将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上,制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题:
(1)图1所示的几种碳单质,它们互为 ,其中属于原子晶体的是 ,C60间的作用力是 。
(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。
酞菁分子中所有原子共平面,其中p轨道能提供一对电子的N原子是 (填图2酞菁中N原子的标号)。钴酞菁分子中,钴离子的化合价为 ,氮原子提供孤对电子与钴离子形成 键。
(3)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在,其空间结构如图3a所示,二聚体中Al的轨道杂化类型为 。AlF3的熔点为1090℃,远高于AlCl3的192℃,由此可以判断铝氟之间的化学键为 键。AlF3结构属立方晶系,晶胞如图3b所示,F﹣的配位数为 。若晶胞参数为apm,晶体密度ρ= g•cm﹣3(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。
甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:
反应过程 |
化学方程式 |
焓变△H (kJ/mol) |
活化能Ea (kJ/mol) |
甲烷氧化 |
CH4(g)+2O2(g)![]() |
-802.6 |
125.6 |
CH4(g)+O2(g)![]() |
-322.0 |
172.5 |
|
蒸汽重整 |
CH4(g)+H2O(g)![]() |
206.2 |
240.1 |
CH4(g)+2H2O(g)![]() |
165.0 |
243.9 |
回答下列问题:
(1)反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的△H= kJ/mol。
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率 甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于)。
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的KP= ;
随着温度的升高,该平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)从能量阶段分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于 。
(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是 。
A.600℃,0.9Mpa B.700℃,0.9MPa
C.800℃,1.5Mpa D.1000℃,1.5MPa
②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始即时)的变化趋势示意图:
(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是 。
偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)═2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g) (Ⅰ)
(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是 .
(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4(g)⇌2NO2(g) (Ⅱ)
当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为 (填“吸热”或“放热”)反应.
(3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为△H.现将1mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 .若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行,平衡常数 (填“增大”“不变”或“减小”),反应3s后NO2的物质的量为0.6mol,则0~3s内的平均反应速率v(N2O4)= mol/(L•s)﹣1.
(4)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3.25℃时,将a mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,原因是 (用离子方程式表示)。向该溶液滴加b L 氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将 (填“正向”“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为 mol•L﹣1。(NH3•H2O的电离平衡常数取Kb=2×10﹣5 mol•L﹣1)
尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物.
(1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为 .
(2)当氨碳比=4时,CO2的转化率随时间的变化关系如图1所示.
①A点的逆反应速率v逆(CO2) B点的正反应速率v正(CO2)(填“大于”“小于”或“等于”).
②NH3的平衡转化率为 .
(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图2所示.
①电源的负极为 (填“A”或“B”).
②阳极室中发生的反应依次为 、 .
③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将 ;若两极共收集到气体13.44L(标准状况),则除去的尿素为 g(忽略气体的溶解).
已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
|温度/ ℃ |
700 |
900 |
830 |
1000 |
1200 |
平衡常数 |
1.7 |
1.1 |
1.0 |
0.6 |
0.4 |
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K= ,△H 0(填“<”“ >”“ =”);
(2)830℃时,向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0.003mol·L-1·s-1。则6s时c(A)= mol·L-1, C的物质的量为 mol;若反应经一段时间后,达到平衡时A的转化率为 ,如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气,平衡时A的转化率为 ;
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母):
a.压强不随时间改变
b.气体的密度不随时间改变
c.c(A)不随时间改变
d.单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1200℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为 。
化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题:
(1)已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和76 ℃,AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成lmol AX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为 。
(2)反应AX3(g)+X2(g)AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5)= 。
②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为 (填实验序号);与实验a相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是:b 、c 。
③用p0表示开始时总压强,p表示平衡时总压强,α表示AX3的平衡转化率,则α的表达式为 ;实验a和c的平衡转化率:αa为 、αc为 。