【題目】(Ⅰ)氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的用途,農(nóng)業(yè)對化肥的需求是合成氨工業(yè)發(fā)展的持久推動力。某小組進行工業(yè)合成氨N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0的模擬研究,在2L密閉容器中,保持體系內(nèi)溫度600℃不變,分別加入0.2mol N2和0.6mol H2。實驗a、b、c中c(N2)隨時間(t)的變化如下圖所示。

(1)實驗b從開始到達平衡狀態(tài)的過程中,用H2表示的平均反應(yīng)速率為______________,600℃時,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為____________(計算結(jié)果保留一位小數(shù))。

(2)與實驗a相比,實驗b所采用的實驗條件可能為________________(填字母序號,下同),實驗c所采用的實驗條件可能為_________________。

A.增大壓強 B.減小壓強 C.升高溫度 D.使用催化劑

(3)下列條件能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大,且能提高H2的轉(zhuǎn)化率的是___________

A.及時分離出氨氣 B.適當增大壓 C.增大H2的濃度 D.選擇高效催化劑

(4)恒溫恒容條件下,表明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標志是___________

A. 混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)

B. 混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)

C. 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

(Ⅱ)能源短缺是人類社會面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。

(1)工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)原理為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H,

下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).

溫度

250℃

300℃

350℃

K

2.041

0.270

0.012

①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷△H___________0 (填“>”、“=”或“<”).

②在300℃時,將2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容積為1L的密閉容器中,此時反

應(yīng)將 _____________(填字母序號).

A.向正方向移動 B.向逆方向移動 C.處于平衡狀態(tài) D.無法判斷

(2)已知在常溫常壓下:

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1451.6kJmol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJmol-1

寫出該條件下甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:_______________________

(3)以甲醇、氧氣為原料,KOH溶液作為電解質(zhì)構(gòu)成燃料電池總反應(yīng)為:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,則負極的電極反應(yīng)式為___________________,隨著反應(yīng)的不斷進行溶液的pH _____________(填“增大”“減小”或“不變”).

(4)如果以該燃料電池為電源,石墨作兩極電解飽和食鹽水,則該電解過程中陽極的電極反應(yīng)式為____________________________;如果電解一段時間后NaCl溶液的體積為1L,溶液的pH為12(25℃下測定),則理論上消耗氧氣的體積為 _______ mL(標況下),此時電路中通過的電子數(shù)為_________________________。

【答案】 0.012mol·L-1·min-1 18.3 D B B A ,C A CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJmol-1 【答題空10】CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O 減小 2Cl--2e-=Cl2 56 0.01NA(或6.02x1021)

【解析】()(1) 實驗b從開始到達平衡狀態(tài)的過程中,用N2表示的平均反應(yīng)速率為=0.004mol·L-1·min-1,則用H2表示的平均反應(yīng)速率為3×0.004mol·L-1·min-1=0.012mol·L-1·min-1 ;

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

起始濃度(mol/L) 0.10 0.30 0

變化濃度(mol/L) 0.04 0.12 0.08

平衡濃度(mol/L) 0.06 0.18 0.08

600℃時,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K==18.3;

(2)根據(jù)圖象可知b到達平衡的時間比a短,到達平衡時N2的濃度與a相同,化學(xué)平衡不移動,故ba相比加了催化劑,故D正確;ac比較可知,c的速率比a小,平衡時氮氣的濃度高,即平衡逆向移動,故c為減小了壓強,故B正確

(3)下列選擇中能增大反應(yīng)速率的措施為適當增大壓強、增大H2的濃度選擇高效催化劑,但能提高H2的轉(zhuǎn)化率的只有適當增大壓強,而催化劑不改變轉(zhuǎn)化率,增大H2的濃度降低H2的轉(zhuǎn)化率,故答案為B。

(4)A. 體積不變,混合氣體的總物質(zhì)的量是不定值,則混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)是平衡狀態(tài),故A正確;B. 容器體積和混合氣體的質(zhì)量始終不變,混合氣體的密度不再改變的狀態(tài),不一定是平衡狀態(tài),故B錯誤;C. 混合氣體的質(zhì)量始終不變,混合氣體的總物質(zhì)的量是不定值,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài),是平衡狀態(tài),故C正確;答案為AC;

()(1)①依據(jù)表中數(shù)據(jù)分析,隨溫度升高,平衡常數(shù)減小,說明平衡逆向進行正反應(yīng)為放熱反應(yīng),H0;

②在300℃時,將2molCO、3molH22molCH3OH充入容積為1L的密閉容器中,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),濃度商Q==K=0.270,反應(yīng)正向進行,故答案為A

(2)①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1451.6kJmol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0 kJmol-1
依據(jù)蓋斯定律計算得到:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=[(-1451.6kJmol-1)-(-566.0 kJmol-1)]×=-442.8kJmol-1,則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJmol-1;

