【題目】氫氣是一種清潔能源。在冶金、電力、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)某科研團(tuán)隊(duì)利用透氧膜獲得N2、H2的工作原理如圖所示(空氣中N2和O2的物質(zhì)的量之比為4:1)。上述過(guò)程中,膜I側(cè)所得氣體的物質(zhì)的量之比為n(H2):n(N2)=3:1,則氧化作用的物質(zhì)為_______________,膜Ⅱ側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式為_________________
(2)用CO和H2合成甲醇的熱化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1
已知CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0kJ/mol
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3=-41.1kJ/mol
則△H1=________________
(3)向體積可變的密閉容器中充入1molCO和2.2molH2,在恒溫恒壓條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),平衡時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率α(CO)隨溫度、壓強(qiáng)的變化情況如圖1所示。
①壓強(qiáng)p1_____(填“>”、“<”或“=”)p2;M點(diǎn)時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=______(用平衡分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
②不同溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值lgK如圖2,其中A點(diǎn)為506K時(shí)平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值,則B、C、D、E四點(diǎn)中能正確表示該反應(yīng)的lgK與溫度(T)的關(guān)系的是_____________
(4)H2還原NO的反應(yīng)為2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(l),實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)速率的表達(dá)式為v=k·cm(NO)·cn(H2)(k是速率常數(shù),只與溫度有關(guān))。
①某溫度下,反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的變化關(guān)系如下表所示。
編號(hào) | c(H2)/(mol·L-1) | c(NO)/(mol·L-1) | v/(mol·L-1·min-1) |
1 | 0.10 | 0.10 | 0.414 |
2 | 0.10 | 0.20 | 1.656 |
3 | 0.50 | 0.10 | 2.070 |
由表中數(shù)據(jù)可知,m=_______,n=_______。
②上述反應(yīng)分兩步進(jìn)行:ⅰ2NO(g)+2H2(g) N2(g)+H2O2(l)(慢反應(yīng))
ⅱH2O2(l)+H2(g) 2H2O(l)(快反應(yīng))。下列說(shuō)法正確的是_______
A. H2O2是該反應(yīng)的催化劑 B. 總反應(yīng)速率由反應(yīng)ⅱ的速率決定
C. 反應(yīng)ⅰ的活化能較高 D.反應(yīng)ⅰ中NO和H2的碰撞僅部分有效
【答案】CH4 CH4+ O2—-2e—=CO+2H2 —90.1 kJ/mol > B、E 2 1 C D
【解析】
(1)空氣中N2和O2的物質(zhì)的量之比為4:1,膜I側(cè)所得氣體的物質(zhì)的量之比為n(H2):n(N2)=3:1,氮?dú)獾牧吭诜磻?yīng)前后不變,則設(shè)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為4mol,則生成氫氣的物質(zhì)的量為12mol,由膜I側(cè)反應(yīng)可知,12mol水得到電子,1mol氧氣得到電子,做氧化劑,根據(jù)圖示,膜Ⅱ側(cè)CH4中C原子失去電子化合價(jià)升高轉(zhuǎn)化為CO,被氧化,則氧化作用的物質(zhì)為CH4,膜Ⅱ側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式為CH4+ O2--2e-=CO+2H2;
(2)已知:①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0kJ/mol
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3=-41.1kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律:①+②可得CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1 =-90.1 kJ/mol;
(3)①在恒溫恒壓條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)是氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡向右移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率會(huì)增大,結(jié)合圖1,保持溫度不變轉(zhuǎn)化率大的表示壓強(qiáng)大,所以p1>p2;
M點(diǎn)時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率為60%,則CO轉(zhuǎn)化了1mol×60%=0.6mol,列“三段式”:
由上式可知平衡時(shí)的總物質(zhì)的量=(0.4mol+0.6mol+1mol)=2mol,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=;
②根據(jù)(2)分析,該反應(yīng)放熱,當(dāng)溫度越高時(shí),平衡常數(shù)越小,則lgK也會(huì)越小,也就是說(shuō)T與lgK呈反比關(guān)系,所以B、E兩點(diǎn)符合lgK與溫度(T)的關(guān)系;
(4)H2還原NO的反應(yīng)為2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(l),實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)速率的表達(dá)式為v=k·cm(NO)·cn(H2)(k是速率常數(shù),只與溫度有關(guān))。
①由編號(hào)1、編號(hào)2 組數(shù)據(jù),保持c(H2)不變,則,代入1、2組數(shù)據(jù),得,解得m=2,由編號(hào)2、編號(hào)3 組數(shù)據(jù),保持c(N2)不變,則,代入2、3組數(shù)據(jù),得,解得n=1;
②A.H2O2參與兩個(gè)反應(yīng),但第一步未作反應(yīng)物,因而不是催化劑,實(shí)際上H2O2僅是中間產(chǎn)物,故A錯(cuò)誤;
B.總反應(yīng)速率由慢反應(yīng)決定,即由反應(yīng)ⅰ的速率決定,故B錯(cuò)誤;
C.反應(yīng)ⅰ是慢反應(yīng),說(shuō)明反應(yīng)速率小,在其他條件一樣的情況下,活化能較高,故C正確;
D.碰撞理論指出,能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞是有效碰撞,即需要一定的能量和取向的碰撞,所以在所有的碰撞中只有部分碰撞是有效碰撞,故D正確;
答案選CD。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知常溫下反應(yīng):Fe3++AgFe2++Ag+的平衡常數(shù)K=0.3,F(xiàn)將含0.010mol/LFe(NO3)2和0.10mol/L Fe(NO3)3的混合溶液倒入燒杯甲中,將含0.10mol/L的AgNO3溶液倒入燒杯乙中(如圖),閉合開關(guān) K,關(guān)于該原電池的說(shuō)法正確的是
A.原電池發(fā)生的總反應(yīng)中Ag+氧化Fe2+
B.鹽橋中陽(yáng)離子從左往右作定向移動(dòng)
C.石墨為負(fù)極,電極反應(yīng)為Fe2+-e-= Fe3+
D.當(dāng)電流計(jì)指針歸零時(shí),總反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列圖示與對(duì)應(yīng)的敘述相符的是( )
A. 圖一表示反應(yīng):mA(s)+nB(g)pC(g) △H>O,在一定溫度下,平衡時(shí)B的體積分?jǐn)?shù)(B%)與壓強(qiáng)變化的關(guān)系如圖所示,反應(yīng)速率x點(diǎn)比y點(diǎn)時(shí)的慢.
