可循環(huán)利用的物質(zhì)為________。(4)該原理總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____________________。13.MnO2可作氧化劑、催化劑和干電池中的去極化劑,通過圖1裝置焙燒MrCO3可以制取MnO2。已知:2MnO(s)+O2(g)=2MnO2(s)△H1=akJ.mol-lMnCO3(s)=MnO(s)+CO2(g)△H2=bkJ.mol-l回答下列問題:(1)寫出圖1裝置中制取MnO2的熱化學(xué)方程式:__________(△H用含a、b的代數(shù)式表示)。(2)一定條件下,在1L恒容密閉容器中,該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),CO2與O2的物質(zhì)的量之比為m,氧氣的物質(zhì)的量為2mol,則化學(xué)平衡常數(shù)K=__________。(3)用真空抽氣泵不斷抽氣的目的是___________(從化學(xué)平衡的角度回答)。(4)某科研小組對(duì)碳酸錳與空氣反應(yīng)制備二氧化錳的條件(焙燒溫度和氣氛)進(jìn)行了研究,獲得三幅圖(如圖所示)。①制備時(shí)焙燒溫度為________,氣氛條件為________。②圖2中是在常壓(0.1MPa)下獲得的數(shù)據(jù),試在圖2中用虛線畫出10MPa下反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖。__________________14.“低碳經(jīng)濟(jì)”備受關(guān)注,二氧化碳的回收利用是環(huán)保和能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。(1)已知:①CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)△H=-41kJ·mol-1②CH4(g)C(s)+2H2(g)△H=+73kJ·mol-1③2CO(g)C(s)+CO2(g)△H=-171kJ·mol-1寫出CO2與H2反應(yīng)生成CH4和水蒸氣的熱化學(xué)方程式:_________________________。(2)CO2與H2在催化劑作用下可以合成二甲醚,反應(yīng)原理如下:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H。某溫度下,向體積為2L的密閉容器中充入CO2與H2,發(fā)生上述反應(yīng)。測(cè)得平衡混合物中CH3OCH3(g)的體積分?jǐn)?shù)[φ(CH3OCH3)與起始投料比Z[Z=]的關(guān)系如圖1所示;CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與溫度(T)、壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖2所示。①當(dāng)Z=3時(shí),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率a=__________%。②當(dāng)Z=4時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后,CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)可能是圖1中的_________點(diǎn)(填"D"、"E"或“F")。③由圖2可知該反應(yīng)的△H_______0(選填“>”、“<“或“=”,下同),壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)開_________。④若要進(jìn)一步提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外,還可以采取的措施有________________(任寫一種)。(3)我國科研人員研制出的可充電"Na-CO2"電池,以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料,總反應(yīng)為4Na+3CO22Na2CO3+C。放電時(shí)該電池“吸入”CO2,其工作原理如圖3所示。①放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為____________________。②若生成的Na2CO3和C全部沉積在正極表面,當(dāng)正極增加的質(zhì)量為28g時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為__________。③可選用高氯酸鈉-四甘醇甲醚作電解液的理由是________________________。15.CO2的大量排放不僅會(huì)造成溫室效應(yīng)還會(huì)引起海水中富含二氧化碳后酸度增加,可能會(huì)殺死一些海洋生物,甚至?xí)芙獾舨糠趾4?,從而造成?zāi)難性的后果。所以二氧化碳的吸收和利用成為當(dāng)前研究的重要課題。(1)工業(yè)上以CO2與H2為原料合成甲醇,再以甲醇為原料來合成甲醚。已知:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H12CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-24.5kJ?mol﹣12CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H3=-122.5kJ?mol﹣1甲醇的電子式為________________;△H1=________kJ·mol-1(2)某科研小組探究用活性炭處理汽車尾氣的可行性,在T1℃體積為2L的恒溫密閉容器中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了如下圖像,其中X代表NO濃度變化,Y代表N2和CO2濃度變化:①若15min,后升高到一定溫度,達(dá)到新平衡后容器中N2、CO2、NO的濃度之比為1:1:3,到達(dá)到新平衡時(shí)CO2的反應(yīng)速率與圖中a點(diǎn)相比較,速率_____(填“增大”、“減小”或“不變”),此時(shí)平衡常數(shù)K與T1℃相比_______(填“增大”、“減小”或“不變”)。