碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要作用。
(1)真空碳热还原一氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
2Al2O3(s)+ 2AlCl3(g)+ 6C(s)=6AlCl(g)+ 6CO(g);△H= a kJ•mol-1
3AlCl(g)= 2Al(l)+ AlCl3(g);△H= b kJ•mol-1
反应Al2O3(s)+ 3C(s)= 2Al(l)+ 3CO(g)的△H=_______kJ•mol-1
(用含a、b的代数式表示)。
(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+ 2NO(g)
N2(g)+ CO2(g);△H= Q kJ•mol-1。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
| 时间(min) 浓度(mol/L) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
| NO |
1.00 |
0.68 |
0.50 |
0.50 |
0.60 |
0.60 |
| N2 |
0 |
0.16 |
0.25 |
0.25 |
0.30 |
0.30 |
| CO2 |
0 |
0.16 |
0.25 |
0.25 |
0.30 |
0.30 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=_______,T1℃时,该反应的平衡常数K=_______
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是_______(填字母编号)
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q_______0(填“>”或“<”)。
④在恒容绝热条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______________(填选项编号)
a.单位时间内生成2nmolNO(g)的同时消耗nmolCO2(g)
b.反应体系的温度不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
某化学兴趣小组在课外活动中,对某溶液进行了多次检测,其中三次检测结果如下表所示,请回答:
| 检测次数 |
溶液中检测出的物质 |
| 第一次 |
KCl、K2SO4、Na2CO3、NaCl |
| 第二次 |
KCl、BaCl2、Na2SO4、K2CO3 |
| 第三次 |
Na2SO4、KCl、K2CO3、NaCl |
(1)三次检测结果中第次检测结果不正确。
(2)检测时,为了确定溶液中是否存在SO42-和CO32-:
第一,向溶液滴加溶液(填化学式),其目的是。
第二,继续加入过量的该溶液,其目的是。
第三,再向溶液中加入溶液(填化学式),确定离子的存在,其离子反应方程式为。
将1mol/L的FeCl3溶液逐滴滴入沸水中,液体变为色,得到的是;反应的化学方为。向其中逐滴加入稀硫酸至过量,现象是,原因是。
如图装置,A、B中电极为多孔的惰性电极;C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹;电源有a、b两极。若在A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中,
切断K1,闭合K2、K3,通直流电,则:
(1)标出电源的正、负极,a为________极。
(2)在湿的Na2SO4滤纸条中心滴KMnO4溶液,现象为___________________________。
(3)写出电极反应式:A中_____________________________________。
(4)若电解一段时间,A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3,闭合K1。电流表的指针偏转,则此时A极电极反应式为__________________________。
已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g),其平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s)+H2O(g)
FeO(s)+H2(g),其平衡常数为K2,在温度973 K和1173 K情况下,K1、K2的值分别如下:
| 温度 |
K1 |
K2 |
| 973 K |
1.47 |
2.38 |
| 1173 K |
2.15 |
1.67 |
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应.
(2)现有反应③:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),请你写出该反应的平衡常数K3的数学表达式:K3=________.
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式________,据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是________(填“吸热”或“放热”)反应.
(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有________(填写字母序号).
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
E.设法减小平衡体系中的CO的浓度
(10分)“低碳循环”引起各国的高度重视,已知煤、甲烷等可以与水蒸气反应生成以CO
和H2为主的合成气,合成气有广泛应用。试回答下列问题:
(1)高炉炼铁基本反应为:FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g) ΔH>0。已知在1 100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。
①温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值(填“增大”、“减小”或“不变”);
②1100 ℃时测得高炉中,c(CO2)="0.025" mol·L-1,c(CO)="0.1" mol·L-1,则在这种情况下,该反应向进行(填“左”或“右”),判断依据是。
(2)目前工业上也可用CO2来生产燃料甲醇,有关反应为:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1,现向体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=。
②反应达到平衡后,下列措施能使[CH3OH]∕[CO2]增大的是(填符号)。
| A.升高温度 |
| B.再充入H2 |
| C.再充入CO2 |
| D.将H2O(g)从体系中分离 |
E.充入He(g)