【題目】“一碳化學(xué)”是指以含一個(gè)碳原子的化合物(如CO2、CO、CH4、CH3OH等)為初始反應(yīng)物,合成一系列重要的化工原料和燃料的化學(xué)。
(1)以CO2和NH3為原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應(yīng)可表示如下:
反應(yīng)I:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) H1
反應(yīng)II:NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) H2=+72.49kJ/mol
總反應(yīng):2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) H3=-86.98kJ/mol
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
①反應(yīng)I的H1=__kJ/mol。
②反應(yīng)II一般在__(填“高溫或“低溫")條件下有利于該反應(yīng)的進(jìn)行。
③一定溫度下,在體積固定的密閉容器中按計(jì)量比投料進(jìn)行反應(yīng)I,下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)的是__(填字母序號(hào))。
A.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化
B.容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化
C.2v正(NH3)=v逆(CO2)
D.容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化
(2)將CO2和H2按物質(zhì)的量之比為1:3充入一定體積的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) H。測(cè)得CH3OH的物質(zhì)的量在不同溫度下隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①根據(jù)圖示判斷H__0(填“>”或“<”)。
②一定溫度下,在容積均為2L的兩個(gè)密閉容器中,按如下方式加入反應(yīng)物,10min后達(dá)到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反應(yīng)物投入量 | 1molCO2、3molH2 | amolCO2、bmolH2 cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)(a、b、c均不為零) |
若甲容器平衡后氣體的壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)的0.8倍,則反應(yīng)10min內(nèi)甲容器中以CH3OH(g)表示的化學(xué)反應(yīng)速率為__,此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為__(保留兩位小數(shù));要使平衡后乙容器與甲容器中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,且起始時(shí)維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則乙容器中c的取值范圍為__。
(3)氫氣可將CO2還原為甲烷,反應(yīng)為CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。ShyamKattel等結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果,研究了在Pt/SiO2催化劑表面上CO2與H2的反應(yīng)歷程,前三步歷程如圖所示其中吸附在Pt/SiO2催化劑表面用“·”標(biāo)注,Ts表示過(guò)渡態(tài)。物質(zhì)吸附在催化劑表面,形成過(guò)渡態(tài)的過(guò)程會(huì)__(填“放出熱量”或“吸收熱量”);反應(yīng)歷程中最小能壘(活化能)步驟的化學(xué)方程式為__。
【答案】-159.47 高溫 BD < 0.02mol·L-1·min-1 0.18 0.4<c<1 吸收熱量 OH+H== H2O(g)
【解析】
(1)①根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)I的H1;
②根據(jù)復(fù)合判據(jù)分析。
③根據(jù)平衡標(biāo)志分析;
(2)①由圖象可知,T2溫度下反應(yīng)速率快,所以T2>T1;升高溫度,平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量減;
②利用三段式計(jì)算反應(yīng)速率和平衡常數(shù);利用極值法判斷c的取值范圍;
(3)根據(jù)圖象可知,吸附態(tài)的能量小于過(guò)渡態(tài);活化能最小的過(guò)程是CO、OH、H+3H2(g)生成CO+3H2(g)+H2O。
(1)①反應(yīng)I:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) H1
反應(yīng)II:NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) H2=+72.49kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律I+II得總反應(yīng):2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) H3=-86.98kJ/mol,所以H1=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47kJ/mol;
②NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) H>0,氣體物質(zhì)的量增大S>0,根據(jù)復(fù)合判據(jù),一般在高溫條件下有利于該反應(yīng)的進(jìn)行;
③A.在體積固定的密閉容器中按計(jì)量比投料進(jìn)行反應(yīng),容器中氣體物質(zhì)始終是NH3(g)、CO2且物質(zhì)的量比等于2:1,所以混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是定值,平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化,不一定平衡,故不選A;
B.體積固定,正反應(yīng)氣體物質(zhì)的量減小,所以壓強(qiáng)是變量,容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化,一定達(dá)到平衡狀態(tài),故選B;
C.反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)的速率比等于系數(shù)比,v正(NH3)=2v逆(CO2)時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),2v正(NH3)=v逆(CO2)時(shí)反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài),故不選C;
D.體積固定,氣體質(zhì)量減小,密度是變量,若容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化,一定達(dá)到平衡狀態(tài),故選D;
答案選BD;
(2)①由圖象可知,T2溫度下反應(yīng)速率快,所以T2>T1;升高溫度,平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量減小,即升高溫度平衡逆向移動(dòng),H<0;
②設(shè)達(dá)到平衡是,CO2轉(zhuǎn)化了xmol/L,根據(jù)三等式,有:
甲容器平衡后氣體的壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)的0.8倍,則,x=0.2;反應(yīng)10min內(nèi)甲容器中以CH3OH(g)表示的化學(xué)反應(yīng)速率為0.02mol·L-1·min-1,此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為0.18;
平衡后乙容器與甲容器中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,說(shuō)明甲乙的平衡是等效的。該反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)反應(yīng)前后體積發(fā)生變化,在恒溫恒容的條件下,兩容器發(fā)生反應(yīng)達(dá)到等效平衡,則“一邊倒”后,加入的物質(zhì)完全相同。若CO2和H2完全反應(yīng),則生成甲醇最大的量為1mol,達(dá)到平衡時(shí),甲醇的物質(zhì)的量為0.2mol/L×2=0.4mol,則乙容器中c的取值范圍為0.4<c<1;
(3)根據(jù)圖象可知,吸附態(tài)的能量小于過(guò)渡態(tài),所以物質(zhì)吸附在催化劑表面,形成過(guò)渡態(tài)的過(guò)程會(huì)吸收熱量;活化能最小的過(guò)程是CO、OH、H+3H2(g)生成CO+3H2(g)+H2O,反應(yīng)方程式是OH+H==H2O(g)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】設(shè)計(jì)如下裝置探究HCl溶液中陰、陽(yáng)離子在電場(chǎng)中的相對(duì)遷移速率(已知:Cd的金屬活動(dòng)性大于Cu)。恒溫下,在垂直的玻璃細(xì)管內(nèi),先放CdCl2溶液及顯色劑,然后小心放入HCl溶液,在aa’處形成清晰的界面。通電后,可觀察到清晰界面緩緩向上移動(dòng)。下列說(shuō)法不正確的是
A.通電時(shí),H+、Cd2+向Pt電極遷移,Cl-向Cd電極遷移
B.裝置中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Cd + 2HClCdCl2 + H2↑
C.一定時(shí)間內(nèi),如果通過(guò)HCl溶液某一界面的總電量為5.0 C,測(cè)得H+所遷移的電量為4.1 C,說(shuō)明該HCl溶液中H+的遷移速率約是Cl-的4.6倍
D.如果電源正負(fù)極反接,則下端產(chǎn)生大量Cl2,使界面不再清晰,實(shí)驗(yàn)失敗
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】NA為阿伏加德羅常數(shù),下列說(shuō)法正確的是( )
A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,11.2L的己烷所含的分子數(shù)為0.5NA
B.28g乙烯所含共用電子對(duì)數(shù)目為4NA
C.2.8g 的聚乙烯中含有的碳原子數(shù)為0.2 NA
D.1mol 乙醇中含有碳?xì)滏I的數(shù)目為6 NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示,下列有關(guān)該有機(jī)物的敘述正確的是( )
A.該有機(jī)物的分子式為C11H14O3
B.該有機(jī)物共有四種官能團(tuán),分別為:碳碳雙鍵、苯環(huán)、羥基、羧基
C.該有機(jī)物最多消耗NaOH與NaHCO3的物質(zhì)的量之比為2:1
