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3.为处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4,以减少其对臭氧层的破坏.化学家研究在催化条件下,通过反应CCl4+H2?CHCl3+HCl△H<O,使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3).已知CCl4的沸点为77℃,CHCl3的沸点为61.2℃.在密闭容器中,该反应达到平衡后,测得如下数据.
实验序号温度℃初始CCl4浓度(mol•L-1初始H2浓度(mol•L-1CCl4的转化率
11101150%
210011x
31100.8y60%
(1)实验1中,10h后反应达到平衡,则从反应开始至达到平衡状态,H2的平均反应速率为
0.06mol•L-1•h-1.在此实验的平衡体系中,再加入0.5mol CCl4和0.5mol HCl,平衡将怎样移动?向右移动 (填“向左移动”、“向右移动”、“不移动”或“无法确定”).
(2)实验2中,x为B(填字母).
A.等于50%        B.大于50%       C.小于50%      D.无法确定
(3)实验3中的y为0.8.
(4)在100℃条件下,能说明反应CCl4+H2?CHCl3+HCl△H<O达到平衡状态的是D(填字母).
A.压强不再变化
B.生成HCl的速率和消耗H2的速率相等
C.混合气体的密度不变
D.H2的质量不再变化
(5)用电解法处理高浓度重铬酸钠废水具有效果稳定可靠,操作管理
简单,设备占地面积小,废水中的重金属离子也能通过电解有所降
低等优点,其原理是铁作电极,在酸性条件下,将Cr6+还原为Cr3+
其装置示意图如图所示.
①若以甲醚燃料电池为直流电源(电解质溶液为KOH溶液),则燃料电池中b极应通入甲醚,a极的电极反应为13O2+52e-=26O2-
②能否用铜作电解重铬酸钠废水的电极?不能(填“能”或“不能”),理由是铜做阳极时铜失电子为铜离子,铜离子不能与+6价铬发生氧化还原反应反应得到+3价铬
③除去重铬酸根离子的离子反应是Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O.

分析 (1)利用图表数据结合化学三行计算,反应速率v=$\frac{△c}{△t}$,计算此时的平衡常数和浓度商比较平淡反应进行的方向;
(2)实验2和实验1相比,起始量相同,升温平衡向吸热反应方向进行,反应是放热反应,则升温平衡逆向进行,反应物转化率减小;
(3)依据(1)计算的平衡常数结合化学平衡三行计算列式计算,
(4)已知CCl4的沸点为77℃,CHCl3的沸点为61.2℃.在100℃条件下,是气体,CCl4+H2?CHCl3+HCl△H<O,反应是气体体积不变的放热反应,当正逆反应速率相同时反应达到平衡状态,各组分含量保持不变,据此分析选项;
(5)①据电解池的阴阳极可知,a为燃料电池的正极,氧气在正极反应,b为负极,甲醚在负极反应,b极为负极,通入甲醚;a极为正极,正极反应为:13O2+52e-=26O2-
②不能用铜作阳极,铜做阳极时铜失电子为铜离子,铜离子不能与+6价铬发生氧化还原反应反应得到+3价铬;
③在酸性条件下,亚铁离子将+6价的Cr还原为+3价的Cr,离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O;

