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化学平衡
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【题文】(16分)I.合成氨的原料气H 2可通过反应CO(g)+H 2O(g) CO 2(g)+H 2(g)获取。 (1)T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1molCO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08mol·L -1,则平衡时CO的转化率为 ,该温度下反应的平衡常数K值为 。 (2)保持温度仍为T℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入固定容器中进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是 (填序号)。 a.容器内压强不随时间改变 b.混合气体的密度不随时间改变 c.单位时间内生成amolCO 2的同时消耗amolH 2 d.混合气中n(CO):n(H 2O):n(CO 2):n(H 2)=1:16:6:6 II.(1)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧实验中相关的反应有: ①4NH 3(g)+3O 2(g)=2N 2(g)+6H 2O(l) △H 1 ②4NH 3(g)+5O 2(g)=4NO(g)+6H 2O(l) △H 2 ③4NH 3(g)+6NO(g)=5N 2(g)+6H 2O(l) △H 3 请写出上述三个反应中△H 1、△H 2、△H 3三者之间关系的表达式,△H 1= 。 (2)美国Simons等科学家发明了使NH 3直接用于燃料电池的方法,其装置用铂作为电极、加入碱性电解质溶液,其电池反应为4NH 3+3O 2=2N 2+6H 2O ①写出该燃料电池的正极反应式 。 ②若用该燃料电池产生的电能在铁皮上镀锌(制白铁皮),某铁皮上现需要镀上9.75g锌,理论上至少需要消耗标准状况的氨气 L。 III.(1)下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298K时的稳定状态)。由图可知Mg与卤素单质的反应均为 (填“放热”或“吸热”)反应。 (2)金属Mg与CH 3Cl在一定条件下反应可生成CH 3MgCl,CH 3MgCl是一种重要的有机合成试剂,易与水发生水解反应并有无色无味气体和沉淀生成。写出CH 3MgCl水解的化学方程式 。
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【题文】氢能是最重要的新能源,储氢是氢能利用的关健技术,其中一种储氢的方法为: 若该反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关该反应的图像判断正确的是
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【题文】在某容积一定的密闭容器中,有下列可逆反应2A(g) + B(g) xC(g),反应曲线(T表示温度,P表示压强,C% 表示C的体积分数)如图所示,试判断对图的说法中正确的是 A.x=2 B.该反应是吸热反应 C.P3>P4,y轴表示B的转化率 D.P3<P4,y轴表示混合气体的密度
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【题文】(15分)2013年以来,我国多地频现种种极端天气。二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫是导致极端天气的重要因素。 (1)用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解 ,发生反应: =2CO(g)+ △H>0,该反应的 S 0(填“>”“<”或“=”),在低温下,该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。 (2)活性炭可用于处理大气污染物NO。在1 L恒容密闭容器中加入0.100 mol NO和2.030 mol固体活性炭(无杂质),生成气体E和气体F。当温度分别在 和 时,测得平衡时各物质的物质的量如下表: ①请结合上表数据,写出NO与活性炭反应的化学方程式: 。 ②上述反应在 ℃时的平衡常数为 ,在 ℃时的平衡常数为 。 计算 = 。根据上述信息判断, 和 的关系是 。 a. b. c.无法比较 ③在 ℃下反应达到平衡后,下列措施不能改变NO的转化率的是____。 a.增大c(NO) b.增大压强 c.升高温度 d.移去部分F (3)碘循环工艺不仅能吸收 降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下: ①用离子方程式表示反应器中发生的反应 。 ②用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出 的目的是: 。 (4)开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示: 通过a气体的电极是原电池的 极(填“正”或“负”),其电极反应式为 。
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【题文】FeCl 3溶液与 溶液混合,发生反应:Fe 3+(aq)+3SCN -(aq)=Fe(SCN) 3(aq) △H,其中 的浓度与温度 的关系如图所示,下列说法正确的是 A. B.反应处于D点时,一定有 C.溶液中:A点>B点 D.时相应的平衡常数分别为则
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【题文】(15分,除标明外,其余每空2分)物质(t-BuNO) 2在正庚烷溶剂中发生如下反应:(t-BuNO) 2 2(t-BuNO) (1)当(t-BuNO) 2的起始浓度(c 0)为0.50mol·L -1时,实验测得20℃时的平衡转化率(α)是60%。20℃时上述反应的平衡常数K= 。 (2)一定温度下,随着(t-BuNO) 2的起始浓度增大,其平衡转化率 (填“增大”?“不变”或“减小”)。已知20℃时该反应在CCl 4溶剂中的平衡常数为1.70mol·L -1,若将反应溶剂正庚烷改成CCl 4,并保持(t-BuNO) 2起始浓度相同,则它在CCl 4溶剂中的平衡转化率 (填“大于”?“等于”或“小于”)其在正庚烷溶剂中的平衡转化率。 (3)实验测得该反应的ΔH=+50.5kJ·mol -1,活化能Ea=90.4kJ·mol -1。下列能量关系图合理的是 (填字母)。 (4)该反应的ΔS (填“>”?“<”或“=”)0。在 (填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。 (5)通过比色分析得到30℃时(t-BuNO) 2浓度随时间的变化关系如图所示,请在同一图中绘出t-BuNO浓度随时间的变化曲线