(3)以甲醇、氧氣為原料,KOH溶液作為電解質(zhì)溶液構(gòu)成燃料電池總反應(yīng)為:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,甲醇燃料電池中甲醇在負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),堿溶液中生成碳酸鹽,負極電極反應(yīng)為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O隨著反應(yīng)的不斷進行溶液的pH減小;

(4)電解飽和食鹽水,氯離子在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣,電極反應(yīng)式為:2Cl--2e-=Cl2↑,電解一段時間,溶液的pH=12,則溶液中c(OH-)=0.01mol/L,則n(OH-)=0.01mol/L×1L=0.01mol,根據(jù)反應(yīng)2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH可知,n(Cl2)=0.01mol×=0.005mol,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有4n(O2)=2n(Cl2),所以n(O2)= =0.0025mol,故原電池消耗氧氣的體積為0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為n(O2)×4=0.0025mol×4=0.01NA=6.02x1021。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】綠礬(FeSO4·7H2O)可作還原劑、著色劑、制藥等,在不同溫度下易分解得到各種鐵的氧化物和硫的氧化物。已知SO3是一種無色晶體,熔點16.8℃,沸點44.8℃,氧化性及脫水性較濃硫酸強,能漂白某些有機染料,如品紅等;卮鹣铝袉栴}:

(1)甲組同學(xué)按照上圖所示的裝置,通過實驗檢驗綠礬的分解產(chǎn)物。裝置B中可觀察到的現(xiàn)象是_____________________________,甲組由此得出綠礬的分解產(chǎn)物中含有SO2。裝置C的作用是_________________________。

(2)乙組同學(xué)認為甲組同學(xué)的實驗結(jié)論不嚴謹,認為需要補做實驗。對甲組同學(xué)做完實驗的B裝置的試管加熱,發(fā)現(xiàn)褪色的品紅溶液未恢復(fù)紅色,則可證明綠礬分解的產(chǎn)物中__________(填字母)。

A.不含SO2 B.可能含SO2 C.一定含有SO3

(3)丙組同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)綠礬受熱分解還可能有O2放出,為此,丙組同學(xué)選用甲組同學(xué)的部分裝置和下圖部分裝置設(shè)計出了一套檢驗綠礬分解所得氣態(tài)產(chǎn)物的裝置:

①丙組同學(xué)的實驗裝置中,依次連接的合理順序為_______________________。

②能證明綠礬分解產(chǎn)物中有O2的檢驗方法是________________________

(4)為證明綠礬分解產(chǎn)物中含有三價鐵的操作及現(xiàn)象____________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】短周期元素A、BC、D的原子序數(shù)依次增加。X、YZ、W分別是由這四種元素中的兩種組成的常見化合物,甲為單質(zhì),乙為紅棕色氣體,Y為淡黃色固體。上述物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(部分反應(yīng)物或生成物省略),則下列說法中正確的是( )

A. 原子半徑:D>C>B>A

B. C. D的氫化物均為共價化合物

C. 相對分子質(zhì)量W>X,沸點W>X

D. B的氫化物常溫下一定為氣態(tài),C的氫化物常溫下為液態(tài)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】過氧化尿素是一種新型漂泊、消毒劑,廣泛應(yīng)用與農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日用化工等領(lǐng)域。用低濃度的雙氧水和飽和尿素溶液在一定條件下可以合成過氧化尿素。反應(yīng)的方程式為:

CO(NH2)2+H2O2CO(NH2)2·H2O2。過氧化尿素的部分性質(zhì)如下:

分子式

外觀

熱分解溫度

熔點

溶解性

CO(NH2)2·H2O2

白色晶體

45℃

7585℃

易溶于水、有機溶劑

合成過氧化尿素的流程及反應(yīng)裝置圖如圖:

請回答下列問題:

(1)儀器X的名稱是__________;冷凝管中冷卻水從____(填“a”或“b”)口出來;

(2)該反應(yīng)的溫度控制30℃而不能過高的原因是_______________________

3)步驟宜采用的操作是_____________。

A.加熱蒸發(fā) B.常壓蒸發(fā) C.減壓蒸發(fā)

4)若實驗室制得少量該晶體,過濾后需要用冷水洗滌,具體的洗滌操作是_________________。

5)準確稱取1.000g產(chǎn)品于250mL錐形瓶中,加適量蒸餾水溶解,再加2mL6mol·L﹣1H2SO4,用0.2000mol·L﹣1KMnO4標準溶液滴定至終點時消耗18.00mL(尿素與KMnO4溶液不反應(yīng)),則產(chǎn)品中CO(NH2)2·H2O2的質(zhì)量分數(shù)為_____________;若滴定后俯視讀數(shù),則測得的過氧化尿素含量________(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于官能團的判斷中說法錯誤的是