②T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_________________。③如上圖所示,若15min后改變了一個(gè)條件,t時(shí)刻建立新的平衡,b點(diǎn)坐標(biāo)(0.6,t),c點(diǎn)坐標(biāo)(0.3,t)。則改變的條件可能是_______(填序號(hào))。a.?dāng)U大容器體積b.升高溫度c.使用合適催化劑d.移走部分NO(3)已知:H2CO3的電離常數(shù)Ka1=4.4×10-7,Ka2=5×10-11。25℃時(shí)若用1L1mol·L-1的NaOH溶液吸收CO2,當(dāng)溶液中c(CO32-):c(H2CO3)=2200,此時(shí)該溶液的pH值為________________。(4)以熔融K2CO3為電解質(zhì)的甲醚燃料電池,具有能量轉(zhuǎn)化率高,儲(chǔ)電量大等特點(diǎn),則該電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為______________________。16.十九大報(bào)告指出,“建設(shè)生態(tài)文明是中華民族水續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)”??刂坪椭卫鞱Ox、SO2、CO2是解決光化學(xué)煙算、減少酸雨和溫室效應(yīng)的有效途徑,對(duì)構(gòu)建生態(tài)文明有著極為重要的意義?;卮鹣铝袉栴}:(1)利用SCR和NSR技術(shù)可有效降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在空氣過量條件下的NOx排放。①SCR(選擇催化還原NOx)工作原理:尿素水溶液熱分解為NH3和CO2的化學(xué)方程式為________,SCR催化反應(yīng)器中NH3還原NO2的化學(xué)方程式為__________。②NSR(NOx儲(chǔ)存還原)工作原理:在儲(chǔ)存過程中,NO發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)方程式為__________(2)雙堿法除去SO2的工作原理:NaOH溶液Na2SO3溶液過程①的離子方程式為_____;CaO在水中存在如下轉(zhuǎn)化:CaO(s)+H2O(1)=Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),從平衡移動(dòng)的角度,簡(jiǎn)述過程②NaOH再生的原理____________.(3)人工光合作用技術(shù)回收利用二氧化碳的工作原理:a極為_______極,b極的電極反應(yīng)式為______________。17.研究化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)于生產(chǎn)、生活及環(huán)境保護(hù)具有重要意義。請(qǐng)回答下列問題:(1)常溫下,物質(zhì)的量濃度均為0.1mol·L-1的四種溶液①NH4NO3②CH3COONa③(NH4)2SO4④Na2CO3,pH從大到小排列順序?yàn)開________________(填序號(hào))。(2)常溫下,向20mL0.2mol·L-1H2A溶液中滴加0.2mol·L-1NaOH溶液。有關(guān)微粒物質(zhì)的量變化如下圖所示。則當(dāng)v(NaOH)=20mL時(shí),溶液中離子濃度大小關(guān)系:________,水的電離程度比純水________(填“大”、“小”或“相等”)。(3)含有Cr2O72-的廢水毒性較大,某工廠廢水中含5.0×10-3mol·L-1的Cr2O72-。為了使廢水的排放達(dá)標(biāo),進(jìn)行如下處理:①該廢水中加入綠礬(FeSO4·7H2O)和H+,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________。②若處理后的廢水中殘留的c(Fe3+)=2.0×10-13mol·L-1,則殘留的Cr3+的濃度為___________。(已知:Ksp[Fe(OH)3)]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)(4)利用“Na-CO2”電池將CO2變廢為寶。我國科研人員研制出的可充電“Na-CO2”電池,以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料,總反應(yīng)為4Na+3CO22Na2CO3+C。放電時(shí)該電池“吸入”CO2,其工作原理如圖所示:①放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為_____________________________。②若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面,當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mole-時(shí),兩極的質(zhì)量差為______g。18.碳、及其化合物在生產(chǎn)中有重要應(yīng)用。(1)設(shè)反應(yīng)①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)⊿H=Q1平衡常數(shù)為K1②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)⊿H=Q2平衡常數(shù)為K2不同溫度下,K1、K2的值如下表T/KK1K29731.472.3811732.151.67現(xiàn)有反應(yīng)③H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)⊿H=Q3,結(jié)合上表數(shù)據(jù),根據(jù)反應(yīng)①、②推導(dǎo)出Q1、Q2、Q3的關(guān)系式Q3=_____________,反應(yīng)③是________(填“放”或“吸”)熱反應(yīng)。