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【题文】(14分)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。 (1)某硝酸厂处理尾气中NO的方法是:催化剂存在时用H 2将NO还原为N 2。已知: 则氮气和水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的热化学方程式是 。 (2)在压强为0.1 Mpa条件,将a mol CO和3a mol H 2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应如下:CO(g)+2H 2(g) CH 3OH(g) ΔH<0。 ①该反应的平衡常数表达式为________________。 ②若容器容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是________。 A.升高温度 B.将CH 3OH从体系中分离 C.充入He,使体系总压强增大 (3)某研究小组在实验室研究某催化剂效果时,测得NO转化为N 2的转化率随温度变化情况如图。 ①若不使用CO,温度超过775 ℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为________;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在________左右。 ②用C xH y(烃)催化还原NO x也可消除氮氧化物的污染。 写出C 2H 6与NO 2发生反应的化学方程式________________。 (4)以NO 2、O 2、熔融NaNO 3组成的燃料电池装置如右图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为________________________。
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【题文】向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应: A(g)+xB(g) 2C(g) ΔH=a kJ·mol -1 各容器的反应温度、反应物起始量,反应过程中C的浓度随时间变化关系分别如下表和下图: 容器 甲 乙 丙 容积 0.5 L 0.5 L 1.0 L 温度/℃ T1 T2 T2 反应物 起始量 1.5 mol A 0.5 mol B 1.5 mol A 0.5 mol B 6.0 mol A 2.0 mol B 下列说法不正确的是 A.10 min内甲容器中反应的平均速率v(A)=0.10 mol·L -1·min -1 B.其他条件不变,甲容器中在20 min后,降低温度,平衡向正反应方向移动 C.保持其他条件不变,若起始时向乙容器中充入3.0 mol A、1.0 mol B和2.0 mol C,则反应达到新平衡前v ( 逆)>v ( 正) D.T 2℃,向丙容器的平衡体系中再充入1.5 mol A、0.5 mol B,平衡时C的体积分数大于25%
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【题文】化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列图像描述正确的是 A.图①表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)的影响,乙的压强大 B.图②表示CH3COOH溶液中通入NH3至过量的过程中溶液导电性的变化 C.图③表明合成氨反应是放热反应,b表示在反应体系中加入了催化剂 D.图④表示一定浓度Na2CO3溶液中滴加盐酸,生成CO2与滴加盐酸物质的量的关系
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【题文】(共16分)近年来对CO 2的有效控制及其高效利用的研究正引起全球广泛关注。据中国化工报报道,美国科学家发现了一种新的可将CO 2转化为甲醇的高活性催化体系,比目前工业使用的常见催化剂快近90倍。由CO 2制备甲醇过程可能涉及反应如下: 反应Ⅰ: CO 2(g)+3H 2(g) CH 3OH(g) +H 2O(g) △H 1=-49.58 kJ?mol -1 反应Ⅱ:CO 2(g)+H 2(g) CO(g)+H 2O(g) △H 2 反应Ⅲ: CO(g)+2 H 2(g) CH 3OH(g) △H 3=-90.77 kJ?mol -1 回答下列问题: (1)反应Ⅱ的△H 2= ,反应Ⅲ自发进行条件是 (填“较低温”、“较高温”或“任何温度”)。 (2)在一定条件下2L恒容密闭容器中充入一定量的H 2和CO 2仅发生反应Ⅰ,实验测得在不同反应物起始投入量下,反应体系中CO 2的平衡转化率与温度的关系曲线,如下图所示。 ①据图可知,若要使CO 2的平衡转化率大于40%,以下条件中最合适的是 ; A.n(H 2)=3mol,n(CO 2)=1.5mol; 650K B.n(H 2)=3mol,n(CO 2)=1.7mol;550K C.n(H 2)=3mol,n(CO 2)=1.9mol; 650K D.n(H 2)=3mol,n(CO 2)=2.5mol;550K ②在温度为500K的条件下,充入3mol H 2和1.5mol CO 2,该反应10min时达到平衡: a.用H 2表示该反应的速率为 ; b.该温度下,反应I的平衡常数K= ; c.在此条件下,系统中CH 3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图所示,当反应时间达到3min时,迅速将体系温度升至600K,请在图中画出3~10min内容器中CH 3OH浓度的变化趋势曲线: (3)某研究小组将一定量的H 2和CO 2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂(发生反应I、Ⅱ、 Ⅲ),测得了不同温度下体系达到平衡时CO 2的转化率(a)及CH 3OH的产率(b),如图所示,请回答问题: ①该反应达到平衡后,为同时提高反应速率和甲醇的生成量,以下措施一定可行的是 (选填编号)。 A.改用高效催化剂 B.升高温度 C.缩小容器体积 D.分离出甲醇 E.增加CO 2的浓度 ②据图可知当温度高于260℃后,CO的浓度随着温度的升高而 (填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”),其原因是 。
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