解题方法
1 . 乙烯是一种基本化工原料,广泛应用于高新材料合成、医药合成等。工业上,乙烯的制备途径有多种。回答下列问题:
(1)二氧化碳催化加氢制备乙烯
反应原理: 。已知相关物质的标准摩尔生成焓数据如表所示[标准摩尔生成焓()是指在标准压力下,一定温度时,由元素最稳定的单质合成1摩尔物质时的反应焓变]。
①△H=______ ;△G随着温度变化的三种趋势如图1所示,能用来表示该反应的曲线是________ (填字母标号)。②向2L的密闭刚性容器中充入1mol 和3mol ,发生上述反应。平衡体系中各成分的浓度随温度的变化如图2所示。则图中代表的曲线是______ (填字母标号);K时,该反应的化学平衡常数___________ 。(2)正丁烷催化裂解制备乙烯
主反应:
副反应:
某温度下,向0.5L恒容密闭容器中充入1mol (g),发生上述反应。保持温度不变,正丁烷与乙烯的浓度随时间的变化关系如图3所示。
①反应开始至达平衡过程中,副反应平均反应速率v(丙烯)=_______ 。
②平衡时乙烯的选择性η(乙烯)=_________ 。
[已知选择性]
③第12min时,其他条件不变,扩大容器容积至1L,至14min体系再次达到平衡,请在图3中画出乙烯的浓度随时间的变化曲线示意图_________ 。
(1)二氧化碳催化加氢制备乙烯
反应原理: 。已知相关物质的标准摩尔生成焓数据如表所示[标准摩尔生成焓()是指在标准压力下,一定温度时,由元素最稳定的单质合成1摩尔物质时的反应焓变]。
物质 | (g) | (g) | (g) | (g) |
0 | 52.3 |
主反应:
副反应:
某温度下,向0.5L恒容密闭容器中充入1mol (g),发生上述反应。保持温度不变,正丁烷与乙烯的浓度随时间的变化关系如图3所示。
①反应开始至达平衡过程中,副反应平均反应速率v(丙烯)=
②平衡时乙烯的选择性η(乙烯)=
[已知选择性]
③第12min时,其他条件不变,扩大容器容积至1L,至14min体系再次达到平衡,请在图3中画出乙烯的浓度随时间的变化曲线示意图
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2 . 回答下列问题。
(1)已知下列热化学方程式:
Ⅰ.
Ⅱ.
在相同条件下,的正反应的活化能为,则逆反应的活化能为___________ 。
(2)查阅资料得知,反应在含有少量I2的溶液中分两步进行:
第Ⅰ步反应为(慢反应);
第Ⅱ步为快反应。
增大I2的浓度___________ (填“能”或“不能”)明显增大总反应的平均速率,理由为___________ 。
(3)氯化铜晶体()常用作玻璃、陶瓷着色剂和饲料添加剂等。工业上用粗氧化铜粉(含杂质FeO和SiO2)制备无水氯化铜,制取流程如下:
___________ (填字母,下同)。
a.KMnO4溶液 b.氯水 c.溴水 d.H2O2溶液
②溶液C中加入试剂y可以调节溶液pH,从而除去而不引入杂质。试剂y可选用下列物质中的___________ 。
a.Cu b.CuO c. d.NaOH
③SOCl2与水反应的化学方程式为___________ 。
④SOCl2与混合并加热,可得到无水CuCl2的原因是___________ 。
(1)已知下列热化学方程式:
Ⅰ.
Ⅱ.
