氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物对我们的生产、生活有重要的影响。请回答下列问题:
I.利用化学原理对氮氧化物进行处理。
(1)还原法消除氮氧化物,已知:,的燃烧热,在催化剂存在下,还原生成液态水和氮气的热化学方程式为___________ 。
(2)汽车中的三元催化器能使尾气中的NO和CO发生反应转化为无污染的气体,主要反应的化学方程式为。下图为相同时间内不同温度下汽车尾气中NO的转化率的变化情况。该反应最佳的催化剂与温度为___________ 、___________ 。
Ⅱ.某些硝酸盐分解,也会产生氮氧化物,已知如下反应:
a.
b.
(3)温度时,在2L的恒容密闭容器中投入0.05mol并完全分解,5分钟时反应达到平衡,测得混合气体的总物质的量为0.06mol:
①下列情况能说明体系达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.混合气体的平均相对分子质量不再改变 B.的质量不再改变
C.混合气体的密度不再改变 D.的浓度不再改变
②若达到平衡时,混合气体的总压强,反应开始到5min内的平均反应速率为___________ 。在该温度下的平衡常数___________ (结果保留3位有效数字)。[提示:用平衡时各组分分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数,组分的分压平衡时总压该组分的体积分数]。
③实验测得,,、为速率常数且只受温度影响。则化学平衡常数K与速率常数、的数学关系是___________ 。若将容器的温度改变为时,其,则___________ (填“>”、“<”或“=”)。
I.利用化学原理对氮氧化物进行处理。
(1)还原法消除氮氧化物,已知:,的燃烧热,在催化剂存在下,还原生成液态水和氮气的热化学方程式为
(2)汽车中的三元催化器能使尾气中的NO和CO发生反应转化为无污染的气体,主要反应的化学方程式为。下图为相同时间内不同温度下汽车尾气中NO的转化率的变化情况。该反应最佳的催化剂与温度为
Ⅱ.某些硝酸盐分解,也会产生氮氧化物,已知如下反应:
a.
b.
(3)温度时,在2L的恒容密闭容器中投入0.05mol并完全分解,5分钟时反应达到平衡,测得混合气体的总物质的量为0.06mol:
①下列情况能说明体系达到平衡状态的是
A.混合气体的平均相对分子质量不再改变 B.的质量不再改变
C.混合气体的密度不再改变 D.的浓度不再改变
②若达到平衡时,混合气体的总压强,反应开始到5min内的平均反应速率为
③实验测得,,、为速率常数且只受温度影响。则化学平衡常数K与速率常数、的数学关系是
更新时间:2023-11-25 21:57:32
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【推荐1】全球大气 浓度升高对人类生产生活产生了影响,研究二氧化碳的回收对我国2060年实现碳中和具有现实意义,碳及其化合物的资源化利用成为研究热点。回答下列问题:
(1)工业上用二氧化碳催化加氢可合成乙醇,其反应原理为:
①通过表格中的数值可以推断:该反应在________ (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
②的平衡转化率与氢碳比 及压强、温度的关系分别如图 a和图 b所示。
图a中氢碳比从大到小的顺序为___________ 。图b中压强从大到小的顺序为___________ 。
(2)反应
反应
反应
①___________ ,___________ (用 表示)。
②研究表明,反应 Ⅲ的速率方程为 表示反应气体的物质的量分数,为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算),为反应的速率常数。当恒压,只发生反应Ⅲ:COg+H2Og⇌CO2g+H2gΔH3=-akJ⋅mol-1K3且 加料时,平衡转化率为 b,求反应物转化率为时的反应速率___________ (用含 的计算式表示,不用化简)。
(3)已知 时,大气中的 溶于水存在以下过程:
①
②
溶液中的浓度 为比例系数,此题可看为常数)。当大气压强为,大气中的物质的量分数为时,溶液中的浓度为_______ (忽略和水的电离)。
(1)工业上用二氧化碳催化加氢可合成乙醇,其反应原理为:
温度/ | 400 | 500 |
平衡常数 | 9 | 5.3 |
②的平衡转化率与氢碳比 及压强、温度的关系分别如图 a和图 b所示。
图a中氢碳比从大到小的顺序为
(2)反应
反应
反应
①
②研究表明,反应 Ⅲ的速率方程为 表示反应气体的物质的量分数,为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算),为反应的速率常数。当恒压,只发生反应Ⅲ:COg+H2Og⇌CO2g+H2gΔH3=-akJ⋅mol-1K3且 加料时,平衡转化率为 b,求反应物转化率为时的反应速率
(3)已知 时,大气中的 溶于水存在以下过程:
①
②
溶液中的浓度 为比例系数,此题可看为常数)。当大气压强为,大气中的物质的量分数为时,溶液中的浓度为
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【推荐2】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,目前有以下制取氢气的方法:
(1)水煤气变换制氢:
已知:
水煤气变换制氢体系中,一定时间内,的添加情况与的体积分数关系如图。
①水煤气变换制氢反应的___________ 。
