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9.发射航天火箭常用肼(N2H4)与N2O4作燃料与助燃剂.

(1)肼易溶于水,性质与氨相似,用电离方程式表示肼的水溶液显碱性的原因N2H4+H2O?N2H+5+OH-
(2)肼(N2H4)与N2O4的反应为:2N2H4 (1)+N2O4 (1)=3N2(g)+4H2O(1)△H=-1225kJ•mol-1
已知反应相关的化学键键能数据如下:
化学键N-HN-NN≡NO-H
E/(kJ•mol-1390190946460
则使1mol N2O4 (1)分子中化学键完全断裂时需要吸收的能量是1793kJ
(3)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)═2NO2(g).将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[α(N2O4)]随温度变化如图1所示.
①由图推测该反应△H>0(填“>”或“<”),理由为温度升高,α(N2O4)增加,说明平衡右移,该反应为吸热反应,△H>0,若要提高N2O4的转化率,除改变反应温度外,其他措施有减小体系压强(或移出NO2等)(要求写出一条).
②图中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为108kPa,列式计算该温度下反应的平衡常数Kp=115.2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数).
③在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:υ(N2O4)=k1p(N2O4),υ(NO2)=k2p2(NO2),其中kl、k2是与反应温度有关的常数.相应的速率一压强关系如图2所示,一定温度下,kl、k2与平衡常数Kp的关系是kl=$\frac{1}{2}$K2.Kp,在图标出的点中,能表示反应达到平衡状态的点为B点与D点,理由是满足平衡条件υ(NO2)=2υ(N2O4).

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8.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g)△H<0
写出该反应的平衡常数表达式$\frac{{c}^{2}(ClNO)}{{c}^{2}(NO)×c(C{l}_{2})}$.
为研究不同条件对反应的影响,:在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应达到平衡.测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3 mol•L-1•min-1,则平衡后n(Cl2)=0.025mol,NO的转化率α1=75%.其他条件保持不变,反应在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2>α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K不变(填“增大”“减小”或“不变”).若要使K减小,可采取的措施是升高温度.

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7.近几年,利用CO2合成二甲醚已成为人们所关注的热点.其反应原理如下:
反应①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(l)△H1=-49.01kJ/moL
反应②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(l)△H2=-24.52kJ/moL
反应③CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(l)△H3
请回答:
(1)CO2转化为二甲醚的反应原理为:
反应④:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H4=△H1=-122.541kJ/moL;.
(2)下列不能说明反应③在298K、恒容条件下达化学平衡状态的是ABD.
A、v正(H2)=v逆(H2O)
B、n(CO2):n(H2):n(CO):n(H2O)=1:1:1:1
C、混合气体的密度不变
D、混合气体的平均相对分子质量不变
E、容器的压强不变
(3)写出反应②在500K时的平衡常数表达式:$\frac{c(C{H}_{3}OC{H}_{3})•c({H}_{2}O)}{{c}^{2}(C{H}_{3}OH)}$.
(4)如图表示起始投料量$\frac{{H}_{2}}{C{O}_{2}}$=4时,反应③、④中CO2的平衡转化率随反应温度的变化关系图,根据图示回答下列问题:

①△H3>0(填写“>”、”<”、“=”)
②低温(高温或低温)有利于提高反应④二甲醚的产率,请简述理由:较低温度下,反应反应③二氧化碳的转化率较小而反应④较大,所以较低温度对反应④有利,二甲醚的产率较高.
③若起始投料量$\frac{{H}_{2}}{C{O}_{2}}$=4,起始温度为298K,反应④在503K时达到平衡,请在上图画出CO2转化率随温度升高的变化曲线.