在相同条件下,的正反应的活化能为,则逆反应的活化能为
(2)查阅资料得知,反应在含有少量I2的溶液中分两步进行:
第Ⅰ步反应为(慢反应);
第Ⅱ步为快反应。
增大I2的浓度
(3)氯化铜晶体()常用作玻璃、陶瓷着色剂和饲料添加剂等。工业上用粗氧化铜粉(含杂质FeO和SiO2)制备无水氯化铜,制取流程如下:
开始沉淀的pH | 1.9 | 7.0 | 4.7 |
沉淀完全的pH | 3.2 | 9.0 | 6.7 |
已知:氯化亚砜()熔点-105℃,沸点78.8℃,易水解。
①为避免引入杂质,试剂x可选用a.KMnO4溶液 b.氯水 c.溴水 d.H2O2溶液
②溶液C中加入试剂y可以调节溶液pH,从而除去而不引入杂质。试剂y可选用下列物质中的
a.Cu b.CuO c. d.NaOH
③SOCl2与水反应的化学方程式为
④SOCl2与混合并加热,可得到无水CuCl2的原因是
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3 . 氢能是一种绿色能源,研发新型制氢技术具有重要意义。
(1)甘油、水蒸气、氧气自热式催化重整制氢时无需加热,主要反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
①___________ 。
②除外,可能还会产生等副产物,为了提高原子利用率,最需要抑制的生成,原因是___________ 。
(2)“表面改性铝粉分解水制氢”因储量丰富和较强的还原活性得到广泛应用。铝粉表面的致密氧化膜是影响还原活性的主要因素,工业上常用溶液或锡酸钠溶液作为粉的改性试剂。已知:。
①利用溶液改性粉的原理可用化学方程式表示为___________ 。
②下,向两份质量和粒径均相同的粉中,分别加入等体积溶液和溶液来改性粉,氢气产率随时间的变化关系如图1所示。溶液改性效果明显优于溶液的可能原因是___________ 。③保持其他条件不变,氢气产率随溶液浓度的变化关系如图2所示。当溶液浓度为时,氢气产率接近。但溶液过大或过小会大大降低氢气产率,其可能原因分别是___________ 。(3)“纳米铷镍合金催化氨硼烷水解制氢”主要经过吸附和还原的过程,其反应机理如图所示(每个步骤只画出了可能参与该步反应的1个水分子,氨硼烷中与原子相连的3个原子分别用、和标记)。根据元素电负性的变化规律推测题图的虚线框内微粒和的化学式分别为___________ ;步骤Ⅱ可描述为___________ 。
(1)甘油、水蒸气、氧气自热式催化重整制氢时无需加热,主要反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
①
②除外,可能还会产生等副产物,为了提高原子利用率,最需要抑制的生成,原因是
(2)“表面改性铝粉分解水制氢”因储量丰富和较强的还原活性得到广泛应用。铝粉表面的致密氧化膜是影响还原活性的主要因素,工业上常用溶液或锡酸钠溶液作为粉的改性试剂。已知:。
①利用溶液改性粉的原理可用化学方程式表示为
②下,向两份质量和粒径均相同的粉中,分别加入等体积溶液和溶液来改性粉,氢气产率随时间的变化关系如图1所示。溶液改性效果明显优于溶液的可能原因是
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4 . 环己烯是工业常用的化工原料。工业上通过热铂基催化剂重整将环己烷脱氢制备环己烯,其热化学方程式为 。
(1)几种共价键的键能数据如下:
则a=_______ 。
(2)在恒温恒容密闭容器中充入环己烷气体,仅发生上述反应。下列叙述正确的是_______ (填字母)。
a.混合气体的密度不随时间变化时说明该反应达到平衡状态
b.平衡后再充入环己烷气体,平衡向右移动
c.加入高效催化剂,单位时间内环己烯的产率可能会增大
d.增大固体催化剂的质量,一定能提高正、逆反应速率
(3)环己烷的平衡转化率和环己烯的选择性()随温度的变化如图所示:
①随着温度升高,环己烷平衡转化率增大的原因是_______ 。
②当温度高于600℃时,可能的副产物有_______ (任写出其中一种结构简式)。
(4)在873K、100kPa条件下,向反应器中充入氩气和环己烷的混合气体,仅发生反应:。
①环己烷的平衡转化率随的增大而_______ (填“升高”或“降低”或“不变”),其原因是_______ 。
②当时,达到平衡所需时间为20min,环己烷的平衡转化率为,则平衡时环己烷的分压为_______ kPa(保留2位小数),该环己烷脱氢反应的压强平衡常数_______ kPa(保留2位小数)。[注:用分压计算的平衡常数为压强平衡常数(),分压=总压×物质的量分数]
(1)几种共价键的键能数据如下:
共价键 | ||||
键能/ | 436 | 413 | 348 | a |
(2)在恒温恒容密闭容器中充入环己烷气体,仅发生上述反应。下列叙述正确的是
a.混合气体的密度不随时间变化时说明该反应达到平衡状态
b.平衡后再充入环己烷气体,平衡向右移动
c.加入高效催化剂,单位时间内环己烯的产率可能会增大
d.增大固体催化剂的质量,一定能提高正、逆反应速率
(3)环己烷的平衡转化率和环己烯的选择性()随温度的变化如图所示:
①随着温度升高,环己烷平衡转化率增大的原因是
②当温度高于600℃时,可能的副产物有
(4)在873K、100kPa条件下,向反应器中充入氩气和环己烷的混合气体,仅发生反应:。
①环己烷的平衡转化率随的增大而
②当时,达到平衡所需时间为20min,环己烷的平衡转化率为,则平衡时环己烷的分压为
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5 . CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,将CO2作为原料转化为有用化学品,对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
Ⅰ.工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,在合成塔中存在如下转化:
