2012年8月24日,武汉市一家有色金属制造厂发生氨气泄露事故。已知在一定温度下,合成氨工业原料气H2制备涉及下面的两个反应:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。
(1)判断反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到化学平衡状态的依据是________。(多选、漏选、错选均不得分)
A.容器内压强不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
(2)在2 L定容密闭容器中通入1 mol N2(g)和3 mol H2(g),发生反应:3H2(g)+N2(g)2NH3(g),ΔH<0,测得压强-时间图像如图甲,测得p2=0.6p1,此时温度与起始温度相同,在达到平衡前某一时刻(t1)若仅改变一种条件,得到如乙图像。
①若图中c=1.6 mol,则改变的条件是________(填字母);
②若图中c<1.6 mol,则改变的条件是__________(填字母);此时该反应的平衡常数____________。(填字母)(填“增大”、“减小”、“不变”)
A.升温
B.降温
C.加压
D.减压
E.加催化剂
(3)如(2)题中图甲,平衡时氢气的转化率为________。
(4)工业上可利用如下反应:H2O(g)+CH4(g)CO(g)+3H2(g)制备CO和H2。在一定条件下1 L的密闭容器中充入0.3 mol H2O和0.2 mol CH4,测得H2(g)和CH4(g)的物质的量浓度随时间变化曲线如右图所示:0~4 s内,用CO(g)表示的反应速率为____________。
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/mol①
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。
我国是世界上发现和使用铜及铜器最早的国家之一,直到现在铜及其化合物在工农业生产中仍然有着广泛的应用。
(1)工业上可以用黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料冶炼铜。主要反应如下:
① 2CuFeS2+4O2=Cu2S+3SO2+2FeO ② 2Cu2S + 3O2=2SO2+2Cu2O③ Cu2S+ 2Cu2O="6Cu+" SO2
在③中被氧化与被还原元素原子的物质的量之比为;若由3mol CuFeS2生成3molCu,理论上消耗O2的物质的量为。
(2)常温下Cu2O能溶于稀硫酸,得到蓝色溶液和红色固体,可以利用该性质检验工业上冶炼铜得到的粗铜中是否含有Cu2O,写出此反应的离子方程式。
(3)刻蚀印刷电路的废液中含有大量的CuCl2、FeCl2、FeCl3,任意排放将导致环境污染和资源的浪费,为了使FeCl3循环利用和回收CuCl2,现设计如下生产过程:
①试剂Y的名称;物质X最好是(填化学式)。
②若常温下1L废液中含CuCl2、FeCl2、FeCl3的物质的量浓度均为0.5mol·,则加入Cl2气和物质X使溶液的pH在范围时(设溶液体积保持不变),铁元素完全转化为Fe(OH)3,而CuCl2不产生沉淀。( KSP [Fe(OH)3]=1.0×10—38、 KSP[Cu(OH)2]=2.0×10—20、lg5=0.7)
金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝。高温下,在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨,其总反应为:
WO3 (s) + 3H2 (g) W (s) + 3H2O (g)。
请回答下列问题:
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为___________________________。
(2) 某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,则H2的平衡转化率为___________;随温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)用H2还原WO2也可得到金属钨。已知:
WO2 (s) + 2H2 (g)W (s) + 2H2O (g) ΔH =" +66.0" kJ·mol-1
WO2 (g) + 2H2 (g)W (s) + 2H2O (g) ΔH =" -137.9" kJ·mol-1
则WO2 (s)WO2 (g) 的ΔH = ______________________。
(4)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:W (s) +2I2 (g) WI4 (g)。下列说法正确的有________________(填序号)。
a.灯管内的I2可循环使用
b.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上
c.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长
d.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢
在t℃时,某NaOH稀溶液中,c(H+)=10-a mol/L,c(OH-)=10-b mol/L,已知a+b=12,则:
(1)该温度下,水的离子积常数Kw=。
(2)该温度下,将100mL 0.1mol/L的稀硫酸与100mL 0.4mol/L的NaOH溶液混合后,溶液的pH=,此时该溶液中由水电离的c(OH-)=mol/L。
(3)该温度下,若10体积pH1=a的某强酸溶液与1体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前该强酸的pH1与强碱的pH2应满足的关系是。
(4)该温度下,pH=3的硫酸溶液和pH=9的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH (填>7、=7、<7);pH=3的醋酸溶液和pH=9的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH (填>7、=7、<7)。
用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是:
甲:①称取一定质量的HA配制0.lmol/L的溶液100mL;
②用pH试纸测出该溶液的pH,即可证明HA是弱电解质。
乙:①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=l的两种酸溶液各100mL;
②分别取这两种溶液各10mL,加水稀释为100mL;
③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。
(1)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是。
(2)甲方案中,说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH1(选填>、<、=)
乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是(填序号)
a.装HCl溶液的试管中放出H2的速率快;
b.装HA溶液的试管中放出H2的速率快;
c.两个试管中产生气体速率一样快。
(3)请你再提出一个合理且比较容易进行的方案(药品可任取),作简明扼要表述。