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18.(1)在某一恒溫體積可變的密閉容器中發(fā)生如下反應:A(g)+B(g)?2C(g)△H<0.t1時刻達到平衡后,在t2時刻改變某一條件,其反應過程如圖1.下列說法正確的是ac(填序號字母)
a.0~t1時,v>v,t2時,v>v
b.混合氣體的密度不再改變時,Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡
c.t2時刻改變的條件可以是向密閉容器中加C
d.Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡時,平衡常數(shù)Ⅰ<Ⅱ

(2)工業(yè)上常用CO2和NH3通過如下反應合成尿素[CO(NH22].
CO2(g)+2NH3(g)$\stackrel{一定條件}{?}$CO(NH22(l)+H2O(g)△H<0t℃時,向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.10molCO2和0.40molNH3,70min開始達到平衡.反應中CO2( g)的物質的量隨時間變化如表所示:
時間/min 0207080100
n(CO2)/mol0.100.0600.0200.0200.020
①70min時,平均反應速率υ (CO2 )=5.7×10-4mol/L•min.
②在100min時,保持其它條件不變,再向容器中充入0.050mo1CO2和0.20molNH3,重新建立平衡后CO2的轉化率與原平衡相比將增大(填“增大”、“不變”或“減小”).
③上述可逆反應的平衡常數(shù)為277.8(保留一位小數(shù)).
④圖2所示裝置(陰、陽極均為惰性電極)可用于電解尿素〔CO(NH22〕的堿性溶液制取氫氣.該裝置中陽極的電極反應式為CO(NH22+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O,
(3)CH4燃料電池,裝置示意如圖3(A、B為多孔性碳棒).持續(xù)通入甲烷,在標準狀況下,消耗甲烷體積VL.當 0<V≤44.8L時,電池總反應方程式為CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O.

分析 (1)a、由圖象分析可知,0~t1,反應正向進行,v>v,t1~t2,反應到達平衡,v=v,t2時,反應逆向進行;
b、根據(jù)氣體的密度等于氣體質量和體系體積的比值來判斷;
c、向密閉容器中加C,逆反應速率瞬間增大,再次建立的平衡與原平衡等效,說明和原平衡相同;
d、由圖象分析可知,t2時刻改變條件后達到平衡逆反應速率不變,說明和原平衡等效,則平衡常數(shù)不變.
(2)①根據(jù)反應速率v=$\frac{△c}{△t}$來計算化學反應速率;
②當向容器中再加入氣體,相當于增大壓強,會向著氣體系數(shù)和減小的方向進行;
③根據(jù)三行式計算化學反應的平衡常數(shù);
④電解尿素〔CO(NH22〕的堿性溶液,在陽極上發(fā)生失電子的氧化反應,據(jù)此書寫電極反應式;
(3)n(KOH)=2mol/L×2L=4mol,可能先后發(fā)生反應①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3;根據(jù)甲烷的量計算生成的二氧化碳的量,結合反應方程式判斷反應產物及發(fā)生的反應,實驗分離出的溶液是氯化鋁溶液,惰性電極電解陽極氯離子放電生成氯氣,陰極氫離子放電生成氫氣,附近氫氧根離子和鋁離子反應生成氫氧化鋁沉淀,隨氫氧根離子濃度增大,氫氧化鋁可以溶解于堿中,由此分析解答.

