【題目】硝酸是一種重要的化工原料,工業(yè)上采用氨催化氧化法制備,生產(chǎn)過程中發(fā)生的反應有:
NH3(g)+ O2(g)NO(g)+ H2O(l) △H1= -292.3kJ/mol
NO(g)+ O2(g)= NO2(g) △H2= -57.1kJ/mol
3NO2(g)+ H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g) △H3= -71.7kJ/mol
回答以下問題:
(1) NH3(g)+2O2(g)=HNO3(aq)+ H2O(l) 的 △H= ___________ kJ/mol。原料氣體(NH3、O2)在進入反應裝置之前,必須進行脫硫處理。其原因是____。
(2)研究表明2NO(g)+ O2(g) 2NO2(g)的反應歷程分兩步:
(a)2NO(g)N2O2(g)(快) (b)N2O2(g)+ O2(g)2NO2(g)(慢)
①該反應的速率由b步?jīng)Q定,說明b步反應的活化能比a步的 ___(填“大”或“小”)。
②在恒容條件下,NO和O2的起始濃度之比為2:1,反應經(jīng)歷相同時間,測得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖,則150℃時,v正___ v逆(填“>”或“<”)。若起始c(O2)=5.0×10-4mol/L,則380℃下反應達平衡時c(O2)=____mol/L。
(3) T1溫度時,在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應2NO+ O2 2NO2,實驗測得:v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2),v逆=v(NO2)消耗=k逆c2(NO2),k正、k逆為速率常數(shù),受溫度影響。容器中各反應物和生成物的物質(zhì)的量隨時間變化如下圖所示:
①下列說法能表明該反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是 ____填序號)
A. 混合氣體的密度不變 B. 混合氣體的顏色不變
C. k正、k逆不變 D. 2v正(O2)=v逆(NO2)
②化學平衡常數(shù)K與速率常數(shù)k正、k逆的數(shù)學關(guān)系式K=____。
③溫度為T1時的化學平衡常數(shù)K= _____。若將容器的溫度變?yōu)?/span>T2時,k正=k逆,則T2 ___T1(填“>
【答案】-413.8 含硫化合物會引起催化劑中毒(含硫化合物會使催化劑降低或失去催化效果) 大 > 2.5×10-4 BD 5 >
【解析】
(1)根據(jù)蓋斯定律分析計算;含硫化合物會引起催化劑中毒,據(jù)此分析解答;
(2)該反應的速率由b步?jīng)Q定,說明b步反應的活化能比較大;根據(jù)圖像,150℃時,NO的轉(zhuǎn)化率小于NO的平衡轉(zhuǎn)化率,說明反應需要繼續(xù)正向繼續(xù);380℃下反應達平衡時,NO的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,據(jù)此計算平衡時的c(O2);
(3)①在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應2NO+ O2 2NO2,根據(jù)平衡狀態(tài)的特征分析判斷;②化學平衡時,正、逆反應速率相等,v正= v逆,結(jié)合K的表達式分析計算;③根據(jù)圖像,計算出溫度為T1時,平衡時c(NO)、c(O2)、 c(NO2),再結(jié)合化學平衡常數(shù)K= 計算;根據(jù)K=判斷平衡常數(shù)的變化,據(jù)此判斷平衡移動的方向,再判斷溫度的變化。
(1)①NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(l) △H1= -292.3kJ/mol,②NO(g)+O2(g)= NO2(g) △H2= -57.1kJ/mol,③3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g) △H3= -71.7kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,將①+②×+③×得:NH3(g)+2O2(g)=HNO3(aq)+H2O(l) △H=(-292.3kJ/mol)+(-57.1kJ/mol)×+(-71.7kJ/mol)×= -413.8kJ/mol;含硫化合物會引起催化劑中毒,因此原料氣體(NH3、O2)在進入反應裝置之前,必須進行脫硫處理,防止含硫化合物引起催化劑中毒;
(2)①該反應的速率由b步?jīng)Q定,說明b步反應的活化能比a步的大;
②根據(jù)圖像,150℃時,NO的轉(zhuǎn)化率小于NO的平衡轉(zhuǎn)化率,說明反應需要繼續(xù)正向繼續(xù),因此v正>v逆;若起始c(O2)=5.0×10-4 mol/L,根據(jù)圖像,380℃下反應達平衡時,NO的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,因此c(O2)= 2.5×10-4mol/L;
(3)①在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應2NO+ O2 2NO2,
A. 混合氣體的質(zhì)量和容器的體積均不變,混合氣體的密度始終不變,不能說明達到平衡狀態(tài),故A錯誤;
B. 混合氣體中只有NO2有色,氣體的顏色不變,說明NO2濃度不變,說明達到平衡狀態(tài),故B正確;
C. k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),溫度不變,k正、k逆始終不變,不能說明達到平衡狀態(tài),故C錯誤;
D. 2v正(O2)=v逆(NO2)表示正逆反應速率相等,說明達到平衡狀態(tài),故D正確;
故答案為:BD;
②化學平衡時,正逆反應速率相等,v正= v逆,即k正c2(NO)·c(O2)k逆c2(NO2),化學平衡常數(shù)K==;
③根據(jù)圖像,溫度為T1時,平衡時,c(NO)==0.4 mol/L,c(O2)= =0.2 mol/L, c(NO2)= =0.4mol/L,此時化學平衡常數(shù)K= ==5;若將容器的溫度變?yōu)?/span>T2時,k正=k逆,即K==1,平衡常數(shù)減小,說明平衡逆向移動,該反應為放熱反應,因此T2 >T1。