解答 解:(1)实验Ⅰ依据图表数据列式计算,CCl4+消耗量=0.8×60%=0.48
                    CCl4+H2?CHCl3+HCl
起始量(mol/L)     1     1     0     0
变化量(mol/L)    0.6   0.6    0.6   0.6
平衡量(mol/L)    0.4   0.4    0.6   0.6
10h后反应达到平衡,则从反应开始至达到平衡状态,H2的平均反应速率V=$\frac{0.6mol/L}{10h}$=0.06mol/L•h,
K=$\frac{0.6×0.6}{0.4×0.4}$=$\frac{9}{4}$=2.25,反应前后气体物质的量不变,可以用物质的量代替浓度计算,设条件为1L,
Q=$\frac{0.6×(0.6+0.5)}{(0.4+0.5)×0.4}$=$\frac{11}{6}$=1.83<K=2.25,反应正向进行,平衡向右移动,
故答案为:向右移动;
(2)实验2和实验1相比,起始量相同,升温平衡向吸热反应方向进行,反应是放热反应,则升温平衡逆向进行,反应物转化率减小,x>50%,选B,
故答案为:B;
(1)实验3和实验1温度相同,平衡常数相同,结合平衡三行计算列式计算,
                  CCl4+H2 ?CHCl3+HCl
起始量(mol/L) 0.8     y        0     0
变化量(mol/L) 0.48   0.48     0.48  0.48
平衡量(mol/L) 0.32  y-0.48   0.48  0.48
K=$\frac{0.48×0.48}{0.32(y-0.48)}$=$\frac{9}{4}$
y=0.8
故答案为:0.8;
(4)已知CCl4的沸点为77℃,CHCl3的沸点为61.2℃.在100℃条件下,是气体,CCl4+H2?CHCl3+HCl△H<O,反应是气体体积不变的放热反应,
A.反应前后气体体积不变,压强始终不变化,不能说明反应达到平衡状态,故A错误;
B.生成HCl的速率和消耗H2的速率相等只能说明反应正向进行,不能说明反应达到平衡状态,故B错误;
C.反应前后气体质量和体积不变,混合气体的密度始终不变,不能说明反应达到平衡状态,故C错误;
D.H2的质量不再变化,说明氢气浓度不变是平衡标志,故D正确;
故答案为:D.
(5)①据电解池的阴阳极可知,a为燃料电池的正极,氧气在正极反应,b为负极,甲醚在负极反应,b极为负极,通入甲醚;a极为正极,正极反应为:13O2+52e-=26O2-
故答案为:甲醚,13O2+52e-=26O2-
②不能用铜作电解重铬酸钠废水的电极,铜做阳极时铜失电子为铜离子,铜离子不能与+6价铬发生氧化还原反应反应得到+3价铬,
故答案为:不能;铜做阳极时铜失电子为铜离子,铜离子不能与+6价铬发生氧化还原反应反应得到+3价铬;
③在酸性条件下,亚铁离子将+6价的Cr还原为+3价的Cr,离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,故答案为:Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O.

点评 本题考查了化学平衡的影响因素分析、化学平衡的计算应用、燃料电池的反应原理以及电解池的相关知识,题目难度中等,注意电极反应式的书写.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.NiSO4•6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可由电镀废渣(除含镍外,还含有:Cu、Fe、Cr等杂质)为原料获得.工艺流程如图:

已知:25℃时,几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表所示.
Fe(OH)2Fe(OH)3Cr(OH)3Ni(OH)2
Ksp8.0×10-164.0×10-386.0×10-316.5×10-18
完全沉淀pH≥9.6≥3.2≥5.6≥8.4
注:NiCO3是一种不溶于水易溶于强酸的沉淀.
请回答下列问题:
(1)下列措施可行,且能提高废渣浸出率的有AC.
A.升高反应温度       B.增大压强        C.在反应过程中不断搅拌
(2)在滤液Ⅰ中加入6%的H2O2,其作用是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(用离子方程式表示);加入H2O2后要保温一段时间且温度不宜太高的目的是加快氧化的速率,同时防止H2O2的分解;加入NaOH调节pH的范围是[5.6,8.4),为了除去溶液中的Fe3+、Cr3+离子.
(3)滤液Ⅱ的主要成分是Na2SO4、NiSO4
(4)检验Ni2+已完全沉淀的实验方法是静置后向上层清液中再加入Na2CO3溶液后没有沉淀生成.
(5)操作Ⅰ的实验步骤依次为:
①过滤,并用蒸馏水洗涤沉淀2~3次直至流出液用pH试纸检验呈中性;
②向沉淀中滴加稀H2SO4,直至恰好完全溶解;
③蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得NiSO4•6H2O晶体;
④用少量乙醇洗涤NiSO4•6H2O晶体并晾干.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.关于硅的说法不正确的是(  )
A.晶体硅的导电性介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体
B.加热到一定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属反应
C.利用二氧化硅与C反应能制得粗硅
D.二氧化硅性质较稳定,常温下不与任何物质反应

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.在50mL 2mol•L-1AlCl3溶液中,逐滴加入2mol•L-1NaOH溶液,得判沉淀1.56g,则加入的Na0H溶液的体积为30mL或190mL.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