D.1mo1該有機(jī)物在Ni作催化劑的條件下能與4mo1H2發(fā)生加成反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】吊白塊(NaHSO2·HCHO·2H2O)可用作印染工業(yè)的還原劑、橡膠合成及制糖工業(yè)中的漂白劑。以SO2、純堿、Zn及甲醛為原料生產(chǎn)吊白塊及氧化鋅的工藝流程如圖:
已知:吊白塊呈白色塊狀固體成結(jié)晶性粉狀,易溶于水,微溶于乙醇,常溫時(shí)較為穩(wěn)定,高溫下下具有強(qiáng)還原性:120℃以上會(huì)分解產(chǎn)生甲醛、二氧化硫和硫化氫等有毒氣體。
回答下列問(wèn)題:
(1)“反應(yīng)Ⅰ”發(fā)生后溶液的pH=4.1,則反應(yīng)I的產(chǎn)物是__。
(2)設(shè)計(jì)反應(yīng)Ⅱ后向反應(yīng)Ⅲ中繼續(xù)通入SO2的目的是得到NaHSO3過(guò)飽和溶液,從而生成Na2S2O5,則反應(yīng)Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__。
(3)“反應(yīng)Ⅳ”加熱的方式最好選用__(填“直接加熱”或“水浴加熱”);其反應(yīng)的化學(xué)方程式為__。
(4)“過(guò)濾”得到的濾液蒸發(fā)濃縮時(shí)不能在敞口容器中進(jìn)行,原因是__;洗滌時(shí)中的洗滌劑最好選擇__(填字母序號(hào))。
A.水 B.無(wú)水乙醇 C.稀氫氧化鈉溶液
(5)由“濾渣”制備氧化鋅的方法是__。
(6)一種測(cè)定吊白塊中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法如下:稱取ag產(chǎn)品溶于適量水中,加入稍過(guò)量的碘水(反應(yīng)生成NaHSO4和HCOOH),充分反應(yīng)后加入足量BaCl2溶液,過(guò)濾,濾渣經(jīng)干燥后稱得質(zhì)量為bg。則產(chǎn)品中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__(用含a、b的式子表示)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】形形色色的物質(zhì),構(gòu)成了我們這個(gè)五彩繽紛的世界。世上萬(wàn)物,神奇莫測(cè),常常超乎人們按“常理”的想象。學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的知識(shí),能使你想象的翅膀變得更加有力。
(1)基態(tài)Ga原子的核外電子排布式是__,基態(tài)Ga原子核外電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為___。
(2)HC≡CNa(乙炔鈉)廣泛用于有機(jī)合成,乙炔鈉中C原子的雜化類型為__;乙炔鈉中存在__(填字母序號(hào))。
A.金屬鍵 B.σ鍵 C.π鍵 D.氫鍵 E.配位鍵 F.離子鍵 G.范德華力
(3)NaN3是汽車安全氣囊中的主要化學(xué)成分,其陰離子為立體構(gòu)型為__;寫出和該陰離子互為等電子體的一種分子的結(jié)構(gòu)式__(寫一個(gè))。
(4)鈣和鐵都是第四周期元素,且原子的最外層電子數(shù)相同,但鐵的熔沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于鈣,其原因是__。
(5)某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
①晶體中在每個(gè)X周圍與它最近且距離相等的X共有__個(gè)。
②設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-3,晶胞的密度為ρg·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則晶體中兩個(gè)最近的X間的距離為__cm。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列關(guān)于自然界中氮循環(huán)(如圖)的說(shuō)法正確的是
A. 氮元素僅被還原B. 含氮無(wú)機(jī)物和含氮有機(jī)物可相互轉(zhuǎn)化
C. 工業(yè)合成氨屬于人工固氮D. 碳、氫、氧三種元素也參與了氮循環(huán)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在25℃時(shí),將1.0L c mol·L-1 CH3COOH溶液與0.1mol NaOH固體混合,使之充分反應(yīng)。然后向該混合溶液中通入HCl氣體或加入NaOH固體(忽略體積和溫度變化),溶液pH隨通入(或加入)物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A. 水的電離程度:a>b>c
B. c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的混合溶液中:c(CH3COOH)>c(Na+)>c(OH-)
C. a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的混合溶液中:c(Na+)=c(CH3COO-)
D. 該溫度下,CH3COOH的電離平衡常數(shù)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在一定條件下,向體積為2L的容器中加入2molO2和3molSO2使之反應(yīng)生成SO3氣體:2SO2+O22SO3,2min時(shí),測(cè)得O2的物質(zhì)的量為1.6mol,則:
(1)2min內(nèi),平均反應(yīng)速率υ(SO3)=_____________
(2)2min時(shí),SO2的濃度為_____________
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