化学反应原理在科研和生产中有广泛应用
(1)生产氢气:将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。
C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)ΔH=+131.3 kJ·mol-1,ΔS=+133.7 J·mol-1·K-1,
该反应在低温下________ (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应
TaS2(s)+2I2(g) TaI4(g)+S2(g)△H﹥0 (I)
反应(I)的平衡常数表达式K=____________ ,若K=1,向某恒容密闭容器中加入1mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为__________
(3)已知在400 ℃时,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的K=0.5。
①在400 ℃时,2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的K′=___________ (填数值)。
②400 ℃时,在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol,则此时反应v(N2)正___________ (填“>”“<”“=”或“不确定”)v(N2)逆。
(4) 离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品接电源的___________ 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为________________ 。为测定镀层厚度,用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移6 mol电子时,所得还原产物的物质的量为________ mol。
(1)生产氢气:将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。
C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)ΔH=+131.3 kJ·mol-1,ΔS=+133.7 J·mol-1·K-1,
该反应在低温下
(2)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应
TaS2(s)+2I2(g) TaI4(g)+S2(g)△H﹥0 (I)
反应(I)的平衡常数表达式K=
(3)已知在400 ℃时,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的K=0.5。
①在400 ℃时,2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的K′=
②400 ℃时,在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol,则此时反应v(N2)正
(4) 离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品接电源的
更新时间:2016-12-09 09:06:57
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(0.4)
【推荐1】氮的氢化物NH3、N2H4等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
(1)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨的燃烧实验涉及下列两个相关的反应:
①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) △H1
②4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H2
则反应 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H= 。(请用含有△H1、△H2的式子表示)
(2)合成氨实验中,在体积为3 L的恒容密闭容器中,投入4 mol N2和9 mol H2在一定条件下合成氨,平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示:
已知:破坏1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH3(g)中的化学键消耗的能量。
①则T1 T2(填“>”、“<”或“=”)
②在T2 K下,经过10min达到化学平衡状态,则0~10min内H2的平均速率v(H2)= ,平衡时N2的转化率α(N2)= 。
③下列图象分别代表焓变(△H)、混合气体平均相对分子质量()、N2体积分数φ(N2)和气体密度(ρ)与反应时间的关系,其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是 。
(3)某N2H4(肼或联氨)燃料电池(产生稳定、无污染的物质)原理如图1所示。
①M区发生的电极反应式为 。
②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和氯化钾溶液(电极均为惰性电极),设饱和氯化钾溶液体积为500mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),若该燃料电池的能量利用率为80%,则需消耗N2H4的质量为 g(假设溶液电解前后体积不变)。
(1)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨的燃烧实验涉及下列两个相关的反应:
①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) △H1
②4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H2
则反应 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H= 。(请用含有△H1、△H2的式子表示)
(2)合成氨实验中,在体积为3 L的恒容密闭容器中,投入4 mol N2和9 mol H2在一定条件下合成氨,平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示:
温度(K) | 平衡时NH3的物质的量(mol) |
T1 | 2.4 |
T2 | 2.0 |
已知:破坏1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH3(g)中的化学键消耗的能量。
①则T1 T2(填“>”、“<”或“=”)
②在T2 K下,经过10min达到化学平衡状态,则0~10min内H2的平均速率v(H2)= ,平衡时N2的转化率α(N2)= 。
③下列图象分别代表焓变(△H)、混合气体平均相对分子质量()、N2体积分数φ(N2)和气体密度(ρ)与反应时间的关系,其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是 。
(3)某N2H4(肼或联氨)燃料电池(产生稳定、无污染的物质)原理如图1所示。
①M区发生的电极反应式为 。
②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和氯化钾溶液(电极均为惰性电极),设饱和氯化钾溶液体积为500mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),若该燃料电池的能量利用率为80%,则需消耗N2H4的质量为 g(假设溶液电解前后体积不变)。
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(0.4)
【推荐2】一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料。
(l)在高温下CO可将SO2还原为单质硫。已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1=-566.0kJ·mol-1;S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2=-296.0kJ·mol-1;
请写出CO还原SO2的热化学方程式______________________ 。
(2)工业上用一氧化碳制取氢气的反应为:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),已知420℃时,该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时,在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol,5min末达到平衡,则此时CO的转化率为___________________ ,H2的平均生成速率为__________ mol·L-1·min-1。
(3)CO与H2反应还可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图:
电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,则c电极是____________ (填正极或负极),c电极的反应方程式为__________________ 。若用该电池电解精炼铜(杂质含有Ag和Fe),粗铜应该接此电源的________ 极(填c或d),反应过程中析出精铜64g,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标况下的体积为__________ L。
