磷在自然界常以難溶于水的磷酸鹽如Ca3(PO4)2等形式存在。它的單質和化合物有著廣泛的應用。
(1)紅磷P(s)和Cl2(g)發(fā)生反應生成PCl3(g)和PCl5(g)。反應過程和能量關系如圖所示(圖中的△H表示生成1mol產物的數據)。
請回答問題:
①PCl5分解成PCl3和Cl2的熱化學方程式是 。
②P和Cl2分兩步反應生成1 mol PCl5的△H3= 。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的反應是可逆反應。T℃時,向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 mol PCl5,經過250 s達到平衡。反應過程中測定的部分數據見下表:
t / s | 0 | 50 | 150 | 250 | 350 |
n(PCl3) / mol | 0 | 0.16 | 0.19 | 0.20 | 0.20 |
(1)①PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)△H=+93kJ/mol(2分,方程式1分,△H的表示1分,化學式、狀態(tài)錯誤0分;+、焓變數值、單位錯漏合扣1分;計量數用分數表示與焓變相匹配也給分)
②-399 kJ/mol(2分,單位錯漏扣1分)
(2)①1.5×10-4mol/(L·s) 或0.00015 mol/(L·s)(2分,單位錯漏扣1分)
②2.5×10-2 mol/L或0.025mol/L
(3)①9~10.5(2分,介于此區(qū)間或區(qū)間內的某一點)
c(H2PO4-)>c(HPO42-) (2分)
②Na2HPO4溶液中存在電離平衡,HPO42-H++PO43-(1分),加入CaCl2溶液,Ca2+與PO43-結合生成Ca3(PO4)2沉淀,促使Na2HPO4電離平衡向右移動,H+濃度增大,溶液顯酸性(1分)。(合理即給分)
解析試題分析:(1)①題干中特別注明圖中物質轉化的焓變是生成1mol產物的數據,因此PCl5分解成PCl3和Cl2是吸熱反應,其熱化學方程式為:PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)△H=+93kJ/mol;
②計算P和Cl2分兩步反應生成1 mol PCl5 的焓變,根據蓋斯定律反應的焓變與過程無關,只需將圖像中兩部分的焓變相加即可,所以△H3=-399 kJ/mol。
(2)①計算反應在50~150s 內的用PCl3表示的反應速率,只需把數據代入公式,因此有v(PCl3)=△C/△t=(0.19-0.16)mol/(2L×100s)= 1.5×10-4mol/(L·s);
② PCl5(g) = PCl3(g)+Cl2(g)
起始濃度(mol/L) =0.50 0 0
轉化濃度(mol/L) 0.10 =0.10 0.10
平衡濃度(mol/L) 0.40 0.10 0.10 (1分)
K= = = 2.5×10-2 mol/L或0.025mol/L
(3)此題要學會認真讀圖,該圖表示的是H3PO4與不斷加入的NaOH反應,氫氧化鈉量不斷增大使溶液pH值不斷增大時,溶液中各含磷物種的百分比。每個含磷物種在一定的PH范圍內都有百分含量極大和極小的情況,而兩條線交叉部分表示的則是2種含磷物種同時存在的情況。
①要獲得叫純凈的Na2HPO4,則通過圖像找到PH值在9~10.5的范圍內,HPO42- 的百分含量接近百分百,所以控制的PH只要在這個范圍內,都可以獲得較純凈的Na2HPO4 。
②Na2HPO4是弱酸酸式鹽,HPO42-存在電離和水解兩個平衡,由于溶液呈堿性,可以看出水解強于電離。但是該鹽溶液加入氯化鈣后,溶液呈酸性,因此可以推測加入的氯化鈣一定改變了電離平衡,使之不斷產生出氫離子,使溶液呈酸性。所以結合本題的題干“磷在自然界常以難溶于水的磷酸鹽如Ca3(PO4)2等形式存在”,可以解釋平衡的移動為:Na2HPO4溶液中存在電離平衡,HPO42-H++PO43-,加入CaCl2溶液,Ca2+與PO43-結合生成Ca3(PO4)2沉淀,促使Na2HPO4電離平衡向右移動,H+濃度增大,溶液顯酸性。
考點:本題考查的是反應原理的知識,側重于化學與反應能量的關系、反應速率和平衡常數計算、平衡移動原理解釋等方面的考查。
科目:高中化學 來源: 題型:填空題
醋酸是中學常用的一種弱酸。
(1)取0.10mol CH3COOH作導電性實驗,測得其導電率隨加入的水量變化如圖所示:
①開始時導電率為0說明: 。
② 比較a、b點的相關性質(填“>”、“<”、“=”):n(H+):a b;c(CH3COO-):a b;完全中和時消耗NaOH的物質的量:a b;
③若b點時,溶液中c(CH3COOH)=0.10mol/L,c(H+)=1.3×10-3mol/L,則此時c(CH3COO-)約為 mol/L;計算b點時醋酸的電離平衡常數,寫出計算過程 。
(2)已知:H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) △H1="-57.3" kJ/mol
CH3COOH(aq) H+(aq) +CH3COO-(aq) △H2="+1.3" kJ/mol
寫出稀醋酸與稀燒堿溶液反應的熱化學方程式: 。
(3)室溫下,取濃度均為0.10mol/L的醋酸與醋酸鈉溶液等體積混合后,測得其pH<6,寫出混合溶液中的物料守恒關系式 ;并列出其中的離子濃度大小順序(由大到小) 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
甲醇是一種可再生的優(yōu)質燃料,用途廣泛,研究其作用具有廣闊前景。
