(1)1670年,德国人斯瓦恩哈德无意中将萤石()与浓硫酸1∶1混合在一起,产生了一种刺激性气体,这种气体能腐蚀玻璃。该气体腐蚀玻璃的化学反应方程式为
(2)单质氟的制备是化学史上一段悲壮的历史,直到1886年法国化学家莫瓦桑电解熔融的氟化氢钾()才制得单质氟。电解过程中,两极均有气体产生,阴极的电极反应式为
(3)氟单质的反应性非常强,可与稀有气体氙发生反应。已知:
反应方程式 | 标准平衡常数 | |
523K | 673K | |
36.0 |
下图是以0.125 mol/L Xe和1.225 mol/L 为起始量,得到的生成物在平衡体系中的分压与反应温度的关系。
①制备的适宜温度约为
②523K时,以Xe和制取。反应达到平衡时,欲使产物中,至少应保持在
③反应的
(4)法国科学家盖•吕萨克也曾试图制备氢氟酸。1809年,他把氟化钙与硼酸混和加热,却意外地制成了一种所谓的“氟酸气”()。已知:,其中为含多个卤素原子的阳离子,为一个正四面体结构的阴离子,则的VSEPR模型名称为
(5)已知:,若向1 L 0.1 mol/L的溶液中加入NaF固体,充分反应后,测得溶液中浓度为mol/L,则加入的NaF固体的质量为
2 . 哈伯法合成氨需要高温高压,为降低能耗,过渡金属催化合成氨被认为是前景巨大的替代方法。催化过程一般有吸附、解离、反应、脱附等过程,以下图示为和在过渡金属催化剂表面合成氨反应历程的势能图(部分数据略),其中“*”表示被催化剂吸附。
(1)mol (g)、mol(g)变成活化分子需要吸收
(2)合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为:(w为反应的瞬时总速率,为正反应和逆反应速率之差,、是正、逆反应速率常数)。合成氨反应的平衡常数
(3)若将2.0mol 和6.0mol 通入体积为2L的密闭容器中,分别在和温度下进行反应,下图曲线分别只表示X的浓度(或Y的物质的量)随时间的变化(X、Y分别代表某一种反应物或生成物)。
①X表示的物质是
②温度下,合成氨反应的平衡常数的数值是
10min | 20min | 30min | 40min | 50min | |
甲 | 20.5% | 39.0% | 54.5% | 60.0% | 60.0% |
乙 | 23.5% | 44.5% | 61.0% | 66.8% | x |
丙 | 25.0% | 45.5% | 63.8% | 74.0% | 80.0% |
A.20min内,乙苯的平均反应速率从大到小的顺序是丙>乙>甲 |
B.若其他条件不变,把容器甲改为恒容容器,则平衡转化率变小 |
C.T1℃时,该反应的 |
D.50min时,容器丙中的反应已达到平衡状态 |
(1)利用二氧化碳合成高浓度乙酸,进一步利用微重物合成葡萄糖等长链有机物。其合成示意图如下,写出生成乙酸的电极反应式
(2)燃料的热值和排放量如下表所示
燃料 | (l) | (g) | 煤油 |
热值() | 22.47 | 50.4 | 29.0 |
排放量() | 16.5 | 16.2 | 22.9 |
A.-726.4 B.-1452.8 C.22.7 D.-22.7
②根据上表数据,从排放量和燃料储存两个角度分析,选用甲醇作为主火炬塔燃料的可能原因
(3)以和为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一、其反应原理为: 。
①下图中,曲线
A.I B.Ⅱ C.Ⅲ
②某温度下,向容积为2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol(g)和3.0mol(g)模拟上述反应。反应达到平衡状态时,测得。该温度下,平衡常数K=
(4)在不同温度下,向等容积的反应器中,分别通入等量、相同比例的和的混合气体,反应相同时间后,测得甲醇产率与催化剂活性、温度关系如下图所示。除生成甲醇外,还会生成副产物CO: 。
①图中一定不处于化学平衡状态的是
A.点A B.点B C.点C D.点D
②已知催化剂对副反应没有影响。图中当温度高于500K,甲醇产率逐渐下降,原因可能有
5 . 合成气(CO、)可用于合成低碳烯烃和甲醇等化工产品。回答下列问题:
(1)用天然气制备合成气的原理如下:
该反应的压强平衡常数(Kp)随温度的变化如下表:
温度/℃ | 700 | 750 | 800 | 850 | 900 |
1.00 | 5.23 |
根据热力学状态函数自由能(∆G)的数学表达式:(R为大于0的常数,T为热力学温度),可以推知当温度超过
(2)用转炉熔渣(未冷却)制备合成气时,涉及反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
反应温度与的关系如图所示。
①
②反应:的
③用转炉熔渣制取合成气的优点是
(3)在三个密闭容器中,按起始物质的量之比,将CO和充入容器中,在不同的温度和压强下,发生反应:。CO的转化率与温度的关系如图所示:
①
②X点处,该反应的平衡常数为
