化学反应原理对于工业生产和科研有重要意义
I、下列三个化学反应的平衡常数(K1、K2、K3)与温度的关系分别如下表所示:
化学反应 | 平衡常数 | 温度 | |
973 K | 1173 K | ||
①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) | K1 | 1.47 | 2.15 |
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) | K2 | 2.38 | 1.67 |
③CO(g) +H2O(g)CO2(g) +H2(g) | K3 | ? | ? |
(1)吸热
(2)
(3)CE
(4)①升高温度或增大CO2的浓度(增大H2的浓度);使用催化剂或增大压强
②
(5)2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-(或CO2+2e-+H2O═CO+2OH-)(6)2mol
解析试题分析:(1)在反应①中随着温度的升高平衡常数增大,这说明升高温度平衡向正反应方向移动,因此正方应是吸热反应。
(2)根据反应①②并依据盖斯定律可知②-①即得到反应③,所以平衡常数之间的关系为K3=。
(3)根据表中数据可知,随着温度的升高K1逐渐增大,而K2逐渐减小,所以K3逐渐减小,这说明升高温度反应③向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应。由于正方应是体积不变的可逆反应,所以要使平衡向逆反应方向移动,则可以升高温度或增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,而压强和催化剂不能改变平衡,故答案选CE。
(4)①根据图像可知,t2时逆反应速率瞬间增大,然后逐渐减小,说明平衡向逆反应方向移动,由于正方应是体积不变的放热的可逆反应,所以改变的条件是升高温度或增大CO2的浓度(增大H2的浓度)。t8时逆反应速率瞬间增大,但平衡不移动,由于正方应是体积不变的放热的可逆反应,所以改变的条件是使用催化剂或增大压强。
②若t4时降压,反应速率均减小,但平衡不移动。t6时增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,逆反应速率逐渐增大,因此t4~t6时逆反应速率与时间的关系线为
。
(5)电解池中阳极失去电子发生氧化反应,阴极得到电子发生还原反应,所以根据总反应式可知阴极是CO2得到电子被还原为CO,电极反应式为CO2+2e-+H2O═CO+2OH-。
(6)水电解生成氢气和氧气,所以氢氧储罐中共收集到33.6L气体应该是氢气与氧气的混合气,其中氧气是11.2L,氢气是22.4L,氢气的物质的量是1mol,转移2mol电子。
考点:考查盖斯定律的应用、平衡常数的有关计算与应用、外界条件对平衡状态的影响以及电化学原理的应用
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(8分)(1)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101kPa时,32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出热量624kJ(25℃时),N2H4的燃烧热化学方程式是 。
(2)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。
肼—空气燃料电池放电时:负极的电极反应式是 。
(3)电瓶车所用电池一般为铅蓄电池,这是一种典型的可充电电池,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O,充电时:阳极反应式: 用此装置电解水和重水(D2O)组成的混合液(两电极均是Pt),通电一段时间后,在两极共收集到33.6 L(标准状况)气体,总质量为18.5 g,则混合气体中H原子和D原子个数之比:
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(14分)
Ⅰ.氯碱工业中常用离子交换膜法电解制碱(如图1所示)。
(1)写出图1中阴极的电极反应式 。
(2)已知阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过。工业上若用图2装置电解饱和Na2SO4溶液来生产纯净的NaOH和H2SO4,则该装置最主要的缺陷是 。
Ⅱ.辉钼矿(MoS2)是一种重要的矿物。图3是辉钼矿多层焙烧炉的示意图,其中1,2,3,…是炉层编号。580,600,610,…是各炉层的温度(℃)。图4给出了各炉层固体物料的物质的量百分含量。
已知:MoS2焙烧生成1molMoO3的反应热△H1=-1011KJ/mol;MoO2氧化生成1molMoO3的反应热△H2=-154KJ/mol。试回答:
(1)验证辉钼矿焙烧生成的气体是SO2而不是SO3的方法是 。
(2)辉钼矿焙烧生成的气体能使硫酸酸化的KMnO4溶液褪色,用化学方程式表示褪色的原因 。
(3)第6炉层存在的固体物质分别是MoS2、MoO3、MoO2,则它们的物质的量之比为 。
(4)图4表明,中间炉层(4~6)可能存在一种“固体+固体→固体+…”的反应,请写出该反应的热化学反应方程式 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
已知: C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ/mol
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g) ΔH= 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
