14.鎂、鐵、鎢、釩的化合物在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中用途非常廣泛.
Mg2Ni是一種儲氫合金,已知:Mg(s)+H2(g)=MgH2(s)△H1=-74.5kJ•mol-1
Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s)△H2=-64.4kJ•mol-1
(1)寫出Mg2Ni和MgH2 反應生成Mg和Mg2NiH4的熱化學方程式:Mg2Ni(s)+2MgH2(s)═2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H=+84.6kJ/mol
(2)一定溫度下,在碘鎢燈燈泡內(nèi)封存的少量碘與沉積在燈泡壁上的鎢可以發(fā)生如下的可逆反應:W(s)+I2(g)?WI2(g),為模擬上述反應,在實驗室中準確稱取4.5×10-3mol碘、6.0×10-3mol金屬鎢放置于50.0mL密閉容器中,并加熱使其反應.如圖1是混合氣體中的WI2蒸氣的物質(zhì)的量隨時間變化關系的圖象[n(WI2)~t],其中曲線Ⅰ(0~t2時間段)的反應溫度為450℃,曲線Ⅱ(從t2時刻開始)的反應溫度為530℃.請回答下列問題:

①該反應是放熱(填“放熱”或“吸熱”)反應.450℃該反應的化學平衡常數(shù)K=0.5;
?②反應從開始到t1(t1=3min)時間內(nèi)的平均速率:v(I2)=1.0×10-2mol•L-1•min-1
③能夠說明上述反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的有bc
a.I2與WI2的濃度相等
b.單位時間內(nèi),金屬鎢消耗的物
質(zhì)的量與單質(zhì)碘生成的物質(zhì)的量相等
c.容器內(nèi)混合氣體的密度不再改變
d.容器內(nèi)氣體壓強不發(fā)生變化
(3)煙氣(主要含SO2、CO2)在較高溫度經(jīng)如圖2所示方法脫除SO2,并制得H2SO4
①在陰極放電的物質(zhì)是O2
②在陽極生成SO3的電極反應式是2SO42--4e-=2SO3↑+O2↑.

分析 (1)已知:①Mg(s)+H2(g)=MgH2(s)△H1=-74.5kJ•mol-1
②Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s)△H2=-64.4kJ•mol-1
根據(jù)蓋斯定律,②-①×2可得:Mg2Ni(s)+2MgH2(s)═2Mg(s)+Mg2NiH4(s);
(2)①由圖可知,升高溫度,WI2的物質(zhì)的量減少,說明化學平衡逆向移動,正反應為放熱反應;
450℃平衡時,n(WI2)=1.5×10-3mol,則n(I2)=4.5×10-3mol-1.5×10-3mol=3×10-3mol,反應前后氣體體積不變,用物質(zhì)的量代替濃度代入K=$\frac{c(W{I}_{2})}{c({I}_{2})}$計算平衡常數(shù);
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v(I2);
③可逆反應到達平衡時,同種物質(zhì)的正逆速率相等且保持不變,各組分的濃度、含量保持不變,由此衍生的其它一些量不變,判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化,該物理量由變化到不再變化說明到達平衡;
(3)陰極發(fā)生還原反應,陽極發(fā)生氧化反應,由示意圖可知,陰極是氧氣獲得電子得到SO42-,陽極是熔融硫酸鉀中硫酸根失去電子生成SO3、O2

