研究氮元素及其化合物的性质具有重要意义。
(1)发射航天火箭常用肼(N2H4)与N2O4作燃料与助燃剂。肼(N2H4)与N2O4的反应为2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H= -a kJ·mol-1,已知该反应的化学键键能如下:
则使1 mol N2O4(g)分子中化学键完全断裂时需要吸收的能量是_________________ 。
(2)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[a(N2O4)]随温度的变化如图甲所示。
①由图甲推测该反应△H____ 0(填“>”或“<”)。
②图甲中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为120 kPa,列式计算该温度下反应的平衡常数Kp=_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
③在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:v(N2O4)=k1p(N2O4),v(NO2)=k2p2(NO2),其中k1、k2是与反应温度有关的常数。相应的速率一压强关系如图乙所示,一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp的关系是Kp=___________ ,在图乙标出的点中,能表示反应达到平衡状态的点为___________ 。
(3)加热N2O5,依次发生的分解反应为:i. N2O5(g)N2O3(g)+O2(g) ii. N2O3(g)N2O(g)+O2(g),在容积为2L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t℃,达化学平衡状态后O2为6 mol,N2O3为4 mol。则t℃时反应i的平衡常数为___________ 。
(1)发射航天火箭常用肼(N2H4)与N2O4作燃料与助燃剂。肼(N2H4)与N2O4的反应为2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H= -a kJ·mol-1,已知该反应的化学键键能如下:
化学键 | N-H | N-N | N≡N | O-H |
E/(kJ·mol-1) | b | c | d | e |
则使1 mol N2O4(g)分子中化学键完全断裂时需要吸收的能量是
(2)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[a(N2O4)]随温度的变化如图甲所示。
图甲图乙
①由图甲推测该反应△H
②图甲中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为120 kPa,列式计算该温度下反应的平衡常数Kp=
③在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:v(N2O4)=k1p(N2O4),v(NO2)=k2p2(NO2),其中k1、k2是与反应温度有关的常数。相应的速率一压强关系如图乙所示,一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp的关系是Kp=
(3)加热N2O5,依次发生的分解反应为:i. N2O5(g)N2O3(g)+O2(g) ii. N2O3(g)N2O(g)+O2(g),在容积为2L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t℃,达化学平衡状态后O2为6 mol,N2O3为4 mol。则t℃时反应i的平衡常数为
更新时间:2017-11-29 11:56:03
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【推荐1】化学反应原理是研究、解决化学问题的重要方法。完成下列填空:
(1)反应2SO2+O22SO3的能量变化如图所示,则生成2molSO3_______ (填“放出”或“吸收”)的能量为_______ (填标号)
A. B. C. D.
(2)断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量称为键能。如表所示是一些共价键的键能。
已知反应得到1mol气态放出的热量为46kJ,则上表中M的值为_______ 。
(3)在2L容器中投入2mol和bmol,发生反应2SO2+O2=2SO3,下图是部分反应物与生成物随时间的变化曲线。
①0~10min内,v(O2)=_______ 。
②反应达到最大限度的时间是_______ min,在该条件下,的最大转化率为_______ 。
③下列条件能够加快反应速率的是_______ (填标号)。
A.升高温度
B.保持体积不变,再充入一定量的氧气
C.保持压强不变,充入He使容积增大
D.保持体积不变,充入He使压强增大
④下列情况能说明该反应达到化学平衡的是_______ 。
A.v(SO3)=v(SO2)