②添加后的体积分数增大的原因是___________ (用化学方程式表达)。
③对比纳米和微,前者的体积分数更大的原因是___________ 。
(2)甲醇水蒸气重整制氢:。控制原料气,体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图。
①甲醇水蒸气重整制氢反应在___________ 条件(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
②图中的压强由小到大的顺序是___________ ,理由是___________ 。
③温度为250℃、压强为P2时,该反应的压力平衡常数Kp=___________ (列出算式)。
(3)乙醇重整制氢两条途径的机理如下图,和催化剂(酸性)在反应中表现出良好的催化活性和氢气选择性,但经长期反应后,催化剂表面均发现了积碳,积碳量,试分析表面的积碳量最大的原因___________ 。
(1)水煤气变换制氢:
已知:
水煤气变换制氢体系中,一定时间内,的添加情况与的体积分数关系如图。
①水煤气变换制氢反应的
②添加后的体积分数增大的原因是
③对比纳米和微,前者的体积分数更大的原因是
(2)甲醇水蒸气重整制氢:。控制原料气,体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图。
①甲醇水蒸气重整制氢反应在
②图中的压强由小到大的顺序是
③温度为250℃、压强为P2时,该反应的压力平衡常数Kp=
(3)乙醇重整制氢两条途径的机理如下图,和催化剂(酸性)在反应中表现出良好的催化活性和氢气选择性,但经长期反应后,催化剂表面均发现了积碳,积碳量,试分析表面的积碳量最大的原因
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【推荐3】宇宙中所有的一切都是能量的变化,研究化学反应中的能量变化意义重大。
(1)奥运会火炬常用的燃料为丙烷、丁烷等。已知:丙烷的燃烧热,正丁烷的燃烧热:异丁烷的燃烧热。下列有关说法正确的是_________ (填字母)。
A.奥运火炬燃烧时的能量转化形式主要是由化学能转化为热能、光能
B.异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多
C.正丁烷比异丁烷稳定
(2)某实验小组用0.50 NaOH溶液和0.50 溶液进行中和热的测定。
①实验中用到的玻璃仪器有大、小烧杯、______________________ 。
②取50mL NaOH溶液和30mL 溶液进行实验,实验数据如表所示。
近似认为0.50 NaOH溶液和0.50 溶液的密度都是1,中和后混合溶液的比热容,则△H≈___________ (结果保留小数点后一位)。
(3)研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图:
反应Ⅰ:
反应Ⅲ:
反应Ⅱ的热化学方程式:_____________________ 。
(4)热力学标准态(298K、101kPa)下,由稳定单质发生反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(△H)。如图为第ⅥA族元素(包括O、S、Se、Te)氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试完成下列问题。
①图中a对应的氢化物是___________ (填化学式),结合元素周期律归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热△H的关系:____________________________________________ 。
②硒化氢在上述条件下发生分解反应的热化学方程式为_____________________ 。(沸点:硒化氢-41.3℃;硒:6849℃)
(1)奥运会火炬常用的燃料为丙烷、丁烷等。已知:丙烷的燃烧热,正丁烷的燃烧热:异丁烷的燃烧热。下列有关说法正确的是
A.奥运火炬燃烧时的能量转化形式主要是由化学能转化为热能、光能
B.异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多
C.正丁烷比异丁烷稳定
(2)某实验小组用0.50 NaOH溶液和0.50 溶液进行中和热的测定。
①实验中用到的玻璃仪器有大、小烧杯、
②取50mL NaOH溶液和30mL 溶液进行实验,实验数据如表所示。
温度 实验 次数 | 起始温度/℃ | 终止温度/℃ | ||
溶液 | NaOH溶液 | 平均值 | ||
1 | 26.2 | 26.0 | 26.4 | 30.4 |
2 | 27.0 | 27.4 | 27.2 | 33.3 |
3 | 25.9 | 25.9 | 25.9 | 29.8 |
4 | 26.4 | 26.2 | 26.3 | 30.4 |
(3)研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图:
反应Ⅰ:
反应Ⅲ:
反应Ⅱ的热化学方程式:
(4)热力学标准态(298K、101kPa)下,由稳定单质发生反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(△H)。如图为第ⅥA族元素(包括O、S、Se、Te)氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试完成下列问题。
①图中a对应的氢化物是
②硒化氢在上述条件下发生分解反应的热化学方程式为