(l)在高温下CO可将SO2还原为单质硫。已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1=-566.0kJ·mol-1;S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2=-296.0kJ·mol-1;
请写出CO还原SO2的热化学方程式
(2)工业上用一氧化碳制取氢气的反应为:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),已知420℃时,该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时,在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol,5min末达到平衡,则此时CO的转化率为
(3)CO与H2反应还可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图:
电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,则c电极是
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(0.4)
名校
【推荐3】二氧化碳是用途非常广泛的化工基础原料,回答下列问题:
(1)工业上可以用CO2来生产燃料甲醇。
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=-130kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-572kJ·mol-1
CH3OH(l)的燃烧热△H=___________ 。
(2)在催化剂作用下,CO2和CH4可直接转化为乙酸:CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(g) △H>0在不同温度下乙酸的生成速率变化如图所示。
①当温度在250℃—300℃范围时,乙酸的生成速率减慢的主要原因是_________ 。
②欲使乙酸的平衡产率提高,应采取的措施是_____________ (任写一条措施即可)。
(3)一定条件下,在密闭容器中发生反应:2CO(g)C(s)+CO2(g)。
①下列能说明该反应达到平衡的是___________ 。
A.容器内混合物的质量不变 B.CO和CO2的物质的量之比不再变化
C.混合气体的平均摩尔质量不再变化 D.形成amolC=O键的同时断裂amolCO键
②向某恒容容器中通入一定量的CO发生上述反应,在不同温度下CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如上图所示,则该反应为________ (填“放热”或“吸热”)反应。
③向容积可变的某恒压容器中通入amolCO,TC时反应经过10min达平衡,CO的体积分数为75%。CO的平衡转化率为_______ 。在容积改变的条件下,反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示,则0-10min内平均反应速率v(CO2)=__________ 。
(1)工业上可以用CO2来生产燃料甲醇。
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=-130kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-572kJ·mol-1
CH3OH(l)的燃烧热△H=
(2)在催化剂作用下,CO2和CH4可直接转化为乙酸:CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(g) △H>0在不同温度下乙酸的生成速率变化如图所示。
①当温度在250℃—300℃范围时,乙酸的生成速率减慢的主要原因是
②欲使乙酸的平衡产率提高,应采取的措施是
(3)一定条件下,在密闭容器中发生反应:2CO(g)C(s)+CO2(g)。
①下列能说明该反应达到平衡的是
A.容器内混合物的质量不变 B.CO和CO2的物质的量之比不再变化
C.混合气体的平均摩尔质量不再变化 D.形成amolC=O键的同时断裂amolCO键
②向某恒容容器中通入一定量的CO发生上述反应,在不同温度下CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如上图所示,则该反应为
③向容积可变的某恒压容器中通入amolCO,TC时反应经过10min达平衡,CO的体积分数为75%。CO的平衡转化率为
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(0.4)
【推荐1】工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx) , CO2 , SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝:在催化剂存在下,用H2还原NO2可生成水蒸气和其它无毒物质,写出该反应化学方程式___
Ⅱ.脱碳:在体积为2L的密闭容器中充人2mol CO2,6mol H2,在一定条件下
发生反应:
测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图。
①下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是________
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.1mol CO2生成的同时有3 mul H―H键断裂
c.CO2和H2的转化率相等
d.混合气体的密度保持不变
②从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=__________ ,
平衡时H2的浓度c(H2)=____________
III.甲醇/空气一KOH燃料电池广泛应用于笔记本电脑储能供能装置,
电池工作原理如图所示。
①写出负极反应方程式___________________
②电池工作过程中电解质溶液pH______________ (填“升高”、“降低”或“不变‘’)
Ⅰ.脱硝:在催化剂存在下,用H2还原NO2可生成水蒸气和其它无毒物质,写出该反应化学方程式
Ⅱ.脱碳:在体积为2L的密闭容器中充人2mol CO2,6mol H2,在一定条件下
发生反应:
测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图。
①下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.1mol CO2生成的同时有3 mul H―H键断裂
c.CO2和H2的转化率相等
d.混合气体的密度保持不变
②从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=
平衡时H2的浓度c(H2)=
III.甲醇/空气一KOH燃料电池广泛应用于笔记本电脑储能供能装置,
电池工作原理如图所示。
①写出负极反应方程式
②电池工作过程中电解质溶液pH
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(0.4)
解题方法
【推荐2】以C、CO、CO2、CH4等含1个碳原子的物质为原料,可以合成一些化工原料和燃料。
(1)碳原子的核外电子排布式是___ ,其最外层有___ 种运动状态不同的电子。
(2)上述物质中属于非极性分子的是___ 。
(3)合成气(CO和H2)在不同催化剂的作用下,可以合成不同的物质。
①用合成气制备二甲醚时,还产生了一种常温为液态的氧化物,写出制备二甲醚的化学方程式____ 。
②仅用合成气为原料不可能合成的物质是___ (填字母序号)。
a.甲醇 b.乙二醇 c.乙二酸 d.尿素
工业上可用CO2生产燃料甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)+Q(Q>0)。在2L的密闭容器中,发生上述反应:测得n(CO2)和n(CH3OH)随时间变化如图所示。
(4)该反应的化学平衡常数的表达式K=___ ,如果平衡常数K减小,平衡___ (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动。
(5)从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=___ 。
(6)为了提高CH3OH的产量,理论上可以采取的合理措施有___ 、___ (任写2条措施)。
(7)常温常压下,16g液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出369.2kJ的热量,写出该反应的热化学方程式___ 。
(1)碳原子的核外电子排布式是
(2)上述物质中属于非极性分子的是
(3)合成气(CO和H2)在不同催化剂的作用下,可以合成不同的物质。
①用合成气制备二甲醚时,还产生了一种常温为液态的氧化物,写出制备二甲醚的化学方程式
②仅用合成气为原料不可能合成的物质是
a.甲醇 b.乙二醇 c.乙二酸 d.尿素
工业上可用CO2生产燃料甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)+Q(Q>0)。在2L的密闭容器中,发生上述反应:测得n(CO2)和n(CH3OH)随时间变化如图所示。