解答 解:(1)已知:①Mg(s)+H2(g)=MgH2(s)△H1=-74.5kJ•mol-1
②Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s)△H2=-64.4kJ•mol-1
根據(jù)蓋斯定律,②-①×2可得:Mg2Ni(s)+2MgH2(s)═2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H=+84.6kJ/mol,
故答案為:Mg2Ni(s)+2MgH2(s)═2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H=+84.6kJ/mol;
(2)①由圖可知,升高溫度,WI2的物質(zhì)的量減少,說明化學平衡逆向移動,正反應為放熱反應;
450℃平衡時,n(WI2)=1.5×10-3mol,則n(I2)=4.5×10-3mol-1.5×10-3mol=3×10-3mol,反應前后氣體體積不變,用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù),則K=$\frac{c(W{I}_{2})}{c({I}_{2})}$=$\frac{1.5×1{0}^{-3}}{3×1{0}^{-3}}$=0.5,
故答案為:放熱;0.5;
②△n(I2)=n(WI2)=1.5×10-3mol,則v(I2)=$\frac{\frac{1.5×1{0}^{-3}mol}{0.05L}}{3min}$=1.0×10-2mol•L-1•min-1
故答案為:1.0×10-2mol•L-1•min-1;
③a.平衡時I2與WI2的濃度與碘的轉(zhuǎn)化率有關,平衡時不一定相等,故a錯誤;
b.單位時間內(nèi),金屬鎢消耗的物質(zhì)的量與單質(zhì)碘生成的物質(zhì)的量相等,說明單質(zhì)碘的生成速率與消耗速率相等,反應到達平衡,故b正確;
c.容器容積不變,隨反應進行容器內(nèi)混合氣體總質(zhì)量增大,容器內(nèi)混合氣體的密度增大,當混合氣體密度不再改變時,反應到達平衡,故c正確;
d.反應前后氣體物質(zhì)的量不變,恒溫恒容下容器內(nèi)氣體壓強始終不變,故d錯誤,
故選:bc;
(3)陰極發(fā)生還原反應,陽極發(fā)生氧化反應,由示意圖可知,陰極是氧氣獲得電子得到SO42-,陽極是熔融硫酸鉀中硫酸根失去電子生成SO3、O2
①氧氣在陰極獲得電子,故答案為:O2;
②陽極電極反應方程式為:2SO42--4e-=2SO3↑+O2↑,故答案為:2SO42--4e-=2SO3↑+O2↑.

點評 本題考查化學平衡有關計算、化學反應速率、化學平衡常數(shù)、化學平衡狀態(tài)判斷、熱化學方程式書寫、電解原理等,題目素材陌生,側(cè)重于考查學生運用知識分析解決問題能力,難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

8.A~G是中學化學中常見的物質(zhì),在一定條件下它們之間的轉(zhuǎn)化關系如圖所示,其中A為金屬,F(xiàn)是一種有毒的氣體單質(zhì),G為NaOH溶液.
請回答問題.
(1)物質(zhì)A的化學式是Fe.
(2)檢驗E溶液中的金屬離子,常選用的試劑是2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(填化學式).
(3)溶液B與氣體F反應的離子方程式是2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(4)物質(zhì)C轉(zhuǎn)化為物質(zhì)D的反應中伴隨的主要現(xiàn)象是白色沉淀迅速變成灰綠色,最終變成紅褐色,化學方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
(5)將SO2氣體通入BaCl2溶液中無沉淀產(chǎn)生,再將此溶液一分為二,向其中一份中通入足量的氨氣,有白色沉淀產(chǎn)生,該沉淀是BaSO3(填化學式).向另一份中滴加幾滴E溶液也有白色沉淀產(chǎn)生,請用離子方程式表示該沉淀的產(chǎn)生過程SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+、SO42-+Ba2+═BaSO4↓.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

9.下列離子方程式書寫正確的是( 。
A.0.5mol•L-1的NaHSO3溶液與1.0mol•L-1的NaClO溶液等體積混合:HSO3-+ClO-═SO42-+Cl-+H+
B.向Ca(HCO32溶液中加入足量的澄清石灰水:Ca2++2HCO3-+2OH-═CaCO3↓+CO32-+2H2O
C.氫氧化鐵溶于氫碘酸中:2Fe(OH)3+6H++2I-═2Fe2++I2+6H2O
D.H218O中投入Na2O2固體:2H218O+2Na2O2═4OH-+4Na++18O2

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

2.(1)已知:2NO2 ?N2O4(g)△H<0.如圖所示,放入熱水中的NO2球產(chǎn)生的現(xiàn)象為紅棕色變深
(2)寫出重鉻酸鉀溶液中存在的平衡的離子方程式:Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H+,其平衡常數(shù)表達式為$\frac{{c}^{2}(Cr{O}_{4}{\;}^{2-})•{c}^{2}(H{\;}^{+})}{c(C{r}_{2}{O}_{7}{\;}^{2-})}$.
①向5ml 0.1mol/L重鉻酸鉀溶液中滴加10~20滴6mol/L NaOH溶液產(chǎn)生的現(xiàn)象為溶液由橙黃色變?yōu)辄S色;
②向5ml 0.1mol/L重鉻酸鉀溶液中加入一定量水,平衡將正向移動(填“正向”或“逆向”),原因是加水后,離子濃度降低,平衡向著離子濃度增大的方向移動.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