解答 解:(1)a、0~t1,反應正向進行,v>v,t1~t2,反應到達平衡,v=v,t2時,反應逆向進行,v>v,故a正確;
B、混合氣體的密度等于氣體質量和體系體積的比值,反應中質量守恒,前后氣體系數(shù)和相等,所以當密度不再改變時,不一定平衡,故b錯誤;
C、向密閉容器中加C,逆反應速率瞬間增大,再次建立的平衡與原平衡等效,說明和原平衡相同,符合圖象,故c正確;
D、t2時刻改變條件后達到平衡逆反應速率不變,說明和原平衡等效,所以Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡時,平衡常數(shù)I=Ⅱ,故d錯誤;
故選:ac;
(2)①70min時,平均反應速率υ (CO2 )=$\frac{\frac{0.1mol-0.02mol}{2L}}{70min}$mol/(L•min)=0.00057mol/(L•min)=5.7×10-4mol/(L•min);故答案為:5.7×10-4mol/(L•min);
 ②在100min時,保持其它條件不變,再向容器中充入0.050mo1CO2和0.20molNH3,重新建立平衡后相當于增大壓強,會向著氣體系數(shù)和減小的方向進行,即向著正方向進行,所以CO2的轉化率與原平衡相比將增大,故答案為:增大;
③可逆反應在70min時達到了平衡,
         CO2(g)+2NH3(g)$\stackrel{一定條件}{?}$CO(NH22(l)+H2O(g)
初始濃度:0.05     0.2                            0
變化濃度:0.04     0.08                         0.04
平衡濃度:0.01      0.12                       0.04
所以K=$\frac{c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•{c}^{2}(N{H}_{3})}$=$\frac{0.04}{0.01×0.1{2}^{2}}$≈277.8,故答案為:277.8;
④電解尿素〔CO(NH22〕的堿性溶液,在陽極上發(fā)生失電子的氧化反應,電極反應式為:CO(NH22+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O,故答案為:CO(NH22+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O;
(3)n(KOH)=2mol/L×1L=2mol,可能先后發(fā)生反應①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3;當0<V≤44.8 L時,0<n(CH4)≤2mol,則0<n(CO2)≤2mol,發(fā)生反應①②③,電池總反應式為CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O,實驗分離出的溶液是碳酸氫鉀溶液,惰性電極電解陽極氫氧根離子放電生成氧氣,陰極氫離子放電生成氫氣,故答案為:CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O.

點評 本題考查了通過計算書寫燃料電池的電極反應式、化學反應速率和平衡的有關計算等重要考點,涉及的知識點較多,綜合性較強,難度較大.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

14.A,B,C,D,E,F(xiàn)是原子序數(shù)依次增大的前四周期的常見元素,其相關信息如下表:
           A宇宙中含量最豐富的元素
B最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍
C最高價氧化物對應的水化物與其氫化物反應生成鹽
D原子核外電子有8種不同的運動狀態(tài)
 E基態(tài)原子核外有六個未成對電子
F原子最外層只有一個電子
回答下列問題:
(1)基態(tài)E原子的核外M層電子云有9種不同的伸展方向,基態(tài)E原子核外價電子排布式為3d54s1,元素F屬于d區(qū).
(2)A與C形成的最簡單分子的空間構型為三角錐形,中心原子的雜化方式為sp3
(3)B,C,D第一電離能由大到小的順序是N>O>C(用元素符號表示);由B,C,D中的兩種元素組成的常見分子互為等電子體的是N2O和CO2
(4)E元素可以形成配位 數(shù)為6的兩種配合物,它們的化學式都是ECl3﹒6H2O,其中一種呈亮棕色,與硝酸銀溶液反應時,能沉淀出$\frac{1}{3}$的氯元素,該配合物可表示為[Cr(H2O)4Cl2]Cl•2H2O.
(5)元素F的一種氯化物的晶胞結構如圖 所示(黑球表示F原子,白球表示氯原子),每個氯原子周圍與之距離最近的氯原子個數(shù)為12;若晶胞的密度為4.14g﹒cm-3,該晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{398}{4.14{N}_{A}}}$cm(只要求列算式,不必計算出數(shù)值,阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為NA

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

9.苯乙炔的合成方法有:

由苯乙炔可以制備某種化學發(fā)光劑,還可以發(fā)生羰基化反應制備不飽和酯.
如:

(1)A的結構簡式為,反應①,②涉及的反應類型是加成反應、消去反應.
(2)化合物C的結構簡式為,反應⑤的化學方程式為(注明反應條件)
(3)化合物D的分子式為C10H10O2,在NaOH溶液中完全水解的化學方程式為
(4)聚合物單體的結構簡式為CH2=C(CH3)COOCH2CH3.用類似反應⑥的方法,利用合適的原料可以合成該單體,化學方程式為
(5)化合物E是化合物D的同分異構體,且滿足條件:(i)苯環(huán)上有兩個取代基(ii)能發(fā)生銀鏡反應;(iii)E的核磁共振氫普除苯環(huán)外還含有兩組峰,峰面積之比1:2.則E共有3種,寫出其中任意一種的結構簡式