B.混合气体的密度保持不变
C.体系内气体的颜色不再发生改变
D.混合气体的总物质的量不再改变
E.、、的物质的量之比等于2:1:2
(4)一种室温下“可呼吸”的Na-CO2电池装置如图所示,电池的总反应为3CO2+4Na=2Na2CO3+C。
①电极a为_______ 极(填“正”或“负")。
②电极b发生的电极反应为_______ 。
(1)反应2SO2+O22SO3的能量变化如图所示,则生成2molSO3
A. B. C. D.
(2)断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量称为键能。如表所示是一些共价键的键能。
共价键 | H-H | N≡N | N-H |
键能() | 436 | M | 391 |
(3)在2L容器中投入2mol和bmol,发生反应2SO2+O2=2SO3,下图是部分反应物与生成物随时间的变化曲线。
①0~10min内,v(O2)=
②反应达到最大限度的时间是
③下列条件能够加快反应速率的是
A.升高温度
B.保持体积不变,再充入一定量的氧气
C.保持压强不变,充入He使容积增大
D.保持体积不变,充入He使压强增大
④下列情况能说明该反应达到化学平衡的是
A.v(SO3)=v(SO2)
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①电极a为
②电极b发生的电极反应为
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解题方法
【推荐2】研究碳、氮及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。
(1)氧化还原法消除NOx的转化如下:NO NO2 N2
已知:NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) ΔH=-200.9 kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.2 kJ·mol-1
则反应Ⅰ的热化学方程式为_____________________________________________ 。
(2)有人设想将CO按下列反应除去:2CO(g)=2C(s)+O2(g) ΔH>0,请你分析该设想能否实现并说明理由是____________________________________________ 。
(3)甲酸的电离平衡常数Ka=1.70×10-4。向20 mL 0.1 mol·L-1的甲酸钠溶液中滴加10 mL 0.1 mol·L-1的盐酸,混合液呈________ (填“酸”或“碱”)性,溶液中离子浓度从大到小的顺序为______________________ 。
(4)活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在2 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030mol固体活性炭,生成A、B两种气体,在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表所示:
①该反应的正反应为________ (填“吸热”或“放热”)反应。
②200 ℃时,平衡后向恒容容器中再充入0.1 mol NO,再次平衡后,NO的百分含量将________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
③计算反应在335 ℃时的平衡常数为________ 。
(5)工业生产尾气中的CO2捕获技术之一是氨水溶液吸收技术,工艺流程是将烟气冷却至15.5~26.5℃后用氨水吸收过量的CO2,该反应的化学方程式为_______________________ 。在用氨水吸收前,烟气需冷却至15.5~26.5℃的可能原因是____________________________ 。
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(4)活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在2 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030mol固体活性炭,生成A、B两种气体,在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表所示:
温度 | 固体活性炭/mol | NO/mol | A/mol | B/mol |
200 ℃ | 2.000 | 0.040 0 | 0.030 0 | 0.030 0 |
335 ℃ | 2.005 | 0.050 0 | 0.025 0 | 0.025 0 |
②200 ℃时,平衡后向恒容容器中再充入0.1 mol NO,再次平衡后,NO的百分含量将
③计算反应在335 ℃时的平衡常数为
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【推荐3】氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景,含硫天然气制备氢气的流程如下图所示。
请回答下列问题:
I.转化脱硫:将天然气压入吸收塔,30℃时,在T.F菌作用下,酸性环境中脱硫过程如图所示。
(1)过程i的氧化剂是_____________ 。
(2)过程ii的离子方程式是________________ 。
(3)已知:①Fe3+在pH=l.9时开始沉淀,pH=3.2时沉淀完全。
②30℃时,在T.F菌作用下,不同pH的FeSO4溶液中Fe2+的氧化速率如下表。