2013年以来,全国很多地区都曾陷入严重的雾霾和污染天气中,冬季取暖排放的CO2、汽车尾气等都是形成雾霾的因素。
(1)已知:① N2(g) + O2(g)=2NO(g) △H=+179.5 kJ/mol
②2NO(g) + O2(g)=2NO2(g) △H=-112.3 kJ/mol
③2NO(g) +2CO(g)=N2(g) +2CO2(g) △H=-759.8 kJ/mol
下图是在101kPa,298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中能量变化的示意图。则a= 。
(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | CO | H2 | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 2.4 | 1.6 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 1.6 | 0.4 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
请参考题中图表,已知E1=134 kJ·mol-1、E2=368 kJ·mol-1,根据要求回答问题:
(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),ΔH的变化是 。请写出NO2和CO反应的热化学方程式: 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下:
①CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol-1
又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1,则甲醇蒸汽燃烧为液态水的热化学方程式为 。
(3)如表所示是部分化学键的键能参数:
化学键 | P—P | P—O | O===O | P===O |
键能/kJ·mol-1 | a | b | c | x |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
氨的合成是最重要的化工生产之一。
I.工业上合成氨用的H2有多种制取的方法:
① 用焦炭跟水反应: C(s)+ H2O(g)CO(g)+ H2(g);
② 用天然气跟水蒸气反应:CH4(g)+ H2O(g) CO (g)+ 3H2(g)
已知有关反应的能量变化如下图,则方法②中反应的ΔH =__________ ___。
Ⅱ.在3个1L的密闭容器中,同温度下、使用相同催化剂分别进行反应:
3H2(g)+ N2(g)2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,反应达到平衡时有关数据为:
容 器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反应物投入量 | 3 mol H2、2 mol N2 | 6 mol H2、4mol N2 | 2 mol NH3 |
达到平衡的时间(min) | t | 5 | 8 |
平衡时N2的浓度(mol·L-1) | c1 | 3 | |
N2的体积分数 | ω1 | ω2 | ω3 |
混合气体密度(g·L-1) | ρ1 | ρ2 | |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
研究表明丰富的CO2完全可以作为新碳源,解决当前应用最广泛的碳源(石油和天然气)到本世纪中叶将枯竭的危机,同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应,实现CO2的良性循环。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图表示恒压容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2转化率达80%时的能量变化示意图。
①写出该反应的热化学方程式: 。
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。
a.容器中压强不变 b.H2的体积分数不变
c.c(H2)=3c(CH3OH) d.容器中密度不变
e.2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂。
(2)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料.下图是通过人工光合作用制备HCOOH原理的示意图。根据要求回答问题:
①该过程是将 转化为 。(以上两空选填“电能”“太阳能”“化学能”)
②催化剂b表面的电极反应方程式为 。
(3)某国科研人员提出了使用氢气和汽油(汽油化学式用C8H18表示)混合燃料的方案,以解决汽车CO2的排放问题。该方案主要利用储氢材料CaH2产生H2和用汽油箱贮存汽油供发动机使用,储氢系统又捕集汽油燃烧产生的CO2,该系统反应如下图所示:
解决如下问题:
①写出CaH2的电子式 。
②反应1中氧化剂与还原剂的物质的量之比是: 。
③如该系统反应均进行完全,试写出该系统总反应的化学方程式 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
已知化学能与其他形式的能可以相互转化。填写下表的空白:
化学反应方程式(例子) | 能量转化形式 |
① | 由化学能转化为热能 |
②Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O | |
③CaCO3CaO+CO2↑ | |
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