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6.研究氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g) K1△H1<0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g) K2△H2<0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)
请回答下列问题:
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)
的 平 衡 常 数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$(用 K 1、K 2 表示).
(2 )若反应Ⅰ在绝热密闭容器中进行,实验测得NO2( g )的转化率随时间变化的示意图如图所示,t3 4 时刻,NO2(g)的转化率 (NO2%)降低的原因是因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应的进行,体系的温度会升高,故再次达平衡时的转化率会降低.
(3 )若反应Ⅱ在恒温、恒容条件下进行,下列能判断该反应一定达到平衡状态的是AD.
A.容器内压强不再变化
B.n ( ClNO )=n ( NO )
C.混合气体密度不变
D.υ 正 ( NO )=υ 逆 ( ClNO )
(4 )在一定温度和压强下,反应Ⅱ达到平衡,当 NO和 Cl2 的比例不同时,对 Cl 2的转化率及平衡混合物中 ClNO 的体积分数都有影响.设 NO 和 Cl2 起始物质的量之比为 x,平衡时 Cl2 的转化率为 a,平衡混合物中 ClNO 的体积分数为y,判断 a、x、y 三者的相互关系,用 a 和 x 的代数式表示 y,y=$\frac{2a}{x+1-a}$.
(5)实 验 室 可 用 NaOH 溶 液 吸 收 NO2,反 应 为2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O.含 0.2molNaOH 的水溶液与 0.2molNO2 恰好完全反应得1L溶液 A,溶液B为 0.1mol•L-1 的CH 3 COONa 溶液,则两溶液中 c(NO3 - )、c( NO2- )、c ( CH3COO- )由大到小的顺序c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-)(已知 HNO 2 的电离常数 K 3=7.1×10-4 mol•L -1,CH3 COOH 的电离常数K4=1.7×10-5 mol•L-1 ).常温下,向溶液 B 中加水稀释过程中,下列比值变大的是a、b、c.
a.c(H+)/c(OH-
b.(OH-)/c( CH3COO-
c.c(Na+)/c( CH3COO-
d.c( CH3COO- )•c(H+)/c(CH3COOH)

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5.利用所学化学知识回答问题

Ⅰ、甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料.工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H=?
②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-58kJ/mol
③CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ/mol
回答下列问题:
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
化学键H-HC-OC
$\frac{\underline{\;←\;}}{\;}$O
H-OC-H
E/(kJ•mol-14363431076465x
则x=413kJ/mol.
(2)若T℃时将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中发生反应②,测得H2的物质的量随时间变化如图1中状态Ⅰ(图1中实线)所示.图1中数据A(1,6)代表在1min时H2的物质的量是6mol.
①T℃时,状态Ⅰ条件下,平衡常数K=0.5;
②其他条件不变,仅改变温度时,测得H2的物质的量随时间变化如图中状态Ⅲ所示,则状态Ⅲ对应的温度>(填“>”“<”或“=”)T℃;
③一定温度下,此反应在恒容容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态依据的是bc.
a. 2个C=O断裂的同时有2个H-O生成     b.容器中混合气体平均摩尔质量不变
c.v逆(H2)=3v正(CH3OH)               d.甲醇和水蒸气的体积比保持不变
Ⅱ、二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题.
(1)CO2经过催化氢化合成低碳烯烃.在2L恒容密闭容器中充入2moI CO2和nmol H2,在一定条件下发生反应:2C02(g)+6H2(g)?CH2=CH2(g)+4H20(g),△H=-128kJ/mol.CO2的转化率与温度、投料比[X=$\frac{n({H}_{2})}{n(C{O}_{2})}$]的关系如图2所示.
①X2>  X1(填“>”、“<”或“=”)
②在500K时,若B点的投料比为3.5,且从反应开始到B点需要10min,则v(H2)=0.225mol/(L.min).
(2)以稀硫酸为电解质溶液,利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃,工作原理图3如下,则左侧产生乙烯的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=CH2=CH2+4H2O.

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4.氮元素的化合态与游离态在一定的条件下可相互转化,从而实现了自然界中的氮循环.
(1)已知有关热化学方程式如下:
①4NH3(g)+5O2 (g)?4NO(g)+6H2O(g)△H=-905KJ/mol
②N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g);△H=-483.6kJ/mol
④N2 (g)+O2 (g)═2NO (g)△H=QKJ/mol
反应①中有关化学键的键能(kJ/mol)如下:H-O键:463,H-N键:391,O=O键;497.则NO中的化学键键能为631.5kJ/mol,Q=+180.5.
(2)向某恒容器密闭容器中充入2.4molNH3,3.1molO2发生反应:4NH3(g)+5O2 (g)?4NO(g)+6H2O(g)△H=-905KJ/mol;测得平衡时反应体系中某种量值X与压强p、温度T之间的变化如图Ⅰ所示.

①X表示NH3的百分含量,则p2>p1(填“>”或“<”);b、c两点对应的平衡常数K(b)=K(c)(填“>”、“<”或“=”).
②X还可以表示a(填字母).
a.混合气体的平均摩尔质量  b.NO的产率    c.△H
(3)一定温度下,向2L某恒容器密闭容器中充入1.6molNH3,3.3molO2,测得NO、某种物质a的浓度与时间的关系如图Ⅱ所示.
①a物质是NH3,前3min内H2O表示的平均反应熟虑为v(H2O)=0.20mol/(L•min)
②该温度下的平衡常数K=73.9.