(1)已知在常溫常壓下,測得反應的反應熱如下:
① 2CH3OH(l)+ 3O2(g) 2CO2(g) +4H2O(g) ?H1= -1275.6 kJ/mol
② 2CO(g) +O2(g) 2CO2(g) ?H2=-566.0 kJ/mol
CH3OH不完全燃燒生成CO和氣態(tài)水的熱化學方程式是 。
(2)工業(yè)上生產甲醇的反應如下:CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ?H = -49 kJ/mol
在某溫度下,容積均為1 L的A、B兩個容器中,按不同方式投入反應物,保持恒溫恒容。容器B中經10 s后達到平衡。達到平衡時的有關數據如下表:
容器 | A | B |
反應物投入量 | 1 mol CO2(g)和3 mol H2(g) | 1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g) |
反應能量變化 | 放出αkJ熱量 | 吸收19.6 kJ熱量 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
把煤作為燃料可通過下列兩種途徑:
途徑I: C(s)+O2(g) = CO2(g)
途徑II:先制水煤氣: C(s) + H2O(g) =" CO(g)" + H2(g)
燃燒水煤氣:2 CO(g) + O2(g) = 2CO2(g);
2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)
已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g);△H1=-393.5 kJ·mol-1
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);△H2=-241.8kJ·mol-1
③CO(g)+ 1/2O2 (g) =CO2(g);△H3=-283.0kJ·mol-1
請回答下列問題:
(1)CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g) 是 (填“放熱反應”或“吸熱反應”)
(2)根據蓋斯定律,煤和氣態(tài)水生成水煤氣的反應熱△H= 。
(3)根據兩種途徑,下列說法錯誤的是( )
A.途徑II制水煤氣時增加能耗,故途徑II的做法不可取 |
B.與途徑I相比,途徑II可以減少對環(huán)境的污染 |
C.與途徑I相比,途徑II可以提高煤的燃燒效率 |
D.將煤轉化為水煤氣后,便于通過管道進行運輸 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
把煤作為燃料可通過下列兩種途徑:
途徑Ⅰ C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1<0①
途徑Ⅱ 先制成水煤氣:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2>0②
再燃燒水煤氣:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3<0③
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH4<0④
請回答下列問題:
(1)途徑Ⅰ放出的熱量理論上 (填“大于”“等于”或“小于”)途徑Ⅱ放出的熱量。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的數學關系式是 。
(3)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1="-393.5" kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2="-566" kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g) ΔH3="+141" kJ·mol-1
則TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH= 。
(4)已知下列各組熱化學方程式
①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1="-25" kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2="-47" kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH3="+640" kJ·mol-1
請寫出FeO(s)被CO(g)還原成Fe和CO2(g)的熱化學方程式 ______________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
隨著大氣污染的日趨嚴重,國家擬于“十二五”期間,將二氧化硫(SO2)排放量減少8%,氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前,消除大氣污染有多種方法。
Ⅰ.處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2
CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g) △H3=-867kJ·mol-1
則△H2= 。
