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图1 图2 图3
(3)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H
①该反应的平衡常数表达式为K= 。
②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数
φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述CO2转化为甲醇反应的
ΔH (填“>
”、“<
”或“=”)0。
③在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示,曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ KⅡ(填“>
”“<
”或“=”)。
④一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡。
容 器
甲
乙
反应物
投入量
1molCO2
3molH2
a molCO2、bmolH2、
c molCH3OH(g)、cmolH2O(g)
若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持反应逆向进行,则c的取值范围为 。
6.(2013年黑龙江哈三中二模,26)(14分)
(1)工业上以铬铁矿(主要成分为FeO•Cr2O3)、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠晶体(Na2Cr2O7•2H2O),其中制备Na2CrO4的主要反应为:
FeO·
Cr2O3+Na2CO3+O2
Na2CrO4+Fe2O3+CO2
将反应方程式配平:
Cr2O3+
Na2CO3+
O2—
Na2CrO4+
Fe2O3+
CO2
该反应中被氧化的元素是__________。
(2)在室温下,向0.02mol·
L-1的Na2CrO4溶液中滴加0.01mol·
L-1稀硫酸,溶液由黄色转变为橙红色的Na2Cr2O7,该反应的化学方程式为 ;
Na2Cr2O7(H+)可用来检验乙醇,该反应的离子方程式为 。
(3)有一种在电子工业广泛应用的含铬铁氧体,其组成可表示为:
Fe2+·
Fe3+[Fe3+(1-x)·
Cr3+x·
O4]。
向含有1.92mol硝酸的某溶液中加入一定量的该种铁氧体,恰好完全反应后,收集到NO、NO2的混合气体2.688L(标准状况)。
参加反应的铁氧体的物质的量为 ;
所得气体中NO、NO2的体积比为 ;
写出计算体积比的简要步骤。
7.(2012年河北衡水中学三模)(13分)二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。
与Cl2相比,ClO2不但具有更显著的杀菌能力,而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。
(1)在ClO2的制备方法中,有下列两种常用制备方法:
方法一:
2NaClO3+4HCl
2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
方法二:
2NaClO3+H2O2+H2SO4
2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O
用方法二制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒,其主要原因是 。
(2)我国最近成功研制出制取ClO2的新方法,其反应的微观过程如图所示:
该反应的化学方程式为 。
(3)消毒时,ClO2还可将Fe2+、Mn2+转化成难溶物Fe(OH)3、MnO2除去,请写出二氧化氯与Mn2+反应的离子方程式:
。
(4)自来水厂用ClO2处理后的水中,要求ClO2的浓度在0.1~0.8mg/L之间。
碘量法可以检测水中ClO2的浓度,步骤如下:
Ⅰ.取一定体积的水样用氢氧化钠溶液调至中性,然后加入一定量的碘化钾,并加入淀粉溶液,溶液变蓝。
Ⅱ.加入一定量的Na2S2O3溶液。
(已知:
2S2
+I2
S4
+2I-)
Ⅲ.重复上述操作2~3次。
操作时,不同pH环境中粒子种类如右图所示:
请回答:
①操作Ⅰ中反应的离子方程式是 ;
②确定操作Ⅱ恰好完全反应的现象是 ;
③若水样的体积为1.0L,在操作Ⅱ时消耗了1.0×
10-3mol/L的Na2S2O3溶液10mL,则水样中ClO2的浓度是 mg/L。
8.(2012年陕西省三模)(14分)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
(1)已知:
H2(g)、CO(g)和CH3CH2OH(l)的燃烧热分别为285.8kJ·
mol-1、283.0kJ·
mol-1和1365.5kJ·
mol-1。
反应2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(l)+H2O(l)的ΔH= 。
(2)一定条件下,NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体。
将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变
d.每消耗1molSO2的同时生成1molNO
测得上述反应平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6,则平衡常数K= 。
(3)如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。
则该电池的负极反应式为 。
正极反应式为 。
(4)工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物(以NO和NO2的混合物为例)。
已知:
NO不能与Na2CO3溶液反应。
NO+NO2+Na2CO3
2NaNO2+CO2
2NO2+Na2CO3
NaNO2+NaNO3+CO2
若用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合物,每产生22.4L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44g,则混合气体中NO和NO2的体积比为 。
9.(2012山东济南二模,14分)氢气是一种清洁能源,又是合成氨工业的重要原料。
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) ΔH=206.2kJ·
mol-1
CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g) ΔH=247.4kJ·
甲烷和H2O(g)反应生成H2和CO2的热化学方程式为 。
(2)工业合成氨的反应原理为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·
