18.(山东卷28)(14分)运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)合成氨反应反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,平衡 移动(填“向左”“向右”或“不”);,使用催化剂 反应的ΔH(填“增大”“减小”或“不改变”)。
(2)O2 (g)= O+2(g)+e- H1= 1175.7 kJ·mol-1
PtF6(g)+ e-1 PtF6-(g) H2= - 771.1 kJ·mol-1
O2+PtF6-(s)=O2+(g)+PtF6- H3=482.2 kJ·mol-1
则反应O2(g)+ PtF6 (g) = O2+PtF6- (s)的H=_____________ kJ·mol-1。
(3)在25℃下,向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCL2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成__________沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为____________。已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,KsP[Cu(OH)2]=2.2×10-20。
(4)在25℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH4*)=c(Cl-),则溶液显_____________性(填“酸”“碱”或“中”);用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=__________。
答案: (1)向左 不改变 (2)-77.6 (3)Cu(OH)2 Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2 ↓+2NH4+
(4)中 Kb=10-9/(a-0.01)mol·L-1.
解析:(1)在恒压条件下加入氩气,则容积增大,导致原平衡中各物质的浓度同等比例减小,所以平衡向气体体积增大的方向即向左移动;催化剂仅是改变化学反应速率,不会影响焓变。(2)根据盖斯定律,将化学方程式①+②-③叠加。
(3)Cu(OH)2 的Ksp小于Mg(OH)2的,所以离子的浓度商首先大于Cu(OH)2 的而先沉淀;由于氨水是弱碱,书写离子方程式时
不能拆开。
(4)由溶液的电荷守恒可得: c(H*)+c(NH4*)=c(Cl-)+c(OH-),已知c(NH4*)=c(Cl-),则有c(H*)=c(OH-),溶液显中性;电离常数只与温度有关,则此时NH3·H2O的电离常数
Kb= [c(NH4*)·c(OH-)]/c(NH3·H2O)= (0.01 mol·L-1·10-7mol·L-1)/(amol·L-1-0.01 mol·L-1)= 10-9/(a-0.01)mol·L-1.
17.(09安徽卷28)(17分)Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好PH和浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。
[实验设计]控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表),设计如下对比试验。
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验 编号 |
实验目的 |
T/K |
PH |
c/10-3mol·L-1 |
|
H2O2 |
Fe2+ |
||||
① |
为以下实验作参考 |
298 |
3 |
6.0 |
0.30 |
② |
探究温度对降解反应速率的影响 |
|
|
|
|
③ |
|
298 |
10 |
6.0 |
0.30 |
[数据处理]实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如右上图。
(2)请根据右上图实验①曲线,计算降解反应在50~150s内的反应速率:
(p-CP)= mol·L-1·s-1
[解释与结论]
(3)实验①、②表明温度升高,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因: 。
(4)实验③得出的结论是:PH等于10时, 。
[思考与交流]
(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法:
答案:(1)
实验编号 |
实验目的 |
T/K |
PH |
c/10-3mol·L-1 |
|
H2O2 |
Fe2+ |
||||
① |
|
|
|
|
|
② |
|
313 |
3 |
6.0 |
0.30 |
③ |
探究实验的对PH降解反应速率的影响 |
|
|
|
|
(2)8.0×10-6(3)过氧化氢在温度过高时迅速分解。