(2)已知CO2催化加氫合成乙醇的反應(yīng)原理為:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)⊿H<0①圖l、圖2分別是CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)及溫度的變化關(guān)系,已知m為起始時(shí)的投料比,即m=n(H2)/n(CO2),圖l中投料比相同,溫度從高到低的順序?yàn)開_______,圖2中m1、m2、m3從大到小的順序?yàn)開____________。②圖3表示在總壓為5MPa的恒壓條件下,且m=3時(shí),平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系。則曲線d代表的物質(zhì)為________(填化學(xué)式),T4溫度時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=________。(提示:用平衡分壓代替平衡濃度來計(jì)算,某組分平衡分壓=總壓×該組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后三位)19.2016年冬季全國大部分地區(qū)出現(xiàn)霧霾現(xiàn)象,汽車尾氣是造成霧霾的原因之一,汽車尾氣含CO、NO等有毒氣體。為了減少CO對(duì)大氣的污染,某研究性學(xué)習(xí)小組擬研究CO和H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H2。己如:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);△H=-566kJ·moL-12H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-483.6kJ·moL-1H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ·moL-1(1)氫氣燃燒熱△H=_____________________。(2)寫出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的熱化學(xué)方程式______________________。(3)往1L體積不變的容器中加入0.200molCO和1.00molH2O(g),在t℃時(shí)反應(yīng)并達(dá)到平衡,若該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1(方程式中各物質(zhì)前化學(xué)計(jì)量數(shù)為最簡(jiǎn)整數(shù)比),則t℃時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為____________;反應(yīng)達(dá)到平衡后,升高溫度,此時(shí)平衡常數(shù)將____________(填“變大”、“不變”或“變小”)。(4)從汽車尾氣中分離出CO與O2、與熔融鹽Na2CO3組成燃料電池,同時(shí)采用電解法制備N2O5,裝置如下圖所示,其中Y為CO2。寫出石墨Ⅰ電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式________________。在電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式為______________________。(5)已知?dú)溲趸}和鎢酸鈣(CaWO4)都是微溶電解質(zhì),兩者的溶解度均隨溫度升高而減小。下圖為不同溫度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲線,則:T1___________T2(填“>”或“<”),T1時(shí)Ksp(CaWO4)=________。20.I.丙烯和乙烯都是石油化工最重要的基礎(chǔ)原料。主要工業(yè)生產(chǎn)途徑如下:途徑①CH3CH2CH3(g)CH2=CHCH3(g)+H2(g)
△H1途徑②nCH3OH(g)CnH2n(g)+nH2O(g)(n為2或3)△H2<0回答下列問題:(1)已知:
丙烷、丙烯、氫氣的燃燒熱分別為2219.9kJ/mol、2056.5kJ/mol和285.8kJ/mol,則△H1=_____kJ/mol。(2)途徑①制備丙烯,要提高丙烯的產(chǎn)率最好采用______條件。(填“高壓”或“低壓”)(3)途徑②控制適當(dāng)?shù)臈l件(溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)可以調(diào)節(jié)N[N=n(乙烯)/n(丙烯)]
在0~1.5之間變化,回答下列問題:①要大幅度提高丙烯在最終產(chǎn)物中的比率,需要控制的適當(dāng)條件是__________。②在體積為V的反應(yīng)器中加入一定量的甲醇,反應(yīng)1h后,反應(yīng)器中的壓強(qiáng)增加了30%,則甲醇的轉(zhuǎn)化率為______(用N=1進(jìn)行計(jì)算)。II:
(4)含硫煤燃燒產(chǎn)生SO2,利用尿素[CO(NH2)2]水解的溶液可以吸收空氣中的SO2。已知尿素水解放熱,常溫下水解反應(yīng)較慢,水解的反應(yīng)方程式如下:
CO(NH2)2+H2O=H2NCOONH4(氨基甲酸銨)①氨基甲酸銨會(huì)與空氣中的SO2和O2反應(yīng)生成(NH4)2SO4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。②-定條件下,用尿素水解液吸收空氣中的SO2,測(cè)得SO2的吸收率隨溶液的溫度變化如圖甲所示。溫度高于60℃時(shí),SO2的吸收率逐漸升高的原因是________。③尿素溶液吸收SO2的吸收率隨溶液的pH變化如圖乙所示。尿素深液吸收空氣中的SO2后,溶液的pH會(huì)降低,為提高SO2的吸收率和充分回收產(chǎn)物,最好向溶液中加入______(填溶液的名稱)并控制pH為_______。21.硫的很多化合物有重要的作用。(1)羰基硫(COS)可作糧食熏蒸劑,能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。粉末狀的KSCN與濃硫酸在一定條件下可得到COS和兩種硫酸氫鹽。則生兩種硫酸氫鹽的化學(xué)式分別是________、__________。