请结合以上信息,判断工业脱硫应选择的最合适的pH范围是____ <pH<____ 。
Ⅱ.蒸气转化:在催化剂的作用下,水蒸气将CH4氧化。结合下图回答问题。
(4)①该过程的热化学方程式是____________________ 。
②比较压强p1和p2的大小关系:p1____ p2(选填“>”、“<”或“=”)。
③在一定温度和一定压强下的体积可变的密闭容器中充入1mol CH4和1mol水蒸气充分反应达平衡后,测得起始时混合气体的密度是平衡时混合气体密度的1.4倍,则CH4的转化率为________ 。
请回答下列问题:
I.转化脱硫:将天然气压入吸收塔,30℃时,在T.F菌作用下,酸性环境中脱硫过程如图所示。
(1)过程i的氧化剂是
(2)过程ii的离子方程式是
(3)已知:①Fe3+在pH=l.9时开始沉淀,pH=3.2时沉淀完全。
②30℃时,在T.F菌作用下,不同pH的FeSO4溶液中Fe2+的氧化速率如下表。
pH | 0.9 | 1.2 | 1.5 | 1.8 | 2.1 | 2.4 | 2.7 | 3.0 |
Fe2+的氧化速率/g·L-1·h-1 | 4.5 | 5.3 | 6.2 | 6.8 | 7.0 | 6.6 | 6.2 | 5.6 |
Ⅱ.蒸气转化:在催化剂的作用下,水蒸气将CH4氧化。结合下图回答问题。
(4)①该过程的热化学方程式是
②比较压强p1和p2的大小关系:p1
③在一定温度和一定压强下的体积可变的密闭容器中充入1mol CH4和1mol水蒸气充分反应达平衡后,测得起始时混合气体的密度是平衡时混合气体密度的1.4倍,则CH4的转化率为
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解题方法
【推荐1】利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
反应A:CO2+H2OCO+H2+O2
已知:
(1)反应Ⅱ是___________ 反应(填“吸热”或“放热”),其原因是___________ 。
(2)反应A的热化学方程式是___________ 。反应A的平衡常数表达式为___________ 。
反应A:CO2+H2OCO+H2+O2
已知:
(1)反应Ⅱ是
(2)反应A的热化学方程式是
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(0.65)
解题方法
【推荐2】我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。因此,研发CO2利用技术、降低空气中CO2含量成为化学科学家研究的热点。回答下列问题:
(1)已知:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ•mol-1
CH4(g)+H2O(l)CO(g)+3H2(g) △H2=+206kJ•mol-1
则CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(l) △H=____ kJ•mol-1。
(2)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0。为探究用CO2生产燃料CH3OH的反应原理,现进行如下实验:在T℃时,向2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,进行上述反应,10min时反应达到平衡,0~10min内,H2的反应速率为0.09mol•L-1•min-1。
①反应达到平衡时,CO2的转化率为_____ ,该温度下的平衡常数K=_____ (保留三位有效数字)。
②下列说法能说明反应达到平衡状态的是_____ (填标号)。
A.v(H2)= 3v(CH3OH)
B.CO2的体积分数不再发生变化
C.容器内气体的密度不再发生变化
D.断裂2molC=O键的同时断裂3molH-O键
(3)利用钌(Ru)基催化剂将CO2转化为有机原料HCOOH的反应机理如图1所示。
①已知在整个反应过程中,反应II为决速步骤,比较反应I和II的活化能大小:I_____ (填“<”或“>”)II。
②该反应的总化学方程式为_____ 。
(4)科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图2。已知“重整系统”发生的反应中=6,则FexOy(y<8)的化学式为_____ 。
(1)已知:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ•mol-1
CH4(g)+H2O(l)CO(g)+3H2(g) △H2=+206kJ•mol-1
则CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(l) △H=
(2)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0。为探究用CO2生产燃料CH3OH的反应原理,现进行如下实验:在T℃时,向2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,进行上述反应,10min时反应达到平衡,0~10min内,H2的反应速率为0.09mol•L-1•min-1。
①反应达到平衡时,CO2的转化率为
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A.v(H2)= 3v(CH3OH)
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(3)利用钌(Ru)基催化剂将CO2转化为有机原料HCOOH的反应机理如图1所示。