(4)反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止)
(5)将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中,使pH约为10(或将所取样品骤冷等其他合理答案均可)
解析:(1)实验①是参照实验,所以与实验①相比,实验②和③只能改变一个条件,这样才能起到对比实验的目的,则实验②是探究温度对反应速率的影响,则T=313K,pH=3,c(H2O2)=6.0 mol·L-1,c(Fe2+)=0.30 mol·L-1,实验③显然是探究pH的大小对反应速率的影响;(2)在50-150s内,△c(p-CP)=0.8mol·L-1,则v (p-CP)=0.08mol·L-1·s-1;(3)温度过高时,H2O2分解,c(H2O2)浓度减小,导致反应速率减小;(4)从图中看出,pH=10时,c(p-CP)不变,即反应速率为零,说明碱性条件下,有机物p-CP不能降解;
(5)从第(4)可以得出,在发言液中加入NaOH溶液,使溶液的pH迅速增大,反应停止。
16.(09全国卷Ⅱ27)(15分)
某温度时,在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如表所示。
(1)根据左表中数据,在右图中画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线:
t/min |
X/mol |
Y/mol |
Z/mol |
0 |
1.00 |
1.00 |
0.00 |
1 |
0.90 |
0.80 |
0.20 |
3 |
0.75 |
0.50 |
0.50 |
5 |
0.65 |
0.30 |
0.70 |
9 |
0.55 |
0.10 |
0.90 |
10 |
0.55 |
0.10 |
0.90 |
14 |
0.55 |
0.10 |
0.90 |
(2) 体系中发生反应的化学方程式是______________;
(3) 列式计算该反应在0-3min时间内产物Z的平均反应速率:_______________;
(4) 该反应达到平衡时反应物X的转化率等于___________________________;
(5) 如果该反应是放热反应。改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z随时间变化的曲线①、②、③(如右图所示)则曲线①、②、③所对应的实验条件改变分别是:
① _________________ ②________________ ③__________________
答案:
解析:本题考查化学反应速率和化学平衡的综合运用,注意图像和有关计算。
(1)根据题目中表格给出的数据,在坐标系中找出相应的点,然后用光滑的曲线描点即可。
(2)根据题意,可以利用“三步法”求解
开始 1.00 1.00 0
转化 0.45 0.9 0.9
平衡 0.55 0.1 0.9
根据各物质的量之比可得体系中发生反应的化学方程式是:。
(3)根据图像可知在3min时,生成物Z的物质的量为0.5mol, 其平均速率为0.083mol/L·min。
(4)X的转化率等于0.45。
(5)由题目所给图象可知,在1中,平衡时Z的物质的量小于原平衡的物质的量,说明平衡逆向移动,条件为升高温度。在2中,平衡时Z的物质的量与原平衡相同,且速率加快,条件为加入催化剂;在3中,平衡正向移动,且速率加快,条件为加压。
15.(09宁夏卷13)在一定温度下,反应1/2H2(g)+ 1/2X2(g) HX(g)的平衡常数为10。若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中,在该温度时HX(g)的最大分解率接近于
A. 5% B. 17% C. 25% D.33%
答案:B
解析:
1/2H2(g)+ 1/2X2(g) HX(g)的平衡常数K1为10,那么HX(g) 1/2H2(g)+ 1/2X2(g) 的平衡常数K2为1/10, 2HX(g) H2(g)+ X2(g) 的平衡常数K3为(1/10)2=0.01.设HX(g)分解xmol/L,有, 2HX(g) H2(g)+ X2(g)
1 0 0
x x x
1-x x x
K3= x·x/(1-x) 2= 0.01 ,得到x=0.17,所以, 该温度时HX(g)的最大分解率接近于B. 17%
14.(09宁夏卷10)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是
实验 |
反应温度/℃ |
Na2S2O3溶液 |
稀H2SO4 |
H2O |
||
V/mL |
c/(mol·L-1) |
V/mL |
c/(mol·L-1) |
V/mL |
||
A |
25 |
5 |
0.1 |
10 |
0.1 |
5 |
B |
25 |
5 |
0.2 |
5 |
0.2 |
10 |
C |
35 |
5 |
0.1 |
10 |
0.1 |
5 |
D |
35 |
5 |
0.2 |
5 |
0.2 |
10 |
答案:D