12.天津8.12爆炸事件中,港口保存有NaCN等剧毒物品.
(1)与C同主族的元素Ge位于第四周期,其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2
(2)Na、C、N的第一电离能由大到小的顺序为N>C>Na.
(3)CN-中C原子的杂化轨道类型是sp,写出一个与CN-具有相同空间构型和键合形式的分子:N2(填分子式).
(4)NaCN可用于Au的提取:4Au+8NaCN+2H2O+O2═4Na[Au(CN)2]+4NaOH.Na[Au(CN)2]中的配离子为[Au(CN)2]+,0.1mol配离子中含有的σ键数为0.4NA(用NA表示阿伏加德罗常数的值)
(5)NaCN的晶胞结构如图所示,晶胞中Na+与CN-之间的距离为acm,晶胞中Na+的配位数为6,则NaCN的密度为$\frac{49}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.对反应N2O4(g)?2NO2(g)△H>0,在温度分别为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示,下列说法正确的是bc.
a.B、C两点的反应速率:B>C  b.由状态B到状态A,可以用加热的方法
c.C点颜色比A点深           d.A、C两点的化学平衡常数:A>C.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

15.已知孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3,还含少量FeO、SiO2.现以孔雀石为原料制备CuSO4•5H2O.

(1)实验步骤中试剂①最佳选择a(填代号),
a.H2O2      b.Cl2      c.KMnO4      d.HNO3
请写出其对应的离子方程式2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O.
(2)溶液B中加入CuO作用是调节pH值,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀.
(3)由溶液C获得CuSO4•5H2O晶体,需要经蒸发浓缩、冷却结晶和过滤.
(4)25℃,Fe(OH)3的Ksp=1×10-38,若要将溶液中的Fe3+沉淀完全,必需调节溶液pH>3.
(5)实验室用惰性电极电解500ml的CuSO4溶液一段时间后,撤去电源,若加入0.2mol Cu(OH)2恰好使电解液恢复到原来状态,则电解过程中转移电子的物质的量为0.8mol,原CuSO4溶液的物质的量浓度为0.4mol•L-1

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.锡是第IVA族金属元素,常见化合价为+2、+4价,其单质及化合物在生活、生产中有重要应用.已知:Sn熔点为231℃;Sn2+易水解、易被氧化;SnCl4极易水解、熔点-33℃、沸点114℃.请按要求回答下列相关问题:
(1)如图1为锡原子结构示意图,请补充完整:
 (2)用于微电子器件生产的锡粉纯度测定:
①取2.38g试样溶于较浓硫酸中(杂质不参与反应),使Sn完全转化为Sn2+
②加入过量的Fe2(SO43
③用0.2000mol•L-1K2Cr2O7溶液滴定步骤②得到的溶液(产物中Cr呈+3价),消耗25.00mL.步骤②中加入
Fe2(SO43发生反应的离子方程式为2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+;此锡粉样品中锡的质量分数为75%.
(3)实验室配制SnCl2溶液时:要先将SnCl2固体溶于较浓盐酸,并在新配制的SnCl2溶液中加入锡粉,目的是防止其水解及发生氧化反应.
(4)SnO不溶于水,工业上常用于制备SnSO4.向酸性SnCl2溶液中加入碳酸氢铵溶液调PH=7,可以生成SnO,写出反应的离子方程式Sn2++2HCO3-=SnO↓+2CO2↑+H2O.
(5)现有如图2所示装置,某化学实验小组要在实验室中制备少量SnCl4,请回答下列问题:

①所选择的仪器装置及合理的先后排列顺序是:A→C→E→B→G→D→H→F.
②实验中当开始生成SnCl4时即可熄灭B处酒精灯,反应仍可持续进行的理由是锡与氯气的反应为放热反应,放出的热量维持反应继续进行.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.下列关于反应能量的说法正确的是(  )
A.Zn(s)+CuSO4(aq)═ZnSO4(aq)+Cu(s)△H=-216 kJ•mol-1,则反应物总能量>生成物总能量
B.相同条件下,如果1 mol氢原子所具有的能量为E1,1 mol 氢分子所具有的能量为E2,则2E1=E2
C.101 kPa时,2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6 kJ•mol-1,则H2的燃烧热为571.6 kJ•mol-1
D.H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-57.3 kJ•mol-1,则1 mol NaOH的氢氧化钠固体与含0.5 mol H2SO4的稀硫酸混合后放出57.3 kJ的热量

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