【題目】以氧化鋁為原料,通過(guò)碳熱還原法可合成氮化鋁(AlN);通過(guò)電解法可制取鋁。電解鋁時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生的CO2,可通過(guò)二氧化碳甲醇化再利用。請(qǐng)回答:
(1)已知:2Al2O3(s)=4Al(g)+3O2(g)△H1=+3 351kJmol﹣1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2=﹣221kJmol﹣1
2Al(g)+N2(g)=2AlN(s)△H3=﹣318kJmol﹣1
則碳熱還原Al2O3合成氮化鋁的總熱化學(xué)方程式為_____。
(2)在常壓,Ru/TiO2催化下,CO2和H2混合氣體(體積比1:4,總物質(zhì)的量a mol)進(jìn)行反應(yīng),測(cè)得CO2的轉(zhuǎn)化率、CH4和CO的選擇性隨溫度的變化情況分別如圖1和圖2所示(選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH4和CO的百分比)。
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2
①下列說(shuō)法不正確的是_____(填序號(hào))。
A.△H1小于零
B.溫度可影響產(chǎn)物的選擇性
C.CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減少
D.其他條件不變將CO2和H2的初始體積比改變?yōu)?/span>1:3,可提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率
②350℃時(shí),反應(yīng)Ⅰ在t1時(shí)刻達(dá)到平衡,平衡時(shí)容器的體積為VL.則該溫度下反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)為____(用a、V表示)。
③350℃時(shí),CH4的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。畫(huà)出400℃時(shí),0~t1時(shí)間段內(nèi),CH4的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線。____
(3)CO2和H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),平衡常數(shù)K= .在容積為2L的密閉容器中,充入2 mol CO2和6 mol H2,恒溫恒容時(shí)達(dá)到平衡。相同條件下,在另一個(gè)2 L的密閉容器中充入a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH、d mol H2O(g),要使兩容器達(dá)到相同的平衡狀態(tài),且起始時(shí)反應(yīng)逆向進(jìn)行,則d的取值范圍為_____。
(4)研究表明,CO2可以在硫酸溶液中用情性電極電解生成甲醇,則生成甲醇的電極反應(yīng)式為_____。
【答案】3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)=2AlN(s)+3CO(g)△H=△H1× +△H2× +△H3=+1026 kJmol﹣1 。 CD 1<d<2 。 CO2+6H++6e﹣═CH3OH+H2O 。
【解析】
(1)已知:①2Al2O3(s)=4Al(g)+3O2(g)△H1=3 351 kJmol﹣1,
②2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2=﹣221 kJmol﹣1,
③2Al(g)+N2(g)=2AlN(s)△H3=﹣318 kJmol﹣1,
根據(jù)蓋斯定律①×+②×+③即得到碳熱還原Al2O3合成AlN的總熱化學(xué)方程式是3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)=2AlN(s)+3CO(g)△H=△H1×+△H2×+△H3=+1026 kJmol﹣1;
(2)①A、圖1中,二氧化碳轉(zhuǎn)化率先增大是反應(yīng)正向進(jìn)行,到一定溫度達(dá)到平衡狀態(tài),升溫平衡逆向移動(dòng),二氧化碳的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小,說(shuō)明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),△H4<0,故A正確;
B、圖2分析可知,圖中曲線變化趨勢(shì)隨溫度升高到400℃以上,CH4和CO選擇性受溫度影響,甲烷減少,一氧化碳增多,溫度可影響產(chǎn)物的選擇性,故B正確;
C、二氧化碳轉(zhuǎn)化率先增大是反應(yīng)正向進(jìn)行未達(dá)到平衡狀態(tài),達(dá)到平衡狀態(tài)后隨溫度升高二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小,選故C錯(cuò)誤;
D、CO2和H2混和氣體(體積比1:4,總物質(zhì)的量a mol)進(jìn)行反應(yīng),將CO2和H2的初始體積比改變?yōu)?/span>1:3,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小,故D錯(cuò)誤;
②在常壓、Ru/TiO2催化下,CO2和H2混和氣體(體積比1:4,總物質(zhì)的量a mol)進(jìn)行反應(yīng),350℃時(shí),反應(yīng)Ⅰ在t1時(shí)刻達(dá)到平衡,平衡時(shí)容器體積為VL,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為80%,
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
起始(mol) 0.2a 0.8a 0 0
變化(mol) 0.16a 0.64a 0.16a 0.32a
平衡(mol) 0.04a 0.16a 0.16a 0.32a
反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K= ;
③反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小,由圖分析可知,接近72.5%,甲烷的物質(zhì)的量減小,小于350℃時(shí)甲烷的物質(zhì)的量,達(dá)到平衡所需要時(shí)間縮短,
CO2(g)+4H2(g)
起始量(mol) 0.2a 0.8a 0 0
變化量(mol) 0.145a 0.58a 0.145a 0.29a
平衡量(mol) 0.055a 0.22a 0.145a 0.29a
達(dá)到平衡狀態(tài)甲烷0.145amol,升高溫度加快反應(yīng)速率,達(dá)到平衡所需要時(shí)間縮短,據(jù)此畫(huà)出圖象為:;
(3)CO2和H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),平衡常數(shù)K= ,在容積為2L的密閉容器中,充入2 mol CO2和6 mol H2,恒溫恒容時(shí)達(dá)到平衡,設(shè)平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的CO2的物質(zhì)的量為x,
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),
初始(mol)2 6 0 0
轉(zhuǎn)化(mol)x 3x x x
平衡(mol)2﹣x 6﹣3x x x
則平衡常數(shù)K= =,解得:x=1,即平衡時(shí)H2O(g)的物質(zhì)的量為1mol;