解析:影响化学反应速率的因素众多,本题从浓度和和温度两个因素考查,非常忠实于新教材必修2,只要抓住浓度越大,温度越高反应速率越大,便可以选出正确答案D。
13.(09海南卷4)在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
下列说法错误的是:
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
答案:C
解析: 由 aX+ bY cZ
初始浓度/mol·L-1 0.1 0.2 0
平衡浓度/mol·L-1 0.05 0.05 0.1
转化浓度/mol·L-1 0.05 0.15 0.1
利用转化浓度之比等于化学计量数比可得到化学方程式为X+3Y2Z,这样再利用相关数据可得到A、B正确,D因为平衡常数是温度函数而正确。
点评:本题考查化学反应速率和化学平衡的相关知识。最快捷的方法是利用排除法,抓住化学平衡常数是温度函数,即可得到C错误。
12. (09重庆卷13)各可逆反应达平衡后,改变反应条件,其变化趋势正确的是
答案:D
解析:A项CH3COOH溶液中加入CH3COONa固体,CH3COOH溶液中CH3COO-浓度增加,电离平衡逆向移动,c(H+)减小,pH逐渐增大,A错误;B项加入KCl对平衡体系无影响,化学平衡不移动,B错误;C项恒温恒压,加入Ar,各反应物的物质的量不变,体积变大,各物质的量浓度成倍减小(等效于减压),化学平衡朝体积增大方向移动,H2的改变量减小,起始量不变,转化率减小,C错误;大暗暗选D。
11. (09四川卷13)在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应 kJ/mol。反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示:
气体体积 C(Y)/mol·L-1 温度℃ |
1 |
2 |
3 |
100 |
1.00 |
0.75 |
0.53 |
200 |
1.20 |
0.09 |
0.63 |
300 |
1.30 |
1.00 |
0.70 |
下列说法正确的是
A.m>n B.Q<0
C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减少
D.体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动
答案:C
[解析] 根据题目信息可得,在温度相同的条件下,当体积扩大到原来的两倍时,Y的浓度降低的倍数小于2,所以可确定增大体积,平衡正向移动,根据平衡移动原理,增大体积,平衡向体积增大的方向移动,因此A错误,C项正确。当体积相同时,温度升高,Y的浓度增大,即平衡正向移动,所以此反应的正向为放热反应,B、D错误。
[点评]本题主要通过控制变量讨论化学平衡移动问题,对于学生的基本功要求较高。
10.(09北京卷9)已知有相同容积的定容密封容器甲和乙,甲中加入和各0.1mol ,乙中加入HI 0.2mol,相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度,应采取的措施是
A.甲、乙提高相同温度 B 甲中加入0.1mol He,乙不改变
C.甲降低温度,乙不变 D 甲增加0.1mol ,乙增加0.1mol
答案:C
[解析]本题考查化学平衡移动、等效平衡。 在相同条件下,甲、乙容器中达平衡时是等效平衡,欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度,则甲中平衡向着正反应方向移动,同时乙向着逆反应方向移动或者不移动。选项A,甲、乙提高相同温度时,平衡均向逆反应方向移动,且达平衡是二者等效,HI浓度相等。选项B,加入稀有气体时,平衡不移动,二者HI浓度相等。选项C,甲降低温度平衡向着正反应方向移动,达平衡是HI浓度增大,而乙中HI浓度不变,符合题意。选项D,甲中增加等量的H2或I2,达平衡是HI浓度相等。
9.(09广东化学15)取五等份NO2 ,分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生反应:2NO2(g) N2O4(g),ΔH<0 反应相同时间后,分别测定体系中NO2的百分量(NO2%),并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中,可能与实验结果相符的是
答案:BD
解析:在恒容状态下,在五个相同的容器中同时通入等量的NO2,反应相同时间。那么则有两种可能,一是已达到平衡状态,二是还没有达到平衡状态,仍然在向正反应移动。若5个容器在反应相同时间下,均已达到平衡,因为该反应是放热反应,温度越高,平衡向逆反应方向移动,NO2的百分含量随温度升高而升高,所以B正确。若5个容器中有未达到平衡状态的,那么温度越高,反应速率越大,会出现温度高的NO2转化得快,导致NO2的百分含量少的情况,在D图中转折点为平衡状态,转折点左则为未平衡状态,右则为平衡状态,D正确。
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