(2)氧硫化碳水解及部分應(yīng)用流程如圖所示(部分產(chǎn)物已略去)①已知M溶液中硫元素的主要存在形式為S2O32-,則反應(yīng)Ⅲ中生成S2O32-的離子方程式為________________。②如圖是反應(yīng)Ⅲ中,在不同反應(yīng)溫度下,反應(yīng)時(shí)間與H2產(chǎn)量的關(guān)系(Na2S初始含量為3mol)。由圖象分析可知,a點(diǎn)時(shí)M溶液中除S2O32-外,還一定含有_______(填含硫微粒的離子符號(hào))(2)H2S具有還原性,在酸性條件下,能與KMnO4反應(yīng)生成S、MnSO4、K2SO4和H2O,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________。(3)H2S氣體溶于水形成的氫硫酸是一種二元弱酸,25℃時(shí),在0.10mol·L-1的H2S溶液中,通入HCl氣體或加入NaOH固體以調(diào)節(jié)溶液pH,溶液pH與c(S2-)關(guān)系如圖所示(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā))。①pH=13時(shí),溶液中的c(H2S)+c(HS-)=____________mol·L-1。②某溶液含0.020mol.L-Mn2+、0.10mol.L-1H2S,當(dāng)溶液pH=____________時(shí),Mn2+開始沉淀。[已知:Ksp(MnS)=2.8×10-13]。(4)H2S的廢氣可用燒堿溶液吸收,將燒堿吸收H2S后的溶液加入到如圖所示的電解池的陽極區(qū)進(jìn)行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng):S2--2e-=S↓(n-1)S+S2-Sn2-①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式:_____________。②Na2S溶液中離子濃度由大到小順序:__________。22.2017年11月聯(lián)合國氣候大會(huì)在德國波恩開幕,CO2的回收利用再一次提上了日程。I利用CO2制取丙烯(C3H6)(1)用CO2催化加氫可制取丙烯的原理為:3CO2(g)+9H2(g)C3H6(g)+6H2O(g)△H。已知熱化學(xué)方程式如下①2C2H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)△H1;②2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)ΔH2;③H2O(g)==H2O(l)△H3;則制取丙烯反應(yīng)的△H=______(用△H1、△H2、△H3表示)。(2)以稀磷酸為電解質(zhì)溶液,以石墨為電極,利用太陽能電池將CO2轉(zhuǎn)化為丙烯的工作原理如下圖所示。①電解池中的交換膜為_______:(填“陰”或“陽")離子交換膜,通過交換的離子是_______(填離子符號(hào))。②陰極的電極反應(yīng)為_____________________________。II.利用CO2制取二甲醚(CH3OCH3)(3)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),在右圖中畫出平衡時(shí)CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)隨投料比n(H2)/n(CO2)交化的曲線圖____________。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)變化情況如下圖所示,關(guān)于溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是____________。A.P4>P3>P2>P1B.T4>T3>T2>T1C.P1>P2>P3>P4D.T1>T2>T3>T4.III利用CO2制取甲醇(CH3OH)用CO2催化加氫制取甲醇的反應(yīng)為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-bkJ·mol—1(b>0)。T℃時(shí),將1molCO2和4molH2充入的密閉溶液中,測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中實(shí)線所示(4)不能證明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是___________。A.氣體的總壓強(qiáng)不變B.CH3OH(g)和H2O(g)的物質(zhì)的量之比不變C.混合氣體的密度不再不變D.單位時(shí)間內(nèi)斷裂3NA個(gè)H—H健同時(shí)形成2NA個(gè)C=O鍵(5)僅改變某個(gè)反應(yīng)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn),測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線I、II所示。曲線Ⅱ?qū)?yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是_____________。23.氮氧化物能形成酸雨和光化學(xué)煙霧,嚴(yán)重污染環(huán)境。燃煤和機(jī)動(dòng)車尾氣是氮氧化物的主要來源。現(xiàn)在對(duì)其中的一些氣體進(jìn)行了一定的研究:(1)用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)
△H=?574kJ·mol?l②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=?1160kJ·mol?l寫出CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式_______________________。
