(1)工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,在500℃下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)实验测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图1所示。
①图2是改变温度时H2的化学反应速率随时间变化的示意图,则该反应的正反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应;
②从反应开始到第三分钟,氢气的平均反应速率v(H2)= mol·L-1·min-1;
③平衡时CH3OH的体积分数为 。
(2)下图中P是可自由平行滑动的活塞,关闭K,在相同温度时,向A容器中充入1.2molCH3OH(g)和2.4molH2O(g),向B容器中充入1.5molCH3OH(g) 和3.0molH2O(g),两容器分别发生上述(1)中反应的逆反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL,反应达到平衡时容器B的体积为1.4aL,容器B中CH3OH转化率为 ;维持其他条件不变,若打开K一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为 L。(连通管中气体体积忽略不计,且不考虑温度的影响)
(3)一定条件下的密闭容器中,反应3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2(g) ΔH<0 达到平衡时,要提高CO的转化率,可以采取的措施是 (填字母代号)
A.升温
B.加压
C.增加CO的浓度
D.分离出二甲醚(CH3OCH3)
E.加入催化剂
(4)已知反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g)在某温度下的平衡常数K=100。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下。下列说法正确的是____________________
物质 |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
c/mol L -1 |
0.9 |
0.60 |
0.60 |
A.CH3OH的起始浓度为2.1 mol/L B.平衡时CH3OH的浓度为0.9 mol/L
C.此时正反应速率大于逆反应速率 D.平衡时CH3OH的转化率小于80%
沉淀溶解平衡也有平衡常数,称为溶度积常数,符号为Ksp,对于某沉淀溶解平衡:
MmAn(s)mMn+(aq) + nAm-(aq),Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n。
(1)常温时,Fe(OH)3的Ksp=1×10-38,要使溶液中的Fe3+沉淀完全(残留在溶液中的c(Fe3+)<10-5 mol·L-1),则溶液的pH最小为 。
(2)某温度时,在100g水中溶解0.74g Ca(OH)2达到饱和,此时溶液的体积约为100 mL,则该温度下Ca(OH)2的溶度积常数Ksp=。(写出计算过程)
氮氧化物是空气的主要污染物,消除氮氧化物污染有多种方法。用催化技术可将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO2CO2+N2,为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下测得不同时间的NO和CO浓度如下表:
时间(s) |
0 |
2 |
4 |
c(NO) ( mol·L-1) |
1.00×10-3 |
2.50×10-4 |
1.00×10-4 |
c(CO) ( mol·L-1) |
3.60×10-3 |
c’ |
2.70×10-3 |
回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
(1)前4s内的平均反应速率v(NO)=。c’=。
(2)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时,上述反应中二氧化碳浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
①该反应的ΔH0(填“>”、“<”或“=”)。
②若催化剂的表面积S1>S2,在答题卡图中画出c(CO2) 在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)在恒容的密闭容器中,上述反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是
回答下列问题。
(1)常温时,FeCl3溶液的pH7(填“>”、“<”或“=”),实验室配制FeCl3溶液时常将FeCl3固体先溶于较浓的盐酸溶液中,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度,原因是;将FeCl3溶液蒸干、灼烧,此过程中所涉及到的化学方程式是。
(2)25℃时,向0.1 mol·L-1氨水中加入少量NH4Cl固体,当固体溶解后,测得溶液pH减小,主要原因是。
(3)某溶液中只存在OH-、H+、Na+、CH3COO-四种离子。
①若溶液中只溶解了一种溶质,该溶质的名称是,该溶液中四种离子的浓度由大到小的顺序为。
②若溶液中四种离子的大小顺序为c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+),则溶液中溶质的化学式为。
③若溶液中c(Na+)=c(CH3COO-),则该溶液显(填“酸性”、“碱性”、“中性”),该溶液由体积相等的稀NaOH和CH3COOH溶液混合而成,则混合前c(NaOH) c(CH3COOH)(填“>”、“<”或“=”)。
将1.66g碳酸钠和氢氧化钠的固体混合物完全溶于水,配成稀溶液,然后向该溶液中逐滴加入1mo1/L的盐酸,所加入盐酸的体积与产生CO2的体积(标准状况)关系如图所示。
提示:Na2CO3与盐酸是分步进行的,第一步为Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl;第二步为NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。
请回答下列问题:
(1)OA段是盐酸与Na2CO3和NaOH发生的反应,反应后溶液中的溶质有(填化学式)。
(2)当到达B点时,产生CO2的体积为mL(标准状况)。
(3)计算原混合物中Na2CO3的质量分数。(写出计算过程,结果保留小数点后一位)
某工厂排放的工业废水中含Fe3+、A13+、Cu2+,工厂为了减少环境污染,变废为宝,利用废铁屑和其它化学试剂进行如下操作,得到了铁红、A12O3和金属Cu。
(1)固体A的成分是。
(2)写出B→D的离子方程式。
(3)溶液E焰色反应呈黄色,试剂H是(填化学式)。
(4)写出D→F反应的离子方程式。
(5)分别写出铁红和氧化铝在工业上的一种主要用途:铁红,氧化铝。
(6)将溶液E转化为A12O3,请设计一个最合理的方案(用文字表述)。