③提高CO的转化率除改变温度和压强外还可采取的措施是
反应;
反应ii:。
(1)反应体系中存在反应,则
(2)将和通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,的体积分数变化趋势如图甲所示:
①平衡时,点的体积分数为,则的转化率为
(2)轴上点的数值比点
(3)在不同压强下,按照进行投料,在容器中发生上述三个反应,平衡时,和在含碳产物和中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图乙所示:
①压强由大到小的顺序为
②曲线
③在,压强为时,反应的浓度平衡常数
(4)光催化制甲醇技术也是研究热点。如图丙铜基纳米光催化材料还原的机理为:光照时,低能价带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性)。
①光催化原理与电解原理类似,写出高能导带的电极反应式:
②太阳光激发下,在导带和价带中除了产生电子和空穴外,还会生成
方案Ⅰ:利用甲烷在催化剂条件下还原,相关反应如下:
①
②
③
(1)表示甲烷燃烧热的热化学方程式为
(2)反应③自发进行的条件是
方案Ⅱ:利用CO在催化剂条件下还原 。向容积均为2L的甲(温度为)、乙(温度为)两个恒容密闭容器中分别充入2mol和3mol。反应过程中两容器内的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示:
(3)由图像可得:甲容器中,的平衡转化率为
(4)温度时,该反应的平衡常数
[对于反应,,为物质的量分数]
方案Ⅲ:可以利用原电池原理处理氮氧化物,如下图所示:
(5)该原电池的正极反应式为
8 . 甲烷的直接转化具有较高的经济价值,备受科学家的关注,其一种反应原理如下: 。
(1)依据表中数据计算,x=
化学键 | C—H | O—H | C—O | H—H |
键能/() | 414 | x | 326 | 436 |
(2)在体积为1L的恒容密闭容器中充入1mol (g)和2mol (g),只发生上述反应,实验测得温度分别为、时,其平衡常数分别为、1,则
A. B.混合气体的密度不再变化
C.混合气体的平均摩尔质量不再变化 D.
(3)某温度下,在一恒容密闭容器中充入(g)和(g),,加入催化剂使其发生上述反应(忽略其他副反应),测得该反应中初始压强为kPa,分压如图甲所示(2min前,的分压未给出),则A点坐标为
(4)反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图乙所示,已知经验公式为(其中为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。催化剂Ⅰ与催化剂Ⅱ相比,催化效果更好的是
9 . 利用水煤气合成甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH1=−90.8kJ·mol−1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=−23.5kJ·mol−1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=−41.2kJ·mol−1
(1)总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH=
(2)一定条件下,起始浓度分别为c(CO)=0.6mol·L−1、c(H2)=1.4mol·L−1,8min后反应①达到化学平衡,CO的平衡转化率为50%,则8min内H2的平均反应速率为
(3)一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应②,当容器内气体的总压强不再变化时。下列说法正确的是_____。
A.该反应可能处于化学平衡状态 |
B.正、逆反应速率一定相等 |
C.CH3OH全部转化为CH3OCH3和H2O |
D.CH3OH、CH3OCH3、H2O的浓度一定相等 |
物质 | CH3OH | CH3OCH3 |
c/mol·L−1 | 0.44 | 0.60 |
比较此时正、逆反应速率的大小
A。υ(正)>υ(逆) B.υ(正)<υ(逆) C.υ(正)=υ(逆) D.无法判断
判断依据为
Ⅰ.甲烷化反应为:,该反应又称Sabatier反应。
(1)相关的化学键键能数据如下表所示:
化学键 | H—H | H—O | C—H | C=O |
436 | 463 | 413 | 803 |
(2)若要同时提高反应的速率和甲烷的平衡转化率,可以采取的措施有:
(3)在体积为的恒温密闭容器中,投入、进行上述反应,达到平衡后,若的转化率为20%,则该反应的平衡常数为
(4)转化为也可通过电化学反应实现,其原理如图所示:
电解过程中,阴极室和阳极室的溶液浓度基本保持不变,阴极的电极反应式为
(5)是共价化合物,分子中所有的原子都达到稳定结构,此分子中含有