①已知在整个反应过程中,反应II为决速步骤,比较反应I和II的活化能大小:I
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解题方法
【推荐3】有催化剂的条件下,将和混合加热可制备。主要的反应有:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)、、的沸点由高到低的顺序是__________ 。
(2)由燃烧热求。已知(g)和CO(g)的燃烧热分别为-285.8kJ/mol、-283kJ/mol。
①要计算至少还需要一个过程的热效应(该热效应记为),则此过程的热化学方程式是___________ 。
②____________ (用含有的代数式表示)。
(3)的电子式是__________ ,其中C=O键的键能是799kJ/mol,中O—H键的键能是463kJ/mol。则,H—H键的键能与C—H的键能相差__________ kJ/mol。
(4)甲烷化反应的机理大体可归结为两种,如图表示了两种途径每步反应的能量变化(TSx代表过渡态,*表示吸附在催化剂表面的物料),其中速率较快的途径中的决速步的化学方程式是___________________ 。
(5)将混合气持续以一定的流速通过含催化剂的恒容反应器,测定的转化率和的选择性随温度的变化关系如图所示。温度高于500℃后,的转化率几乎保持不变但的选择性下降的可能原因是________________________ 。
(6)不同压强下,保持相同的投料比,测定反应体系中的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
时曲线出现拐点的温度高于时的,原因是___________________________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)、、的沸点由高到低的顺序是
(2)由燃烧热求。已知(g)和CO(g)的燃烧热分别为-285.8kJ/mol、-283kJ/mol。
①要计算至少还需要一个过程的热效应(该热效应记为),则此过程的热化学方程式是
②
(3)的电子式是
(4)甲烷化反应的机理大体可归结为两种,如图表示了两种途径每步反应的能量变化(TSx代表过渡态,*表示吸附在催化剂表面的物料),其中速率较快的途径中的决速步的化学方程式是
(5)将混合气持续以一定的流速通过含催化剂的恒容反应器,测定的转化率和的选择性随温度的变化关系如图所示。温度高于500℃后,的转化率几乎保持不变但的选择性下降的可能原因是
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时曲线出现拐点的温度高于时的,原因是
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解题方法
【推荐1】近年全国各地雾霾严重,为有效控制雾霾,各地积极采取措施改善大气质量。研究并有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物等污染物是一项重要而艰巨的工作。氮氧化物的研究
一定条件下,将2molNO与置于恒容密闭容器中发生反应:,下列状态能说明该反应达到化学平衡的是______ 填字母编号。
A.混合气体的密度保持不变 的转化率保持不变
C.NO和的物质的量之比保持不变 的消耗速率和的消耗速率相等
已知反应,在不同条件时的体积分数随时间的变化如图所示。根据图象可以判断曲线、对应的下列反应条件中不同的是______ 填字母序号。
A.压强 温度 催化剂
根据上图中的能量变化数据,计算反应 的______ 。
一定条件下,将2molNO与置于恒容密闭容器中发生反应:,下列状态能说明该反应达到化学平衡的是
A.混合气体的密度保持不变 的转化率保持不变
C.NO和的物质的量之比保持不变 的消耗速率和的消耗速率相等
已知反应,在不同条件时的体积分数随时间的变化如图所示。根据图象可以判断曲线、对应的下列反应条件中不同的是
A.压强 温度 催化剂
根据上图中的能量变化数据,计算反应 的
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解答题-结构与性质
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解题方法
【推荐2】科学家研究出一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”,其简单流程如图所示(条件及部分物质未标出)。
(1) 已知:CH4 、CO, 、H2的燃烧热分别为890. 3 kJ·mol-1、283. 0 kJ·mol-1、285. 8 kJ·mol-1。则上述流程中第一步反应2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)的△H=_________
(2)工业上可用H2和CO2制备甲醇,其反应方程式为CO2 ( g) + 3H2 (g)CH3OH(g)+ H2O(g)。某温度下,将1 mol CO2和3 mol H2充人体积不变的2L密闭容器中,发生上述反应,测得不同时刻反应前后的压强关系如下表所示:
①用H2表示的前2h的平均反应速率v(H2)=_________
②该温度下,CO2的平衡转化率为______________
(3)在300℃、8 MPa下,将CO2和H2按物质的量之比1:3通入一密闭容器中发生(2)中反应,达到平衡时,测得CO2的平衡转化率为50%,则该反应条件下的平衡常数为Kp=_____ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2 ( g)+6H2 (g)C2H4 (g)+4H2O(g) △H。在0 .1 MPa时,按(CO2):(H2)=1:3投料,如图所示为不同温度()下,平衡时四种气态物质的物质的量()的关系。
