【题目】二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。
Ⅰ.从热力学角度研究反应
(1) C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-296.0 kJ·mol-1
写出CO 还原SO2的热化学方程式:_________________。
(2)关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是______。
A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态
B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2)
C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大
D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变
Ⅱ.NOx的排放主要来自于汽车尾气,包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下:
反应a:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ/mol
反应b:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-64.2kJ/mol
(3)对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
时间(min) 浓度(mol·L-1) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=___________,当升高反应温度,该反应的平衡常数K___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表中的数据判断改变的条件可能是___________(填字母)。
A.加入一定量的活性炭 B.通入一定量的NO
C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂
(4)①某实验室模拟反应b,在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体,维持温度为T2℃,如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析,1050kPa前,反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因_____________;在1100kPa时,NO2的体积分数为___________。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp);在T2℃、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=___________(计算表达式表示);已知:气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。
【答案】2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s) ΔH=-270.0 kJ·mol-1 AC 0.042mol/(Lmin) 减小 BC 1050kPa前反应未达平衡状态,随着压强增大,反应速率加快,NO2转化率提高 50%
或
【解析】
(1)CO与SO2的反应方程式为2CO+SO2=2CO2+S,① C(s)+O2(g)= CO2(g),②CO2(g)+C(s) =2CO(g),③S(s)+O2(g)= SO2(g),因此有①-②-③得出2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(s) △H=-270.0kJ·mol-1;
(2)A、根据反应方程式,硫为固体,其余为气体,反应前后气体分子数之和不相等,因此当压强不再改变,说明反应达到平衡,故A正确;
B、不同物质的速率表示达到平衡,要求反应的方向一正一逆,且反应速率之比等于系数之比,即v正(CO)=2v逆(SO2),故B错误;
C、其他条件不变,增大SO2的浓度,增加反应物的浓度,平衡向正反应反应移动,CO的转化率增大,故C正确;
D、恒温恒压下,通入非反应气体,容器的体积增大,物质的量浓度降低,平衡向逆反应方向进行,SO2的转化率的降低,故D错误;答案为AC;
(3)①根据反应速率数学表达式,v(NO)=(1.00-0.58)mol/L÷10min=0.042mol/(L·min);反应a和b都是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向进行,化学平衡常数只受温度的影响,即升高温度,平衡常数K减小;
②A、活性炭为固体,加入活性炭,不影响化学平衡,故A不符合题意;
B、通入一定量的NO,NO浓度增大,平衡向正反应方向移动,N2浓度增大,故B符合题意;
C、适当缩小容器的体积,所有气体的浓度均增大,故C符合题意;
D、加入合适的催化剂,不影响化学平衡,故D不符合题意;答案为BC;
(4)①根据示意图,1050kPa前,反应未达到平衡,随着压强增大,反应速率增大,NO2的转化率加快;假设通入1molNO2,2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)
起始: 1 0 0
变化: 0.4 0.2 0.4
平衡: 0.6 0.2 0.4 1100kPa时,NO2的体积分数为0.6mol/(0.6+0.2+0.4)mol×100%=50%;
②NO2的体积分数为1/2,N2的体积分数为0.2mol/(0.6+0.2+0.4)mol=1/6,CO2的体积分数为1/3,Kp==
或
。
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【题目】设NA代表阿伏加德罗常数的值,N表示粒子数。下列叙述正确的是( )
A. 在标准状况下2.24LCCl4中含有的C—Cl键数为0.4NA
B. 将1mol Cl2通入水中,则N(HClO)+N(Cl)+N(ClO)=2NA
C. 将CO2通过Na2O2使其质量增加a g时,反应转移的电子数为aNA/14
D. 3.0g含甲醛(HCHO)的冰醋酸中含有的原子总数为0.4NA
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【题目】25 ℃时,向20 mL 0.1 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,有关粒子物质的量的变化如图所示。下列有关说法正确的是
A. H2A属于强酸
B. c(HA-)/c(H2A)随着V[NaOH(aq)]的增大而减小
C. V[NaOH(aq)]=20 mL时,溶液中存在关系:c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)=0.05 mol·L-1