某温度下,把10molN2与28molH2置于容积为10L的密闭容器内,10min时反应达到平衡状态,测得氮气的平衡转化率为60%,则10min内该反应的平均速率v(H2)= mol·
L-1·
min-1,则该温度下该反应的平衡常数K= 。
欲增大氮气的平衡转化率,可采取的措施有 (写一种措施即可)。
(3)下图所示装置工作时均与H2有关。
①图1所示装置中阳极的电极反应式为 。
②图2所示装置中,通入H2的管口是 (选填字母代号)。
③某同学按图3所示装置进行实验,实验结束后,将玻璃管内固体物质冷却后,溶于稀硫酸,充分反应后,滴加KSCN溶液,溶液不变红,再滴入新制氯水,溶液变为红色。
该同学据此得出结论:
铁与水蒸气反应生成FeO和H2。
该结论 (填“严密”或“不严密”),你的理由是 (用离子方程式和必要的文字说明)。
10.(2013年北京东城区一模,25)(14分)U、V、W、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,U、Y在周期表中的相对位置如表;
U元素与氧元素能形成两种无色气体;
W是地壳中含量最多的金属元素。
U
Y
(1)元素Z在周期表中位于第_____族。
我国首创以W组成的金属—海水—空气电池作为能源的新型海水标志灯,它以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使W组成的金属不断氧化而产生电流。
只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。
则该电源负极反应为___________________________________________________。
(2)YO2气体通入BaCl2和HNO3的混合溶液,生成白色沉淀和无色气体VO,有关反应的离子方程式为______________________,由此可知YO2和VO还原性较强的是(写化学式)____________________。
(3)V的最简单气态氢化物甲的水溶液显碱性。
①在微电子工业中,甲的水溶液可作刻蚀剂H2O2的清除剂,所发生反应的产物不污染环境,其化学方程式为_________________________________________。
②一定条件下,甲在固定体积的密闭容器中发生分解反应(△H>
0)并达平衡后,仅改变下表中反应条件x,该平衡体系中随x递增y递增的是_____(选填序号)。
选项
a
b
c
d
x
温度
加入H2的物质的量
加入甲的物质的量
y
混合气体的平均相对分子质量
平衡常数K
混合气体的密度
达平衡时的甲的转化率
③向含4molV的最高价含氧酸的稀溶液中,逐渐加入Fe粉至过量。
假设生成的气体只有一种,请在坐标系中画出n(Fe2+)随n(Fe)变化的示意图。
(4)相同温度下,等体积、物质的量浓度都为0.1mol/L的KZ和CH3COOK溶液的两种溶液中,离子总数相比较_______。
A.前者多 B.一样多 C.后者多 D.无法判断
11.(2013年湖北黄冈质检化学试题,26)(14分)铁元素是重要的金属元素,单质铁在工业和生活中使用得最为广泛。
铁还有很多重要的化合物及其化学反应,如铁与水反应:
3Fe(s)+4H2O(g)
Fe3O4(s)+4H2(g)△H。
(1)上述反应的平衡常数表达式K=_______。
(2)已知:
①3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ΔH1=-1118.4kJ·
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.8kJ·
③2H2(g)+O2(g)=2H2O
(1) ΔH3=-571.8kJ·
则△H=_______。
在t℃时,该反应的平衡常数K=16,在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。
Fe
H2O(g)
Fe3O4
H2
甲/mol
1.0
1.0 1.0
乙乙/mol
1.5
①甲容器中H2O的平衡转化率为_______(结果保留一位小数)。
②下列说法正确的是_______(填编号)。
A.若容器压强恒定,则反应达到平衡状态
B.若容器内气体密度恒定,则反应达到平衡状态
C.甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率
D.增加Fe3O4就能提高H2O的转化率
(4) 若将(3)中装置改为恒容绝热(不与外界交换能量)装置,按下表充入起始物质,起始时与平衡后的各物质的量见表:
起始/mol
3.0
4.0
1.0 0
乙平衡/mol
m
n
p
q
若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质,见表:
H2O(g)
A/mol
乙 B/mol
1
4
C/mol
当上述可逆反应再一次达到平衡状态后,上述各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是________(用A、B、C表示)。
已知Fe(OH)3的Ksp=2.79×
10-39,而FeCl3溶液总是显示较强的酸性,若某FeCl3溶液的pH为3,则该溶液中c(Fe3+)=________mol•L-1(结果保留3位有效数字)。
12.(2013年湖南长沙高考模拟)(10分)pC类似pH,是指极稀溶液中,溶质物质的量浓度的常用对数负值。
如某溶液溶质的浓度为:
1×
10-3mol/L,则该溶液中溶质的pC=-lg1×
10-3=3。
下图为H2CO3在加入强酸或强碱溶液后,平衡时溶液中三种成分的pC—pH图。
请回答下列问题:
(1)在人体血液中,HCO3-能起到稳定人体pH的作用,请用电解质溶液中的平衡解释:
(用方程式表示)。
(2)H2CO3一级电离平衡常数的数值Ka1≈
(3)某同学认为该溶液中Na2CO3的水解是微弱的,发生水解的CO32-离子不超过其总量的10%。
请你设计简单实验证明该同学的观点是否正确 。
(4)已知某温度下Li2CO3的Ksp为1.68×
10-3,将适量Li2CO3固体溶于100mL水中至刚好饱和,饱和Li2CO3溶液中c(Li+)=0.15mol·
L-1,c(CO32-)=0.075mol·
L-1。
若t1时刻在上述体系中加入100mL0.125mol·
L-1Na2CO3溶液,列式计算说明是否有沉淀产生。
13.(天津市2013年高三联考)I.已知:
反应
4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=—115.6kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH= —184kJ/mol
请回答:
(1)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是 。
(2)断开1molH—O键所需能量约为 kJ。
II.实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。
化工行业的发展必须符合国家
节能减排的总体要求。
试运用所学知识,解决下列问题:
(1)已知某反应的平衡表达式为:
,它所对应的化学方程式为:
.