B. 圖二是可逆反應(yīng):A(g)+B(s)C(s)+D(g) △H>O的速率時(shí)間圖像,在t1時(shí)刻改變條件一定是加入催化劑。
C. 圖三表示對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),A的百分含量與溫度(T)的變化情況,則該反應(yīng)的ΔH>0。
D. 圖四所示圖中的陰影部分面積的含義是(v正-v逆)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】前四周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序數(shù)依次增大。X與Y同周期且相鄰,Y的基態(tài)原子的s電子數(shù)與p電子數(shù)相等,Z是地殼中含量最多的金屬元素,W的原子核外價(jià)電子排布式為,Q的基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)是同周期元素中最多的。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:Y>X
B.簡(jiǎn)單離子的半徑:Z>X>Y
C.Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物既能與強(qiáng)酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿反應(yīng)
D.由Y、W、Q三種元素形成的某種化合物可用于檢查司機(jī)是否酒后駕車
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖是s能級(jí)和p能級(jí)的原子軌道示意圖,試回答下列問(wèn)題:
(1)若元素X的原子最外層電子排布式為,原子中能量最高的是 ____________ 電子,其電子云在空間內(nèi)有 ____________ 個(gè)互相垂直的伸展方向;元素X的名稱是 ____________ ,它的簡(jiǎn)單氫化物的電子式是 ____________ 。
(2)若元素X的原子最外層電子排布式為,那么X的元素符號(hào)為 ____________ ,原子的軌道表示式為 ____________ 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說(shuō)法正確的是
A.24g石墨烯中含有C-C鍵的個(gè)數(shù)為3NA
B.88g干冰中含有NA個(gè)晶胞結(jié)構(gòu)單元
C.62gP4含有P-P鍵的個(gè)數(shù)為6NA
D.60gSiO2中含有Si-O鍵的個(gè)數(shù)為2NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】按要求回答下列問(wèn)題。
(1)下列基態(tài)原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是_______(填序號(hào),下同),違反能量最低原理的是_____,違反泡利不相容原理的是_____,違反洪特規(guī)則的是_______。
①Si:
②Al:
③Co3+最外層:
④Mg2+:1s22s22p6
⑤Sc:1s22s22p63s23p63d3
⑥Cr:1s22s22p63s23p63d54s1
(2)物質(zhì):①甲烷 ②硫化氫 ③氫氧化鎂 ④氨氣 ⑤乙烯
條件 | 符合條件物質(zhì)的序號(hào) |
既含極性鍵又含非極性鍵 | ______ |
含有極性鍵的極性分子 | ______ |
上述分子中鍵角由大到小的順序 | ______ |
(3)甲圖FeO晶胞中與Fe2+最近的Fe2+的個(gè)數(shù)為__________;乙圖晶胞中A、B兩種微粒個(gè)數(shù)比為______;丙圖晶胞中A、B兩種微粒個(gè)數(shù)比為_________。
甲. 乙. 丙.
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】研究表明:H2O2具有立體結(jié)構(gòu),兩個(gè)氫原子像在一本半展開的書的兩頁(yè)紙上,兩頁(yè)紙面的夾角為94°,氧原子在書的夾縫上,O—H鍵與O—O鍵之間的夾角為97°。下列說(shuō)法不正確的是( )
A. H2O2分子中既含極性鍵,又含非極性鍵
B. H2O2為極性分子
C. H2O2分子中的兩個(gè)O原子均是sp3雜化
D. H2O2分子中既有σ鍵,又有π鍵
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某烴與一定量的氧氣恰好完全反應(yīng)生成及,若該烴與只能按物質(zhì)的量之比為發(fā)生加成反應(yīng),則下列關(guān)于該烴的敘述錯(cuò)誤的是( )
A.該烴的分子式為B.該物質(zhì)可能是炔烴或二烯烴
C.該烴的鍵線式可能是或D.該烴的官能團(tuán)是碳碳雙鍵
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