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(1)已知4g甲烷气体充分燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出Q kJ的热量.甲烷燃烧的热化学方程式为
CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2(g)△H=-4QkJ?mol-1
CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2(g)△H=-4QkJ?mol-1

(2)我国自行研制的优质磷酸二氢钾(KDP)晶体被应用于大功率固体激光器中.反应方程式为H3PO4(aq)+KCl(aq) KH2PO4(aq)+HCl(aq),当反应时间不同时,产品产率和产品中Cl?含量变化情况如图所示.KDP晶体的一级品标准:Cl-质量分数低于0.2%.

由图中可知,当反应进行到约
60
60
min时,KDP晶体达到一级品标准,此时的产品产率约为
95%
95%

(3)如图在一定条件下,将1mol N2与3mol H2混合于一个10L密闭容器中,反应达到A平衡时,混合气体中氨体积分数为25%,试回答:
①N2的转化率αA
40%
40%

②在状态A时,平衡常数KA=
0.082
0.06×0.182
(mol/L)-2
0.082
0.06×0.182
(mol/L)-2
(代入数值即可)当温度由T1变到T2时,KA
KB(填“>”、“<”或“=”);
(4)向20.00mL稀氨水中逐滴加入等物质的量浓度的盐酸,请回答相关问题:
①当加入10.00mL盐酸时,溶液中各种离子浓度之间的大小关系为(请在括号中填入离子符号):c
(NH4+
(NH4+
>c
(Cl-
(Cl-
>c
(OH-
(OH-
>c
(H+
(H+

②当盐酸与氨水等物质的量反应时,溶液的pH
7(填“>”或“<”或“=”,下同)
③当溶液pH=7时,反应所消耗的物质(包括还在溶液中存留的物质)之间的关系为:n(NH3?H2O)
n(HCl),溶液中c( NH4+
=
=
c(Cl-).
分析:(1)利用4g甲烷与热量的关系计算反应热,根据物质及物质的状态、反应热来书写热化学反应方程式;
(2)根据KDP晶体的一级品标准:Cl-质量分数低于0.2%,利用图象来分析;
(3)利用氨气的体积分数及化学平衡的三段法计算来解答;并利用图象判断温度对化学平衡移动的影响来分析温度变化引起的K的变化;
(4)①由量可知,反应后为等量的氨水和氯化铵的混合溶液,溶液显碱性及氨水的电离大于氯化铵的水解来分析;
②当盐酸与氨水等物质的量反应,溶液中的溶质只有氯化铵,则利用水解来分析;
③溶液pH=7时,溶液应为氨水和氯化铵的混合溶液,即氨水的电离等于氯化铵的水解,利用电荷守恒来分析.
解答:解:(1)4g甲烷的物质的量为
4g
16g/mol
=0.25mol,放出QkJ的热量,
则1molCH4反应放热为4QkJ,则热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2(g)△H=-4Q kJ?mol-1
故答案为:CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2(g)△H=-4Q kJ?mol-1
(2)因KDP晶体的一级品标准:Cl-质量分数低于0.2%,黑球表示产品产率,方框表示氯离子的质量分数,
由图象可以看出,60min时Cl-质量分数低于0.2%,则为一级品,且产品产率为95%,故答案为:60;95%;
(3)1mol N2与3mol H2混合于一个10L密闭容器中,反应达到A平衡时,混合气体中氨体积分数为25%,
设转化的氮气的物质的量为x,则
     N2+3H2
催化剂
2NH3
开始  1   3       0
转化  x   3x     2x
平衡 1-x  3-3x    2x
2x
1-x+3-3x+2x
×100%=25%,
解得x=0.4mol,
①N2的转化率αA
0.4mol
1mol
×100%=40%,
②氮气的平衡浓度为
1mol-0.4mol
10L
=0.06mol/L,
氢气的平衡浓度为
1.8mol
10L
=0.18mol/L,
氨气的平衡浓度为
0.8mol
10L
=0.08(mol/L),
则平衡常数K=
0.082
0.06×0.182
(mol/L)-2,由图象可知,温度越高氮气的转化率越低,则正反应为放热反应,
当温度由T1变到T2时,K变小,即KA>KB
故答案为:40%;
0.082
0.06×0.182
(mol/L)-2
;>; 
(4)①由量可知,反应后为等量的氨水和氯化铵的混合溶液,电离大于水解,则c(NH4+)>c(Cl-),溶液显碱性,
则c( OH-)>c(H+),又电离的程度很弱,则c(NH4+)>c(Cl-)>c( OH-)>c(H+),
故答案为:(NH4+);(Cl-);( OH-);(H+);
 ②盐酸与氨水等物质的量反应,溶液中的溶质只有氯化铵,则铵根离子水解使溶液显酸性,则pH<7,故答案为:<;
③pH=7时,溶液应为氨水和氯化铵的混合溶液,且氨水的电离等于氯化铵的水解,因二者的物质的量浓度相同,等体积混合溶液的pH小于7,则应保证碱过量,则氨水的体积大,即
n(NH3?H2O)>n(HCl),pH=7时c( OH-)=c(H+),
由电荷守恒则c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c OH-);,则c(NH4+)=c(Cl-),故答案为:>;=.
点评:本题较难,考查有关化学平衡的计算、溶液中离子浓度大小的关系、热化学方程式及图形的分析,综合性强,能较好的训练学生的能力.
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相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