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【推荐1】捕集技术能有效解决温室效应及能源短缺问题。
已知:①
②
回答下列问题:
I.催化加氢制的总反应:
(1)_____ ,该反应在_____ (填“高温”或“低温”)下可自发进行。
(2)将和按物质的量比1:3混合,以固定流速通过盛放催化剂的反应器中,发生反应:,在相同时间内,不同温度下的实验数据如图1所示。已知:产率。则该反应的最佳温度为_____ K,当温度由最佳温度继续升高到时,的实验产率降低的原因是_____ 。
Ⅱ.加氢制的一种催化机理如图2。(3)下列说法正确的是_____(填标号)。
Ⅲ.工业上用和发生反应②合成甲醇。向某容器中充入和发生反应②,的平衡转化率与温度、压强的关系如图3所示。(4)A点和B点对应的反应速率的关系:_____ (填“>”“<”或“=”)。
(5)若条件下,时反应达到平衡,且,则内,分压的平均变化率为_____ ,A点对应的_____ (表示分压平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
已知:①
②
回答下列问题:
I.催化加氢制的总反应:
(1)
(2)将和按物质的量比1:3混合,以固定流速通过盛放催化剂的反应器中,发生反应:,在相同时间内,不同温度下的实验数据如图1所示。已知:产率。则该反应的最佳温度为
Ⅱ.加氢制的一种催化机理如图2。(3)下列说法正确的是_____(填标号)。
A.反应过程中的催化剂为和 |
B.可以释放 |
C.在的作用下断键裂解产生的过程为放热过程 |
D.该机理中,加氢制的过程需要与共同完成 |
Ⅲ.工业上用和发生反应②合成甲醇。向某容器中充入和发生反应②,的平衡转化率与温度、压强的关系如图3所示。(4)A点和B点对应的反应速率的关系:
(5)若条件下,时反应达到平衡,且,则内,分压的平均变化率为
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解答题-工业流程题
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【推荐2】和硅同一主族的锗也是重要的半导体材料,锗应用于航空航天测控、光纤通讯等领域。一种提纯二氧化锗粗品(主要含GeO2、As2O3)的工艺如下:
已知:①“碱浸”过程中的反应为:GeO2+2NaOH=Na2GeO3+H2O、As2O3+2NaOH=2NaAsO2+H2O
② GeCl4的熔点为-49.5℃,AsCl3与GeCl4的沸点分别为130.2℃、84℃。
(1)砷的原子序数为33,砷在元素周期表中的位置为第______ 周期第________ 族。
(2)“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4,其反应的离子方程式为:___________________________________________________________________ 。
(3)传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏,其缺点是_________________ 。
(4)“蒸馏”过程中的反应的化学方程式为:________________________________ 。
(5)“水解”操作时保持较低温度有利于提高产率,其最可能的原因是_____________ (答一条即可)。
(6)若1吨二氧化锗粗品(含杂质30%)经提纯得0.745吨的较纯二氧化锗产品,则杂质脱除率为_________ 。
(7)和砷同一主族的锑也可以用于半导体中。一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属二次电池工作原理如图所示:
该电池由于密度的不同,在重力作用下分为三层,工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时,C1-向______ (填“上”或“下”)移动;放电时,正极的电极反应式为______ 。
已知:①“碱浸”过程中的反应为:GeO2+2NaOH=Na2GeO3+H2O、As2O3+2NaOH=2NaAsO2+H2O
② GeCl4的熔点为-49.5℃,AsCl3与GeCl4的沸点分别为130.2℃、84℃。
(1)砷的原子序数为33,砷在元素周期表中的位置为第
(2)“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4,其反应的离子方程式为:
(3)传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏,其缺点是
(4)“蒸馏”过程中的反应的化学方程式为:
(5)“水解”操作时保持较低温度有利于提高产率,其最可能的原因是
(6)若1吨二氧化锗粗品(含杂质30%)经提纯得0.745吨的较纯二氧化锗产品,则杂质脱除率为
(7)和砷同一主族的锑也可以用于半导体中。一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属二次电池工作原理如图所示:
该电池由于密度的不同,在重力作用下分为三层,工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时,C1-向
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【推荐3】某小组以含镍废料(主要含,以及少量)为原料提取镍的流程如图所示:请回答下列问题:
(1)固体2的主要成分为__________ (填化学式)。
(2)在“除镁”阶段,若溶液的太小,会显著增加的用量,其原因为____________________ (结合勒夏特列原理解释)。
