I.已知:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) ΔH
一定温度下,在1.0 L密闭容器中放入1 mol C(s)、1 mol H2O(g)进行反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
| 时间t/h |
0 |
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
20 |
25 |
30 |
| 总压强p/100 kPa |
4.56 |
5.14 |
5.87 |
6.30 |
7.24 |
8.16 |
8.18 |
8.20 |
8.20 |
回答下列问题:
(1)下列哪些选项可以说明该可逆反应已达平衡状态 。
A.混合气体的密度不再发生改变 B.消耗1 mol H2O(g)的同时生成1 mol H2
C.ΔH不变 D.v正(CO) = v逆(H2)
(2)由总压强P和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n总,n总=____ mol;由表中数据计算反应达平衡时,反应物H2O(g)的转化率α =_____(精确到小数点后第二位)。
Ⅱ.硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)已知25℃时:xSO2 (g)+2xCO(g)=2xCO2 (g)+Sx (s) ΔH=ax kJ/mol ①
2xCOS(g)+xSO2 (g)=2xCO2 (g)+3Sx (s) ΔH=bx kJ/mol。 ②
则反应COS(g)生成CO(g)、Sx (s)的热化学方程式是 。
(2)向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H2S、HS−、S2−的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与滴加盐酸体积的关系如图所示(忽略滴加过程H2S气体的逸出)。试分析:
①B曲线代表 分数变化(用微粒符号表示);滴加过程中,溶液中一定成立:
c(Na+)= 。
②M点,溶液中主要涉及的离子方程式 。
在一定体积的密闭容器中,进行如下反应:A(g)
B(g)+C(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示:
| toC |
700 |
800 |
830 |
1000 |
1200 |
| K |
0.6 |
0.9 |
1.0 |
1.7 |
2.6 |
回答下列问题:
(1)该反应化学平衡常数的表达式:K= 。
(2)在下图中用实线画出该反应的能量变化曲线,同时在此基础上用虚线画出加入催化剂后的能量变化曲线。
(3)一定温度和体积下,下列说法中能说明该反应达平衡状态的是 。
①容器内压强不变
②混合气体中c(C)不变
③混合气体的密度不变
④v(A)=v(B)
⑤化学平衡常数K不变
⑥混合气体平均式量不变
(4)反应时间(t)与容器内气体A的浓度数据见下表
| 时间t/min |
0 |
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
20 |
| C(A)/(mol·L-1) |
10.4 |
8.6 |
7.5 |
6.6 |
5.9 |
5.5 |
5.5 |
回答下列问题:
①2~4min内,B的平均速率为 。
②反应达平衡时,A的转化率为 。
③欲提高A韵平衡转化率,可以采取的措施有 。
(15分)二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H 1=-90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H 3=-41.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)
CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H= kJ·mol-1。
(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有 。
A.使用过量的CO B.升高温度C.增大压强
(3)反应③能提高CH3OCH3的产率,原因是 。
(4)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1L的反应器中,一定条件下发生反应:
4H2(g)+2CO(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)△H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是 。
A.△H<0
B.P1<P2<P3
C.若在P3和316℃时,起始n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%
(5)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
(6)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为 。
(7)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O,
CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是 。
(16分)用芒硝(Na2SO4·10H2O)制备纯碱、铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]的生产工艺流程图如下所示:
(1)溶液C中的溶质主要是 。
(2)铵明矾的溶液呈 性,铵明矾可用于净水,用离子方程式说明原理 。
(3)过程Ⅰ反应温度不能超过40℃,主要原因是 。
(4)运用化学平衡原理解释Na2SO4溶液稍过量的原因
(5)滤液E中溶质离子为
(6)写出工艺流程中焙烧的反应方程式
工业上从电解精炼铜的阳极泥(含金、银、铜、硒等单质)中提取硒的湿法工艺流程如下:
(1)向溶液X中加入铁屑的作用是______ ,此操作中不能加入过量铁粉的原因是______。
(2)检验溶液Z中阴离子的操作方法是______。
(3)过滤操作中要用到玻璃棒,请另举两例用到玻璃棒的实验或操作:______。
(4)实验室中制取SO2的原理为:
,此处应使用______(填“较浓的硫酸”或“稀硫酸”),原因是______。制取SO2的装置,最好选用下图中的______。
(5)粗硒中硒的含量可用如下方法测定:
通过用Na2S2O3标准溶液(显碱性)滴定反应②中生成的I2来计算硒的含量。滴定操作中用到的玻璃仪器有_______。实验中准确称量0.1200g粗硒样品,滴定中消耗0.2000mol
的Na2S2O3溶液27.60mL,则粗硒样品中硒的质量分数为 。
【改编】(18分)NOx、SO2是主要的大气污染物,科学处理这些污染物对改善人们的生存环境具有重要的现实意义。
(1)利用甲烷催化还原氮氧化物。已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ•mol-1
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-867kJ•mol-1
则CH4与NO反应生成N2与CO2的热化学方程式为:______________________________________。
(2)利用氧化氮氧化物的流程如下:
写出反应Ⅱ的化学方程式 ___________________;已知反应I的化学方程式为2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl,若反应Ⅱ中生成N2的体积(标准状况下)为2.24L,则反应I中转移电子的物质的量为_________,还原剂的质量为_________。
(3)常温下,用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液,吸收过程中水电离出的OH‾浓度_________(填“增大”、“减小”或“不变”);试计算溶液中
。
(常温下H2SO3的电离常数:
)
(4)利用Fe2(SO4)3溶液也可处理SO2废气,其流程如下图所示。
①简述用Fe2(SO4)3晶体配制溶液A的方法__________________。
②写出向溶液A中通入含SO2废气反应的离子方程式______________________________。
③设计实验验证溶液B是否仍具有处理废气的能力,简述实验的操作、现象和结论_______________。