9.“霾”是當今世界環(huán)境熱點話題.目前我國許多地方空氣質(zhì)量惡化原因之一是機動車尾氣和燃煤產(chǎn)生的煙氣.NO和CO氣體均為汽車尾氣的成分,這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生如下反應:
2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化劑}{?}$2CO2(g)+N2(g)△H=-akJ•mol-1(a>0)
(1)在一定溫度下,將2.0mol NO、2.4mol CO氣體通入到固定容積為2L的密閉容器中,反應過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖1所示:
①0~15min N2的平均速率v(N2)=0.013mol/(L•min);NO的轉(zhuǎn)化率為40%.
②20min時,若改變反應條件,導致CO濃度減小,則改變的條件可能是cd(選填序號).
a.縮小容器體積
b.增加CO的量
c.降低溫度
d.擴大容器體積
③若保持反應體系的溫度不變,20min時再向容器中充入NO、N2各0.4mol,化學平衡將向左移動(選填“向左”、“向右”或“不”),重新達到平衡后,該反應的化學平衡常數(shù)為$\frac{5}{36}$L/mol.
(2)已知:2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H=-b kJ•mol-1(b>0)CO的燃燒熱△H=-c kJ•mol-1(c>0)則在消除汽車尾氣中NO2的污染時,NO2與CO發(fā)生反應的熱化學反應方程式為4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=(-a+b-2c) kJ•mol-1
(3)工業(yè)廢氣中含有的NO2還可用電解法消除.制備方法之一是先將NO2轉(zhuǎn)化為N2O4,然后采用電解法制備N2O5,裝置如圖2所示.Pt乙為陰極,電解池中生成N2O5的電極反應式是N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

19.1923年以前,甲醇一般是用木材或其廢料的分解蒸餾來生產(chǎn)的.現(xiàn)在工業(yè)上合成甲醇幾乎全部采用一氧化碳或二氧化碳加壓催化加氫的方法,工藝過程包括造氣、合成凈化、甲醇合成和粗甲醇精餾等工序.
已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數(shù)如下表所示:
化學反應平衡常數(shù)溫度℃
500800
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)K12.50.15
②H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)K21.02.50
③3H2(g)+CO2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)K3
(1)反應②是吸熱(填“吸熱”或“放熱”)反應.
(2)某溫度下反應①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(P)的關系如圖1所示.則平衡狀態(tài)由A變到B時,平衡常數(shù)K(A)=K(B)(填“>”、“<”或“=”).據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系,則K3=K1×K2(用K1、K2表示).
(3)在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應②,已知c(CO)與反應時間t變化曲線Ⅰ如圖2所示,若在t0時刻分別改變一個條件,則曲線Ⅰ可變?yōu)榍Ⅱ和曲線Ⅲ.當曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅱ時,改變的條件是加入催化劑.當曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅲ時,改變的條件是將容器的體積(快速)壓縮至2L.
(4)甲醇燃料電池有著廣泛的用途,若采用鉑為電極材料,兩極上分別通入甲醇和氧氣,以氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液,則該堿性燃料電池的負極反應式是CH3OH-6 e-+8 OH-=CO32-+6 H2O;

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6.實驗室有下列試劑,其中必須用帶橡膠塞的試劑瓶保存的是( 。
①NaOH溶液、谒AА、跱a2S溶液 ④Na2CO3溶液    ⑤NH4Cl溶液、蕹吻迨宜、邼釮NO3⑧濃H2SO4
A.①⑥B.①②③④⑥C.①②③⑥⑦⑧D.⑤⑦⑧

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3.下列離子能大量共存的一組是( 。
A.NH4+、Cl-、NO3-、Na+B.CO32-、NH4+、Cl-、Ca2+
C.中性溶液中:Fe3+、Cl-、NO3-、Na+D.Fe3+、Cl-、NO3-、Na+、SCN-

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4.一定條件下,用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污染.已知:
①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ•mol-1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160kJ•mol-1
下列選項正確的是( 。
A.CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ•mol-1
B.CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H3>△H1
C.若用0.2 mol CH4還原NO2至N2,則反應中放出的熱量一定為173.4 kJ
D.若用標準狀況下2.24 L CH4還原NO2至N2,整個過程中轉(zhuǎn)移的電子為1.6 mol

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