(2)在汽車尾氣排氣管口采用催化劑將NO和CO轉(zhuǎn)化成無污染氣體。T℃時(shí),將等物質(zhì)的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中,保持溫度和體積不變,在一定條件下發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)過程中NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。①寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________________。②10min內(nèi)該反應(yīng)的速率v(CO)=__________________;T℃時(shí),該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_______。③若該反應(yīng)△H<0,在恒容的密閉容器中,反應(yīng)達(dá)平衡后,改變某一條件,下列示意圖正確的是____________。(填序號(hào))④一定溫度下,在恒容密閉容器中充入一定量NO和CO進(jìn)行該反應(yīng),下列選項(xiàng)能判斷反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是____________。a.容器中壓強(qiáng)不再變化
b.CO2的濃度不再變化c.2v正(NO)=v逆(N2)d.氣體的密度不再變化24.亞硝酰氯(ClNO)是有機(jī)合成中的重要試劑,在工業(yè)上有重要的用途。(1)已知:4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)△H1;2ClNO(g)+H2O(g)=NO(g)+2HCl(g)△H2。則反應(yīng):4ClNO(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2N2O3(g)的△H=_______(用含△H1、△H2的代數(shù)式表示)。(2)將NO與Cl2按物質(zhì)的量之比2:1充入一絕熱密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)△H<0,實(shí)驗(yàn)測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率α(NO)隨時(shí)間的變化如圖所示。NO(g)的轉(zhuǎn)化率α(NO)在t2~t3時(shí)間段內(nèi)降低的原因是___________。(3)在其他條件相同時(shí),向五個(gè)恒溫恒容的密閉容器中分別充入1molCl2與2molNO,發(fā)生反應(yīng):2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)△H<0,部分反應(yīng)條件及平衡時(shí)Cl2的轉(zhuǎn)化率如下表所示。容器編號(hào)溫度/℃容器體積/L平衡時(shí)Cl2的轉(zhuǎn)化率IT1275%IIT2=T13ω2ⅢT3>T1V375%ⅣT4V4ω4VT5V5ω5①6min時(shí)容器I中反應(yīng)達(dá)到平衡,則0~6min內(nèi),v(NO)=______mol·L-l·min-1。②V3______(填“>”“<”或“=”)2。③容器I中反應(yīng)的平衡常數(shù)的值K2=______,容器Ⅲ中反應(yīng)的平衡常數(shù)的值K3=_____(填“>”“<”或“=”)K2。④容器Ⅳ、容器V分別與容器I相比只有一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件不同,反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示。與容器I相比,容器Ⅳ改變的實(shí)驗(yàn)條件是_______;容器V與容器I的體積不同,則容器V中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)氣體總壓強(qiáng)(P)的范圍是________。25.近年來“霧霾”污染日益嚴(yán)重,原因之一是機(jī)動(dòng)車尾氣中含有NO、NO2、CO等氣體,火力發(fā)電廠釋放出大量的NOx、SO2和CO2等氣體也是其原因,現(xiàn)在對(duì)其中的一些氣體進(jìn)行了一定的研究:(1)用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ/mol②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ/mol③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol寫出CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式:____________。(2)汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體,對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置,可使有毒氣體轉(zhuǎn)化為無毒氣體。4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)ΔH=-1200kJ·mol-1,對(duì)于該反應(yīng),溫度不同(T2>T1)、其他條件相同時(shí),下列圖像正確的是________(填代號(hào))。(3)用活性炭還原法也可以處理氮氧化物,某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH=akJ/mol在T1℃時(shí),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的量濃度如下:時(shí)間/min濃度/(mol/L)01020304050NO1.00.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36CO200.210.300.300.360.36根據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析T1℃時(shí),該反應(yīng)在0-20min的平均反應(yīng)速率①v(NO)=_________;計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________________。②30min后,只改變某一條件,根據(jù)上表的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是____________(填字母代號(hào))。