(1)液相中,合成尿素的热化学方程式为:2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l) ΔH=___________ kJ/mol。
Ⅱ.可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1 L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入Ni/Al2O3使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。
(2)制备“合成气”反应历程分两步:
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量图变化如下图所示:
①反应速率快慢比较:反应①___________ 反应②(填“>”“<”或“=”),请依据有效碰撞理论微观探析其原因___________ 。
②一定温度下,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=___________ (用k1、k2、k3、k4表示)。
(3)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ/mol,在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。反应体系中,随温度变化的关系如图所示:
随着进料比的增加,的值___________ (填“增大”、“不变”或“减小”),其原因是___________ 。
Ⅰ.工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,在合成塔中存在如下转化:
(1)液相中,合成尿素的热化学方程式为:2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l) ΔH=
Ⅱ.可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1 L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入Ni/Al2O3使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。
(2)制备“合成气”反应历程分两步:
步骤 | 反应 | 正反应速率方程 | 逆反应速率方程 |
反应① | CH4(g)C(ads)+2H2(g) | v正=k1·c(CH4) | v逆=k2·c2(H2) |
反应② | C(ads)+CO2(g)2CO(g) | v正=k3·c(CO2) | v逆=k4·c2(CO) |
①反应速率快慢比较:反应①
②一定温度下,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=
(3)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ/mol,在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。反应体系中,随温度变化的关系如图所示:
随着进料比的增加,的值
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6 . 工业上通过将与氢气反应,实现碳中和。
(1)已知反应。根据理论计算,在恒压、起始物质的量之比条件下,该反应达平衡时各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①该反应的平衡常数表达式为___________ ,该反应的___________ 0(填“>”或“<”)。
②图中曲线b、c分别表示的是平衡时___________ 和___________ 的物质的量分数变化。
(2)用和合成的反应为,按照相同的物质的量投料,测得在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
①图中的大小关系为___________ 。
②图中b、c、d点上正反应速率的关系为___________ 。
②图中a、b、d点上平衡常数的大小关系为___________ 。
(3)合成二甲醚:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。其中:的选择性。
①温度高于,平衡转化率随温度升高而上升的原因是___________ 。
②时,起始投入,在催化剂作用下与H2反应一段时间后,测得平衡转化率为40%,的选择性为50%(图中A点),达到平衡时反应Ⅱ理论上消耗的物质的量为___________ 。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有___________ 。
③合成二甲醚时较适宜的温度为,其原因是___________ 。
(1)已知反应。根据理论计算,在恒压、起始物质的量之比条件下,该反应达平衡时各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①该反应的平衡常数表达式为
②图中曲线b、c分别表示的是平衡时
(2)用和合成的反应为,按照相同的物质的量投料,测得在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
①图中的大小关系为
②图中b、c、d点上正反应速率的关系为
②图中a、b、d点上平衡常数的大小关系为
(3)合成二甲醚:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。其中:的选择性。
①温度高于,平衡转化率随温度升高而上升的原因是
②时,起始投入,在催化剂作用下与H2反应一段时间后,测得平衡转化率为40%,的选择性为50%(图中A点),达到平衡时反应Ⅱ理论上消耗的物质的量为
③合成二甲醚时较适宜的温度为,其原因是
