【题目】二氧化碳的捕集、创新利用是世界能源领域的一个重要战略方向。
(1)用稀氨水喷雾捕集CO2。常温下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液。已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7,K2=4×10-11。在NH4HCO3溶液中,c(NH4+)___________(填“>”“<”或“=”)c(HCO3-);NH4HCO3溶液中物料守恒表达式为________。
(2)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃,合成乙烯的反应为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H。向1 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2(g)和n mol H2(g),在一定条件下发生该反应。CO2的转化率与温度、投料比[]的关系如图所示:
①该反应的△H_______0(填“>”“<“或“=”)。
②图中x1________(填“<”“>”或“=”)x2。
③若图中B点的投料比为2,则500℃时的平衡常数KB=________。
(3)工业上用CO2生产甲醇燃料,进一步可合成二甲醚。已知:298K和101kPa条件下,
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l) △H=—a kJ·mol-1
反应II:2H2(g)+O2(g)2H2O(1) △H=-b kJ·mol-1
反应III:CH3OH(g)CH3OH(l) △H=-c kJ·mol-1
①CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为_________。
②合成二甲醚的总反应为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-130.8 kJ·mol-1。在某压强下,合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下,将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=______________。
【答案】> c(NH4+)+ c(NH3H2O)= c(CO32-)+ c(HCO3-)+ c(H2CO3) < > 8 CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) 0.18molL-1min-1
【解析】
(1)根据盐类水解规律,越弱越水解,比较HCO3-与NH4+水解程度的大小关系,进而确定c(NH4+)和c(HCO3-)的大小关系;根据水解和电离情况,结合N元素和C元素守恒可得NH4HCO3溶液中的物料守恒;
(2)①结合图像判断温度对平衡移动的影响;
②根据增加一种反应物的用量,可提高另一反应物的转化率,进行分析;
③结合已知信息列出三段式进行计算;
(3)①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,例如C→CO2(g),S→SO2(g),H→H2O(l),先写出表示燃烧热的方程式,再根据盖斯定律和已知的热化学方程式计算反应热;
②根据计算反应速率。
(1)已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7,K2=4×10-11,NH3·H2O的电离平衡常数比H2CO3的电离平衡常数大,根据盐类水解规律,越弱越水解,可知HCO3-的水解程度比NH4+的水解程度大,所以c(NH4+)>c(HCO3-);根据N元素和C元素守恒可得NH4HCO3溶液中,物料守恒表达式为c(NH4+)+ c(NH3H2O)= c(CO32-)+ c(HCO3-)+ c(H2CO3),故答案为:>;c(NH4+)+ c(NH3H2O)= c(CO32-)+ c(HCO3-)+ c(H2CO3);
(2)①由图可知,升高温度,CO2的转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故该反应的△H<0,故答案为:<;
②相同温度条件下,投料比越大,说明氢气越多,则二氧化碳的转化率越大,根据图可知, x1>x2,故答案为:>;
③根据图中B点的投料比为2,二氧化碳的转化率为50%,容器容积为1L,可列出三段式(单位为mol/L),,则500℃时的平衡常数,故答案为:8
(3)①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,例如C→CO2(g),S→SO2(g),H→H2O(l),则表示CH3OH(l)燃烧热的化学方程式为CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l),根据盖斯定律可知,可由反应II-反应I-反应III得到CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l),则,故答案为:CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ;
②T1温度下,将6molCO2和12molH2充入2L的密闭容器中,此时投料比等于2,由图象可知,5min后反应达到平衡状态时,二氧化碳的转化率为60%,则生成CH3OCH3为6mol×60%×=1.8mol,所以平均反应速率;故答案为:0.18molL-1min-1。
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【题目】如图是元素周期表的一部分:
数据编号 | 滴入NaOH溶液的体积 | 溶液的pH | |
HX | HZ | ||
1 | 0 | 3 | 1 |
2 | a | b |
时,用浓度为的氢氧化钠溶液分别滴定浓度均为的两种酸HX、忽略体积变化,实验数据如表2,下列判断正确的是
A.通过分析可得表格中,
B.将上述的HZ溶液稀释100倍后pH比HX溶液的pH大
C.由于Z元素的非金属性比Y强,所以Z氢化物的酸性较强
D.的水溶液中:
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【题目】设为阿伏加德罗常数值,下列说法正确的是( )
A.含有6mol共价键
B.溶液加热后,溶液的pH减小
C.常温常压下,中含有的分子数为个
D.稀释溶液,电离程度增大,溶液的导电能力增强
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【题目】汽车尾气是城市的主要空气污染物,研究控制汽车尾气成为保护环境的首要任务。
