(23分)工业上一般在恒容密闭容器中用H2和CO生产燃料甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H
(1)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 |
250°C |
300°C |
350°C |
K |
2.041 |
0.270 |
0.012 |
①由表中数据判断△H 0(填“>”、“=”或“<“)
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 。
(2)在100℃压强为0.1 MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100℃该反应的的平衡常数K= (用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式)。此时保持温度容积不变,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡 (向正反应方向、向逆反应方向)移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数 。(减小、增大、不变)
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是 。
A.升温 B.加入催化剂 C.增加CO的浓度 D.恒容充入H2
E.恒压充入惰性气体 F.分离出甲醇
(4)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同) 。
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的相对平均分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(5)300°C,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:
容器 |
甲 |
乙 |
丙 |
|
反应物投入量 |
1molCO、2moL H2 |
1molCH3OH |
2molCH3OH |
|
平衡 时的 数据 |
CH3OH浓度(mol/L) |
c1 |
c2 |
c3 |
反应的能量变化 |
akJ |
bkJ |
ckJ |
|
体系压强(Pa) |
p1 |
p2 |
p3 |
|
反应物转化率 |
α1 |
α2 |
α3 |
请选择正确的序号填空(不定项选择)
①c1、c2、c3的关系表达正确的为
A.c3>2c1 B.c1<c3<2c1 C.c1=c2
②a、b、c的关系表达正确的为
A.c<2|△H| B.a+b=|△H| C.c=2b
③p1、p2、p3的关系不正确的为
A.p1=p2 B.p2<p3<2p2 C.p3>2p2
④α1、α2、α3的关系表达不正确的为
A.α1=α2 B.α3<α2 C.α1+α2="1"
短周期元素N、Na、Al形成的物质在工农业生产、生活中应用广泛。
(1)Al在元素周期表中的位置为;其原子半径比Na(填“大”或“小”)。
(2)Al单质在空气中不易腐蚀,原因是其表面形成了一种致密的且熔点高的化合物。该化合物的晶体类型为;该化合物遇酸碱易被腐蚀,请写出它与NaOH溶液反应的离子方程式。
(3)NH3的电子式为;NH3在同族元素形成的氢化物中具有较高的沸点,其原因是。
(4)标准状况下22.4L NH3与0.5L 1mol/L 氮元素的最高价氧化物的水化物反应,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是。
(5)NF3是一种新型电子材料,常温下为稳定气体,它在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,其反应的产物有:HF、NO和某种物质。请写出反应的化学方程式。
研究证明,CO2可作为合成低碳烯烃的原料加以利用,目前利用CO2合成乙烯相关的热化学方程式如下:
反应开始时在0.lMPa下,以n(H2):n(CO2)=3:1的投料比充入体积固定的密闭容器中,发生反应Ⅳ,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量百分数如图1所示:
请回答下列问题:
(1)△H4=kJ·mol-1。
(2)可以判断该反应已经达到平衡的是 。
A.v(CO2)="2" v (C2H4)
B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的压强不再改变
D.平衡常数K不再改变
E.C2H4的体积分数不变
(3)曲线a表示的物质为 (写化学式),判断依据是 。
(4)为提高CO2的平衡转化率,可以采取的措施是。
A.降低温度
B.分离出H2O
C.增加原催化剂的表面积
D.增大压强
E.投料比改为n(H2):n(CO2)=2:1
(5)在图2中,画出393K时体系中C2H4的积分数随反应时间(从常温进料开始计时)的变化趋势曲线,并标明平衡时C2H4的体积分数数值。
工业上用N2和H2合成NH3 “N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)∆H<0”,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产。请回答下列问题:
(1)已知:N2(g) + O2(g) =2NO(g)∆H1=" +a" kJ·mol-1
N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)∆H2=-b kJ·mol-1
2H2(g) + O2(g) =2H2O(g)∆H3=-c kJ·mol-1
若有34 g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为。
(2)合成NH3达到平衡后,某时刻改变下列条件,在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大。
A.升温 | B.加压 | C.增大c(N2) | D.降低c(NH3) |
(3)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示:(图中T表示温度,n表示起始时H2物质的量)
①图像中T2和T1的关系是:T2 T1(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2 的转化率最大的是(填字母)。
③若容器容积为1L,b点对应的n=0.15mol,测得平衡时H2的转化率为60%,则平衡时N2的物质的量浓度
为mol·L-1。
(4)一定温度下,将2molN2和4mol H2置于1L的恒容密闭容器中反应,测得不同条件、不同时间段内合成NH3反应中N2的转化率,得到数据如下表:
上表中a、b、80%三者的大小关系为(填“>”、“=”、“<”、“无法比较”)。
(5)向绝热、恒容的密闭容器中通入H2、N2使其在一定条件下合成NH3,请在下图中画出平衡常数K随时间的变化曲线。
Ⅰ.短周期的5种主族元素A、B、C、D、E,原子序数依次增大。A、B、C三种元素原子电子层数之和是5;B原子的最外层电子数是其电子层数的2倍;D的一种单质是一种有特殊臭味的淡蓝色气体,可用于杀菌消毒;E与A在同一主族。请回答下列问题:
(1)写出A与E形成的化合物的电子式。
(2)B、D、E组成的一种盐中,B的质量分数为17.91%,其水溶液能使酸性高锰酸钾溶液褪色,写出该盐的化学式。
(3)写出工业制备单质E的化学方程式。
Ⅱ.某研究小组为了探究仅一种白色粉末状固体X(仅含四种元素)的组成和性质,称取6.3g固体X,设计并完成了如下实验:
已知:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
请回答下列问题:
(1)画出沉淀丙中金属元素的原子结构示意图,写出气体甲的电子式。
(2)X的化学式是。
(3)生成砖红色沉淀的原因是(用化学方程式表示)。
(4)在加热条件下,用氢气还原砖红色沉淀,写出该反应的化学方程式,有人提出产物中可能还含有Cu2O,请设计实验方案验证之。
CO不仅是家用煤气的主要成分,也是重要的化工原料。工业上用简单有机物合成高分子涂料黏胶剂I的过程如下:
请回答下列问题:
(1)A的结构式。
(2)G分子中官能团名称是。
(3)写出反应①的化学方程式,指出②的反应类型。
(4)写出反应③的化学方程式。