Ⅱ.化石燃料的燃燒、含硫金屬礦石的冶煉和硫酸的生產過程中產生的SO2是大氣中SO2的主要來源。(1)將煤轉化為水煤氣是將煤轉化為潔凈燃料的方法之一,反應為 C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g),
該反應的化學平衡常數表達式為K= 。 800℃時,將1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容積為1L的容器中,發(fā)生反應:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g),反應過程中各物質的濃度如右圖t1前所示變化。若保持溫度不變,t2時再向容器中充入CO、H2各1mol,平衡將 移動(填“向左”、 “向右”或“不”)。t2時,若改變反應條件,導致H2濃度發(fā)生如右圖t2后所示的變化,則改變的條件可能是 (填符號)。
a加入催化劑 b降低溫度 c縮小容器體積 d減少CO2的量
(2)碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO2降低環(huán)境污染,同時又能制得氫氣,具體流程如下:
①用離子方程式表示反應器中發(fā)生的反應 。
②用化學平衡移動的原理分析,在 HI分解反應中使用膜反應器分離出H2的目的是 。
Ⅲ.開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一。甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注。DMFC工作原理如圖所示:
通入a氣體的電極是原電池的 (填“正”或“負”),
其電極反應式為 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
將煤轉化為水煤氣是通過化學方法將煤轉化為潔凈燃料的方法之一。煤轉化為水煤氣的主要化學反應為:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。
而C(g)、CO(g)和H2(g)完全燃燒的熱化學方程式分別為:
①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
②H2(g)+ O2(g)=H2O(g) ΔH2=-242.0 kJ·mol-1
③CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH3=-283.0 kJ·mol-1
請你根據上述信息回答下列問題:
(1)煤是一種成分復雜的混合物,其中除含碳、氫元素外,還含有氧、硫、氮、砷、硒等元素。所以固體煤燃燒會導致大氣污染,寫出煤燃燒產生的兩種污染: ,將石灰石粉與煤粉混合,可以有效地減少煤燃燒過程中的二氧化硫污染,寫出該反應的化學方程式:____________________
(2)根據已知熱化學方程式寫出由煤制備水煤氣的熱化學方程式:____________________________。
(3)下面是甲、乙兩位同學對上述熱化學方程式及煤燃燒的理解。
甲同學:1 mol CO與1 mol H2燃燒放出的熱量之和大于1 mol固體炭燃燒放出的熱量,所以煤燃燒時加入少量水,可以使煤燃燒放出更多的熱量。
乙同學:根據下面的物質與能量循環(huán),將煤炭轉化為水煤氣,再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤炭放出的熱量相同,而將煤炭轉化為水煤氣將會增加消耗,故煤炭轉化為水煤氣得不償失。
C(s)+H2O(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(g)
CO(g)+O2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)+ O2(g)
請你評價兩位同學的理解:
①甲同學的說法 (答“正確”或“不正確”),原因是______________________________________。
②乙同學的說法 (答“正確”或“不正確”),原因是_____________________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產和國防建設中都有廣泛應用,回答下列問題:
(1)氮元素原子的L層電子數為________;
(2)肼可作為火箭發(fā)動機的燃料,與氧化劑N2O4反應生成N2和水蒸氣。
已知:①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) ΔH1=-19.5 kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534.2 kJ·mol-1
寫出肼和N2O4反應的熱化學方程式________________________;
(3)已知H2O(l)=H2O(g) ΔH3=+44 kJ·mol-1,則表示肼燃燒熱的熱化學方程式為________________________。
(4)肼—空氣燃料電池是一種堿性電池,該電池放電時,負極的反應式為________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
甲醛是一種重要的化工產品,可利用甲醇催化脫氫制備。甲醛與氣態(tài)甲醇轉化的能量關系如圖所示。
(1)甲醇催化脫氫轉化為甲醛的反應是 (填“吸熱”或“放熱”)反應。
(2)過程Ⅰ與過程Ⅱ的反應熱是否相同? ,原因是
(3)寫出甲醇催化脫氫轉化為甲醛的熱化學反應方程式: 。
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