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解题方法
7 . 在一定体积的密闭容器中,进行化学反应,其化学平衡常数K和温度T的关系如表:
(1)该反应的化学平衡常数表达式______ 。
(2)该反应为______ (填“吸热”或“放热”)反应,判断依据为______ 。
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:,试判断此时的温度为______ 。
(4)若1200℃时,在某时刻平衡体系中的浓度分别为、、,则此时上述反应的平衡移动方向为______ (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”),判断依据为______
T/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(2)该反应为
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:,试判断此时的温度为
(4)若1200℃时,在某时刻平衡体系中的浓度分别为、、,则此时上述反应的平衡移动方向为
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解题方法
8 . 近年来我国大力加强温室气体催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。回答下列问题。
(1)已知:
写出催化氢化合成甲醇的热化学方程式:________________________________ ;形成甲醇中的键需要________ (填“吸收”或“释放”)能量。
(2)为提高的产率,理论上应采用的条件是________ (填字母)。
a.高温、高压 b.低温、低压 c.高温、低压 d.低温、高压
(3)在时,在某恒容密闭容器中进行由催化氢化合成的反应。如图为不同投料比时某反应物的平衡转化率的变化曲线,则反应物是________ (填“”或“”)。
(4)在时,在的恒容密闭容器中加入、及催化剂,时反应达到平衡,测得。
①前内的平均反应速率________ 。
②化学平衡常数________________________ 。
③下列描述中能说明上述反应已达平衡的是________ (填字母)。
a.
b.单位时间内生成的同时生成
c.
d.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
④催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,得到如下表四组实验数据。
根据上表所给数据,用生产甲醇的最优条件为________ (填实验编号)。
(1)已知:
写出催化氢化合成甲醇的热化学方程式:
(2)为提高的产率,理论上应采用的条件是
a.高温、高压 b.低温、低压 c.高温、低压 d.低温、高压
(3)在时,在某恒容密闭容器中进行由催化氢化合成的反应。如图为不同投料比时某反应物的平衡转化率的变化曲线,则反应物是
(4)在时,在的恒容密闭容器中加入、及催化剂,时反应达到平衡,测得。
①前内的平均反应速率
②化学平衡常数
③下列描述中能说明上述反应已达平衡的是
a.
b.单位时间内生成的同时生成
c.
d.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
④催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,得到如下表四组实验数据。
实验编号 | 温度 | 催化剂 | 的转化率 | 甲醇的选择性 |
543 | 纳米棒 | 12.3 | 42.3 | |
543 | 纳米片 | 11.9 | 72.7 | |
553 | 纳米棒 | 15.3 | 39.1 | |
553 | 纳米片 | 12.0 | 70.6 |
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2024-02-23更新
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43次组卷
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2卷引用:河北省百师联盟2023-2024学年高二上学期1月期末大联考化学试题
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9 . Ⅰ.甲醇是一种重要的化工原料,具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(CO与H2的混合气体)转化成甲醇,反应为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。
(1)在T2℃、p2压强时,往一容积为2L的密闭容器内,充入0.3molCO与0.4molH2发生反应。平衡时H2的体积分数是___________ ;平衡常数K=___________ 。平衡后再加入1.0molCO后重新到达平衡,则CO的转化率___________ (填“增大”、“不变”成“减小”),CO与CH3OH的浓度比___________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)若以不同比例投料,测得某时刻各物质的物质的量如下,CO:0.1mol、H2:0.2mol、CH3OH:0.2mol,此时v(正)___________ v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)若p2压强恒定为p,则平衡常数Kp=___________ (Kp用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算,分压=总压×气体的物质的量分数,整理出含p的最简表达式)。
