國家擬于“十二五”期間將SO2的排放量減少8%,研究SO2綜合利用意義重大。
(1)已知25℃時:SO2(g)+2CO(g)=2CO2(g)+Sx(s) △H=akJ/mol
2COS(g)+SO2(g)=2CO2(g)+Sx(s) △H=bkJ/mol。
則CO與Sx生成COS反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是________________________。
(2)有人設(shè)想按如圖所示裝置用廢氣中的SO2生產(chǎn)硫酸。
寫出SO2電極的電極反應(yīng)式__________________________。
(3)提高反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H<0中SO2的轉(zhuǎn)化率是控制SO2排放的關(guān)鍵措施之一。某課外活動小組進(jìn)行了如下探究:
①T1溫度時,在2L的密閉容器中加入4.0molSO2和2.0molO2,5 min后反應(yīng)達(dá)到平衡,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為50%,前5 min內(nèi)SO2的平均反應(yīng)速率為___________。
②在①中的反應(yīng)達(dá)到平衡后,改變下列條件,能使SO2的轉(zhuǎn)化率及SO3的平衡濃度都比原來增大的是
_________(填序號)。
a.溫度和容器體積不變,充入1.0molHe (g)
b.溫度和容器體積不變,充入2molSO2和lmolO2
c.溫度和容器體積不變,充入1.0molSO2
d.在其他條件不變時,減小容器的容積
③在其他條件不變的情況下,探究起始時氧氣物質(zhì)的量對2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反應(yīng)的影響,實驗結(jié)果如圖所示。(圖中T表示溫度,n表示物質(zhì)的量):在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中,SO2的轉(zhuǎn)化率最高的是____,溫度T1______T2(填“>”“<”或“=”)。
(1)CO(g)+Sx(s)=COS(g) △H=kJ/mol(2分)
(2)SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+(2分)
(3)①0.2mol·L-1·min-1(2分,無單位或單位錯誤不得分) ②b d(2分)③c(2分) >(2分)
解析試題分析:(1)根據(jù)已知反應(yīng)①SO2(g)+2CO(g)=2CO2(g)+Sx(s) △H=akJ/mol,②2COS(g)+SO2(g)=2CO2(g)+Sx(s) △H=bkJ/mol,則根據(jù)蓋斯定律可知,(①-②)÷2即得到反應(yīng)CO(g)+Sx(s)=COS(g),所以該的反應(yīng)熱△H=kJ/mol。
(2)該裝置是原電池,氧氣得到電子,在正極通入。SO2失去電子,在負(fù)極通入。原電池中陰離子向正極移動,由于存在質(zhì)子交換膜,因此氫離子在負(fù)極生成,所以SO2電極的電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+。
(3)①5 min后反應(yīng)達(dá)到平衡,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為50%,則反應(yīng)中消耗SO2的物質(zhì)的量是4mol×50=2mol,其濃度是2mol÷2L=1mol/L,所以前5 min內(nèi)SO2的平均反應(yīng)速率==0.2mol/( L·min)。
②a.溫度和容器體積不變,充入1.0molHe (g),物質(zhì)的濃度不變,平衡不移動,所以a不正確;b、溫度和容器體積不變,充入2molSO2和lmolO2,則相當(dāng)于是增大壓強,平衡向正反應(yīng)方向移動,所以SO2的轉(zhuǎn)化率及SO3的平衡濃度都比原來增大,b正確;c、溫度和容器體積不變,充入1.0molSO2,平衡向正反應(yīng)方向移動,三氧化硫的濃度增大,但SO2的轉(zhuǎn)化率降低,c不正確;d、在其他條件不變時,減小容器的容積,壓強增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,所以SO2的轉(zhuǎn)化率及SO3的平衡濃度都比原來增大,d正確,答案選bd。
③根據(jù)圖像可知,b點時三氧化硫的含量最高,繼續(xù)增大氧氣的濃度平衡向正反應(yīng)方向移動,SO2的轉(zhuǎn)化率增大,所以在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中,SO2的轉(zhuǎn)化率最高的是c點。由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,三氧化硫的含量降低。根據(jù)圖像可知,在氧氣的物質(zhì)的量相同的情況下,T2曲線表示的三氧化硫含量高,因此溫度是T1>T2。
考點:考查熱化學(xué)方程式的書寫、反應(yīng)速率的計算、外界條件對平衡狀態(tài)的影響
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
氯化鐵是一種重要的化工原料,無水氯化鐵遇潮濕空氣極易吸水生成FeCl3·nH2O。
(1)實驗室用如下裝置(部分加熱、夾持等裝置已略去)制備無水氯化鐵固體。
①裝置A中儀器z的名稱是___________。
②簡述檢驗裝置A氣密性的操作:______________________。
③按氣流方向連接各儀器接口,順序為a→_________ →__________ →_________ →__________→b→c→_________→__________,裝置D的作用是______________________。
(2)工業(yè)上制備無水氯化鐵的一種工藝流程如下:
①吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________。
②簡述由FeCl3·6H2O晶體得到無水氯化鐵的操作:________________________________。
③用碘量法測定所得無水氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù):稱取m克無水氯化鐵樣品,溶于稀鹽酸,再轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中,用蒸餾水定容;取出10 mL,加入稍過量的KI溶液,充分反應(yīng)后,滴入指示劑_________(填試劑名稱),用c mol/L的Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定,終點時消耗V mLNa2S2O3溶液(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)。則樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________。
(3)若已知:
Fe(OH)3(aq)Fe3+(aq)+3OH-(aq) △H=a kJ/mol
H2O(l)H+(aq)+OH-(aq) △H=b kJ/mol
