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20.向一个体积可变的密闭容器中充入3mol A、1mol B,发生如下反应:3A(g)+B(s)?2C(s)+3D(g).在T°C时达到平衡,测得混合气体中D的物质的量为2.0mol.请填写下列空白:
(1)若在T°C时容器体积为10L,反应经2min达到平衡,则以D物质浓度变化表示的化学反应速率为0.1mol/(L.min),达平衡时A物质的转化率为66.7%,T°C时该反应的化学平衡常数K为8.
(2)若压缩容器增大压强,则逆反应的速率增大,容器中A的体积分数不变(填“增大”“减小”或“不变”).
(3)若相对分子质量M(B)<2M(C),温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小,则正反应吸热(填“吸热”或“放热”).
(4)在最初的容器中改充2.0mol C、6.0mol D,温度保持不变,要使反应达平衡时D的浓度为1.0mol•L-1,则容器的体积是4L.

分析 向一个体积可变的密闭容器中充入3mol A、1mol B,在T°C时达到平衡,测得混合气体中D的物质的量为2.0mol,则:
            3A(g)+B(s)?2C(s)+3D(g)
起始量(mol):3                       0
变化量(mol):2                       2
平衡量(mol):1                       2
(1)根据v=$\frac{△c(D)}{△t}$计算v(D),A的转化率=$\frac{反应的A的物质的量}{A的起始物质的量}$×100%,反应前后气体的物质的量不变,用物质的量代替浓度代入K=$\frac{{c}^{3}(D)}{{c}^{3}(A)}$计算平衡常数;
(2)增大压强反应速率增大,反应前后气体的化学计量数不变,平衡不移动;
(3)反应气体混合气体总的物质的量不变,温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小,说明升高温度,混合气体的总质量减小,由于相对分子质量M(B)<2M(C),故升高温度平衡向正反应方向移动;
(4)设转化时D为xmol,表示出平衡时A、D的物质的量,根据平衡常数列方程,再计算平衡时D的物质的量,再根据V=$\frac{n}{c}$计算体积.

解答 解:向一个体积可变的密闭容器中充入3mol A、1mol B,在T°C时达到平衡,测得混合气体中D的物质的量为2.0mol,则:
           3A(g)+B(s)?2C(s)+3D(g)
起始量(mol):3                     0
变化量(mol):2                     2
平衡量(mol):1                     2
(1)v(D)=$\frac{\frac{2mol}{10L}}{2min}$=0.1mol/(L.min),A的转化率=$\frac{2mol}{3mol}$×100%=66.7%,反应前后气体的物质的量不变,用物质的量代替浓度计算平衡常数,则K=$\frac{{c}^{3}(D)}{{c}^{3}(A)}$=$\frac{{2}^{3}}{{1}^{3}}$=8,
故答案为:0.1mol/(L.min);66.7%;8;
(2)增大压强正、逆反应速率都增大,反应前后气体的化学计量数不变,平衡不移动,容器中D的体积分数不变,
故答案为:增大;不变;
(3)反应气体混合气体总的物质的量不变,温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小,说明升高温度,混合气体的总质量减小,由于相对分子质量M(B)<2M(C),故升高温度平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,
故答案为:吸热;
(4)设转化时D为xmol,则:
           3A(g)+B(s)?2C(s)+3D(g)
起始量(mol):0                     6
变化量(mol):x                     x
平衡量(mol):x                     6-x
则$\frac{(6-x)^{3}}{{x}^{3}}$=8,解得x=2,故平衡时D为(6-2)mol=4mol,故平衡时D浓度为1mol/L,则容器的体积=$\frac{4mol}{1mol/L}$=4L,
故答案为:4.

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率计算等,(4)中由于反应前后气体的物质的量不变,压强不影响平衡移动,可以利用等效平衡解答,难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列有关说法错误的是(  )
A.普通玻璃和钢化玻璃的成分不一样,钢化玻璃中加了玻璃钢
B.水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙
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D.陶瓷的釉料在烧制时,若空气过量,一般显示的是高价态的金属的颜色

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.用3.2g含有一定杂质的镁条与足量的稀硫酸反应制取氢气(杂质不与硫酸反应),收集到氢气2.24L(已折算到标准状况下),再往反应后的溶液中滴加NaOH溶液,使镁元素转化成Mg(OH)2沉淀,发现生成的沉淀质量与加入NaOH溶液中NaOH的物质的量有如图所示关系,试求:
(1)含杂质的镁条中镁元素的质量分数.
(2)生成的Mg(OH)2沉淀的质量.
(3)原硫酸溶液中硫酸的物质的量.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.过氧化钙晶体(CaO2•8H2O)呈白色,微溶于水,加热至350℃左右开始分解放出氧气.过氧化钙可用于改善地表水质、处理含重金属粒子废水、应急供氧等.实验室可用工业碳酸钙(含MgCO3、FeCO3等杂质)制取纯净的碳酸钙,然后再用纯的碳酸钙制取过氧化钙,其主要流程如图1:

回答下列问题:
(1)整个流程中涉及的化学反应属于氧化还原反应的有1个,请写出其中任意一个的离子方程式:3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++NO↑+3CO2↑+5H2O;
(2)反应②生成CaO2•8H2O的化学反应方程式为CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O+2NH4Cl;反应时用冰水冷却的主要原因是防止H2O2分解,提高其利用率或降低CaO2•8H2O溶解度,提高产率;
(3)将过氧化钙晶体在坩埚中加热并逐渐升高温度.测得样品质量随温度的变化如图2曲线所示,则350℃以后所得固体物质的化学式为CaO.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.如图所示,向A中充入1mol X和1mol Y,向B中充入2mol X和2mol Y,起始时V(A)=V(B)=a L.在相同温度和有催化剂的条件下,两容器中各自发生下列反应:X(g)+Y(g)?2Z(g)+W(g);△H>0,达到平衡时,V(A)=1.1a L.
下列说法不正确的是(  )
A.反应开始时,B容器中化学反应速率比A容器中快
B.A容器中X的转化率为20%,且比B容器中X的转化率小
C.打开K一段时间,达新平衡时,A的体积为2.3a L(连通管中气体体积不计)
D.打开K达新平衡时,升高B容器的温度,A容器的体积会增大

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.全球气候变暖已经成为全世界人类面临的重大问题,温家宝总理在“哥本哈根会议”上承诺到2020年中国减排温室气体40%.
(1)地球上的能源主要源于太阳,绿色植物的光合作用可以大量吸收CO2以减缓温室效应,主要过程可以描述分为下列三步(用“C5”表示C5H10O4,用“C3”表示C3H6O3):
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Ⅱ、CO2(g)+C5(s)+2H+(aq)═2C3+(s)△H=+396kJ/mol
Ⅲ、12C3+(s)+12e-═C6H12O6(葡萄糖、s)+6C5(s)+3O2(g)△H=-1200kJ/mol
写出绿色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式6CO2(g)+6H2O(l)=C6H12O6(s)+6O2(g)△H=+2880 kJ•mol-1
(2)降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图1所示.
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②氢气的转化率=75%;
③该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×{c}^{3}({H}_{2})}$;
④下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是CD.
A.升高温度                          B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出去          D.再充入1mol CO2和3mol H2
⑤当反应达到平衡时,H2的物质的量浓度为c1,然后向容器中再加入一定量H2,待反应再一次达到平衡后,H2的物质的量浓度为c2.则c1<c2的关系(填>、<、=).
(3)减少温室气体排放的关键是节能减排,大力开发利用燃料电池就可以实现这一目标.如图2所示甲烷燃料电池就是将电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定.将其插入KOH溶液从而达到吸收CO2的目的.请回答:
①通入氧气一极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
②随着电池不断放电,电解质溶液的pH减小(填“增大”、“减小”或“不变”).
③通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率大于(填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂如图1,答下列问題:
(1)工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为2:1.
(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:电解时发生反应的化学方程式2为NH4Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ NCl3+3H2↑.
②溶液X中大量存在的阴离子有Cl-、OH-
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是c(填标号).
a.水  b.碱石灰  c.浓硫酸d.饱和食盐水
(3)用如图2装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50mL水溶解后,再加入3mL稀硫酸:
Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水.使液面没过玻璃液封管的管口;
Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;
Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中:
Ⅴ.用0.1000mol•L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O32-═2I-+S4O62-),指示剂显示终点时共用去20.00mL硫代硫酸钠溶液.在此过程中:
①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为2ClO2+10I-+8H+═2Cl-+5I2+4H2O.
②玻璃液封装置的作用是吸收残留的ClO2气体(避免碘的逸出).
③V中加入的指示剂通常为淀粉溶液,滴定至终点的现象是溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶液颜色不再改变.
④测得混合气中ClO2的质量为0.02700g..
(4)O2处理过的饮用水含亚氯酸盐.要除去超标亚氯酸盐,下列最适宜的是d填标号.
a.明矾      b.碘化钾     c.盐酸      d.硫酸亚铁.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.亚氯酸钠(NaClO2)是重要漂白剂,探究小组开展如下实验,回答下列问题:

实验Ⅰ:制取NaClO2晶体按如图装置进行制取.
已知:NaClO2饱和溶液在低于38℃时析出NaClO2•3H2O,高于38℃时析出NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl.
(1)装置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中;
(2)已知装置B中的产物有ClO2气体,则装置B中反应的方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O;装置D中反应生成NaClO2的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2;反应后的溶液中阴离子除了ClO2-、ClO3-、Cl-、ClO-、OH-外还可能含有的一种阴离子是SO42-;检验该离子的方法是取少量反应后的溶液,先加足量的盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则说明含有SO42-
(3)请补充从装置D反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤.
①减压,55℃蒸发结晶;②趁热过滤;③用38℃~60℃热水洗涤;④低于60℃干燥得到成品.
(4)如果撤去D中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl;
实验Ⅱ:样品杂质分析与纯度测定
(5)测定样品中NaClO2的纯度.测定时进行如下实验:
准确称一定质量的样品,加入适量蒸馏水和过量的KI晶体,在酸性条件下发生如下反应:ClO2-+4I-+4H+═2H2O+2I2+Cl-,将所得混合液稀释成100mL待测溶液.取25.00mL待测溶液,加入淀粉溶液做指示剂,用c mol•L-1 Na2S2O3标准液滴定至终点,测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL(已知:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-).请计算所称取的样品中NaClO2的物质的量为c•V•10-3mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.下列实验操作错误的是(  )
A.蒸馏时,应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶支管口
B.在分液漏斗中用酒精萃取碘水中的碘,分液时下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出
C.配制浓H2SO4和浓HNO3的混酸时,应将浓H2SO4慢慢加到浓HNO3中,并及时搅拌
D.用蒸发结晶的方法可使NaCl从溶液中析出

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