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3.化学反应原理在科研和工农业生产中有广泛应用.
(1)某化学兴趣小组进行工业合成氨的模拟研究,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0.在lL密闭容器中加入0.1mol N2和0.3mol H2,实验①、②、③中c(N2)随时间(t)的变化如图1所示:
实验②从初始到平衡的过程中,该反应的平均反应速率v(NH3)=0.008mol•L-1•min-1;与实验①相比,实验②和实验③所改变的实验条件分别为下列选项中的e、b(填字母编号).
a.增大压强  b.减小压强  C.升高温度d.降低温度  e.使用催化剂
(2)已知NO2与N2O4可以相互转化:2NO2(g)?N2O4(g).
①T℃时,将0.40mol NO2气体充入容积为2L的密闭容器中,达到平衡后,测得容器中c(N2O4)=0.05mol•L-1,则该反应的平衡常数K=5L•mol-1
②已知N2O4在较高温度下难以稳定存在,易转化为NO2,若升高温度,上述反应的平衡常数K将减小(填“增大”、“减小”或“不变”).
③向绝热密闭容器中通入一定量的NO2,某时间段内正反应速率随时问的变化如图2所示.下列说法正确的是C(填字母编号).
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:a点小于b点
C.△t1=△t2时,NO2的转化率:a~b段小于 b~c段
(3)25℃时,将amol•L-1的氨水与b mol•L一1盐酸等体积混合,反应后溶液恰好显中性,则a>b(填“>”、“<”或“=”);用a、b表示NH3•H2O的电离平衡常数Kb=$\frac{{b×{{10}^{-7}}}}{a-b}mol•{L^{-1}}$.

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2.发展洁净煤技术、利用CO2制备清洁能源等都是实现减碳排放的重要途径.
(1)将煤转化成水煤气的反应:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)可有效提高能源利用率,若在上述反应体系中加入催化剂(其他条件保持不变),此反应的△H不变(填“增大”、“减小”或“不变”),判断的理由是加入催化剂后反应物和生成物的总能量不变.
(2)CO2制备甲醇:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol-1,在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,测得CO2(g) 和CH3OH(g) 浓度随时间变化如图1所示.

①该反应化学平衡常数K的表达式是$\frac{c({H}_{2}O)•c(C{H}_{3}OH)}{c(CO){c}^{3}({H}_{2})}$.
②0~9min时间内,该反应的平均反应速率ν(H2)=0.25mol/L•min.
③在相同条件下,密闭容器的体积缩小至0.5L时,此反应达平衡时放出的热量(Q)可能是c(填字母序号)kJ.
a.0<Q<29.5    b.29.5<Q<36.75    c.36.75<Q<49     d.49<Q<98
④在一定条件下,体系中CO2的平衡转化率(α)与L和X的关系如图2所示,L和X 分别表示温度或压强.
i.X表示的物理量是温度.
ii.判断L1与L2的大小关系,并简述理由:L1>L2.温度一定时,增大压强,CO2平衡转化率增大.
(3)利用铜基催化剂光照条件下由CO2和H2O制备CH3OH的装置示意图如图3所示,该装置工作时H+移向a极(填“a”或“b”),阴极的电极反应式是CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O.

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1.天然气是一种重要的清洁能源和化工原料,其主要成分为甲烷.
(1)工业上可用煤制天然气,生产过程中有多种途径生成CH4
写出CO与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=-203kJ•mol-1
已知:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H=-41kJ•mol-1
C(s)+2H2(g)?CH4(g)△H=-73kJ•mol-1
2CO(g)?C(s)+CO2(g)△H=-171kJ•mol-1
(2)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS.一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式2NH4HS+O2=2NH3•H2O+2S↓.
(3)天然气的一个重要用途是制取H2,其原理为:CO2(g)+CH4(g)═2CO(g)+2H2(g).
在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol•L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生
反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示,则压强P1小于P2(填“大于”或“小于”);压强为P2时,在Y点:v(正)大于v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”). 求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K=1.6.(计算结果保留两位有效数字)

(4)以二氧化钛表面覆盖CuAl2O4 为催化剂,可以将CH4 和CO2直接转化成乙酸.
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图2所示.250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度高于250℃时,催化剂的活性降低,使催化效率下降.
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是增大CO2的浓度或及时分离出乙酸.

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7.把Ca(OH)2固体放入一定量的蒸馏水中,一定温度下达到平衡:Ca(OH)2(s)?Ca2+(aq)+2OH-(aq).当向悬浊液中加少量生石灰后,若温度保持不变,下列判断正确的是(  )
A.溶液中Ca2+数目减少B.溶液中c(Ca2+)增大
C.溶液pH值不变D.溶液pH值增大

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同步练习册答案