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【題目】在密閉容器中發(fā)生下列反應aA(g)cC(g)+dD(g),反應達到平衡后,將氣體體積壓縮到原來的一半,當再次達到平衡時,D的濃度為原平衡的1.8倍,下列敘述正確的是( )
A. 平衡向正反應方向移動B. a<c+d
C. D的體積分數(shù)變大D. A的轉(zhuǎn)化率變大
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【題目】將4mol甲烷與氯氣發(fā)生取代反應,待反應完全后甲烷與氯氣均無剩余,測知四種取代物物質(zhì)的量相同,則消耗的氯氣( )
A. 2molB. 10molC. 7.5molD. 16 mol
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【題目】某氣態(tài)烴A與H2的相對密度為14,其產(chǎn)量可以用來衡量一個國家的石油化工發(fā)展水平。以該化合物為原料合成化合物G、E和I的流程如下:
已知:Ⅰ.芳香族化合物F為C、H、O化合物,其相對分子質(zhì)量為166,環(huán)上的一氯代物有一種,1molF與足量NaHCO3溶液反應能生成2molCO2,F(xiàn)與足量B反應生成G。
Ⅱ.H為二元醇,其蒸氣密度折算成標準狀況為2.77g/L,H與足量D反應生成I。
(1)A中官能團的名稱為____________,E的結(jié)構(gòu)簡式_________________。
(2)G的分子式為_____________,反應⑤的反應類型為________________。
(3)寫出下列化學方程式:②_______________________;
⑥___________________________。
(4)以乙烯為原料合成的加聚產(chǎn)物為,則單體是_______ 和_____。
(5)I有多種同分異構(gòu)體,其中一類同分異構(gòu)體有如下特征:
①分子中含有五元環(huán)結(jié)構(gòu);②1mol該有機物與足量NaHCO3溶液反應,能生成1 molCO2;③1mol該有機物與足量Na反應,能生成1.5 mol H2;④環(huán)上的一氯代物只有三種。則滿足以上條件的有機物的所有可能的結(jié)構(gòu)簡式為:_________________。
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【題目】甲酸香葉酯是一種食品香料,可以由香葉醇與甲酸發(fā)生酯化反應制得。下列說法正確的是( )
A. 香葉醇的分子式為C11H18O
B. 香葉醇在濃硫酸、加熱條件下可發(fā)生消去反應
C. 香葉醇與CH2=CHCH=CHCH2OH互為同系物
D. 香葉醇與甲酸香葉酯均不能發(fā)生銀鏡反應
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【題目】氟代硼酸鉀(KBe2BO3F2)是激光器的核心材料,我國化學家在此領域的研究走在了世界的最前列;卮鹣铝袉栴}:
(1)氟代硼酸鉀中各元素原子的第一電離能大小順序是F>O> ___。基態(tài)K+電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖為____形。
(2) NaBH4是有機合成中常用的還原劑,其中的陰離子空間構(gòu)型是____,中心原子的雜化形式為____。NaBH4中存在____(填標號)。
a. 離子鍵 b. 氫鍵 c. σ鍵 d. π鍵
(3) BeC12中的化學鍵具有明顯的共價性,蒸汽狀態(tài)下以雙聚分子存在的BeCl2的結(jié)構(gòu)式為 ___,其中Be的配位數(shù)為_____。
(4)第三周期元素氟化物的熔點如下表:
解釋表中氟化物熔點變化的原因:____。
(5) CaF2的一種晶胞如圖所示。Ca2+占據(jù)F-形成的空隙,其空隙率是____。若r(F-)=x pm,r(Ca2+) =y pm,設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則CaF2的密度ρ=_____ g.cm-3(列出計算表達式)。
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【題目】已知A的產(chǎn)量通常用來衡量一個國家的石油化工水平,現(xiàn)以A為主要原料合成一種具有果香味的物質(zhì)E,其合成路線如下圖所示。
請回答下列問題:
(1)寫出A的電子式 ___________。
(2)B、D分子中官能團的名稱是 ___________。
(3)寫出下列反應的化學方程式:
①________________;
②_________________;
④___________________,反應類型:_______。
(4)物質(zhì)B可以被直接氧化為D,需要加入的試劑是___________。
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【題目】Cl2是一種重要的工業(yè)原料,液氯儲存區(qū)貼有的說明卡如下:
包裝 | 鋼瓶 |
儲運要求 | 遠離金屬粉末、氨、烴類、醇類物質(zhì);設置氯氣檢測儀 |
泄漏處理 | NaOH、NaHSO3溶液吸收 |
下列解釋事實的方程式不正確的是
A. 電解飽和食鹽水制取Cl2:2Cl- +2H2O2OH-+ H2↑+Cl2↑
B. 氯氣用于自來水消毒:Cl2 + H2O2H+ + Cl-+ ClO-
C. 濃氨水檢驗泄露的氯氣,產(chǎn)生白煙:8NH3 + 3Cl2 === 6 NH4Cl + N2
D. 氯氣“泄漏處理”中NaHSO3溶液的作用:HSO3-+ Cl2 + H2O === SO42-+ 3H+ + 2Cl-
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【題目】下列反應中,反應后固體物質(zhì)增重的是
A. 氫氣通過灼熱的CuO粉末 B. 二氧化碳通過Na2O2粉末
C. 鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應 D. 將鋅粒投入Cu(NO3)2溶液
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