【題目】美國(guó)Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來(lái)制取氫氣,其生產(chǎn)流程如圖所示:
(1)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=____________;反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示。
溫度/℃ | 400 | 500 | 830 | 1 000 |
平衡常數(shù)K | 10 | 9 | 1 | 0.6 |
從上表可以推斷:此反應(yīng)是__________(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。
在830 ℃下,若開始時(shí)向恒容密閉容器中充入CO與H2O均為1 mol,則達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為________。
(2)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),在830 ℃時(shí),以下表的物質(zhì)的量(單位為mol)投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng),其中反應(yīng)開始時(shí),向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有________(填實(shí)驗(yàn)編號(hào))。
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | n(CO) | n(H2O) | n(H2) | n(CO2) |
A | 1 | 5 | 2 | 3 |
B | 2 | 2 | 1 | 1 |
C | 0.5 | 2 | 1 | 1 |
(3)在一個(gè)不傳熱的固定容積的容器中,判斷此流程的第Ⅱ步反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是________(填序號(hào))。
①體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化、诨旌蠚怏w的密度不變、刍旌蠚怏w的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變、芨鹘M分的物質(zhì)的量濃度不再改變、蒹w系的溫度不再發(fā)生變化、v(CO2正)=v(H2O逆)
(4)下圖表示此流程的第Ⅱ步反應(yīng)在t1時(shí)刻達(dá)到平衡,在t2時(shí)刻分別因改變某個(gè)條件而發(fā)生變化的情況:圖中t2時(shí)刻發(fā)生改變的條件可能是________________________(寫出兩種)。
【答案】c(H2).c(CO2)/[c(CO)c(H2)] 放 50% B ①④⑤⑥ 降低溫度或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量
【解析】
(1)K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比,由表格中的數(shù)據(jù)可知,溫度越大,K越小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),利用830℃下K計(jì)算CO的轉(zhuǎn)化率;
(2)利用Q與K的關(guān)系可知,Q<K時(shí)反應(yīng)向正反應(yīng)反應(yīng)移動(dòng);
(3)利用平衡的特征“定”、“等”及由此衍生的物理量來(lái)分析;
(4)t2時(shí)二氧化碳的濃度增大,而CO的濃度減小,該反應(yīng)正向移動(dòng),以此分析。
(1)K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比,則K=c(H2).c(CO2)/[c(CO).c(H2)],由表格中的數(shù)據(jù)可知,溫度越高,K越小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),830℃時(shí),
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),
開始(mol) 1 1 0 0
轉(zhuǎn)化(mol) x x x x
平衡(mol) 1-x 1-x x x
K=x×x/(1-x)×(1-x)=1,解得x=0.5,則CO的轉(zhuǎn)化率為0.5/1×100%=50%,
故答案為:c(H2)c(CO2)/[c(CO)c(H2)];放;50%。
(2)A.Q=2×3/1×5=1.2>K=1,則向逆反應(yīng)方向移動(dòng),故A不選;
B.Q=1×1/2×2=0.25<K=1,則反應(yīng)向正反應(yīng)反應(yīng)移動(dòng),故B選;
C.Q=1×1/0.5×2==K,平衡不移動(dòng),故C不選;
故答案為:B。
(3)①該反應(yīng)在不傳熱的容器中進(jìn)行,反應(yīng)過(guò)程中容器內(nèi)的溫度會(huì)發(fā)生變化,溫度變化必然引起壓強(qiáng)的變化,則體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化時(shí),說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡,故①選;
②固定容積,質(zhì)量、體積始終不變,則混合氣體的密度不變,不能判斷平衡,故②不選;
③混合氣體的總質(zhì)量、總物質(zhì)的量始終不變,則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變,不能判斷平衡,故③不選;
④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變,為平衡的特征,能判斷平衡,故④選;
⑤體系的溫度不再發(fā)生變化,說(shuō)明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,反應(yīng)達(dá)到平衡,故⑤選;
⑥v正(CO2)=v逆(H2O),則水的正、逆反應(yīng)速率相等,達(dá)到平衡,故⑥選。
故答案為:①④⑤⑥。
(4)t2時(shí)二氧化碳的濃度增大,而CO的濃度減小,該反應(yīng)正向移動(dòng),則改變的條件為降低溫度或增加水蒸汽的量或減少氫氣的量,