A.醇的官能團是羥基(-OH)B.羧酸的官能團是羥基(-OH)

C.酚的官能團是羥基(-OH) D.烯烴的官能團是雙鍵

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于氧化還原反應(yīng)的敘述正確的是

A.H2還原CuO的反應(yīng)只屬于還原反應(yīng)

B.置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng),所以,3CO+Fe2O32Fe+3CO2既是置換反應(yīng)又是氧化還原反應(yīng)

C.3O22O3是氧化還原反應(yīng)

D.復(fù)分解反應(yīng)一定不是氧化還原反應(yīng)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列物質(zhì)結(jié)構(gòu)圖中,●代表原子序數(shù)從1到10的元素的原子實(原子實是原子除去最外層電子后剩余的部分),小黑點代表除形成共價鍵外的其他最外層電子,短線代表共價鍵,如F2。

⑴試寫出四種圖示所代表的化學(xué)式:

A___________,B___________,C___________,D___________。

⑵將上述四種物質(zhì)的液體呈細流流下,用帶靜電的玻璃棒靠近細流,細流發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是_____________(填“A”“B”“C”“D”)。

⑶B分子中有__________個δ鍵,___________個π鍵。

⑷C分子中,中心原子雜化類型____________其分子空間構(gòu)型是_______________

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】我國是干電池的生產(chǎn)和消費大國。某科研團隊設(shè)計了以下流程對堿性鋅錳干電池的廢舊資源進行回收利用:

已知:①Ksp(MnS)=2.5×10-13Ksp(ZnS)=1.6×10-24

Mn(OH)2開始沉淀時pH為8.3,完全沉淀的pH為9.8

⑴堿性鋅錳干電池是以鋅粉為負極,二氧化錳為正極,氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)。電池總反應(yīng)為2MnO2+ Zn+2KOH= 2MnOOH+K2ZnO2,請寫出電池的正極反應(yīng)式_____________;

⑵為了提高碳包的浸出效率,可以采取的措施有________________________;(寫一條即可)

⑶向濾液1中加入MnS的目的是__________________________________________;

⑷已知MnSO4的溶解度曲線如圖所示,從濾液2中析出MnSO4·H2O晶體的操作是蒸發(fā)結(jié)晶、____________________、洗滌、低溫干燥;

⑸為了選擇試劑X,在相同條件下,分別用3 g碳包進行制備MnSO4的實驗,得到數(shù)據(jù)如表1,請寫出最佳試劑X與碳包中的主要成分發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________

⑹工業(yè)上經(jīng)常采用向濾液2中加入NaHCO3溶液來制備MnCO3,不選擇Na2CO3溶液的原因是___________________________________

⑺該科研小組利用EDTA(乙二胺四乙酸二鈉,陰離子簡寫為Y2-)進行絡(luò)合滴定測定Mn2+在電池中的百分含量,化學(xué)方程式可以表示為Mn2++Y2-=MnY。實驗過程如下:

準確稱量一節(jié)電池的質(zhì)量平均為24.00g,完全反應(yīng)后,得到200.00mL濾液2,量取10.00mL濾液2稀釋至100.00mL,取20.00mL溶液用0.0500molL-1EDTA標準溶液滴定,平均消耗標準溶液22.00mL,則該方案測得Mn元素的百分含量為________。(保留3位有效數(shù)字)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】Ⅰ、已知苯與液溴的反應(yīng)是放熱反應(yīng),某校學(xué)生為探究苯與溴發(fā)生反應(yīng)的原理,用如圖裝置進行實驗。

根據(jù)相關(guān)知識回答下列問題:

(1)實驗開始時,關(guān)閉K2,開啟K1和分液漏斗活塞,滴加苯和液溴的混合液,反應(yīng)開始。過一會兒,在Ⅲ中可能觀察的現(xiàn)象是_________________。(至少答2點)

(2)整套實驗裝置中能防止倒吸的裝置有________(填裝置序號)。

(3)燒杯Ⅰ中盛裝的溶液為___________,結(jié)束后關(guān)閉K1,打開K2,,使裝置Ⅰ中的溶液倒吸入裝置Ⅱ中。這樣操作的目的是_____________________。

(4)苯與溴反應(yīng)的原理__________________。(用方程式表達)

Ⅱ、海洋植物如海帶、海藻中含有大量的碘元素,碘元素以碘離子的形式存在。實驗室里從海藻中提取碘的流程如下圖:

(1)指出提取碘的過程中有關(guān)的實驗操作名稱:① ______,③ ________;過程②中還可以選擇一種綠色氧化劑_____________代替氯氣。寫出該氧化劑與含碘離子溶液在酸性條件下反應(yīng)的離子方程式_________________________________

(2)提取碘的過程中,可供選擇的有機試劑是__________________。

A 甲苯、酒精 B 四氯化碳、苯 C 汽油、乙酸 D 汽油、甘油

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案