①该反应的△H_______ 0(填“>”或“<”)。
②曲线表示的物质为______ (填化学式)。
(1) 已知:CH4 、CO, 、H2的燃烧热分别为890. 3 kJ·mol-1、283. 0 kJ·mol-1、285. 8 kJ·mol-1。则上述流程中第一步反应2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)的△H=
(2)工业上可用H2和CO2制备甲醇,其反应方程式为CO2 ( g) + 3H2 (g)CH3OH(g)+ H2O(g)。某温度下,将1 mol CO2和3 mol H2充人体积不变的2L密闭容器中,发生上述反应,测得不同时刻反应前后的压强关系如下表所示:
①用H2表示的前2h的平均反应速率v(H2)=
②该温度下,CO2的平衡转化率为
(3)在300℃、8 MPa下,将CO2和H2按物质的量之比1:3通入一密闭容器中发生(2)中反应,达到平衡时,测得CO2的平衡转化率为50%,则该反应条件下的平衡常数为Kp=
(4)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2 ( g)+6H2 (g)C2H4 (g)+4H2O(g) △H。在0 .1 MPa时,按(CO2):(H2)=1:3投料,如图所示为不同温度()下,平衡时四种气态物质的物质的量()的关系。
①该反应的△H
②曲线表示的物质为
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解题方法
【推荐3】Ⅰ、(1)在25 ℃、101 kPa下,1 g甲烷完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出55 kJ的热量,写出表示甲烷燃烧热 的热化学方程式:___________________________________ 。
(2)Zn(s) + 1/2 O2(g) = ZnO(s) ΔH1 = -351 kJ/mol Hg(l) + 1/2 O2(g) = HgO(s) ΔH2 = -91 kJ/mol,由此可知ZnO(s) + Hg(l) = Zn(s) + HgO(s) △H3=__________ kJ/mol。
Ⅱ、二甲醚是一种重要的清洁燃料,可替代氟利昂作制冷剂,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用水煤气合成二甲醚,总反应为:3H2(g) + 3CO(g) ⇌CH3OCH3(g) + CO2(g) ΔH = -246.4 kJ/mol
(1)在一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡。改变下列条件之一,既能提高反应速率,又能提高CO的转化率的是________ (填字母代号)。
a 降低温度 b 加入催化剂 c 缩小容器体积 d 增加H2的浓度
(2)该反应的化学平衡常数表达式K =_______________________ ,升高温度,平衡常数___________ (填“变大”、“变小”、“不变”)
(3)在一体积可变 的密闭容器中充入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2,在一定温度和压强下发生反应:3 H2(g) + 3CO(g) ⇌ CH3OCH3(g) + CO2(g),达到平衡后,测得平衡时混合气体的物质的量是同温同压下起始时的1.2倍。
① 反应开始时正、逆反应速率的大小:v(正)________ v(逆)(填“>”“<”或“=”)
② 平衡时,n(CH3OCH3) =________ ,平衡时CO2的转化率为________ 。
③ 平衡时,再向原容器中投入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2,一段时间后达到新的平衡,此时CO2的转化率与原平衡相比________ (填“增大”、 “减小”或 “不变”)。
(2)Zn(s) + 1/2 O2(g) = ZnO(s) ΔH1 = -351 kJ/mol Hg(l) + 1/2 O2(g) = HgO(s) ΔH2 = -91 kJ/mol,由此可知ZnO(s) + Hg(l) = Zn(s) + HgO(s) △H3=
Ⅱ、二甲醚是一种重要的清洁燃料,可替代氟利昂作制冷剂,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用水煤气合成二甲醚,总反应为:3H2(g) + 3CO(g) ⇌CH3OCH3(g) + CO2(g) ΔH = -246.4 kJ/mol
(1)在一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡。改变下列条件之一,既能提高反应速率,又能提高CO的转化率的是
a 降低温度 b 加入催化剂 c 缩小容器体积 d 增加H2的浓度
(2)该反应的化学平衡常数表达式K =
(3)在一
① 反应开始时正、逆反应速率的大小:v(正)
② 平衡时,n(CH3OCH3) =
③ 平衡时,再向原容器中投入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2,一段时间后达到新的平衡,此时CO2的转化率与原平衡相比
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