故答案為:降低溫度或增加水蒸汽的量或減少氫氣的量。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】燃料電池具有理論電壓高、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)。以該燃料電池為電源電解精煉銅的裝置如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是
A. 每消耗2.24(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),A電極的質(zhì)量減輕12.8g
B. 離子交換膜應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜,由左極室向右極室遷移
C. 該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為
D. 粗銅中的Ag、Au沉在陽(yáng)極區(qū),電解質(zhì)溶液的濃度基本保持不變
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生命活動(dòng)中起著重要的作用,銨鹽、硝酸鹽均是植物生長(zhǎng)的“食物”,將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮?dú)馐侵参铽@得“食物”的第一步,在常溫常壓下使N2高效地轉(zhuǎn)化成為NH3是眾多科學(xué)家們一直在探究的問(wèn)題:
(1)已知:①4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=﹣1025kJmol﹣1
②N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180.5kJmol﹣1水的汽化熱△H=+44kJmol﹣1據(jù)報(bào)道,科學(xué)家已找到一種催化劑,使氨氣與液態(tài)水在常溫條件下轉(zhuǎn)化為NH3及氧氣,寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式____________________________________________________________;
(2)工業(yè)時(shí)合成氨的原理為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=﹣92.4kJmol﹣1 。圖1表示H2的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)之間的關(guān)系,圖2表示H2的轉(zhuǎn)化率與起始投料比[n(N2)/n(H2)]、壓強(qiáng)的變化關(guān)系,則T1、T2、T3的大小關(guān)系為___ , 曲線與曲線對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)P1___P2(填“>”“<”“=”).測(cè)得B(X,60)點(diǎn)時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為40%,則X=______________________。
(3)一定溫度下,將2molN2和6molH2置于一密閉容器中反應(yīng),測(cè)得平衡時(shí)容器的總壓為aMPa,NH3的物質(zhì)的量總數(shù)為20%,列式計(jì)算出此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=___(用平衡分壓代替平衡濃度進(jìn)行計(jì)算,分壓=總壓×體積分?jǐn)?shù),可不化簡(jiǎn))。
下列各項(xiàng)中能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____________________ 。
a.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
b.N2的消耗速率等于NH3的生成速率
c.混合氣體的密度不變
d.N2和H2的物質(zhì)的量之比保持不變
(4)NH3催化劑生成NO,以NO為原料通過(guò)電解的方法可以制備NH4NO3 , 其總反應(yīng)是8NO+7H2═3NH4NO3+2HNO3 , 試寫出以惰性材料作電極的陰極反應(yīng)式:___ . 電解過(guò)程中為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3 , 需要補(bǔ)充NH3的原因是___ 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某無(wú)色透明溶液可能含有下列離子:K+、Al3+、Fe3+、Ba2+、NO3-、SO42-、HCO3-、Cl-,取該溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
① 用藍(lán)色石蕊試紙檢測(cè)該溶液,試紙顯紅色;
② 取溶液少許,加入銅片和稀硫酸共熱,產(chǎn)生無(wú)色氣體,該氣體遇空氣立即變?yōu)榧t棕色
③ 取溶液少許,加入氨水有白色沉淀生成,繼續(xù)加入過(guò)量氨水,沉淀不消失;
④ 取溶液少許,滴入氯化鋇溶液產(chǎn)生白色沉淀;
⑤ 取實(shí)驗(yàn) ④ 后的澄清溶液,滴入硝酸銀溶液產(chǎn)生白色沉淀,再加入過(guò)量的稀硝酸,沉淀不消失。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)判斷原溶液中肯定存在的離子是______________,肯定不存在的離子是__________。
(2)寫出實(shí)驗(yàn)②的離子方程式:______________________
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn),以檢驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。
(1)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),反應(yīng)后①中的溫度升高;②中的溫度降低.由此判斷鋁條與鹽酸的反應(yīng)是______熱反應(yīng), Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng)時(shí),需要將固體研細(xì)其目的是________________.反應(yīng)過(guò)程______ (填“①”或“②”)的能量變化可用圖表示。
