【題目】“一碳化學(xué)”是指以含一個碳原子的化合物(如:CO2、CO、CH4、CH3OH等)為初始反應(yīng)物,合成一系列重要的化工原料和燃料的化學(xué)。以CO2和NH3為原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應(yīng)可表示如下:
反應(yīng)I:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) △H1=-159.47kJ/mol K1
反應(yīng)II:NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+72.49kJ/mol K2
總反應(yīng):2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3 K3
請回答:
(1)①總反應(yīng)的△H3=_______kJ/mol。該熱化學(xué)方程式的平衡常數(shù)K3=______(用K1、K2表示)。
②一定溫度下,在體積固定的密閉容器中按計量比進(jìn)行反應(yīng)I,下列不能說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是_____________。
A.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化
B.容器內(nèi)氣體總壓強不再變化
C.2V正(NH3)=V逆(CO2)
D.容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化
③環(huán)境為真空時,在一敞開容器(非密閉容器)中加入NH2COONH4固體,足夠長時間后,反應(yīng)是否建立平衡狀態(tài)? ___________(填“是”或“否”)。
(2)在體積可變的恒壓 (P總) 密閉容器中充入1 mol CO2 與足量的碳,讓其發(fā)生反應(yīng):C(s)+ CO2(g)2CO(g) △H>0。平衡時,體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示。
①T℃時,達(dá)平衡后向容器中若充入稀有氣體,v(正)___v(逆) (填“>”“<”或“=”);若充入等體積的CO2 和CO,平衡________移動(填“正向”“逆向”或“不”)。
②650℃,CO2 的轉(zhuǎn)化率為_____________。
③已知:氣體分壓(P分)=氣體總壓×體積分?jǐn)?shù)。用平衡分壓代替平衡濃度表示平衡常數(shù),925℃時,Kp=_____________ (用含P總的代數(shù)式表示)。
【答案】-86.98K1·K2AC否 >不25%23.04P總
【解析】
(1)反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s)△H1=-159.47kJmol-1 K1,反應(yīng)Ⅱ:NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJmol-1 K2,蓋斯定律計算Ⅰ+Ⅱ得到總反應(yīng)Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-159.47kJmol-1+(+72.49kJmol-1)=-86.98kJ/mol,K3= K1·K2,故答案為:-86.98kJ/mol;K1·K2;
②A.反應(yīng)I中反應(yīng)物為氣體,生成全部為固體,所以在反應(yīng)前后,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變,所以不能作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志,故A錯誤;B.反應(yīng)I中,氣體的物質(zhì)的量減小,所以反應(yīng)的壓強減小,所以容器內(nèi)氣體總壓強不再變化時,說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài),故B正確;C.反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時v正( NH3)=2v逆(CO2),故C錯誤;D.反應(yīng)I中,容器體積不變,氣體質(zhì)量減小,所以當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化時,說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài),故D正確;故答案為:AC;
③環(huán)境為真空時,在一敞開容器(非密閉容器)中加入NH2COONH4固體,足夠長時間后,反應(yīng)不能建立平衡狀態(tài),故答案為:否;
(2)①T℃時,在容器中若充入稀有氣體,容器的體積增大,相當(dāng)于減小壓強,平衡正向移動,v(正)>v(逆);T℃時,平衡是二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為50%,此時若充入等體積的CO2和CO,二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為50%,處于平衡狀態(tài),平衡不移動,故答案為:>;不;
②650℃,平衡時CO的體積分?jǐn)?shù)為40%,設(shè)二氧化碳轉(zhuǎn)化率為x,則參加反應(yīng)的n(CO2)=1mol×x=xmol,
可逆反應(yīng)C(s)+CO2(g) 2CO(g)
開始(mol) 1 0
反應(yīng)(mol) x 2x
某點(mol) 1-x 2x
相同條件下氣體的體積分?jǐn)?shù)等于其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),CO體積分?jǐn)?shù)40%=,解得x=25%,故答案為:25%;
③用平衡濃度表示該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=,所以若用平衡分壓代替平衡濃度表示平衡常數(shù)的表達(dá)式為Kp=;由圖可得,925℃時CO體積分?jǐn)?shù)為96%,分壓為96%×P總,CO2體積分?jǐn)?shù)為4%,分壓為4%×P總==23.04 P總,故答案為:23.04 P總。