Ⅱ.在真空1L密闭容器内加入amolPH4I固体,在一定温度下发生如下反应:
①PH4I(s)PH3(g)+HI(g)
②4PH3(g)P4(g)+6H2(g)
③2HI(g)H2(g)+I2(g)
以上三个反应建立平衡后,测得HI为bmol,I2为cmol,H2为dmol。
(4)平衡后,增大压强,容器内n(I2)将___________ (填“增加”、“减小”或“不变”)。
(5)平衡后容器内P4(g)的物质的量___________ 。
(6)求反应①的K___________ 。
(1)在T2℃、p2压强时,往一容积为2L的密闭容器内,充入0.3molCO与0.4molH2发生反应。平衡时H2的体积分数是
(2)若以不同比例投料,测得某时刻各物质的物质的量如下,CO:0.1mol、H2:0.2mol、CH3OH:0.2mol,此时v(正)
(3)若p2压强恒定为p,则平衡常数Kp=
Ⅱ.在真空1L密闭容器内加入amolPH4I固体,在一定温度下发生如下反应:
①PH4I(s)PH3(g)+HI(g)
②4PH3(g)P4(g)+6H2(g)
③2HI(g)H2(g)+I2(g)
以上三个反应建立平衡后,测得HI为bmol,I2为cmol,H2为dmol。
(4)平衡后,增大压强,容器内n(I2)将
(5)平衡后容器内P4(g)的物质的量
(6)求反应①的K
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10 . 甲醇是重要的化工原料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,相关反应的热化学方程式为:
ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=a kJ/mol;
ⅱ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=b kJ/mol;
ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=−c kJ/mol。
回答下列问题:
(1)a=______ (用b、c表示),已知反应ⅱ在一定条件下可自发进行,则b______ (填“>”“<”或“=”)0。
(2)在一定温度下,向体积为1L的恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2与H2,在催化剂的作用下仅发生反应ⅲ。该反应达到平衡时,其他条件不变,通入CO2时,则v(正)___ (填“>”“<”或“=”)v(逆),平衡常数_______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)一定温度下,向体积为2L的恒容密闭容器中通入CO、H2、CH3OH,发生反应ⅰ,其中X、Y的物质的量与时间的关系如图所示,反应进行1min时三种物质的体积分数均相等。
①Y为_____ (填化学式)。
②0~1min时v(CO)为_____ mol/(L·min)。
③该温度下,该反应的平衡常数Kc=______ 。
(4)工业上以和为原料可制备合成气(CO、H2),已知、、CO的燃烧热分别为890 kJ/mol、285kJ/mol、283kJ/mol,则反应______ 。若该反应的,(、为速率常数,只与温度有关),平衡后降低温度,则_______ (填“增大”“不变”或“减小”)。
(5)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=cm△T计算获得。
①热量的测定:取0.5000mol/LNaOH溶液和0.5500mol/L盐酸各50mL进行反应,测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1,(c和分别取和,忽略水以外各物质吸收的热量,后同),则该实验测得中和热_____ 。
②下列操作会使所测得的焓变偏小的是______ 。
a.用等物质的量浓度的醋酸代替盐酸实验 b.量热装置绝热效果欠佳 c.NaOH溶液量多了
ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=a kJ/mol;
ⅱ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=b kJ/mol;
ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=−c kJ/mol。
回答下列问题:
(1)a=
(2)在一定温度下,向体积为1L的恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2与H2,在催化剂的作用下仅发生反应ⅲ。该反应达到平衡时,其他条件不变,通入CO2时,则v(正)
(3)一定温度下,向体积为2L的恒容密闭容器中通入CO、H2、CH3OH,发生反应ⅰ,其中X、Y的物质的量与时间的关系如图所示,反应进行1min时三种物质的体积分数均相等。
①Y为
②0~1min时v(CO)为
③该温度下,该反应的平衡常数Kc=
(4)工业上以和为原料可制备合成气(CO、H2),已知、、CO的燃烧热分别为890 kJ/mol、285kJ/mol、283kJ/mol,则反应
(5)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=cm△T计算获得。
①热量的测定:取0.5000mol/LNaOH溶液和0.5500mol/L盐酸各50mL进行反应,测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1,(c和分别取和,忽略水以外各物质吸收的热量,后同),则该实验测得中和热
②下列操作会使所测得的焓变偏小的是
a.用等物质的量浓度的醋酸代替盐酸实验 b.量热装置绝热效果欠佳 c.NaOH溶液量多了
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