(14分)Ⅰ.2011年11月28日至12月9日,联合国气候变化框架公约第17次缔约方会议在南非德班召开,随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理,进行如下实验,在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3.25 mol H2,在一定条件下发生反应,测定CO2、CH3OH(g)和H2O (g)的浓度随时间变化如图所示:
①写出该工业方法制取甲醇的化学反应方程式 。
②从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v (H2)= 。
③该条件下CO2的转化率为 。当温度降低时CO2的转化率变大,则该反应 0(填“>”“<”或“=”)。
④下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是 。
A.升高温度 | B.充入氮气 | C.将水蒸气从体系中分离 | D.用更有效的催化剂 |
(2)选用合适的合金作为电极,以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料,可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池,此燃料电池负极的电极方程式为 。
Ⅱ.研究NO2 、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。其中氮元素有着多变价态和种类多的化合物,它们在工农业生产、生活中发挥着重要的作用。完成下列问题:
(1)已知:2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) ΔH=" —196.6" kJ·mol―1
2NO(g) + O2(g)2NO2(g) ΔH= —113.0 kJ·mol―1
则反应NO2(g) + SO2(g)SO3(g) + NO(g) 的ΔH= 。
(2)一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,
①下列能说明反应达到平衡状态的是 (填序号) 。
a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变 d.相同时间内,每消耗1 molNO2的同时消耗1 mol SO3
②当测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1: 6,则平衡常数K= 。
下图是中学常见物质间的转化关系。已知:
a.A为淡黄色固体,B为导致“温室效应”的主要物质;
b.E为常见金属,J为红褐色沉淀;
c.G在实验室中常用于检验B的存在;
d.L是一种重要的工业原料,常用于制造炸药,浓溶液若保存不当常呈黄色。
回答下列问题:
(1)A的电子式为;B分子属于分子(极性、非极性);
(2)反应①的化学方程式为,
反应②的离子方程式为,
(3)若参加反应的A的质量为39g,则消耗CO2的体积(标况下)为L。
(4)检验K中阳离子常用的方法是。
(5)L浓溶液的保存方法是。
在80 ℃时,将0.40 mol的N2O4气体充入2 L已经抽空的固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2O4(g)2NO2(g)ΔH >0,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间/s n/mol |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
n(N2O4) |
0.40 |
a |
0.20 |
c |
d |
e |
n(NO2) |
0.00 |
0.24 |
b |
0.52 |
0.60 |
0.60 |
(1)计算20~40 s内用N2O4表示的平均反应速率为____________mol· L-1·s-1。
(2)计算在80 ℃时该反应的平衡常数K=___________。
(3)反应进行至100 s后将反应混合物的温度降低,混合气体的颜色___________(填“变浅”“变深”或“不变”)。
(4)要增大该反应的K值,可采取的措施有___________(填序号)。
A.增大N2O4的起始浓度 | B.向混合气体中通入NO |
C.使用高效催化剂 | D.升高温度 |
(5)如图是80 ℃时容器中N2O4物质的量的变化曲线,请在该图中补画出该反应在60 ℃时N2O4物质的量的变化曲线。
(16分)
(1)1840年前后,瑞士科学家盖斯(Hess)指出,一个化学反应的热效应,仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关,而与中间步骤无关,这就是著名的“盖斯定理”。现已知,在101 kPa下,CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.3 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1和393.5 kJ·mol-1,则反应C(s)+2H2(g)= CH4(g)的反应热ΔH=__________,根据以上信息,你认为“盖斯定理”在我们确定一些化学反应的反应热时有何重要意义?__________。
(2)已知:2H2(g)+O2(g)====2H2O(g) ΔH1
2H2(g)+O2(g) ====2H2O(l)ΔH2
2CO(g)+O2(g)====2CO2(g)ΔH3
①写出液态水转化为气态水的热化学方程式:___________________________________。
②CO和H2分别燃烧生成CO2(g)和H2O(g),欲得到相同热量,所需CO和H2的体积比是__________。
(14分)某化学反应2AB+D在四种不同条件下进行,B、D的起始浓度为0,反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表:
根据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验1,反应在10至20分钟时间内平均速率V(B)为mol/(L·min)。
(2)在实验2,A的初始浓度C2=mol/L,反应经20分钟就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是。
(3)设实验3的反应速率为V3,实验1的反应速率为V1,则V3V1(填>、=、<),且C31.0mol/L(填>、=、<)
(4)比较实验4和实验1,可推测该反应是反应(选填吸热、放热)。
(14分)反应3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g),在一可变的容积的密闭容器中进行,试回答:
①增加Fe的量,其正反应速率的变化是(填增大、不变、减小,以下相同)
②将容器的体积缩小一半,其正反应速率,逆反应速率。
③保持体积不变,充入N2使体系压强增大,其正反应速率,逆反应速率。
④保持压强不变,充入N2使容器的体积增大,其正反应速率,逆反应速率。