(2)為了驗(yàn)證Fe3+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱,下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?/span>_________(填序號(hào))。
(3)將CH4設(shè)計(jì)成燃料電池,其利用率更高,裝置如圖所示(a、b為多孔碳棒)其中____(填A或B)處電極入口通甲烷,其電極反應(yīng)式為_____________________ 。當(dāng)消耗標(biāo)況下甲烷33.6L時(shí),假設(shè)能量轉(zhuǎn)化率為90%,則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_________mol。
(4)如圖是某化學(xué)興趣小組探究不同條件下化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
①當(dāng)電極c為Al、電極d為Cu、電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí),寫出該原電池正極的電極反應(yīng)式為_______________。
②當(dāng)電極c為Al、電極d為Mg、電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液時(shí),該原電池的正極為_______;該原電池的負(fù)極反應(yīng)式為_____________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】常溫下,將某一元酸HA和NaOH溶液等體積混合,兩種溶液的濃度和混合后所得溶液(混合液)的pH如下表,請(qǐng)回答:
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | HA物質(zhì)的量濃度(mol·L-1) | NaOH物質(zhì)的量濃度(mol·L-1) | 混合液的pH |
甲 | 0.2 | 0.2 | pH=a |
乙 | C | 0.2 | pH=7 |
丙 | 0.2 | 0.1 | pH>7 |
丁 | 0.1 | 0.1 | pH=9 |
(1)不考慮其它組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,僅從甲組情況分析,如何用a (混合液的pH)來(lái)說(shuō)明HA是強(qiáng)酸還是弱酸__________。
(2) 不考慮其它組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,僅從乙組情況分析,C是否一定等于0.2__________(填“是”或“否”);旌弦褐须x子濃度c(A-)與 c(Na+)的大小關(guān)系是__________。
(3)丙組實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,HA是__________酸(填“強(qiáng)”或“弱”)。該組混合液中離子濃度由大到小的順序是__________。
(4)丁組實(shí)驗(yàn)混合液中由水電離出的c(OH-)=__________molL﹣1,寫出該混合液中下列算式的精確結(jié)果(不需做近似計(jì)算)。
c(Na+)-c(A-)=__________molL-1, c(OH-)-c(HA)=__________molL-1。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一,工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)NH3與NO2反應(yīng)進(jìn)行了探究。回答下列問(wèn)題:
(1)氨氣的制備
①氨氣的發(fā)生裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為__。裝置C的儀器名稱__。
②欲收集一瓶干燥的氨氣,選擇上圖中的裝置,其接口連接順序?yàn)?/span>a→__(按氣流方向,用小寫字母表示)。
(2)氨氣與二氧化氮的反應(yīng)
將上述收集到的NH3充入注射器X中,硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑,充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
操作步驟 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 解釋原因 |
打開K1,推動(dòng)注射器活塞,使X中的氣體緩慢充入Y管中 | ①Y管中__ | ②反應(yīng)的化學(xué)方程式___ |
將注射器活塞退回原處并固定,待裝置恢復(fù)到室溫 | Y管中有少量水珠 | 生成的氣態(tài)水凝聚 |
打開K2 | ③__ | ④___ |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的預(yù)測(cè)正確的是( )
A. 振蕩后靜置,溶液不再分層,且保持無(wú)色透明
B. 鐵片最終完全溶解,且高錳酸鉀溶液變無(wú)色
C. 微熱稀HNO3片刻,溶液中有氣泡產(chǎn)生,廣口瓶?jī)?nèi)始終無(wú)明顯變化
D. 當(dāng)液體變成紅褐色時(shí),停止加熱,讓光束通過(guò)分散系時(shí)可產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】學(xué)生設(shè)計(jì)的用氨催化氧化法制取少量HNO3溶液的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示:
(1)實(shí)驗(yàn)室制備NH3,下列方法中適宜選用的是__(填序號(hào))。
①固態(tài)氯化銨與熟石灰混合加熱
②固態(tài)氯化銨加熱分解
③堿石灰中滴加濃氨水
④氯化銨溶液與氫氧化鈉溶液共熱
(2)裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__;
(3)裝置C的作用是__;裝置C中的現(xiàn)象___;為確保裝置D中盡可能多地生成HNO3,所通入O2和NH3的體積比應(yīng)大于___;
(4)裝置D中發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為___。(請(qǐng)分步寫出化學(xué)方程式)
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