【題目】合成氨所需H2取自CH4,CH4和O2作用成CO2、H2(反應(yīng)①),然而CH4和O2反應(yīng)還能生成CO2、H2O(反應(yīng)②),當(dāng)有水生成時,H2O和CH4反應(yīng)(反應(yīng)③)。下表 為三個反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)K。
(1)反應(yīng)①的平衡常數(shù)K①的表達式為_______________。
(2)反應(yīng)①②③的平衡常數(shù)K①、K②、K③之間的關(guān)系為K②=_____________(用含K①、 K③的式子表示)。反應(yīng)①②③的反應(yīng)焓變:ΔH①、ΔH②、ΔH③之間的關(guān)系為ΔH①= _____________(用含ΔH②、ΔH③的式子表示)。
(3)恒溫條件下,反應(yīng)③的能量與反應(yīng)進程關(guān)系應(yīng)對應(yīng)下圖中的_____________,反應(yīng)② 的能量與反應(yīng)進程關(guān)系應(yīng)對應(yīng)下圖中的_____________。
(4)為使反應(yīng)盡可能按生成H2的方向進行,若只考慮反應(yīng)③,且不降低反應(yīng)速率,可采 取__________措施;若只考慮反應(yīng)①②,除采取控溫措施外,還可采取_____________(寫出兩條措施即可)。
(5)250℃時,以鎳合金為催化劑,發(fā)生CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g),向40L 的密閉容器中通入6molCO2(g)和6molCH4(g),平衡時測得體系中CH4的體積分?jǐn)?shù) 為10%,則混合氣體的密度為______g/L,CO2的轉(zhuǎn)化率為__________(保留三位有效數(shù)字)。
【答案】 K①2/K③ (△H②+△H③)/2 D B 升高溫度 CH4和O2投入比為1:1,或使用只催化反應(yīng)①的催化劑,或者適當(dāng)減壓 9 66.7%
【解析】
(1)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達式,K①=;
(2)K①=,K②=,K③=,因此K②=K①2/K③;根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)方程式,△H①=(△H②+△H③)/2;
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù),隨著溫度的升高,反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)增大,根據(jù)勒夏特列原理,反應(yīng)③的正反應(yīng)方向為吸熱反應(yīng),即△H>0,反應(yīng)物總能量低于生成物總能量,故圖D正確;同理反應(yīng)②正反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,反應(yīng)②平衡常數(shù)大,說明活化能較低,故圖B正確;
(4)根據(jù)(3),反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,可以升高溫度;反應(yīng)①②向正反應(yīng)方向移動,不降低反應(yīng)速率,可以采取的措施為CH4和O2投入比為1:1,或使用只催化反應(yīng)①的催化劑,或者適當(dāng)減壓;
(5)令達到平衡消耗CO2的物質(zhì)的量為xmol,CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)
6 6 0 0
x x 2x 2x
6-x 6-x 2x 2x
CH4的體積分?jǐn)?shù)(6-x)/(12+2x)×100%=10%,解得x=4,組分都是氣體,氣體總質(zhì)量為(6mol×44g·mol-1+6mol×14g·mol-1)=360g,容器體積為40L,則氣體密度為360g/40L=9g·L-1;CO2的轉(zhuǎn)化率為4mol/6mol×100%=66.7%。
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【題目】科學(xué)家最近在-100 ℃的低溫下合成了一種烴X,紅外光譜和核磁共振氫譜表明其分子中的氫原子所處的化學(xué)環(huán)境沒有區(qū)別,根據(jù)分析,繪制了該分子的球棍模型如圖所示。下列說法中不正確的是( )
A. 該分子的分子式為C5H4
B. 該分子中碳原子的化學(xué)環(huán)境有2種
C. 該分子中的氫原子分布在兩個相互垂直的平面上
D. 該分子中只有C—C鍵,沒有鍵
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【題目】在下列化學(xué)反應(yīng)中,所斷裂的共價鍵中,僅僅斷裂δ鍵的是 ( )
A. N2+3H2 2NH3
B. 2C2H2+5O22H2O+4CO2
C. Cl2+H22HCl
D. C2H4+H2C2H6
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【題目】物質(zhì)的下列性質(zhì)或數(shù)據(jù)與氫鍵無關(guān)的是
A. 甲酸蒸氣的密度在373 K時為1.335 g/L,在297 K時為2.5 g/L
B. 鄰羥基苯甲酸()的熔點為159℃,對羥基苯甲酸()的熔點為213℃
C. 乙醚微溶于水,而乙醇可與水以任意比混溶
D. HF分解時吸收的熱量比HCl分解時吸收的熱量多
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【題目】化學(xué)試劑應(yīng)根據(jù)其性質(zhì)和形態(tài)進行有效妥善保存:
(1)固體試劑應(yīng)保存在____________中,液體試劑保存在____________中,見光易分解的試劑(如:濃HNO3、AgNO3等)應(yīng)用____________色試劑瓶保存。氫氟酸(HF)因和玻璃中的SiO2強烈反應(yīng)而腐蝕玻璃,應(yīng)用____________存放;金屬鈉、鉀應(yīng)保存在____________中;少量白磷應(yīng)該保存在____________中。
(2)新制氯水需保存在棕色試劑瓶中,原因是__________________。
(3)實驗室新配制的硫酸亞鐵溶液,一般要加入少量___________,防止在空氣中變質(zhì)。
(4)在盛放濃硫酸的試劑瓶標(biāo)簽上印如下列警示標(biāo)記,說明濃硫酸具有_______性。
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【題目】室溫時,若0.1mol/L的一元弱堿的電離度為1%,則下列說法正確的是( )
A.該溶液的pH=11
B.該溶液的pH=3
C.加入等體積0.1mol/LHCl后所得溶液的pH=7
D.加入等體積pH=3的鹽酸后所得溶液的pH=7
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【題目】元素性質(zhì)呈周期性變化的決定因素是( )
A. 元素原子半徑大小呈周期性變化
B. 元素相對原子質(zhì)量依次遞增
C. 元素原子最外層電子排布呈周期性變化