D. V[NaOH(aq)]=20 mL时,溶液中存在关系:c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)
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【题目】设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是
A. 所含共价键数均为0.4NA的白磷(P4)和甲烷的物质的量相等
B. 1 mol Na与O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物共失去NA个电子
C. 1mol Na2O2固体中含有离子总数为4NA
D. 25℃时,pH=13的氢氧化钠溶液中约含有NA个氢氧根离子
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【题目】乙酸分子的结构式为,下列反应及断键部位正确的是
①乙酸的电离,是a键断裂
②乙酸与乙醇发生酯化反应,是b键断裂
③在红磷存在时,Br2与CH3COOH的反应:CH3COOH+Br2CH2Br—COOH+HBr,是c键断裂
④乙酸变成乙酸酐的反应:2CH3COOH +H2O,是a、b键断裂
A. 仅①②③ B. ①②③④ C. 仅②③④ D. 仅①③④
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【题目】POCl3是重要的基础化工原料,广泛用于制药、染料、表面活性剂等行业。一种制备POCl3的原理为:PCl3+Cl2+SO2=POCl3+SOCl2。某化学学习小组拟利用如下装置在实验室模拟制备POCl3。有关物质的部分性质如下:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 密度/g·mL-1 | 其它 |
PCl3 | -93.6 | 76.1 | 1.574 | 遇水强烈水解,易与氧气反应 |
POCl3 | 1.25 | 105.8 | 1.645 | 遇水强烈水解,能溶于PCl3 |
SOCl2 | -105 | 78.8 | 1.638 | 遇水强烈水解,加热易分解 |
(1)仪器甲的名称为______________,与自来水进水管连接的接口编号是________________。(填“a”或“b”)。
(2)装置C的作用是___________________,乙中试剂的名称为____________________。
(3)该装置有一处缺陷,解决的方法是在现有装置中再添加一个装置,该装置中应装入的试剂为_________(写名称)。若无该装置,则可能会有什么后果?请用化学方程式进行说明__________________________。
(4)D中反应温度控制在60-65℃,其原因是_______________。
(5)测定POCl3含量。①准确称取30.70gPOCl3产品,置于盛有60.00mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解;②将水解液配成100.00mL溶液,取10.00mL溶液于锥形瓶中;③加入10.00mL3.200mol/LAgNO3标准溶液,并加入少许硝基苯用力摇动,使沉淀表面被有机物覆盖;④以Fe3+为指示剂,用0.2000mol/LKSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液,达到滴定终点时共用去10.00mLKSCN溶液。
①滴定终点的现象为____________________,用硝基苯覆盖沉淀的目的是__________________。
②反应中POCl3的百分含量为__________________。
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【题目】两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后所得到CO2和H2O的物质的量随混合烃总物质的量的变化如图所示,则下列对混合烃的判断正确的是( )
①一定有乙烯 ②一定有甲烷 ③一定有丙烷
④一定没有乙烷 ⑤可能有甲烷 ⑥可能有乙炔
A. ②⑤⑥ B. ②⑥ C. ②④ D. ②③
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【题目】(1)下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量由低到高的顺序是_______(填字母代号)。
(2)P4S3可用于制造火柴,其分子结构如图所示。
①P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为_______________。
②每个P4S3分子中含有的孤电子对的数目为__________________。
(3)科学家合成了一种阳离子“N5n+,其结构是对称的,5个N排成"V"形,每个N都达到8电子稳定结构,且含有2个氮氮三键;此后又合成了一种含有“N5n+”的化学式为”N8”的离子晶体,其电子式为_________________。分子(CN)2中键与键之间的夹角为180°,并有对称性,分子中每个原子的最外层均满是8电子稳定结构,其结构式为_____。
(4)直链多磷酸根阴离子是由两个或两个以上磷氧四面体通过共用顶角氧原子连接起来的,如图所示。则由n个磷氧四面体形成的这类磷酸根离子的通式为_________________。
(5)碳酸盐中的阳离子不同,热分解温度就不同。下表为四种碳酸盐的热分解温度和金属阳离子半径
随着金属阳离子半径的增大,碳酸盐的热分解温度逐步升高,原因是_______________。
(6)石墨的晶体结构和晶胞结构如下图所示。已知石墨的密度为pgcm3,C—C键的键长为cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则石墨品体的层间距为_________cm。
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【题目】(1)有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均用镁片和铝片作电极,但甲同学将电极放入1 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入1mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。
①写出甲中负极的电极反应式:__________。
②乙中负极反应式为__________,总反应的离子方程式:_______。
(2)将用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中,然后向两极分别通入CH3OH(甲醇)和O2 ,则发生了原电池反应,该原电池中的负极反应式为________________;正极反应式为______
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