(1)汽车内燃机工作时发生反应:N2(g) + O2(g)2NO(g),是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。T ℃时,向5L密闭容器中充入6.5 molN2和7.5 molO2,在5 min时反应达到平衡状态,此时容器中NO的物质的量是5 mol。
① 5 min内该反应的平均速率υ(NO) = ;在T ℃时,该反应的平衡常数K = 。
② 反应开始至达到平衡的过程中,容器中下列各项发生变化的是 (填序号)。
a. 混合气体的密度 b. 混合气体的压强
c. 正反应速率 d. 单位时间内,N2和NO的消耗量之比
(2)H2或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的。
已知:N2(g) + O2(g) = 2NO(g) H=" +180.5" kJ·mol-1
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) H= -571.6 kJ·mol-1
则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式是 。
(3)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时,反应:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g) + N2(g) 中NO的浓度[c(NO)]随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
① 该反应的H 0 (填“>”或“<”)。
② 若催化剂的表面积S1>S2 ,在下图中画出c(NO) 在T1、S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线。
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【题目】在t℃时,某NaOH稀溶液中,c(H+)=10-amol/L,c(OH-)=10-bmol/L,已知a+b=12,则:
(1)该温度下,水的离子积常数Kw=___;
(2)该温度下,将100mL0.1mol/L的稀硫酸与100mL0.4mol/L的NaOH溶液混合后,溶液的pH=___,此时该溶液中由水电离的c(OH-)=___mol/L。
(3)室温下,pH=3的硫酸溶液和pH=11的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH___(填>7、=7、<7);pH=3的醋酸溶液和pH=11的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH___(填>7、=7、<7)。
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【题目】在其他条件不变时,只改变某一条件,化学反应aA(g)+B(g)cC(g)的平衡的变化图象如下(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量,α表示平衡转化率),据此分析下列说法正确的是
A. 在图象反应Ⅰ中,说明正反应为吸热反应
B. 在图象反应Ⅰ中,若p1>p2,则此反应的ΔS>0
C. 在图象反应Ⅱ中,说明该正反应为吸热反应
D. 在图象反应Ⅲ中,若T1>T2,则该反应能自发进行
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【题目】工业上可用水煤气(CO和H2)合成一系列有机物。
(1)根据下图写出固态碳和水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式:_________________________________________________。
(2)已知
① 2H2 (g)+CO(g) CH3OH (g) ΔH1
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2
③ CO(g)+H2O(g) CO2 (g)+H2(g) ΔH3
则3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2 (g) ΔH=_________(用ΔH1、 ΔH2、ΔH3列出表达式)。
(3)一定条件下的密闭容器中,3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2 (g) ΔH=a kJ·mol-1 (a<0)
反应达到平衡后,要提高CO的转化率,可以采取的措施是______(填字母代号)。
A.高温 B.加入催化剂 C.高压 D.分离出二甲醚
(4)已知2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数K = 4。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到20min时测得各组分的浓度如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
c / mol·L-1 | 0.4 | 0.1 | 0.1 |
①此时,反应向___________ (填“左”或“右”)移动,才能达到平衡。
②从加入CH3OH开始反应到20min时,CH3OCH3的生成速率为_____________。
③达到平衡后CH3OH的浓度为_____________。
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【题目】在一定条件下,已达平衡的可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g),下列说法中正确的是 ( )
A. 平衡时,此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系:K=
B. 改变条件后,该反应的平衡常数K一定不变
C. 如果改变压强并加入催化剂,平衡常数会随之变化
D. 若平衡时增加A和B的浓度,则平衡常数会减小
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【题目】在一定温度下,向容积固定不变的密闭容器里充入a mol NO2,发生如下反应:2NO2(g)N2O4(g),达到平衡后,再向该容器内充入a mol NO2,达平衡后与原平衡比较错误的是
A.平均相对分子质量增大 B.NO2的转化率提高
C.压强为原来的2倍 D.颜色变深
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