D. 元素的最高正化合價呈周期性變化
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【題目】工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、CO、SO2等氣體,嚴(yán)重污染空氣。對廢氣進行脫硝、脫碳和脫硫處理可實現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用。
I.脫硝:已知:H2的熱值為142.9 kJ/g(熱值是表示單位質(zhì)量的燃料完全燃燒時所放出的熱量);
N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g) △H= +133 kJ/mol
H2O(g) =H2O(l) △H=- 44 kJ/mol
催化劑存在下,H2還原NO2生成水蒸氣和N2的熱化學(xué)方程式為_____
Ⅱ.脫碳:
(1)向2L恒容密閉容器中加入2 mol CO2、6 mol H2,在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟,發(fā)生反應(yīng):
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)。下列敘述能說明此反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是________。
A.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變B.CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變
C.CO2和H2的轉(zhuǎn)化率相等 D.混合氣體的密度保持不變
E.1 mol CO2生成的同時有3 mol H—H鍵斷裂
(2)改變溫度,使反應(yīng)CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)△H<0中的所有物質(zhì)都為氣態(tài),起始溫度體積相同(T1℃、2L密閉容器)。反應(yīng)過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:
恒溫恒容 | 反應(yīng)時間 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) |
反應(yīng)I | 0 min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10 min | 4.5 | ||||
20 min | 1 | ||||
30 min | 1 | ||||
反應(yīng)II | 0 min | 0 | 0 | 2 | 2 |
①達到平衡時,反應(yīng)I、II對比:平衡時CH3OH的濃度c(I)___________c(II)。(填“>”“<”或“=”,下同);將反應(yīng)I的條件改為絕熱恒容,平衡時的平衡常數(shù)與反應(yīng)I的比較_________(填“增大”“減小”或“不變”)
②對反應(yīng)Ⅰ,前10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=________ ,在其他條件不變下,將溫度改為T2,測得30min時,H2的物質(zhì)的量為3.2mol,則T1____T2(填“>”“<”或“=”)若30min時只向容器中再沖入1molCO2(g)和1molH2O(g),則平衡_______移動(填“正向”、“逆向”或“不”)
(3)甲烷燃料電池可以提升能量利用率。下圖是利用甲烷燃料電池電解100mL 1mol·L -1食鹽水,電解一段時間后,收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣2.24L(設(shè)電解后溶液體積不變)。
①甲烷燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式: ____________________________________
②電解后溶液的pH= __________________________(忽略氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng))。
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【題目】(NH4)2Cr2O7可用作有機合成催化劑、媒染劑、顯影液等。某化學(xué)興趣小組對(NH4 )2Cr2O7的部分性質(zhì)及組成進行探究。
已知:Cr2O72-(橙色)+ H2O 2CrO42-(黃色)+2H+。請回答下列問題:
⑴在試管中加入少量(NH4)2Cr2O7固體,滴加足量濃K0H溶液,振蕩、微熱,觀察到的主要現(xiàn)象是________。
⑵為探究(NH4)2Cr2O7 (摩爾質(zhì)量為252 g/mol)的分解產(chǎn)物,按下圖連接好裝置,在A中加入5.040 g樣品進行實驗。
①儀器C的名稱是______________。
②連接好裝置,點燃酒精燈之前,需進行的必要操作是_________________________。
③反應(yīng)結(jié)束后,依然要通一段時間的氮氣的原因是_______________________。
④加熱A至恒重,觀察到D中溶液不變色,同時測得A中殘留物為Cr2O3、B中質(zhì)量的變化為1.44 g,寫出重鉻酸銨加熱分解反應(yīng)的化學(xué)方程式:_________。
(3)實驗室常用甲醛法測定含(NH4)2Cr2O7的樣品中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(雜質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)),其反應(yīng)原理為 2Ba2++Cr2O72- + H2O = 2BaCrO 4↓+2H+、4NH4++6HCHO = 3H++6H2O+(CH2)6N4H+ [滴定時,1 mo1 (CH2)6N4H+ 與 1 mo1 H+ 相當(dāng)],然后用 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定反應(yīng)生成的酸。
實驗步驟:稱取樣品5.600 g,配成500 mL溶液,移取25.00 mL樣品溶液于 250 mL錐形瓶中,用氯化鋇溶液使Cr2O72-完全沉淀后,加入10 mL 20.00 mol·L-1的中性甲醛溶液,搖勻、靜置5 min后,加入12滴酚酞試液,用0.200 mo1 L-1 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點。重復(fù)上述操作3次,最終滴定用去Na0H標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的平均值為20.00 mL。
①若滴定終點時,仰視讀數(shù),則測定結(jié)果__________(填“偏大” “偏小”或“無影響”)。
②滴定計算得該樣品中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________。
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