【题目】运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)硫酸生产过程中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关如图所示,根据如图回答下列问题:
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为__________反应(填“吸热”“放热”)。
②一定条件下,将SO2与O2以体积比为2︰1置于一体积不变的密闭容器中发生反应,能说明该反应已达到平衡的是________(填选项字母)。
a.体系的密度不发生变化
b.SO2与SO3的体积比保持不变
c.体系中硫元素的质量分数不再变化
d.单位时间内转移4 mol电子,同时消耗2 mol SO3
e.容器内的气体分子总数不再变化
③V2O5可作为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的催化剂,催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒氧化物;四价钒氧化物再被氧气氧化为V2O5。写也该催化循环机理的化学方程式__________,________。
(2)一定条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。图1表示在2 L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图2表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
①由图1信息,从11 min起其他条件不变,压缩容器的体积为1 L,则n(N2)的变化曲线为________(填“a”“b”“c”或“d”,下同);增加氮气的物质的量,则n(N2)的变化曲线为________。
②由图2信息,a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是________点,T2____T1(填“>”“=”或“<”)。
【答案】< be SO2+V2O5=SO3+2VO2 4VO2+O2=2V2O5 d b c >
【解析】
(1)①根据图像,随着温度的升高,SO3的百分含量降低,即升高温度,平衡向逆反应方向进行,根据勒夏特列原理,正反应为放热反应,即△H<0;
②a、组分都是气体,气体质量不变,容器为恒容状态,气体体积不变,根据密度定义,密度任何时刻保持不变,即密度不变,不能说明反应达到平衡,故a不符合题意;
b、SO2和SO3的体积比保持不变,得出SO2和SO3的物质的量保持不变,即达到平衡,故b符合题意;
c、根据原子守恒,体系中硫元素的质量分数始终保持不变,不能说明反应达到平衡,故c不符合题意;
d、转移4mol电子,有消耗或生成2molSO3,不能说明反应达到平衡,故d不符合题意;
e、向正反应方向进行,气体物质的量减小,分子总数减小,当分子总数不变,说明反应达到平衡,故e符合题意;
③根据题意,V2O5氧化SO2成SO3,自身被还原成为VO2,反应方程式为V2O5+SO2=SO3+2VO2,VO2被氧气氧化成V2O5,反应方程式为4VO2+O2=2V2O5;
(2)①压缩容器,改变瞬间N2的物质的量不变,压缩容器的体积,相当于增大压强,根据勒夏特列原理,增大压强,此反应向正反应方向进行,N2的物质的量减小,即d为n(N2)变化曲线;增加N2的物质的量,N2的物质的量增加,平衡向正反应方向进行,N2物质的量减少,即b代表n(N2)的变化曲线;
②增加H2的起始量,N2的转化率增大,即N2的转化率最高的点是c;氢气起始量相同时,温度T1平衡后,氨气的含量更高,该反应为放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,因此T1<T2。
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【题目】利用某些有机物之间的相互转化可以储存太阳能,如原降冰片二烯(NBD)经过太阳光照转化成为四环烷(Q)。已知: ①C7H8(l)(NBD)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(l) ΔH1,②C7H8(l)(Q)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(l) ΔH2,③ ΔH=+88.62 kJ·mol-1。下列叙述不正确的是( )
A. ΔH1>ΔH2 B. NBD的能量比Q的能量高
C. NBD比Q稳定 D. NBD转化为Q是吸热反应
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【题目】科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下:
请回答下列问题:
(1)Pt(a)电极是电池的________极,电极反应式为__________________;Pt(b)电极发生________(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为___________。
(2)电池的总反应方程式为____________________。
(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子,则消耗的CH3OH有______mol。
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【题目】已知磷可以在氯气中燃烧,产物为PCl3和PCl5
①2P+3Cl2=2 PCl3 ②2P+5Cl2=2 PCl5
(1)若有1mol磷按①式完全反应,得到产物________克,在这些产物中含有共价键的数目为________。
(2)若有12.4g磷与0.90mol氯气同时发生①、②两式反应,反应后磷与氯气均无剩余。计算产物中PCl3和PCl5的物质的量。_______________
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【题目】以氧化铝为原料,通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN);通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO2,可通过二氧化碳甲醇化再利用。请回答:
(1)已知:2Al2O3(s)=4Al(g)+3O2(g)△H1=+3 351kJmol﹣1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2=﹣221kJmol﹣1
2Al(g)+N2(g)=2AlN(s)△H3=﹣318kJmol﹣1
则碳热还原Al2O3合成氮化铝的总热化学方程式为_____。
(2)在常压,Ru/TiO2催化下,CO2和H2混合气体(体积比1:4,总物质的量a mol)进行反应,测得CO2的转化率、CH4和CO的选择性随温度的变化情况分别如图1和图2所示(选择性:转化的CO2中生成CH4和CO的百分比)。
反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2
①下列说法不正确的是_____(填序号)。
A.△H1小于零
B.温度可影响产物的选择性
C.CO2的平衡转化率随温度升高先增大后减少
D.其他条件不变将CO2和H2的初始体积比改变为1:3,可提高CO2的平衡转化率
②350℃时,反应Ⅰ在t1时刻达到平衡,平衡时容器的体积为VL.则该温度下反应Ⅰ的平衡常数为____(用a、V表示)。
③350℃时,CH4的物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出400℃时,0~t1时间段内,CH4的物质的量随时间的变化曲线。____
(3)CO2和H2在一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),平衡常数K= .在容积为2L的密闭容器中,充入2 mol CO2和6 mol H2,恒温恒容时达到平衡。相同条件下,在另一个2 L的密闭容器中充入a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH、d mol H2O(g),要使两容器达到相同的平衡状态,且起始时反应逆向进行,则d的取值范围为_____。
(4)研究表明,CO2可以在硫酸溶液中用情性电极电解生成甲醇,则生成甲醇的电极反应式为_____。
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【题目】在常温下,向20 mL NaOH溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的醋酸溶液,滴定曲线如下图所示。下列判断中,正确的是
A. 在M点,二者恰好完全反应
B. 滴定前,酸中c(H+)等于碱中c(OH-)
C. NaOH溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L-1
D. 在N点,c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)
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【题目】的物质的量浓度相等的下列溶液:①(NH4)2SO4 ② (NH4)2Fe(SO4)2 ③(NH4)2CO3,溶质的物质的量浓度由大到小的顺序为
A. ① > ② > ③ B. ③ > ① > ②
C. ③ > ② > ① D. ② > ① > ③
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