Ⅰ.CO和H2作为重要的燃料和化工原料,有着十分广泛的应用。
(1)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1= -393.5 kJ·mol-1
C(s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g) △H2= +131.3 kJ·mol-1
则反应CO(g)+H2(g)+O2(g)=H2O(g)+CO2(g)△H= kJ·mol-1。
(2)利用反应CO(g) +H2(g)+O2(g) = CO2(g) +H2O(g) 设计而成的MCFS燃料电池是用水煤气(CO和H2物质的量之比为1:1)作负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质的一种新型电池。现以该燃料电池为电源,以石墨作电极电解饱和NaCl溶液,反应装置以及现象如图所示。则有:
①燃料电池即电源的N极的电极反应式为 _______________________;
②已知饱和食盐水的体积为1 L,一段时间后,测得左侧试管中气体体积为11.2 mL(标准状况),若电解前后溶液的体积变化忽略不计,而且电解后将溶液混合均匀,则此时溶液的pH为 。
Ⅱ.CO和NO是汽车尾气的主要污染物。消除汽车尾气的反应式之一为:
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)。请回答下列问题:
(3)一定温度下,在一体积为VL的密闭容器中充人一定量的NO和CO时,反应进行到t时刻时达到平衡状态,此时n(CO)=amol、n(N0)=2amol、n(N2)=bmol,且N2占平衡混合气体总体积的1/4。
①该反应的平衡常数K= (用只含a、V的式子表示)
②判断该反应达到平衡的标志是____(填序号)
A.v(CO2)生成=v(CO)消耗
B.混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.混合气体的密度不再改变
D.NO、CO、N2、CO2的物质的量浓度均不再变化
(4)在一定温度下,将2.0molNO、2.4molCO通入固定容积2L的密闭中,反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示,则:
①有害气体NO的转化率是 ,0~15minCO2的平均反应速率v(CO2)=____(保留小数点后三位)。
②20min时,若改变反应条件,导致CO浓度减小,则改变的条件是 。(填序号)。
A.增加CO的量 B.加入催化剂 C.减小容器体积 D.扩大容器体积
甲醇(CH3OH)是一种优质燃料,(1)已知一定条件下每1MolCO2和足量氢气完全反应可生成1Mol气态甲醇(CH3OH)和1Mol 水蒸汽并放出49 kJ的热量。请回答:
①该反应的热化学方程式:。
②其反应过程中能量的变化与如图所示最相符的是。
(2)为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的密闭容器中,充入1MolCO2和3MolH2,一定条件下发生反应,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图。
请回答:
①从反应开始到平衡,甲醇和氢气的反应速率:
v(CH3OH)=。
v(H2)=。
②下列措施中能使v (CO2)增大的是。
A.加入催化剂
B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离
D.升高温度
③能够说明该反应已达到平衡的是_________。
A.恒温、恒容时,容器内的压强不再变化
B.恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化
C.一定条件下,CO2、H2和CH3OH的浓度不再变化
D.一定条件下,单位时间内消耗3MolH2的同时生成1MolCH3OH
短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如下图所示。
请回答下列问题:
(1)X代表的元素符号____________,在周期表中所处的位置是第______周期______族,固态X2属于________(填“原子”、“离子”或“分子”)晶体。
(2)W和Y形成的化合物中,W呈现最高化合价的化合物的化学式是__________________;
(3)Z和Y形成的化合物Z2Y3是______性化合物,它与NaOH溶液反应的方程式为________。
(4)Q的氢化物的电子式___________________,把它溶于水,由于_______________受到破坏而电离出H+和Q-,使溶液呈__________性.结构类型相同Y、W的氢化物的沸点从高到低排列次序是(填化学式)____________。
(5)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是________(写化学式)。
(6)Y、Q的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有____________,________(写出其中两种物质的化学式)。
甲醇是重要的化工原料,在工业生产上的应用十分广泛,二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源,如何有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。为减小和消除CO2对环境的影响,一方面世界各国都在限制其排放量,另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
(1)将CO2转化成甲醇燃料是减排、环保的一种科学方法。
已知:2H2(g)+O2(g) =2H2O(g);△H=-483. 6kJ·mol-1 ①
2CO2(g)+4H2O(g) 2CH3OH(g)+3O2(g);ΔH=+1352.8kJ·mol-1②
则反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=。
(2)500 ℃时,在体积为1 L 的固定容积的密闭容器中充入1mol CO2、3mol H2,测得CO2浓度与CH3OH 浓度随时间的变化如图所示,回答下列问题:
①计算从反应开始到10min时,H2的反应速率及该温度下反应的平衡常数。
(写出具体的计算过程)
②下列措施不能使CO2的转化率增大的是______(双选)。
A.在原容器中再充入lmol CO2 |
B.在原容器中再充入1mol H2 |
C.将反应体系温度降低 |
D.使用更有效的催化剂 |
③升高温度,800℃时,在体积为1 L 的固定容积的密闭容器中充入1mol CO2、3mol H2,在上图中画出CH3OH 浓度随时间变化的曲线(不需要定量计算)。
有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:
元素 |
结构、性质等信息 |
X |
构成有机物的核心元素,该元素的一种氧化物和气态氢化物都是典型的温室气体 |
Y |
短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该单质液态时可用作核反应堆的传热介质 |
Z |
与Y同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性 |
M |
海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂 |
请根据表中信息填写:
(1)X元素在周期表中的位置是______________,其相对分子质量最小的气态氢化物的化学式是______________。
(2)Y离子半径比Z离子的半径______(填“大”或“小”),Y元素的最高价氧化物的水化物和Z元素的最高价氧化物相互反应的离子方程式是:_____________________。
(3)X与M两元素的气态氢化物的稳定性更强的是______________(填化学式),请再举出一个实例比较M与X两元素的非金属性强弱(用化学方程式表示)______________。
工业制硫酸生产流程如下图:
(1)实验室常用过量的氢氧化钠溶液吸收SO2尾气,该反应的离子方程式为。
(2)已知SO2和O2生成SO 3的反应过程放热。在催化反应室中,下列措施有利于提高SO2平衡转化率的有。(填写编号)
A.减少压强 B.升高温度 C.不断补充空气 D.及时分离出SO3
(3)在工业制硫酸生产中,为提高催化剂效率采取的措施有(答出2点)。
(4)在450℃、常压和钒催化条件下,在容积为2L的恒容容器中加入2molSO2和1molO2 。
①下列选项中不能作为判断该反应是否达平衡状态的标志的是。(填写编号)
A.混合气密度不变化
B.SO2百分含量保持不变
C.容器中气体的压强不变
D.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
E.气体总物质的量不变
②达平衡后,测得平衡常数为K,若此时O2的转化率为x,则K和x的关系满足K=。
(5)SO2和O2的反应在恒容密闭容器中发生,图1、2表示在时刻t1达到平衡、在时刻t2因改变某个条件而发生变化的情况,根据图1、图2相关信息,判断t2发生改变的条件是。