相同條件下,在另一個(gè)2L的密閉容器中充入a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH、d mol H2O(g),要使兩容器達(dá)到相同的平衡狀態(tài),且起始時(shí)反應(yīng)逆向進(jìn)行,說(shuō)明兩個(gè)平衡互為等效平衡,則必須滿足:a:b=1:3,a+d=2,c=d,當(dāng)反應(yīng)物只有甲醇和水時(shí),d的物質(zhì)的量最大,最大為2mol;平衡時(shí)水的物質(zhì)的量為1mol,若要使平衡向逆向移動(dòng),則d>1mol,所以d的范圍為:1<d<2;
(4)CO2可以在酸性水溶液中電解生成甲醇,結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平生成甲醇的電極反應(yīng)式為:CO2+6H++6e﹣═CH3OH+H2O。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】釩是一種重要的金屬材料,其用途之一是制備催化劑,如接觸法生產(chǎn)硫酸中使用的催化劑(主要成分V2O5、V2O4)。利用廢催化劑回收制備V2O5的工藝流程如下:
已知:20℃時(shí),NH4VO3的Ksp=1.68×10-2
回答下列問(wèn)題:
(1)步驟①為提高浸取效率采取的方法有___________(任寫兩條)
(2)步驟②中反應(yīng)的氧化劑是___________。
(3)步驟③中ClO3-被還原為Cl-,該反應(yīng)的離子方程式為__________。
(4)步驟④中,離子交換效率與pH的關(guān)系如右圖,為提高交換效率應(yīng)控制的pH范圍是___________。
(5)步驟⑤所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________。若母液中NH4+的濃度為1.0mol/L,則c(VO3-)=___________。
(6)全釩電池是以溶解在一定濃度硫酸溶液中的不同價(jià)態(tài)的釩離子(V2+、V3+、VO2+、VO2+)為電極反應(yīng)的活性物質(zhì)。一種全釩電池原理如下圖,放電時(shí)H+從右向左移動(dòng)。寫出充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式___________,當(dāng)轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí),轉(zhuǎn)移H+的物質(zhì)的量為___________mol。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某離子反應(yīng)中涉及H2O、ClO-、NH4+、H+、N2、Cl- 六種粒子。其中N2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。下列判斷正確的是
A. 該反應(yīng)的還原劑是Cl-
B. 消耗1 mol還原劑,轉(zhuǎn)移6 mol電子
C. 氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:3
D. 反應(yīng)后溶液的酸性明顯增強(qiáng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、硫等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義。
(1)硫酸生產(chǎn)過(guò)程中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡混合體系中SO3的百分含量和溫度的關(guān)如圖所示,根據(jù)如圖回答下列問(wèn)題:
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)為__________反應(yīng)(填“吸熱”“放熱”)。
②一定條件下,將SO2與O2以體積比為2︰1置于一體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是________(填選項(xiàng)字母)。
a.體系的密度不發(fā)生變化
b.SO2與SO3的體積比保持不變
c.體系中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化
d.單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移4 mol電子,同時(shí)消耗2 mol SO3
e.容器內(nèi)的氣體分子總數(shù)不再變化
③V2O5可作為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的催化劑,催化循環(huán)機(jī)理可能為:V2O5氧化SO2時(shí),自身被還原為四價(jià)釩氧化物;四價(jià)釩氧化物再被氧氣氧化為V2O5。寫也該催化循環(huán)機(jī)理的化學(xué)方程式__________,________。
(2)一定條件下,合成氨反應(yīng)為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。圖1表示在2 L的密閉容器中反應(yīng)時(shí)N2的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線。圖2表示在其他條件不變的情況下,改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對(duì)此反應(yīng)平衡的影響。
①由圖1信息,從11 min起其他條件不變,壓縮容器的體積為1 L,則n(N2)的變化曲線為________(填“a”“b”“c”或“d”,下同);增加氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量,則n(N2)的變化曲線為________。
②由圖2信息,a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中,反應(yīng)物N2的轉(zhuǎn)化率最高的是________點(diǎn),T2____T1(填“>”“=”或“<”)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】臭氧層是地球生命的保護(hù)傘,臭氧比氧氣具有更強(qiáng)的氧化性。實(shí)驗(yàn)室可將氧氣通過(guò)高壓放電管來(lái)制取臭氧:3O22O3。
(1)若上述反應(yīng)中有30%的氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧,求所得混合氣體的平均摩爾質(zhì)量______(保留一位小數(shù))。
(2)將8 L氧氣通過(guò)放電管后,恢復(fù)到原狀況,得到氣體6.5 L,求其中臭氧的體積___________。
(3)加熱條件下,O3、O2都能與銅粉反應(yīng),實(shí)驗(yàn)室中將氧氣和臭氧的混合氣體0.896 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)通入盛有20.0 g銅粉的反應(yīng)器中,充分加熱后,混合氣體被完全吸收,粉末的質(zhì)量變?yōu)?/span>21.6 g。求原混合氣體中臭氧的體積分?jǐn)?shù)___________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】工業(yè)上生產(chǎn)尿素的過(guò)程中會(huì)生成氨基甲酸銨。氨基甲酸銨加熱時(shí)易分解,在潮濕空氣中易水解。完成下列填空:
一定溫度下,n mol氨基甲酸銨在VL密閉真空容器中分解
實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下容器內(nèi)的平衡總壓強(qiáng)如下表:
溫度 | ||||
平衡總壓強(qiáng) |
根據(jù)上表判斷,反應(yīng)中Q______填寫“”或“”,判斷依據(jù)是______。
能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______填序號(hào)。
不再變化
b.