請寫出Fe3+發(fā)生水解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
我國是個鋼鐵大國,鋼鐵產(chǎn)量為世界第一,高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法。
I.已知反應(yīng) Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g) ΔH=-23.5 kJ·mol-1,該反應(yīng)在
1000℃的平衡常數(shù)等于4。在一個容積為10L的密閉容器中,1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1. 0mol,反應(yīng)經(jīng)過l0min后達(dá)到平衡。
(1)CO的平衡轉(zhuǎn)化率=____________
(2)欲提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率,促進(jìn)Fe2O3的轉(zhuǎn)化,可采取的措施是________
a.提高反應(yīng)溫度
b.增大反應(yīng)體系的壓強
c.選取合適的催化劑
d.及時吸收或移出部分CO2
e.粉碎礦石,使其與平衡混合氣體充分接觸
Ⅱ.高爐煉鐵產(chǎn)生的廢氣中的CO可進(jìn)行回收,使其在一定條件下和H2反應(yīng)制備甲醇:
CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)。請根據(jù)圖示回答下列問題:
(1)從反應(yīng)開始到平衡,用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(H2)=________
(2)若在溫度和容器相同的三個密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,測得反應(yīng)達(dá)到平衡吋的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
容器 | 反應(yīng)物投入的量 | 反應(yīng)物的 轉(zhuǎn)化率 | CH3OH的濃度 | 能量變化 (Q1、Q2、Q3均大于0) |
甲 | 1mol CO和2mol H2 | α1 | c1 | 放出Q1kJ熱量 |
乙 | 1mol CH3OH | α2 | c2 | 吸收Q2kJ熱量 |
丙 | 2mol CO和4mol H2 | α3 | c3 | 放出Q3kJ熱量 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
甲醇可作為燃料電池的原料。通過下列反應(yīng)可以制備甲醇:CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H=-90.8 kJ·mol-1 在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2,CO 的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(P)的變化如圖所示,當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)A 時,容器的體積為20 L。
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 。
(2)如反應(yīng)開始時仍充入10mol CO 和20mol H2,則在平衡狀態(tài)B時容器的體積V(B)= L。
(3)關(guān)于反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學(xué)平衡狀態(tài)時的描述正確的是 (填字母)。
A.CO的含量保持不變 B.容器中CH3OH濃度與CO濃度相等
C.2V正(CH3OH)=V正(H2)D.容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
(4)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),按照相同的物質(zhì)的量 投料,測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是 。
A.溫度:T1 < T2 <T3
B.正反應(yīng)速率:ν(a)>ν(c); ν(b)>ν(d)
C.平衡常數(shù): K(a) ="K(c)" ; K(b) >K(d)
D.平均摩爾質(zhì)量:M(a)<M(c); M(b)>M(d)
(5)已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=" +" 41.3 kJ·mol-1,試寫出由
CO2和H2制取甲醇的熱化學(xué)方程式 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。已知1mol SO2(g)氧化為1mol SO3(g)的ΔH= —99kJ·mol-1。請回答下列問題:
(1)圖中A、C分別表示 、 ,E的大小對該反應(yīng)的反應(yīng)熱 (填“有”或“無”)影響。該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑,加V2O5會使圖中B點 (填“升高”還是“降低”),△H (填“變大”、“變小”或“不變”),理由是 。
(2)圖中△H= KJ·mol-1。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體,可作為一種新型能源,由合成氣(組成為H2、CO、和少量CO2)直接制備二甲醚,其中主要過程包括以下四個反應(yīng)(均為可逆反應(yīng)):
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g) △H1=—90.1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g) △H2=—49.0 kJ·mol-1
水煤氣變換反應(yīng)③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g) △H3=—41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反應(yīng)④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=—24.5 kJ·mol-1
(1)由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為 。
(2)一定溫度下,在恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①,下列描述能說明反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的是 。
a.容器中氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變
b.容器中氣體密度保持不變
c.CH3OH(g)濃度保持不變
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
