天然气的主要成分为CH 4,一般还含有C 2H 6等烃类,是重要的燃料和化工原料。
(1)乙烷在一定条件可发生如下反应:C 2H 6(g)═C 2H 4(g)+H 2(g)△H 1,相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质 |
C 2H 6(g) |
C 2H 4(g) |
H 2(g) |
燃烧热△H/(kJ•mol ﹣ 1) |
﹣1560 |
﹣1411 |
﹣286 |
①△H 1= kJ•mol ﹣ 1。
②提高该反应平衡转化率的方法有 、 。
③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气,在等压下(p)发生上述反应,乙烷的平衡转化率为α.反应的平衡常数K p= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)高温下,甲烷生成乙烷的反应如下:2CH 4 C 2H 6+H 2.反应在初期阶段的速率方程为:r=k×c ,其中k为反应速率常数。
①设反应开始时的反应速率为r 1,甲烷的转化率为α时的反应速率为r 2,则r 2= r 1。
②对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是 。
A.增加甲烷浓度,r增大
B.增加H 2浓度,r增大
C.乙烷的生成速率逐渐增大
D.降低反应温度,k减小
(3)CH 4和CO 2都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如图所示:
①阴极上的反应式为 。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2:1,则消耗的CH 4和CO 2体积比为 。
I.高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:
Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H
(1)已知:①Fe2O3(s) + 3C(石墨)="2Fe(s)" + 3CO(g)△H1
②C(石墨)+ CO2(g) = 2CO(g)△H2
则△H___________________(用含△H1、△H2的代数式表示)。
(2)高炉炼铁反应的平衡常数表达式K=____________________________。
(3)在某温度时,该反应的平衡常数K=64,在2L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。
Fe2O3 |
CO |
Fe |
CO2 |
|
甲/mol |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
乙/mol |
1.0 |
1.5 |
1.0 |
1.0 |
①甲容器中CO的平衡转化率为_______________________。
②下列说法正确的是____________________(填编号)。
A.若容器压强恒定,反应达到平衡状态
B.若容器内气体密度恒定,反应达到平衡状态
C.甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
D.增加Fe2O3就能提高CO的转化率
II.纳米MgO可用尿素与氯化镁合成。某小组研究该反应在温度为378~398K时的反应时间、反应物配比等因素对其产率的影响。请完成以下实验设计表:
编号 |
温度/K |
反应时间/h |
反应物物质的量配比 |
实验目的 |
① |
378 |
4 |
3∶1 |
实验②和④探究________ ______________________ 实验②和__________探究 反应时间对产率的影响。 |
② |
378 |
4 |
4∶1 |
|
③ |
378 |
3 |
_______ |
|
④ |
398 |
4 |
4∶1 |
下图为温度对纳米MgO产率(曲线a)和粒径(曲线b)的影响,请归纳出温度对纳米MgO制备的影响规律(写出一条):
___________________________________________。
I.甲醇是一种优质燃料,可制作燃料电池。工业上可用下列两种反应制备甲醇:
已知:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)ΔH1
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) ΔH3
则2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) 的反应热ΔH=_______(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
II.工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”,反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
已知温度、压强和水碳比[n(H2O)/ n(CH4)]对甲烷平衡含量的影响如下图:
图1(水碳比为3)图2(800℃)
(1)温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是。
(2)其他条件不变,请在图2中画出压强为2 MPa时,CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。(只要求画出大致的变化曲线)
(3)已知:在700℃,1MPa时,1mol CH4与1mol H2O在1L的密闭容器中反应,6分钟达到平衡,此时CH4的转化率为80%,求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少?(写出计算过程,结果保留小数点后一位数字。)
III.某实验小组设计如图a所示的电池装置,正极的电极反应式为________。
I.(1)在一密闭的2L的容器里充入8mol SO2和4mol 18O2,在一定条件下开始反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),2min末测得容器中有7.2mol SO2。试回答:
① 反应后18O原子存在于哪些物质中 ;
② 2min末SO3的浓度________________________;
③ 用O2的浓度变化表示该时间段内的化学反应速率_______________________。
II.某化学反应2A (g)B(g)+D(g)在3种不同条件下进行,B和D的起始浓度为0,反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表:
实验序号 |
时间 浓度 温度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
1 |
800℃ |
1.0 |
0.80 |
0.67 |
0.57 |
0.50 |
0.50 |
0.50 |
2 |
800℃ |
c2 |
0.92 |
0.75 |
0.63 |
0.60 |
0.60 |
0.60 |
3 |
820℃ |
1.0 |
0.40 |
0.25 |
0.20 |
0.20 |
0.20 |
0.20 |
根据上述数据,完成下列填空:
(1) 实验1达到平衡的时间是__________min,c2_____1.0 min·L-1(填“<”“>”或“=”)。
(2)实验3比实验1的反应速率_________(填“快”或“慢”),原因是___________________________________________________________________________。
(3) 如果2A (g)B(g)+D(g)是一个吸热反应,那么实验3与实验1相比,在相同体积时___________吸收的热量多,理由是___________________________________________。
目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93.0kJ /mol;另据报道,一定条件下:2N2(g)+6H2O(l)
4NH3(g)+3O2(g)△H=" +1530.0kJ" /mol。
(1)氢气的燃烧热△H=_______________kJ/mol。
(2)在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应,下列说法正确的是。
A.气体体积不再变化,则已平衡 |
B.气体密度不再变化,尚未平衡 |
C.平衡后,往装置中通入一定量Ar,压强不变,平衡不移动 |
D.平衡后,压缩装置,生成更多NH3 |
(3)在恒温恒容装置中进行合成氨反应,各组分浓度-时间图像如下。
① 表示N2浓度变化的曲线是。
② 前25 min 内,用H2浓度变化表示的化学反应速率是。
③ 在25 min末刚好平衡,则平衡常数K = 。
(4)在第25 min 末,保持其它条件不变,升高温度,在第35 min末再次平衡。平衡移动过程中H2浓度变化了1.5 mol·L-1,在图中画出第25 min ~ 40 min NH3浓度变化曲线。
(5)已知常温下,NH4+ 的水解常数为1.0×10-9,则0.1mol/L NH4Cl溶液pH=。(忽略NH4+水解对NH4+浓度的影响)
锶(Sr)为第五周期第II A族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O)具有很高的经济价值,用工业碳酸锶粉末(含少量钡、铁的化合物等杂质)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如下图所示。
已知:SrCl2·6H2O 晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。请回答:
(1)操作①加快反应速率的措施有(任写一种方法)。碳酸锶与盐酸反应的离子方程式为。
(2)加入少量30% H2O2溶液的发生反应的离子方程式为。
(3)步骤③中调节溶液pH至8—10,宜选用的试剂为_______(填序号):
A.氨水 B.氢氧化钠 C. 氢氧化锶粉末 D.碳酸钠晶体
所得滤渣的主要成分是Fe(OH)3和(填化学式)。
(4)工业上用热风吹干六水氯化锶,选择的适宜温度范围是。
A.50~60℃ B.70~80℃ C.80~100℃D.100℃以上
(5)若滤液中Ba2+浓度为1×10-5mol/L,依下表数据推算出滤液中Sr2+物质的量浓度不大于mol/L。
SrSO4 |
BaSO4 |
Sr(OH)2 |
|
Ksp |
3.3×10—7 |
1.1×10—10 |
3.2×10—4 |