(3)可用于镍氢电池的正极材料。某镍氢电池的总反应为,该电池充电时,阳极的电极反应式为__________ 。
(4)可利用三室双膜法进行“电沉积”制镍,其原理如下:①“电沉积”时阳极的电极反应式为__________ 。
②可以通过电解法提纯粗镍,粗镍作______ (填“阳”或“阴”)极,阴极的电极反应式为_______________ 。
(1)固体2的主要成分为
(2)在“除镁”阶段,若溶液的太小,会显著增加的用量,其原因为
(3)可用于镍氢电池的正极材料。某镍氢电池的总反应为,该电池充电时,阳极的电极反应式为
(4)可利用三室双膜法进行“电沉积”制镍,其原理如下:①“电沉积”时阳极的电极反应式为
②可以通过电解法提纯粗镍,粗镍作
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐1】SO2是空气污染物 ,含有SO2的尾气需处理后才能排放,有多种方法可除 去尾气中SO2。回答下列问题:
(1)氨水吸收法。利用氨水吸收烟气中的SO2, 其相关反应的主要热化学方程式如下:
SO2(g)+NH 3 • H2O(aq)=NH4HSO3(aq) △H1=akJ•mol-1;
NH 3 • H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(aq)+H2O(1)△H2= b kJ• mol-1;
2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)△H3 =ckJ• mol-1;
则反应 2SO2(g)+4 NH 3 • H2O(aq)+ O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的△H=___________ kJ• mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)热解气还原法。已知CO与SO2在加热和催化剂作用 下生成生成S(g)和CO2。
①该反应的化学方程式为__________ 。
②在T °C时,向lL恒容的密闭容器中入充1 mol CO、0.5molSO2发生上述反应(S为气态).5min时达到化学平衡,平衡时测得SO2的转化率为90 %,则 0 ~ 5 mi n 内 反应的平均速率v(SO2)=__________ 。此温度下该反应的平衡常数 K1=_______ 。下列选项中能够说明该反应已经达到平衡状态的是_____ (填字母)。
a.体系的压强保持不变
b.混合气体的密度保持不变
c.混合气体的平均摩尔质量保持不变
d.单位时间内CO消耗的物质的量与 SO2生成的物质的量之比为2:1
(3)氧化锌吸收法。配制ZnO悬浊液(含少量 MgO、CaO)在吸收塔中封闭循环脱硫。发生的主要反应为ZnO十SO2 = ZnSO3(s).吸收过程中,测得pH、吸收效率η随 时间t的变化如图a所示。溶液中含硫元素微粒各组分浓度之比如图b所示。
①已知纯ZnO的悬浮液 pH 约为6.8,判断在pH-t曲线cd 段发生的主要反应的离子方程式为____________ 。
②SO2的吸收效率η随 pH 降低而减小的原因是____________ 。
(1)氨水吸收法。利用氨水吸收烟气中的SO2, 其相关反应的主要热化学方程式如下:
SO2(g)+NH 3 • H2O(aq)=NH4HSO3(aq) △H1=akJ•mol-1;
NH 3 • H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(aq)+H2O(1)△H2= b kJ• mol-1;
2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)△H3 =ckJ• mol-1;
则反应 2SO2(g)+4 NH 3 • H2O(aq)+ O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的△H=
(2)热解气还原法。已知CO与SO2在加热和催化剂作用 下生成生成S(g)和CO2。
①该反应的化学方程式为
②在T °C时,向lL恒容的密闭容器中入充1 mol CO、0.5molSO2发生上述反应(S为气态).5min时达到化学平衡,平衡时测得SO2的转化率为90 %,则 0 ~ 5 mi n 内 反应的平均速率v(SO2)=
a.体系的压强保持不变
b.混合气体的密度保持不变
c.混合气体的平均摩尔质量保持不变
d.单位时间内CO消耗的物质的量与 SO2生成的物质的量之比为2:1
(3)氧化锌吸收法。配制ZnO悬浊液(含少量 MgO、CaO)在吸收塔中封闭循环脱硫。发生的主要反应为ZnO十SO2 = ZnSO3(s).吸收过程中,测得pH、吸收效率η随 时间t的变化如图a所示。溶液中含硫元素微粒各组分浓度之比如图b所示。
①已知纯ZnO的悬浮液 pH 约为6.8,判断在pH-t曲线cd 段发生的主要反应的离子方程式为
②SO2的吸收效率η随 pH 降低而减小的原因是
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解题方法
【推荐2】过度排放会引起气候、环境等问题。一定条件下可利用化学反应将其转化为燃料。以和为原料合成的主要反应如下:
Ⅰ. ;
Ⅱ. ;
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)______ 。
(2)在恒温条件下向恒容的密闭容器中通入和发生上述反应,若只考虑反应,下列不能 说明反应达到平衡状态的是______ 。
A.