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【題目】化學(xué)能與熱能、電能等可以相互轉(zhuǎn)化,下列說法正確的是
A. 圖1所示的裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/span>
B. 圖2所示的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
C. 化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因是化學(xué)鍵的斷裂與生成
D. 中和反應(yīng)中,反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量低
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【題目】下列說法正確的是( )
A.葡萄糖和蔗糖互稱同系物
B.等物質(zhì)的量的甲烷和氯氣反應(yīng)可制取純凈的一氯甲烷
C.用NaOH溶液除去乙酸乙酯中混有的乙酸和乙醇
D.甲苯能發(fā)生氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)和取代反應(yīng)
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【題目】一定溫度下,某容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),達(dá)到平衡的標(biāo)志是
A. 氨氣、氮氣、氫氣的濃度相等B. 氮氣和氫氣的物質(zhì)的量之比為1∶3
C. 氨氣、氮氣、氫氣的濃度不變D. 恒溫恒容時,混合氣體的密度保持不變
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【題目】做焰色反應(yīng)實驗時所用的鉑絲,每次用畢后都要
A.用水多洗幾次
B.先用稀鹽酸洗,再用水洗
C.用稀鹽酸洗,再在火焰上灼燒到?jīng)]有什么顏色為止
D.放在火焰上灼燒,直到鉑絲發(fā)紅為止
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【題目】在一密閉容器中,反應(yīng)aA(氣)bB(氣)達(dá)到平衡后,保持溫度不變,將容器體積增大一倍,當(dāng)達(dá)到新平衡時,B的濃度是原來的60%,則
A. 平衡向逆反應(yīng)方向移動了 B. 物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減小了
C. 物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了 D. a>b
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【題目】草酸(H2C2O4)是一種二元弱酸。常溫下向H2C2O4溶液中滴加NaOH溶液,混合溶液里lgX[X表示或]隨pH的變化關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是
A. 直線I中X表示的是
B. 直線I、Ⅱ的斜率均為1
C. c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H2C2O4)對應(yīng)1.22<pH<4.19
D. c(Na+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)對應(yīng)pH=7
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【題目】H2S在金屬離子的鑒定分析、煤化工等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。請回答:
Ⅰ.工業(yè)上一種制備H2S的方法是在催化劑、高溫條件下,用天然氣與SO2反應(yīng),同時生成兩種能參與大氣循環(huán)的氧化物。
(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。
Ⅱ.H2S可用于檢測和沉淀金屬陽離子。
(2)H2S的第一步電離方程式為________。
(3)已知:25 ℃時,Ksp(SnS)=1.0×10-25,Ksp(CdS)=8.0×10-27。該溫度下,向濃度均為0.1 mol·L-1的CdCl2和SnCl2的混合溶液中通入H2S,當(dāng)Sn2+開始沉淀時,溶液中c(Cd2+)=________(溶液體積變化忽略不計)。
Ⅲ.H2S是煤化工原料氣脫硫過程的重要中間體。反應(yīng)原理為
ⅰ.COS(g)+H2(g) H2S(g)+CO(g) ΔH=+7 kJ·mol-1;
ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-42 kJ·mol-1。
(4)已知:斷裂1 mol分子中的化學(xué)鍵所需吸收的能量如表所示。
分子 | COS(g) | H2(g) | CO(g) | H2S(g) | H2O(g) | CO2(g) |
能量/(kJ·mol-1) | 1 319 | 442 | x | 678 | 930 | 1 606 |
表中x=________。
(5)向10 L容積不變的密閉容器中充入1 mol COS(g)、1 mol H2(g)和1 mol H2O(g),進(jìn)行上述兩個反應(yīng)。其他條件不變時,體系內(nèi)CO的平衡體積分?jǐn)?shù)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示。
①隨著溫度升高,CO的平衡體積分?jǐn)?shù)_____(填“增大”或“減小”)。原因為_______
②T1℃時,測得平衡時體系中COS的物質(zhì)的量為0.80 mol。則該溫度下,COS的平衡轉(zhuǎn)化率為_____;反應(yīng)ⅰ的平衡常數(shù)為_____(保留兩位有效數(shù)字)。
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