美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如
下图:
(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K= ;反应的平衡常数随温度的变化如表一,
温度/℃ |
400 |
500 |
830 |
1000 |
平衡常数K |
10 |
9 |
1 |
0.6 |
从上表可以推断:此反应是_______________ (填“吸”、“放”)热反应。在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入CO与HzO均为1 mo1,则达到平衡后CO的转化率为_____。
(2)此流程的第II步反应CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),在830℃,以表二的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有 (填实验编号);
实验编号 |
N(CO) |
N(H2O) |
n(H2) |
N(CO2) |
A |
1 |
5 |
2 |
3 |
B |
2 |
2 |
1 |
1 |
C |
0.5 |
2 |
1 |
1 |
(3)在一个不传热的固定容积的容器中,判断此流程的第II步反应达到平衡的标志是
①体系的压强不再发生变化 ②混合气体的密度不变 ③混合气体的平均相对分子质量不变 ④各组分的物质的量浓度不再改变 ⑤体系的温度不再发生变化 ⑥ v(CO2正)= v(H2O逆)
(4)图表示该反应此流程的第II步反应在时刻t达到平衡、在时刻t
分别因改变某个条件而发生变化的情况:图中时刻t
发生改变的条件是_________。(写出两种)
(5)若400℃时,第Ⅱ步反应生成l mol氢气的热量数值为 33.2(单位为kJ),第Ⅰ步反应的热化学方程式为: CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H="-103.3" kJ·mol-1。则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为 。
下图是部分短周期元素的单质及其化合物的转化关系图(有关反应的条件及生成的H2O已略去),已知:(a)A、B、C、D是非金属单质,其中B、C、D在常温常压下是气体。(b)反应①②是化工生产中的重要反应。(c)化合物E是形成酸雨的污染物之一,化合物K是常用的氮肥。(d)化合物L具有漂白性,可由Cl2与NaOH溶液反应而制得。(e)化合物J由两种元素组成,其相对分子质量为32。
请按要求填空:
⑴反应③的化学方程式______________。
(2)写出制取化合物L的离子方程式______________。
(3)C的结构式______________;H的化学式______________。
(4)L的溶液与化合物E反应的离子方程式______________。
(5)化合物J的化学式______________,写出与化合物J等电子体的分子的分子式(2种)
______________
A、B、C、D、E是中学化学常见的5种化合物,其中A、B是氧化物。单质X、Y是生活中常见的金属,相关物质间的转化关系如下图所示(部分反应物与产物已略去):
(1)若试剂l与试剂2不属于同类物质,则X与试剂l反应的离子方程式是。
(2)若试剂1和试剂2相同,且E溶液加热蒸干并灼烧后可得到A,则A的化学式是。
①检验物质D的溶液中金属离子的实验操作是。
②将物质C溶于水,其溶液呈(填“酸性”、“中性”或“碱性”),原因用离子方程式可表示为。
(3)若E溶液隔绝空气加热蒸干后可得到该溶液的溶质,工业上以E、稀硫酸和NaNO2为原料来制备高效净水剂Y(OH)SO4,反应中有N0生成,该反应的化学方程式是。
.下表是部分短周期元素的原子半径及主要化合价:
元素代号 |
W |
R |
X |
Y |
Z |
Q |
M |
原子半径/nm |
0.037 |
0.186 |
0.074 |
0.075 |
0.077 |
0.110 |
0.160 |
主要化合价 |
+1 |
+1 |
-2 |
-3,+5 |
+2,+4 |
-3,+5 |
+2 |
试回答下列问题:
(1)七种元素中原子半径最大的元素在周期表中位置是。M在Z的最高价氧化物中燃烧的化学方程式为。
(2)元素Z可形成多种同素异形体,其中有属于原子晶体的,写出它的名称
(3)X可与R按1:l的原子个数比形成离子化合物甲,甲中存在的化学键有;X可与w组成含18电子的共价化合物乙,则乙的电子式为。
(4)M的最高价氧化物的水化物难溶于水,已知298K时,该物质的的KSP=5.6×10-12,若此时测得溶液pH=13.00,则此温度下残留在溶液中的M离子物质的量浓度为mol·L-1。
(5)向含4mol Y的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液中,逐渐加入铁粉末至过量。假设生成的气体只有一种,请在坐标系中画出n(Fe2+)随n(Fe )变化的示意图,并标出n(Fe 2+)的最大值。
常温下,某水溶液M中存在的离子有:Na+、A2-、HA-、H+、OH-,存在的分子有H2O、H2A。根据题意回答下列问题:
(1)写出酸H2A的电离方程式_____________________________________________。
(2)若溶液M由10 mL 2 mol·L-1NaHA溶液与2 mol·L-1NaOH溶液等体积混合而得,则溶液M的pH________7(填“>”、“<”或“=”),溶液中离子浓度由大到小顺序为_____________________________________________。
已知Ksp(BaA)=1.8×10-10,向该混合溶液中加入10 mL 1 mol·L-1BaCl2溶液,混合后溶液中的Ba2+浓度为__________ mol·L-1。
(3)若溶液M由下列三种情况:①0.01 mol·L-1的H2A溶液;②0.01 mol·L-1的NaHA溶液;③0.02 mol·L-1的HCl与0.04 mol·L-1的NaHA溶液等体积混合液,则三种情况的溶液中H2A分子浓度最大的为________;pH由大到小的顺序为____________。
(4)若溶液M由pH=3的H2A溶液V1 mL与pH=11的NaOH溶液V2 mL混合反应而得,混合溶液c(H+)/c(OH-)=104,V1与V2的大小关系为____(填“大于”“等于”“小于”或“均有可能”)。
氮是地球上含量丰富的一种元素,氮元素的单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)根据上面的能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式。
(2)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H < 0,
其平衡常数K与温度T的关系如下表:
T/K |
298 |
398 |
498 |
平衡常数K |
4.1×106 |
K1 |
K2 |
①该反应的平衡常数表达式:K=
②试判断K1K2(填写“>”,“=”或“<”)
③下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是(填字母)
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2 b.v(N2)正 = 3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
(3)对反应N2O4(g)2NO2(g)△H > 0 ,在温度分别为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示,下列说法正确的是。
a.A、C两点的反应速率:A>C
b.A、C两点的化学平衡常数:A>C
c.A、C两点N2O4的转化率:A>C
d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(4)一定温度下,在1L密闭容器中充入1molN2和3molH2并发生反应。若容器容积恒定,10min达到平衡时,气体的总物质的量为原来的7/8,则N2的转化率a(N2)=,以NH3表示该过程的反应速率v(NH3)= 。