(6分,每空2分)下图表示的是在800℃时,含有A、B、C三种气体的体系中各物质浓度随时间变化的情况,请回答:
(1)该反应的反应物是 。
(2)该反应的化学方程式是 。
(3)若达到平衡状态的时间为2min,则A物质的平均反应速率为 。
我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。
I.已知:2CO(g)+ O2(g)=2CO2(g),ΔH=-566 kJ·mol-1
2Fe(s)+ O2(g)=Fe2O3(s),ΔH=-825.5 kJ·mol-1
则CO还原Fe2O3反应的热化学方程式为: 。
Ⅱ.反应 Fe2O3(s)+ CO(g)
Fe(s)+ CO2(g)在1000℃的平衡常数等于4。在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过l0min后达到平衡。
(1)反应到10min时,用CO2表示该反应的速率为 ,CO的平衡转化率=____________,平衡后再分别加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各0.4mol,则正反应速率 逆反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是________.
a.降低反应温度
b.增大反应体系的压强
c.选取合适的催化剂
d.及时吸收或移出部分CO2
e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
Ⅲ.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),请根据图示回答下列问题:
(1)若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表:
容器 |
反应物投入的量 |
反应物的 转化率 |
CH3OH的浓度 |
能量变化 (Q1、Q2、Q3均大于0) |
甲 |
1molCO和2molH2 |
α1 |
c1 |
放出Q1kJ热量 |
乙 |
1molCH3OH |
α2 |
c2 |
吸收Q2kJ热量 |
丙 |
2molCO和4molH2 |
α3 |
c3 |
放出Q3kJ热量 |
则下列关系正确的是________.
A.c1=c2
B.2Q1=Q3
C.2a1=a3
D.a1+a2=1
E.该反应若生成1molCH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量
(2)若在一体积可变的密闭容器中充入lmolCO、2molH2和1molCH3OH,达到平衡吋测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则该反应向________(填“正”、“逆”)反应方向移动。
(3)甲醇可与氧气构成燃料电池,该电池用多孔的惰性电极浸入浓氢氧化钾溶液,写出该电池的负极反应式______________________,若电解质溶液为酸性,写出正极反应式_________________。
(选做题】本题包括A、B两小题,分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题,并在相应的答题区域内作答。若两题都做,则按A题评分。
A.【物质结构与性质】前四周期元素A、B、C、D、E原子序数依次增大,A是周期表所有原子中原子半径最小的,B有三个能级,且各个能级上电子数相等;D基态原子有两个电子层,且p轨道电子与s轨道电子的相等;E有4个电子层,且与A最外层电子数相同,其他各层均排满。
(1)写出E原子的基态核外电子排布式 。
(2)A、C和D可以形成很多物质,其中A2CD的分子B原子的杂化方式为 ;
1molA2CD分子中含有σ键数目为 。
(3)B与D形成的酸根离子BD32-
①BD32-的空间构型为 (用文字描述)。
②写出一种与BD32-互为等电子体的分子的化学式 。
(4)E晶胞结构如图所示,该晶体中每个E原子周围距离最近的E原子数目为 。
SCR是一种烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx),其流程如下:
(1)反应2NO+2CO2CO2+N2的平衡常数表达式为 。
(2)SCR流程中发生的主要反应有:
4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1627.2kJ•mol-1;
6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1807.0 kJ•mol-1;
6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(g)ΔH=-2659.9 kJ•mol-1;
反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的ΔH= kJ•mol-1。
(3)NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线见下图。
①由图可以看出,脱硝工艺流程应在 (填“有氧”或“无氧”)条件下进行。
②随着反应温度的进一步升高,在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是 。
(4)NO也可用尿素[CO(NH2)2]还原,写出尿素与NO反应的化学方程式: 。
(5)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见图:
写出石墨Ⅱ发生的电极反应为 。若生成1molN2O5,则理论上需要消耗标准状况下O2的体积为 L。
铜工业上回收利用某合金废料(主要含Fe、Cu、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活泼金属)的工艺流程如下:
(1)金属M为 ,操作1中需要的主要玻璃仪器是玻璃棒、______、______。
(2)加入新制氯水的的作用是(用离子方程式表示) __________ 。滤渣D的主要成分是 (填化学式)。
(3)充分焙烧的化学方程式为 。如下图所示,焙烧操作中的一处错误是_________。
(4)已知Li2CO3微溶于水,其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。则操作2中得到固体C的实验操作是:蒸发浓缩、 ,洗涤、干燥。90℃时Ksp(Li2CO3)的值为 。
温度/℃ |
10 |
30 |
60 |
90 |
浓度/mol・L-1 |
0.21 |
0.17 |
0.14 |
0.10 |
(1)氨气是一种重要的化工原料,合成氨的原料气之一H2可通过反应:
CH4(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) △H=+161.1KJ/mol获取。已知温度、压强对甲烷平衡含量的影响如图1,请回答:
①图-1中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1Mpa、2Mpa时甲烷含量曲线,其中表示1Mpa的是________。
②已知:在700 ℃,1 MPa时,1 mol CH4与1 mol H2O在1 L的密闭容器中反应,6min达到平衡(如图2),该温度下反应的平衡常数为______________(结果保留小数点后一位数字)。
③从图2分析,由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是_________(填“向正反应方向”或“向逆反应方向”),采取的措施可能是_____________________。
(2)工业上用NH3和CO2反应可合成尿素:
2NH3(g)+ CO2(g)CO(NH2)2(g)+ H2O(g)△H1=—536.1 kJ/mol。
①其他条件不变,下列方法能同时提高化学反应速率和尿素产率的是 。
A.通入氦气 | B.缩小体积 |
C.加入催化剂 | D.除去体系中的水蒸气 |
②尿素可用于处理汽车尾气。CO(NH2)2(g)与尾气中NO反应生成CO2、N2、H2O(g)排出。
又知:4NH3(g)+ 6NO(g)= 5N2(g) + 6H2O(g) △H2=-1806.4 kJ/mol,
写出CO(NH2)2(g)与NO反应的热化学方程式 。
(3)美国Simons等科学家发明了使NH3直接用于燃料电池的方法,其装置用铂作为电极、加入碱性电解质溶液,其电池反应为 4NH3+3O2=2N2+6H2O。
①写出该燃料电池的正极反应式 。
②若用该燃料电池产生的电能在铁皮上镀锌(制白铁皮),某铁皮上现需要镀上9.75g锌,理论上至少需要消耗标准状况的氨气 L。