混合氣體的平均分子質(zhì)量不再變化
混合氣體的密度不再變化
寫出該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式______。時(shí),反應(yīng)t分鐘后固體的物質(zhì)的量減少一半,t分鐘內(nèi)用表示的化學(xué)反應(yīng)速率______。
氨基甲酸銨在潮濕空氣中可水解得到氨水和碳酸氫銨。、、都是重要的氮肥。
時(shí),濃度均為的氨水與NaOH溶液,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是______。
兩溶液導(dǎo)電能力不同
b.兩溶液不同
兩溶液中水的電離程度不同
兩溶液中水的離子積不同
同溫度、同濃度的溶液和溶液中,較小的是______溶液,其原因是______。
時(shí),向一定量飽和溶液中加入與溶質(zhì)等物質(zhì)的量的NaCl固體,充分反應(yīng)后,根據(jù)圖判斷,此時(shí)溶液中離子濃度最大的是______。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,氣缸體積一定,內(nèi)部被活塞隔成ABC三部分,活塞可以自由移動(dòng)。常溫下,A中充入4g氫氣, B中充入16g氧氣,C中充入4g氦氣。
(1)當(dāng)活塞不移動(dòng)時(shí),求A、B、C三部分體積比VA:VB:VC。____
(2)拿走A和B之間的活塞,讓氫氣和氧氣充分混合用電火花點(diǎn)燃,恢復(fù)到原來(lái)的溫度,通過(guò)計(jì)算,判斷活塞停止的位置。(用線上數(shù)字表示)____
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】有A、B、C、D、E、F六種元素,它們的相關(guān)信息如下表:
元素代號(hào) | 相關(guān)信息 |
A | 最外層的電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍 |
B | 海水中含量第一位的金屬元素 |
C | L層得1個(gè)電子后成為穩(wěn)定結(jié)構(gòu) |
D | 二價(jià)陰離子核外有18個(gè)電子 |
E | 失去一個(gè)電子后就成為一個(gè)原子 |
F | 單質(zhì)為大氣中含量最多的氣體 |
請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌崭瘢?/span>
(1)A原子的電子式:_______________________________。
(2)B離子的結(jié)構(gòu)示意圖:__________________________,與B離子質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)均相同的微?赡苁____________________________________(寫出兩種,用微粒符合表示)。
(3)C元素的名稱:________,C原子中能量最高的電子位于第________層。
(4)D的二價(jià)陰離子的電子式:___________________________;D元素的某種同位素原子質(zhì)量數(shù)為34,該原子核內(nèi)的中子數(shù)為______________。
(5)A、E、F三種元素能相互形成多種類別的物質(zhì),其中屬于共價(jià)化合物為________,離子化合物為________(各寫出一種物質(zhì)即可)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知H2S是一種二元弱酸,回答以下問(wèn)題:
(1)0.1mol/L NaHS溶液顯堿性,則c(S2-)___________c(H2S)(填“大于” ,“小于” 或“等于” ) 。
(2)常溫下,向0.2 mol/L的H2S溶液中逐滴滴入0.2 mol/L NaOH溶液至中性,此時(shí)溶液中以下所示關(guān)系一定正確的是________。
A.c(H+)·c(OH-)=1×10-14
B.c(Na+)=c(HS-)+2c(S2-)
C.c(Na+) > c(HS-)+c(S2-)+c(H2S)
D.c(H2S) > c(S2-)
(3)已知常溫下,CaS飽和溶液中存在平衡:CaS(s)Ca2+(aq)+S2-(aq) ΔH>0。
①溫度升高時(shí),Ksp________ (填“增大”、“減小”或“不變”下同)。
②滴加少量濃鹽酸,c(Ca2+)________,原因是______________________________________________(用文字和離子方程式說(shuō)明)。
(4)若向CaS懸濁液中加入Cu(NO3)2溶液,生成一種黑色固體物質(zhì),寫出該過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式___________________________________________________________。
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