(3)一定溫度下,將8mol CH3OH(g)充入5L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)④,一段時間后到達(dá)平衡狀態(tài),反應(yīng)過程中共放出49kJ熱量,則CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為 ,該溫度下,平衡常數(shù)K= ;該溫度下,向容器中再充入2mol CH3OH(g),對再次達(dá)到的平衡狀態(tài)的判斷正確的是 。
a.CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小
b.CH3OCH3 (g)的體積分?jǐn)?shù)增大
c.H2O(g)濃度為0.5mol·L-1
d.容器中的壓強變?yōu)樵瓉淼?.25倍
(4)二甲醚—氧氣燃料電池具有啟動快,效率高等優(yōu)點,其能量密度高于甲醇燃料電池,若電解質(zhì)為酸性,二甲醚—氧氣燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為 ;消耗2.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氧氣時,理論上流經(jīng)外電路的電子 mol
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
尿素(H2NCONH2)是有機態(tài)氮肥,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著非常重要的作用。
(1)工業(yè)上合成尿素的反應(yīng)分兩步進(jìn)行:
第一步:2NH3(l)+CO2H2NCOONH4(氨基甲酸銨)(l) △H1
第二步:H2NCOONH4 (l) H2O+ H2NCONH2(l)△H2
某化學(xué)學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在體積為1 L的密閉容器中投入4 mol NH3和1 mol CO2,實驗測得反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量隨時間的變化如下圖I所示。
已知總反應(yīng)的快慢是由較慢的一步反應(yīng)決定的。則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第______步反應(yīng)決定, 總反應(yīng)進(jìn)行到______min時到達(dá)平衡。
②第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如上右圖II所示,則ΔH2______0(填“>”、“<”或“=”。)
(2)該小組將一定量純凈的氨基甲酸銨置于特制的密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變,固體試樣體積忽略不計),在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡:。實驗測得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表:
溫度/℃ | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
平衡總壓強/Kpa | 5.7 | 8.3 | 12.0 | 17.1 | 24.0 |
平衡氣體總濃度/10-3mol/L | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.4 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
下圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分,試運用所學(xué)知識,解決下列問題:
I.已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡表常數(shù)達(dá)式為:K=,它所對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
II.二甲醚(CH3OCH3)在未來可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用,工業(yè)上以CO和H2為原料生產(chǎn)CH3OCH3。工業(yè)制備二甲醚在催化反應(yīng)室中(壓力2.0~10.0Mpa,溫度230~280℃)進(jìn)行下列反應(yīng):
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.7kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=-41.2kJ·mol-1
(1)催化反應(yīng)室中總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 。
830℃時反應(yīng)③的K=1.0,則在催化反應(yīng)室中反應(yīng)③的K 1.0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)在某溫度下,若反應(yīng)①的起始濃度分別為:c(CO)=1 mol/L,c(H2)=2.4 mol/L,5 min后達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率為50%,則5 min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為 ;若反應(yīng)物的起始濃度分別為:c(CO)=4 mol/L,c(H2)=a mol/L;達(dá)到平衡后,c(CH3OH)=2 mol/L,a= mol/L。
(3)反應(yīng)②在t℃時的平衡常數(shù)為400,此溫度下,在0.5L的密閉容器中加入一定的甲醇,反應(yīng)到某時刻測得各組分的物質(zhì)的量濃度如下:
物質(zhì) | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
c(mol/L) | 0.8 | 1.24 | 1.24 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
為了減少CO對大氣的污染,某研究性學(xué)習(xí)小組擬研究CO和H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H2。已知:
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH =-566 kJ·moL-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH =-483.6 kJ·moL-1
H2O(g)=H2O(l) ΔH =-44.0 kJ·moL-1
(1)氫氣的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱△H = kJ·moL-1。
(2)寫出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的熱化學(xué)方程式: 。
(3)H2是一種理想的綠色能源,可作燃料電池;若該氫氧燃料電池以KOH為電解質(zhì)溶液,其負(fù)極的電極反應(yīng)式是 。
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