(4)该反应的化学平衡常数的表达式K=
(5)从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=
(6)为了提高CH3OH的产量,理论上可以采取的合理措施有
(7)常温常压下,16g液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出369.2kJ的热量,写出该反应的热化学方程式
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(0.4)
解题方法
【推荐3】甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下
(1)写出催化反应室1中在一定条件下进行的化学方程式:______________ 。
(2)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为VL)中amolCO与2amolH2在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g) +2H2(g)CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,
则:①P1_______ P2。(填“<”、“>”或“=”)
②在其它条件不变的情况下,反应室3再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率______ 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
③在P1压强下,100℃时,反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的平衡常数为____ 。(用含a、V的代数式表示)。
(3)下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为___ 。
(4)水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);ΔH=-90.8 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g) + H2(g);ΔH=-41.3 kJ·mol-1
则反应:3H2(g) +3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=_________ 。
(1)写出催化反应室1中在一定条件下进行的化学方程式:
(2)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为VL)中amolCO与2amolH2在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g) +2H2(g)CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,
则:①P1
②在其它条件不变的情况下,反应室3再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率
③在P1压强下,100℃时,反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的平衡常数为
(3)下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为
(4)水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);ΔH=-90.8 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g) + H2(g);ΔH=-41.3 kJ·mol-1
则反应:3H2(g) +3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=
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(0.4)
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【推荐1】科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
(1)目前合成氨的技术原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H,该反应的能量变化如图所示:
在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是:____ 。(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),5分钟后达到平衡,测得N2为0.2mol,H2为0.6mol,NH3为0.2mol。氮气的平均反应速率v(N2)=____ ,H2的转化率为_____ ,该反应在此温度下的化学平衡常数为_____ (后两空保留小数点后一位)。
③欲提高②容器中H2的转化率,下列措施可行的是_____ 。
A.向容器中按原比例再充入原料气 B.向容器中再充入惰性气体
C.改变反应的催化剂 D.液化生成物分离出氨
(2)1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传导H+),从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为_______ 。
(3)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生下列反应:2N2(g) +6H2O(l)4NH3(g) +3O2(g) △H = a kJ/mol,进一步研究NH3生成量与温度关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下:
此合成反应的a_____ 0。(填“大于”、“小于”或“等于”)
(1)目前合成氨的技术原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H,该反应的能量变化如图所示:
在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是:
②将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),5分钟后达到平衡,测得N2为0.2mol,H2为0.6mol,NH3为0.2mol。氮气的平均反应速率v(N2)=
③欲提高②容器中H2的转化率,下列措施可行的是
A.向容器中按原比例再充入原料气 B.向容器中再充入惰性气体
C.改变反应的催化剂 D.液化生成物分离出氨
(2)1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传导H+),从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为
(3)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生下列反应:2N2(g) +6H2O(l)4NH3(g) +3O2(g) △H = a kJ/mol,进一步研究NH3生成量与温度关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下:
T/K | 303 | 313 | 323 |
NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
此合成反应的a
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解题方法
【推荐2】A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:
如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了54克。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图如下。据此回答下列问题:
(1)甲中电解质为_______ (填写化学式);
(2)要使丙恢复到原来的状态,应加入_______ g _______ (填写化学式)。
阳离子 | Ag+、Na+ |
阴离子 | 、、Cl- |
(1)甲中电解质为
(2)要使丙恢复到原来的状态,应加入
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【推荐3】用石墨电极电解500 mL含一种溶质的某蓝色溶液,如右图所示,观察到A极表面有红色固体物质生成,B极上有无色气体生成;当溶液中的原有溶质完全电解后,取出A极,洗涤、干燥、称量,电极增重1.6 g,回答下列问题:
(1)B电极发生反应的电极反应式_______________________ 。
(2)写出电解时反应的离子方程式______________________________ 。
(3)电解后溶液中H+物质的量浓度为________________ ,要使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入____________ ,其质量为________________ 。(假设电解前后溶液的体积不变)
(4)原溶液可能是________________ 溶液。
(1)B电极发生反应的电极反应式
(2)写出电解时反应的离子方程式
(3)电解后溶液中H+物质的量浓度为
(4)原溶液可能是
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