A、 X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素,其中原子序数依次增大;A原子价电子排布式nsnnpn+1,X2-和Y+有相同的核外电子排布;Z的气态氢化物的沸点比其上一周期同族元素气态氢化物的沸点低;R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多;W为金属元素,X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质。回答下列问题(相关回答均用元素符号表示):
(1)R基态原子的核外电子排布式是______________________。W在周期表中的位置是
(2)NH4Cl晶体中含有多种化学键,其中一定不含有的化学键是 (填字母)。
A.离子键 B.极性键 C.配位键 D.金属键
(3)A原子的第一电离能 (填“大于”、“小于”或“等于”)X原子的第一电离能;A元素的氢化物是一种易液化的气体,该气体易液化的原因是 。
(4)X与Y形成的化合物Y2X2的电子式 ,其晶体类型 。X与Y形成的化合物的晶胞如图所示,则该化合物的化学式为________(请用推断出的元素符号表示)。
(5)Z的某种含氧酸盐常用于实验室制取X形成的单质,此酸根离子的空间构型为___________ 。
氨与硝酸在工农业生产中均有重要的用途。某小组根据工业生产原理设计了生产氨与硝酸的主要过程如下:
(1)以N2和H2为原料合成氨气。反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0
①一定温度下,在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应。若容器容积恒定,达到平衡状态时,气体的总物质的量是原来的,则N2的转化率α=;若此时放出热量为aKJ,则其热化学方程式为 ___________________。
②氨气溶于水则为氨水。已知NH3·H2O的电离平衡常数为Kb,计算0.1mol/L的NH3·H2O溶液中c(OH-)=___________mol/L(设平衡时NH3·H2O的浓度约为0.1mol/L,用含有Kb的代数式表示)。
(2)以氨气、空气为主要原料先进行氨的催化氧化,然后制得硝酸。
①其中NO在容积恒定的密闭容器中进行反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H>0
该反应的反应速率(v)随时间(t)变化的关系如下图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件,下列说法正确的是(填选项序号)。
A.在t1~t2时,可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态 |
B.在t2时,采取的措施可以是升高温度 |
C.在t3~t4时与在t1~t2时的平衡常数K肯定相同 |
D.在t5时,容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值 |
②实际上,生成的NO2会聚合生成N2O4。如果在一密闭容器中,17℃、1.01×105Pa条件下,2NO2(g)N2O4(g) △H<0的平衡常数K=13.3。若改变上述体系的某个条件,达到新的平衡后,测得混合气体中c(NO2)=0.04mol/L,c(N2O4)=0.007mol/L,则改变的条件是。
一定条件下,某容积为1L的密闭容器中发生如下反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2 (g)
(1)维持温度不变,向该容器中充入2 mol C(s)和2 mol H2O(g),达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为Mr,则Mr的范围为。
(2)在(1)中若充入的是2.5 mol CO(g)和4 mol H2 (g),达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为 ;若要求达到平衡后混合气体的平均相对分子质量始终大于该值,则充入的CO、H2混合气体的总质量m和总物质的量n必须满足的关系为 。
已知:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H= -42kJ·mol-1
(1)在一定温度下,向一定体积的密闭容器中通入1molCO、2molH2O(g),反应达平衡时,测得放出的热量为28kJ,求CO的转化率为;
(2)该温度下,向该密闭容器中通入molCO2、
molH2,欲使反应达平衡时CO的体积分数与(1)相同,则还需满足的条件是;
(3)该温度下,向该密闭容器中通入2molCO、3molH2O(g),反应达平衡时时,求H2O(g)的转化率;
(4)该温度下,向该密闭容器中通入1.5molCO、3molH2O(g),反应达平衡时,放出的热量为kJ。
甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
①:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.0 kJ·mol-1
②:CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)ΔH=-129.0 kJ·mol-1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为_______________。
(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室中,在一定条件下发生反应Ⅰ,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如右图。
①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示该反应的平衡反应速率为________________。
②100 ℃时反应Ⅰ的平衡常数为__________________。
(3)在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的1/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是________(填字母序号)。
A.c(H2)减小 | B.正反应速率加快,逆反应速率减慢 |
C.CH3OH的物质的量增加 | D.重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小 |
E.平衡常数K增大
将1.00 mol二氧化硫和1.00 mol氧气通入1.00 L的密闭容器中,分别在500 K,600 K,700 K三个不同的温度下进行2SO2+O22SO3反应,反应过程中SO3浓度随时间的变化如下面表格所示:
表一:500 K
时间(min) |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
SO3浓度(mol·L-1) |
0 |
0.10 |
0.15 |
0.20 |
0.25 |
0.30 |
时间 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
SO3浓度(mol·L-1) |
0.35 |
0.40 |
0.50 |
0.55 |
0.60 |
0.60 |
表二:600 K
时间(min) |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
SO3浓度(mol·L-1) |
0 |
0.20 |
0.30 |
0.40 |
0.50 |
0.50 |
表三:700 K
时间(min) |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
SO3浓度(mol·L-1) |
0 |
0.25 |
0.35 |
0.35 |
0.35 |
0.35 |
(1)从上面三个表的数据可以判断该反应是__________反应(填“吸热”或“放热”),利用表一计算0~40 min内用SO2表示该反应的化学反应速率v(SO2)=__________mol·L-1·min-1。
(2)对该反应,下面的说法正确的是__________。
A.当容器中的压强不再变化时,该反应就达到平衡
B.达到平衡时v正(SO2)=v逆(SO3)
C.平衡时c(SO2)=c(SO3)
D.当由500 K平衡状态时升高温度至600 K时,重新达到平衡状态时,容器的压强减小
(3)从上面三个表的数据,温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是___________________。
(4)计算在600 K时的平衡常数_______(写出计算过程,最后结果取两位有效数字)。
(5)下图曲线(Ⅰ)是在500 K时SO3浓度的变化曲线,请你在图中画出在550 K进行上述反应的曲线,并标明曲线(Ⅱ)。