B.容器内的压强不再变化
C.容器内混合气体的密度不再变化
D.混合气体的平均摩尔质量不再变化
E.相同时间内断裂与断裂比值为1:1
(3)将和按1:3通入体积为的密闭容器中,假设只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,改变反应温度,分别测得、、(单位下的平衡转化率()以及时生成、选择性()的变化如图甲(选择性为目标产物在总产物中的比率,即;)。
①图甲中、和分别代表代表、、下随温度变化趋势的是曲线,则、、的从大到小的关系为______ 。
②随着温度升高,、和条曲线接近重合的原因是______ 。
③点对应的反应Ⅱ的平衡常数______ 。
④分子筛膜反应器可提高反应Ⅱ的平衡转化率,原理如图乙所示。同温同压下,将等物质的量的和通入无分子筛反应器,测得的平衡转化率为;若换成分子筛膜反应器,的平衡转化率为,则相同时间内,上出口和下出口中的物质的量之比为______ 。
(4)为同时提高的平衡转化率和的平衡产率,应选择的反应条件为______。
Ⅰ. ;
Ⅱ. ;
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)
(2)在恒温条件下向恒容的密闭容器中通入和发生上述反应,若只考虑反应,下列
A.
B.容器内的压强不再变化
C.容器内混合气体的密度不再变化
D.混合气体的平均摩尔质量不再变化
E.相同时间内断裂与断裂比值为1:1
(3)将和按1:3通入体积为的密闭容器中,假设只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,改变反应温度,分别测得、、(单位下的平衡转化率()以及时生成、选择性()的变化如图甲(选择性为目标产物在总产物中的比率,即;)。
①图甲中、和分别代表代表、、下随温度变化趋势的是曲线,则、、的从大到小的关系为
②随着温度升高,、和条曲线接近重合的原因是
③点对应的反应Ⅱ的平衡常数
④分子筛膜反应器可提高反应Ⅱ的平衡转化率,原理如图乙所示。同温同压下,将等物质的量的和通入无分子筛反应器,测得的平衡转化率为;若换成分子筛膜反应器,的平衡转化率为,则相同时间内,上出口和下出口中的物质的量之比为
(4)为同时提高的平衡转化率和的平衡产率,应选择的反应条件为______。
A.低温、高压 | B.高温、低压 | C.低温、低压 | D.高温、高压 |
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(0.4)
解题方法
【推荐3】硫及其化合物对人类的生产生活有着重要的作用,回答下列问题:
(1)一定温度下,将和置于刚性容器中,发生反应。
①不能判断该反应达到平衡状态的标志是__________ (填标号)。
A.混合气体中的浓度等于的浓度
B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C.的生成速率和的生成速率相等
D.等于2:1:2
②平衡时的体积分数随压强和温度变化的曲线如图所示。则温度关系:__________ (填“>”“<”或“=”),A点的化学平衡常数是__________ (是以平衡分压代替平衡浓度的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。
(2)一定温度下将放入抽空的刚性容器中发生吸热反应:。达到平衡后,压缩容器体积,一段时间后达到新平衡,与原平衡相对比,__________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
若相同条件下,上述容器中发生副反应,达到新平衡时,的体积分数为,则此时发生分解反应的平衡常数__________ (为以物质的量分数表示的平衡常数,计算结果保留两位有效数字,下同)。
(3)亚硫酸在水溶液中存在多种微粒形态。时,向亚硫酸溶液中加入固体,含硫微粒(、、)的lgc和的关系如图所示。则曲线①代表的微粒是__________ (填化学式),当时,溶液中三种含硫微粒浓度大小顺序为__________ ,溶液中c点溶液的值为__________ 。
(1)一定温度下,将和置于刚性容器中,发生反应。
①不能判断该反应达到平衡状态的标志是
A.混合气体中的浓度等于的浓度
B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C.的生成速率和的生成速率相等
D.等于2:1:2
②平衡时的体积分数随压强和温度变化的曲线如图所示。则温度关系:
(2)一定温度下将放入抽空的刚性容器中发生吸热反应:。达到平衡后,压缩容器体积,一段时间后达到新平衡,与原平衡相对比,
若相同条件下,上述容器中发生副反应,达到新平衡时,的体积分数为,则此时发生分解反应的平衡常数
(3)亚硫酸在水溶液中存在多种微粒形态。时,向亚硫酸溶液中加入固体,含硫微粒(、、)的lgc和的关系如图所示。则曲线①代表的微粒是
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