(雙選)A.通入一定量的CO2B.加入合適的催化劑C.適當(dāng)縮小容器的體積D.通入一定量的NOE.加入一定量的活性炭③若30min后升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N2、CO2的濃度之比為2:1:1,則達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率_______(填“升高”或“降低”),a_____0(填“>”或“<”)。26.二氧化碳是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w,其對(duì)應(yīng)的水溶液碳酸是可樂飲料的主要成分之一?;卮鹣铝袉栴}:(1)下列事實(shí)中,能證明碳酸是弱酸的是________A.碳酸不穩(wěn)定,易分解為二氧化碳和水B.用氫氧化鈉溶液中和等濃度的碳酸溶液,需要?dú)溲趸c溶液的體積是碳酸體積的2倍C.相同條件下,碳酸的導(dǎo)電能力低于相同濃度的硫酸溶液D.常溫下,5.0×10-6mol/L的碳酸溶液pH值為6(2)煤的燃燒也是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的原因之一,其燃燒有下列兩種途徑:途徑I:C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=Q1kJ/mol途徑II:先制水煤氣:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=Q2kJ/mol再燃燒水煤氣:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH=Q3kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH=Q4kJ/mol則Q1、Q2、Q3、Q4的數(shù)學(xué)關(guān)系式是___________________________________;(3)常溫常壓下,空氣中的CO2溶于水,達(dá)到平衡時(shí),溶液的pH=5.6,c(H2CO3)=1.5×10-5mol/L。①若忽略水的電離及H2CO3的第二級(jí)電離,則H2CO3HCO3-+H+的平衡常數(shù)K1=_______,該步電離的電離度α=______(已知:10-5.6=2.5×10-6,保留一位小數(shù));②常溫下,0.10mol/LNaHCO3溶液的pH等于8.0,則此時(shí)溶液中c(H2CO3)_____c(CO32-)(填“>”“=”或“<”),原因是______________________;(用離子方程式和必要的文字說明);③向飽和碳酸溶液中分別加入下列物質(zhì),能使碳酸的第一步電離平衡向右移動(dòng)的是_________。A.HCl氣體B.NaOH固體C.Na單質(zhì)D.苯酚鈉溶液27.綜合治理NO和CO污染時(shí),涉及的反應(yīng)有:I.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJ·mol-1II.C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H=+172.5kJ·mol-1(1)高溫下,C(s)與CO2反應(yīng)生成CO的熱化學(xué)方程式為_____________。(2)將NO與CO以=2的起始投料比充入一個(gè)密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)I,反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度變化如圖所示。①第12min時(shí)改變的反應(yīng)條件可能為______________。A.保持恒容,升高溫度B.保持恒容,降低溫度C.充入NOD.保持恒溫,縮小容器體積,增大壓強(qiáng)②假設(shè)12min時(shí)未改變CO2的含量。該反應(yīng)在第24min時(shí)達(dá)到新的平衡狀態(tài)時(shí),CO2的體積分?jǐn)?shù)為_________,此時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K的值為___________(保留兩位有效數(shù)字)。(3)向某恒溫恒壓密閉容器中加入1molC(s)和2molNO(g),發(fā)生反應(yīng)II。平衡時(shí),N2的體積分?jǐn)?shù)為35%。若保持條件不變,起始向該容器中按下列配比加入物質(zhì),達(dá)到平衡時(shí),N2的體積分?jǐn)?shù)仍為35%的是________(填選項(xiàng)字母)。A.0.5molC和2molNOB.2molN2和2molCO2C.1molC、1molN2和1molCO2D.1molC、1molNO和1molN2(4)工業(yè)上用石灰乳吸收含NO與NO2的尾氣,來制取亞硝酸鈣Ca(NO2)2,既能得到重要的化工原料,又能減輕污染。通常要控制NO與NO2的體積比,最理想的體積比為_____。若體積比V(NO):V(NO2)過大,會(huì)導(dǎo)致_______________________;若體積比V(NO):V(NO2)過小,會(huì)導(dǎo)致_______________________。28.在一定的溫度、壓強(qiáng)和釩催化劑存在的條件下,SO2被空氣中的O2氧化為SO3。V2O5是釩催化劑的活性成分,郭汗賢等提出:V2O5在對(duì)反應(yīng)I的催化循環(huán)過程中,經(jīng)歷了Ⅱ、Ⅲ兩個(gè)反應(yīng)階段,圖示如圖1:圖1(1)①已知有關(guān)氣體分子中1mol化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量數(shù)據(jù)如下:化學(xué)鍵S=O(SO2)O=O(O2)S=O(SO3)能量/kJ535496472由此計(jì)算反應(yīng)Ⅰ的△H=_________kJ·mol-1。②寫出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式_________。(2)不能說明反應(yīng)Ⅰ達(dá)到平衡狀態(tài)的是_________。