(15分)
合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义。
(1) 向合成塔中按1:4的物质的量之比充入N2、H2进行氨的合成,图A为T0C时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(P)的关系图。
①写出工业上合成氨的化学方程式_____________________。
②图A中氨气的体积分数为15.00%时,H2的转化率="_______ " 。
③图B中T=5000C,温度为4500C对应的曲线是_______(选填字母“a"或“b ”),选择的理由是______________
④由图像知,增大压强可提高原料的利用率,从生产实际考虑增大压强需解决的问题是_______(写出一条即可)。
(2) 合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为:
(3) 一定温度下,在2 L容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如下表
时间/min |
CH4(mol) |
H20( mol) |
CO (mol) |
H2 (mol) |
0 |
0.40 |
1.00 |
0 |
0 |
5 |
X1 |
X2 |
X3 |
0.60 |
7 |
Y1 |
Y2 |
0.20 |
Y3 |
10 |
0.21 |
0.81 |
0.19 |
0.62 |
①分析表中数据,判断5〜7min之间反应是否处于平衡状态____________(填“是”或“否”),
前5 min平均反应速率=______。
②反应在7~ 10 min之间,CO的物质的量减少的原因可能是______(填字母)。
a• 减少CH4 b•降低温度 c•增大压强 d•充入H2
③若保持温度不变,向1L容器中起始充入0.15 mol CH4.0.45 mol H2O. ______mol CO、______mol H2 ,达到平衡时CH4的体积百分含量与第一次投料相同。
高炉炼铁过程中发生的主要反应为1/3Fe2O3(s) + CO(g)2/3Fe(s) + CO2(g)
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=_____________,△H________0(填“>”、“<”或“=”);
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过l0 min达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)=" _________" 、CO的平衡转化率= _____________:
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是_____________。
A.减少Fe的量 |
B.增加Fe203的量 |
C.移出部分CO2 |
D.提高反应温度 |
E.减小容器的容积
F.加入合适的催化剂
某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按下图所示装置进行实验。
请到答F列问题:
(1)装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是,其中发生反应的化学方程式为;
(2)实验过程中,装置B、C中发生的现象分别是、,这些现象分别说明SO2具有的性质是和;装置B中发生反应的离子方程式为;
(3)装置D的目的是探究SO2与品红作用的可逆性,请写出实验操作及现象;
(4)尾气可采用溶液吸收。
A~G各物质间的关系如下图,其中B、D为气态单质。
请回答下列问题:(①中MnO2作催化剂,②中MnO2作氧化剂)
(1)物质C和E的名称分别为________________、__________________;
(2)可选用不同的A进行反应①,若能在常温下进行,其化学方程式为_____________;若只能在加热情况下进行,则反应物A应为_____________;
(3)反应②的化学方程式:_______________________________________;
(4)新配制的F溶液应加入_____________以防止其转化为G。检验G溶液中阳离子的常用试剂是_____________,实验现象为____________________________。
X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期,且原子序数依次增大。X、Z同主族,可形成离子化合物ZX ; Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子。
(1)Y在元素周期表中的位置为 。
(2)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是 (写化学式),非金属气态氢化物还原性最强的是 (写化学式)。
(3)X、Y、Z、M组成两种盐的溶液反应可产生MY2气体,写出其反应离子方程式:
(4)M的氧化物与G的单质的水溶液均有漂白性,相同条件下,相同体积的M的氧化物与Y的单质混合通入品红溶液,品红溶液 (填褪色或不褪色),原因(用化学方程式表示)
化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。请回答下列问题:
(1)已知C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),则该反应的平衡常数表达式为。
(2)已知在一定温度下,
C(s)+CO2(g) 2CO(g)△H1
CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) △H2
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)△H3
则△H1、△H2、△H3之间的关系是:。
(3)通过研究不同温度下平衡常数可以解决某些实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应时,会发生如下反应: CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如表所示。
温度/℃ |
400 |
500 |
800 |
平衡常数K |
9.94 |
9 |
1 |
则该反应的正反应方向是反应(填“吸热”或“放热”),在500℃时,若设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,则CO的平衡转化率为。
(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。对反应N2O4(g) 2NO2(g)△H>0在温度为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两点气体的颜色:A深,C浅
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态A到状态B,可以用加热的方法
E.A、C两点的化学平衡常数:A=C
(5)工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2,再用下图装置电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4(阴离子交换膜只永许阴离子通过),阳极电极反应式为:,阳极区逸出气体的成分为(填化学式)。