CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=?867 kJ·mol-1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130℃和180℃时,分别将0.50 molCH4和a molNO2充入1L的密闭容器中发生反应,测得有关数据如下表:
实验编号 | 温度 | 时间 | 0 | 10 | 20 | 40 | 50 |
1 | 130℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.10 | 0.10 |
2 | 180℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.30 | 0.18 | | 0.15 |
(16分)有效数字错误或无单位运算或无作答,总扣1分
(1)研究温度对该化学平衡的影响(2分)
(2)是(1分) 温度升高,反应加快,对比实验1,高温下比低温下更快达到平衡状态。可确定40min时反应已经达平衡状态(2分) 70%(2分)
(3) CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
起始浓度(mol/L): 0.5 n 0 0 0
变化浓度(mol/L): 0.40 0.80 0.40 0.40 0.80
平衡浓度(mol/L): 0.10 n-0.80 0.40 0.40 0.80 (2分)
则:,解得a=1.2
答:a的值为1.2 (2分)
(4)
(2分,无标注扣1分)
(5)?1160kJ/mol(3分)
解析试题分析:(1)控制变量进行探究才能尽快得出合理结论,依题意可知,实验1和2的研究目的是温度对化学平衡的影响,其他条件保持不变,仅仅反应温度分别为130℃、180℃;(2)130℃时,反应到40min时甲烷的物质的量保持不变,说明已达平衡,升高温度,反应速率增大,达到平衡的时间缩短,则180℃时,反应到40min,体系一定达到平衡状态;由于平衡时甲烷的物的量保持不变,读表可知平衡时甲烷为0.15mol,由于起始时甲烷为0.50mol,则甲烷的平衡转化率=(0.50—0.15)mol/0.50mol×100%=70%;(3)根据表中数据,130℃时:
CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
起始浓度(mol/L) 0.5 n 0 0 0
变化浓度(mol/L) 0.4 0.8 0.4 0.4 0.8
平衡浓度(mol/L) 0.1 n—0.8 0.4 0.4 0.8
则130℃时该反应的K=[c(N2)×c(CO2)×c2(H2O)]/[c(CH4)×c2(NO2)]=(0.4×0.4×0.82)/[0.1×(n—0.8)2]=6.4, 解得:n=1.2;
(4)180℃、P1变为180℃、P2,就是增大压强,则反应速率增大,平衡左移,二氧化氮的平衡转化率减小,因为正反应是气体体积增大的反应;画图要点为:①起点与180℃、P1时相同;②未达平衡前,180℃、P2时曲线位于180℃、P1时曲线的左边;③180℃、P2时达到平衡的时间小于180℃、P1时;④平衡时,180℃、P2时曲线位于180℃、P1时曲线的下边;
(5)CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=?867 kJ·mol-1,由于系数加倍焓变也加倍,则2CH4(g)+4NO2(g)2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=?2×867 kJ·mol-1,由于CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=?574 kJ·mol-1,根据盖斯定律,前者减去后者可得CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),且焓变等于?1160kJ/mol,故ΔH2=?1160kJ/mol。
考点:考查化学反应原理大题,涉及控制变量实验、温度对化学平衡的影响、平衡转化率的计算、根据平衡常数求反应物的起始量、压强对化学反应速率和化学平衡的影响图像、盖斯定律、热化学方程式等。
科目:高中化学 来源: 题型:问答题
【化学与技术】
工业上以氨气为原料制备硝酸的过程如图1所示:
某课外小组模拟上述部分过程设计了如图2所示实验装置制备硝酸(所有橡胶制品均已被保护)
(1)工业上用氨气制取NO的化学方程式是 ;
(2)连接好装置后,首先进行的操作是 ;
(3)通入a气体的目的是 ;
(4)盛有Na2CO3溶液的烧杯为尾气处理装置,该装置中发生反应的化学方程式是 。
(5)已知:温度低于21.15℃时,NO2几乎全部转变为N2O4,工业上可用N2O4与水反应来提高硝酸产率,N2O4与a气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是 ;
(6)一定条件下,某密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)=0.500mol/L,c(N2O4)=0.125mol/L.则2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K= ,若NO2起始浓度为2mol/L,相同条件下,NO2的最大转化率为 。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:计算题
在恒温时,向某密闭容器中通入2mol X和1mol Y气体,发生如下反应:
2X(气)+Y(气)2Z(气),压强一定时,测得在平衡时Z的体积分数为0.4。
(1)与上述平衡保持同温、同压,若向密闭容器中通入4mol X(气)、2mol Y(气),达到平衡,则Z的体积分数为 ;平衡时,气体的总物质的量是 。