A.恒容密閉容器中混合氣體的壓強(qiáng)不再變化B.恒容密團(tuán)容器中混合氣體的密度不再變化C.混合氣體的總物質(zhì)的量不再變化D.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化E.n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)=2∶1∶2F.SO2氣體的百分含量不再變化(3)在保持體系總壓為105Pa的條件下進(jìn)行反應(yīng)SO2+1/2O2SO3,原料氣中SO2和O2的物質(zhì)的量之比m(m=)不同時(shí),SO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度(t)的關(guān)系如下圖所示:①圖中m1、m2、m3的大小順序?yàn)開________,理由是_________。②反應(yīng)I的化學(xué)平衡常數(shù)Kp表達(dá)式為_________(用平衡分壓代替平衡濃度表示)。圖中A點(diǎn)原料氣的成分是:n(SO2)=10mol,n(O2)=24.4mol,n(N2)=70mol,達(dá)平衡時(shí)SO2的分壓p(SO2)為_________Pa。(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。③近年,有人研發(fā)出用氧氣代替空氣的新工藝,使SO2趨于全部轉(zhuǎn)化。此工藝的優(yōu)點(diǎn)除了能充分利用含硫的原料外,主要還有_________。29.苯乙烯是重要的化工原料。以乙苯(C6H5—CH2CH3)
為原料,采用催化脫氫的方法制取苯乙烯(C6H5—CH=CH2),反應(yīng)方程式為:C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH=CH2(g)+H2(g)ΔH=+117.6kJ·mo1-1回答下列問題:(1)已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mo1-1C6H5—CH2CH3(g)+21/2O2(g)=8CO2(g)+5H2O(l)ΔH=-4607.1kJ·mo1-1則C6H5—CH=CH2(g)+10O2(g)=8CO2(g)+4H2O(l)ΔH=_____________。(2)工業(yè)上,在恒壓設(shè)備中進(jìn)行上述反應(yīng)制取苯乙烯,常在乙苯蒸氣中通入大量水蒸氣。請(qǐng)用化學(xué)平衡理論解釋通入大量水蒸氣的原因_______________。(3)已知T℃下,將amol乙苯蒸氣通入到體積為VL的密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間與容器內(nèi)的總壓強(qiáng)數(shù)據(jù)如下表:時(shí)間t/min010203040總壓強(qiáng)p/1000kPa1.01.31.451.51.5①由表中數(shù)據(jù)計(jì)算0~10min內(nèi)v(C6H5—CH2CH3)=________________。(用含a、V的式子表示)②該反應(yīng)平衡時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率為_________________________。(4)苯乙烯與溴化氫發(fā)生的加成反應(yīng)產(chǎn)物有兩種,其反應(yīng)方程式如下:i.C6H5—CH=CH2(g)+HBr(g)C6H5—CH2CH2Br(g)ii.C6H5—CH=CH2(g)+HBr(g)C6H5—CHBrCH3(g)600℃時(shí),向3L恒容密閉容器中充入1.2molC6H5—CH=CH2(g)和1.2molHBr(g)發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)C6H5—CH2CH2Br(g)和C6H5—CHBrCH3(g)的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間(t)變化的曲線如圖所示。①600℃時(shí),反應(yīng)ii的化學(xué)平衡常數(shù)Kii=__________________。②反應(yīng)平衡后,若保持其它條件不變,向該容器中再充入1molC6H5—CH2CH2Br(g),則反應(yīng)ii將_________(“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng)。③在恒溫恒容的密閉容器中,苯乙烯與溴化氫發(fā)生i、ii兩個(gè)加成反應(yīng),判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______。A.容器內(nèi)的密度不再改變B.C6H5—CH2CH2Br(g)的生成速率與C6H5—CHBrCH3(g)分解速率相等C.反應(yīng)器中壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化而變化D.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變30.甲醇是一種新型的汽車動(dòng)力燃料,工業(yè)上可通過CO和H2化合來制備甲醇:(1)已知:①H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)ΔH1=-285.8kJ/mol;②CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)ΔH2=-283kJ/mol③CH3OH(g)+3/2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-764.6kJ/mol則工業(yè)制備甲醇的可逆反應(yīng)熱化學(xué)方程式為_______________________________;(2)恒溫恒容條件下,下列描述中能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是__________。A.單位時(shí)間內(nèi)生成nmolCO的同時(shí)生成2nmolH2B.ν(H2)
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