合成气(CO和H2)是重要的化工原料,在工业生产中有着广泛的应用.
(1)工业上用甲烷和水蒸气在高温条件下发生反应制备合成气(CO和H2),4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量,写该反应的热化学方程式
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206KJ/mol
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206KJ/mol

(2)已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ?mol-1,由反应(1)制备的合成气10m3(已折成标况),完全燃烧所提供的能量为
1.125×105
1.125×105
kJ
(3)工业上常用合成气来冶炼金属,其中CO还原氧化铁来冶炼生铁方程式如下:
3CO(g)+Fe2O3(s)═3CO2(g)+2Fe(s)△H<0
①如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时,
AD
AD

A.容器中Fe2O3的质量不随时间而变化     B.反应物不再转化为生成物
C.n (CO):n (CO2)=1:1                D.容器中气体的压强不随时间而变化
②在一个容积为4L的密闭容器中,1000℃时加入4mol CO(g)和足量Fe2O3(s),反应2分钟后达到平衡,测得此时容器内气体的密度为40g/L,求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)=
0.375mol/L?min
0.375mol/L?min
、CO的平衡转化率=
75%
75%
、该反应的化学平衡常数K=
27
27

③如果在3分钟时向②的平衡体系中再加入2mol CO(g),其它条件不变,经过2分钟反应又达到平衡.请画出②、③c(CO)、c(CO2) 随时间变化的图象.

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科目:高中化学 来源:2012-2013学年辽宁实验中学高二(上)期末化学试卷(解析版) 题型:解答题

合成气(CO和H2)是重要的化工原料,在工业生产中有着广泛的应用.
(1)工业上用甲烷和水蒸气在高温条件下发生反应制备合成气(CO和H2),4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量,写该反应的热化学方程式______
(2)已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ?mol-1,由反应(1)制备的合成气10m3(已折成标况),完全燃烧所提供的能量为______kJ
(3)工业上常用合成气来冶炼金属,其中CO还原氧化铁来冶炼生铁方程式如下:
3CO(g)+Fe2O3(s)═3CO2(g)+2Fe(s)△H<0
①如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时,______.
A.容器中Fe2O3的质量不随时间而变化     B.反应物不再转化为生成物
C.n (CO):n (CO2)=1:1                D.容器中气体的压强不随时间而变化
②在一个容积为4L的密闭容器中,1000℃时加入4mol CO(g)和足量Fe2O3(s),反应2分钟后达到平衡,测得此时容器内气体的密度为40g/L,求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)=______、CO的平衡转化率=______、该反应的化学平衡常数K=______.
③如果在3分钟时向②的平衡体系中再加入2mol CO(g),其它条件不变,经过2分钟反应又达到平衡.请画出②、③c(CO)、c(CO2) 随时间变化的图象.

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