(2)已知在400℃时,N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<
0 的K=0.5,则400℃时,在0.5L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2mol、1mol、2mol,则此时反应v(N2)正 v(N2)逆(填:
>、<、=、不能确定);
欲使得该反应的化学反应速率加快,同时使平衡时NH3的体积百分数增加,可采取的正确措施是 (填序号)
A.缩小体积增大压强 B.升高温度 C.加催化剂 D.使氨气液化移走
(3)在一定体积的密闭容器中,进
行如下化学反应:
A(g)+3B(g)
2C(g)+D(s)ΔH,其化学平衡常数K与温度t的关系如下表:
t/K
300
400
500
…
K/(mol·
L-1)2
4×
106
8×
107
K1
请完成下列问题:
①判断该反应的ΔH 0(填“>
”或“<
”)。
②在一定条件下,能判断该反应一定达化学平衡状态的是 (填序号)。
A.3v(B)(正)
=2v(C)(逆)
B.A和B的转化率相等
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
(4)已知甲醇燃料电池的工作原理如图所示
该电池工作时,a口放出的物质为_________,该电池正极的电极反应式为:
,工作一段时间后,当3.2g甲醇完全反应生成CO2时,有 mol电子发生转移。
答案
化学1.C 2.B 3.A 4.C 5.
(1)C(s,石墨)+
O2(g)=CO(g) ΔH2=-(20x-y)kJ·
mol-1(2分)
(2)①2MgSO4+CO
2MgO+SO2+CO2+SO3(3分)
②Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2(2分)
(3)①
(2分)
②<(2分)
③> (2分)
④0.4<c≤1 (2分) 6.
(1)4 8 7 8 2 8(2分)Fe、Cr(2分)
(2)2Na2CrO4+H2SO4=Na2Cr2O7+Na2SO4+H2O(2分)
3C2H5OH+2Cr2O72-+16H+=3CH3COOH+4Cr3++11H2O(2分)
(3)0.2mol(2分) 1:
2(2分)
设NO的物质的量为x,NO2的物质的量为y
则x+y=
, 3x+y=0.2mol
解得x=0.04mol y=0.08mol
x:
y=1:
2(2分) 7.(13分)
(1)方法二制备的ClO2中不含Cl2(2分)
(2)Cl2+2NaClO2
2NaCl+2ClO2(2分)
(3)2ClO2+5Mn2++6H2O
5MnO2↓+12H++2Cl-(2分)
(4)①2ClO2+2I-
2Cl
+I2(2分)
②溶液蓝色消失,半分钟内不变色(2分) ③0.675(3分) 8.(14分)
(1)-343.7kJ·
(2)b(2分) 2.67或
(3分)
(3)CH3CH2OH+H2O-4e-
CH3COOH+4H+(2分)
O2+4e-+4H+
2H2O(2分)
(4)1∶7(3分) 9.(14分)
(1)CH4(g)+2H2O(g)
CO2(g)+4H2(g) ΔH=165.0kJ·
(2)0.18(2分) 3.6mol-2·
L2(2分) 增大压强、增大氢气的浓度、移走氨气、降温(答出其中一项即可,2分)
(3)①Mn
-e-
Mn
(2分) ②d(1分) ③不严密(1分) 产物中含+3价铁的物质与稀硫酸反应后生成Fe3+,Fe3+可与过量的Fe反应生成Fe2+:
2Fe3++Fe
3Fe2+(2分) 10.
(1)第VIIA族(1分) Al-3e-=Al3+(1分)
(2)3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+ SO2
(3)①2NH3+3H2O2=N2+6H2O
②b、c
③
(4)A 11.
(1)
(2)-150.8kJ·
mol-1 (3)①33.3% ②BC
(4)B>C>A (5)2.79×
10-6 12.
(1)HCO3-
CO32-+H+ HCO3-+H2O
H2CO3+OH-(2分)
(2)10-6 (2分)
(3)用pH试纸(或pH计)测常温下0.1mol·
L-1Na2CO3溶液的pH,若pH<12,则该同学的观点正确;
若pH>12,则该同学的观点不正确。
(4)c(Li+)=0.075mol/L,c(CO32-)=0.1mol/L,Qc=c(CO32-)·
c2(Li+)=5.6×
10-4<Ksp=1.68×
10-3,所以没有沉淀产生。
(3分) 13.Ⅰ
(1)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=—483.6kJ/mol (2分)
(2)463.4 (2分)
Ⅱ
(1)C(s)+H2O(g)
H2(g)+CO(g)(可不标状态,不写可逆号扣1分)(2分)
(2) = (2分) A (1分)
(3) ① >(1分)②CD (2分)
(4) CO2(1分) O2+4e-+4H+=2H2O(2分) 0.6(1分)
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