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

6.下列實驗能達到實驗目的且符合安全要求的是( 。
A.
制備氫氧化亞鐵
B.
收集氧氣
C.
制備并檢驗氫氣的可燃性
D.
濃硫酸稀釋

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

13.有關下列反應的說法中,正確的是( 。
A.鋅粒投入Cu(NO32溶液中,反應后固體物質增重
B.22.4L Cl2通入足量NaOH溶液,反應時轉移的電子數(shù)為2NA
C.lmol Na在空氣中加熱燃燒,反應時轉移的電子數(shù)為NA
D.等物質的量的MgCl2、Ba(OH)2和 HCl溶液混合:Mg2++2OH-=Mg(OH)2

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

3.分布在三個不同短周期的四種元素A、B、C、D的原子序數(shù)依次增大,其中B、C同周期,A、D同主族.常溫下,BA3溶液的顯堿性;C是地殼中含量最高的元素;D是所在周期原子半徑最大的元素.下列說法正確的是( 。
A.原子半徑:D>C>B>A
B.氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:HmB>HnC
C.由A、B、C三種元素形成的化合物均只含有共價鍵,不含離子鍵
D.單質D與水反應放出氫氣,當轉移2NA個電子時,產生氫氣的體積為22.4升(標準狀況)

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

10.現(xiàn)用如圖裝置來測定某原電池工作時在某段時間內通過導線的電子的物質的量.量筒的規(guī)格為1000mL,供選擇的電極材料有純銅片和純鋅片.請回答下列問題:
(1)b電極材料為銅,其電極反應式為2H++2e-═H2↑.
(2)如果將a、b兩電極的電極材料對調,U形管中將出現(xiàn)的現(xiàn)象是左端溶夜下降,右端溶夜上升.
(3)當量筒中收集到672mL(標準狀況下)氣體時,通過導線的電子的物質的量為0.06mol,此時a電極質量減小(填“增加”或“減少”)1.95g.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

7.已知短周期元素的離子aA2+、bB+、cC2?、dD?都具有相同的電子層結構,則下列敘述正確的是(  )
A.原子半徑A>B>C>D
B.原子序數(shù)d>c>b>a
C.離子半徑C>D>B>A
D.單質的還原性A>B離子的還原性C2?>D?

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

8.(1)向一定體積的密閉容器中加入2molA、0.6molC和一定量的B三種氣體.一定條件下發(fā)生反應,各物質濃度隨時間變化如圖I所示,其中t0~t1階段c(B)畫出.圖Ⅱ為t2時刻后改變反應條件,化學反應速率隨時間變化的情況,四個階段改變的條件均不相同,每個階段只改變濃度、溫度、壓強、催化劑中的一個條件,其中t3~t4階段為使用催化劑.

請回答下列問題:
①若t1=30min,則t0~t1階段以C物質的濃度變化表示的反應速率為0.01 mol/(L•min);
②t4~t5階段改變的條件為減小壓強,B的起始物質的量濃度為0.5mol/L.各階段平衡時對應的平衡常數(shù)如下表所示:
t1~t2t2~t3t3~t4t4~t5t5~t6
K1K2K3K4K5
K1、K2、K3、K4、K5之間的關系為K1=K2=K3=K4<K5(用“>”、“<”或“=”連接);
③t5~t6階段保持容器內溫度不變,若A的物質的量共變化了0.01mol,而此過程中容器與外界的熱交換總量為aKJ,寫出此溫度下該反應的熱化學方程式:2A(g)+B(g) 3C(g)△H=+200a kJ/mol
(2)已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,在酸性高錳酸鉀溶液和草酸溶液反應時,發(fā)現(xiàn)開始一段時間,反應速率較慢,溶液褪色不明顯;但不久突然褪色,反應速率明顯加快.
①針對上述實驗現(xiàn)象,某同學認為KMnO4與H2C2O4反應是放熱反應,導致溶液溫度升高,反應速率加快.從影響化學反應速率的因素看,你的猜想還可能是硫酸錳或Mn2+的催化作用的影響.
②若用實驗證明你的猜想,除酸性高錳酸鉀溶液、草酸溶液試劑外,還需要選擇的試劑最合理的是B
A、硫酸鉀         B、硫酸錳         C、水      D、氯化錳.

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