(2)若向密闭器中通入X(气)和Y(气)的物质的量分别记为n(X)、n(Y),保持容器容积不变,并满足平衡时Z的体积分数为0.4,则n(X)/n(Y)的取值范围为 。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:计算题
工业制硫酸时,利用催化氧化反应将是一个关键的步骤。
(1)某温度下,。开始时在100L的密闭容器中加入4.0molSO2(g)和10.0molO2,当反应达到平衡时共放出热量196kJ,该温度下平衡常数K=____________。
(2)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molmol,发生反应:,达平衡后改变下述条件,气体平衡浓度都比原来增大的是____________(填字母)。
A.保持温度和容器体积不变,充入2mol |
B.保持温度和容器体积不变,充入2molN2 |
C.保持温度和容器内压强不变,充入1mol |
D.移动活塞压缩气体 |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:计算题
(I)某化学家根据“原子经济”的思想,设计了如下制备H2的反应步骤:
①CaBr2+H2OCaO+2HBr ②2HBr+HgHgBr2+H2
③HgBr2+__________ + ④2HgO2Hg+O2↑
请你根据“原子经济”的思想完成上述步骤③的化学方程式:________ _。
根据“绿色化学”的思想评估该方法制H2的主要缺点:________ __。
(II)氢气常用生产水煤气的方法制得。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0
在850℃时,K=1。
(1)若升高温度到950℃时,达到平衡时K______1(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)850℃时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2和x mol H2,则:
①当x = 5.0时,上述平衡向___________(填正反应或逆反应)方向进行。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是__________。
(3)在850℃时,若x="5.0" mol,其它物质的投料不变,当上述反应达到平衡后,求H2的体积分数(计算结果保留两位有效数字)。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:实验题
以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)在一定条件下,SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ,该反应的平衡常数表达式为K= ;过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是 、 。
(3)通氯气氧化后时,发生的主要反应的离子方程式为 ;该过程产生的尾气可用碱溶液吸收,尾气中污染空气的气体为 (写化学式)。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:实验题
(16分)某小组同学利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,倒入大试管中迅速振荡混合均匀,再加入硫酸,开始计时,通过测定混合溶液褪色所需时间来判断反应的快慢(已知反应方程式为:5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O)。该小组设计了如下方案。
编号 | H2C2O4溶液 | KMnO4溶液 | 硫酸溶液 | 温度/℃ | ||
| 浓度 (mol/L) | 体积 (mL) | 浓度 (mol/L) | 体积 (mL) | | |
① | 0.10 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 4mL 4mol/L | 25 |
② | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 4mL 4mol/L | 25 |
③ | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 4mL 4mol/L | 50 |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:实验题
某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72-转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4 ·4H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下
(1)在25°C下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,作对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验编号 | 初始 pH | 废水样品 体积/mL | 草酸溶液 体积/mL | 蒸馏水 体积/mL |
① | 4 | | 10 | 30 |
② | 5 | 60 | 10 | |
③ | | 60 | | 20 |
实验方案(不要求写具体操作过程) | 预期实验结果和结论 |
取_______________________________代替实验①中的铁明矾,控制其他反应条件与实验①相同,进行对比实验 | 反应进行相同时间后 若溶液中的Cr2O72-浓度____________________________则假设一成立; 若溶液中的Cr2O72-浓度____________________________则假设一不成立; |
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com