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(1)甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料,工业上用CO和H2在一定条件下制...

1)甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料,工业上用COH2在一定条件下制备CH3OH的反应为:CO(g)+2H2(g)= CH3OH(g),在体积为1L的恒容密闭容器中,充入2 molCO4molH2,一定条件下发生上述反应,测得CO(g)CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始至达到平衡,用氢气表示的平均反应速率υ(H2)=_______mol/(L·min)

②下列说法正确的是______(填字母序号)

A.达到平衡时,CO的转化率为75%

B5min后容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变

C.达到平衡后,再充入氩气,反应速率减小

D2minυ()>υ()2minυ()<υ()

③该条件下反应的平衡常数K=______

2)已知:ICO的燃烧热为H=283.0kJ·mol1

IIH2O(1)=H2O (g)    H=+44.0 kJ·mol1

III2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g)  H=15.5 kJ·mol1

则①2CH3OH(g)+CO(g)+O2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O( l)  H=_____

②对于可逆反应2CH3OH(g)+CO(g)+ O2(g)CH3 OCOOCH3(g)+H2O(1)采取以下措施可以提高CH3OCOOCH3产率的是____(填字母)

A.降低体系的温度    B.压缩容器的体积

C.减少水量          D.选用适当的催化剂

3)比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电。高铁电池的总反应为:3Zn(OH)+2Fe(OH)3+4KOH 3Zn+2K2 FeO4+8H2O,则充电时的阳极反应式为_______

4)若往20mL0.0lmol/L的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液,测得混合溶液的温度变化如下图所示,下列有关说法正确的是______(填序号)

①该烧碱溶液的浓度为0.02mol/L

②该烧碱溶液的浓度为0.01mol/L

HNO2的电离平衡常数:b>a

④从b点到c点,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(NO2)>c(OH)>c(H+)

 

0.6 AB 3 -342.5 kJ·mol-1 AB Fe(OH)3-3e-+5OH-= FeO42-+4H2O ②③ 【解析】 (1)①根据速率定义式求算。 ② A.根据三段式求算。 B.反应前后气体质量不变,气体物质的量变化,5min后反应达到平衡状态,容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变。 C. 达到平衡后,再充入氩气,总压增大分压不变,速率不变。 D.2min前后反应未达到平衡状态,反应正向进行,υ(正)>υ(逆)。 ③根据平衡常数K=c(CH3OH)/[c(CO)c2(H2)]求算。 (2)①根据盖斯定律求算。 ②2CH3OH(g)+CO(g)+ O2(g)CH3 OCOOCH3(g)+H2O(1) △H=-342.5 kJ·mol-1,提高CH3OCOOCH3产率,需使平衡右移。 (3)充电时阳极上失去电子发生氧化反应。 (4)①②HNO2是弱酸,亚硝酸电离是吸热过程,酸碱中和反应是放热反应,当恰好完全中和时放热最多,根据此确定c(NaOH)。 ③电离是吸热,温度越高电离平衡常数越大。 ④当c(NaOH)较大时,可能出现c(Na+)>c(OH-) >c(NO2-)>c(H+)。 (1)①从反应开始至达到平衡,υ(CO)=(1.5mol/L)/5min=0.3mol/(L∙min),υ(H2)= 2υ(CO)=0.6 mol/(L·min),故答案为0.6。 ② A. CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 起(mol) 2 4 0 转(mol) 1.5 3 1.5 平(mol) 0.5 1 1.5 达到平衡时,CO的转化率为(1.5mol÷2mol)×100%=75%,故A正确; B.反应前后气体质量不变,气体物质的量变化,5min后反应达到平衡状态,容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变,故B正确; C. 达到平衡后,再充入氩气,总压增大分压不变,速率不变,故C错误; D.2min前后反应未达到平衡状态,反应正向进行,υ(正)>υ(逆),故D错误; 故选AB。 ③该条件下反应的平衡常数K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)= 1.5/(0.5×12)=3,故答案为3。 (2)①I.根据CO的燃烧热为△H=-283.0kJ·mol-1,得出CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) △H=-283.0kJ·mol-1①, II.H2O(1)=H2O (g) △H=+44.0 kJ·mol-1,② III.2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g) △H=-15.5 kJ·mol-1③ 根据盖斯定律,①-②+③得到2CH3OH(g)+CO(g)+O2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O( l),△H=-342.5 kJ·mol-1,故答案为-342.5 kJ·mol-1。 ②2CH3OH(g)+CO(g)+ O2(g)CH3 OCOOCH3(g)+H2O(1) △H=-342.5 kJ·mol-1,提高CH3OCOOCH3产率,需使平衡右移, A. 降低体系的温度,平衡右移,故A正确; B. 压缩容器的体积,相当于增大压强,平衡右移,故B正确; C.水的浓度是个定值,故C错误; D. 催化剂只能改变反应速率,不能使平衡移动,故D错误; 故选AB。 (3)高铁电池的总反应为:3Zn(OH)+2Fe(OH)3+4KOH 3Zn+2K2 FeO4+8H2O,充电时阳极上失去电子发生氧化反应,故阳极反应式为:Fe(OH)3-3e-+5OH-= FeO42-+4H2O,故答案为Fe(OH)3-3e-+5OH-= FeO42-+4H2O。 (4)①HNO2是弱酸,亚硝酸电离是吸热过程,酸碱中和反应是放热反应,当恰好完全中和时放热最多,c(NaOH)=(0.02L×0.01mol/L)/0.02L=0.01mol/L,故①错误,②正确; ③电离是吸热,温度越高电离平衡常数越大,所以HNO2的电离平衡常数:b点>a点,故③正确; ④从b点到c点,当c(NaOH)较大时,可能出现c(Na+)>c(OH-) >c(NO2-)>c(H+),故④错误; 故选②③。  
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随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。甲胺铅碘(CH3NH3PI3)引用作新敏化太阳能电池的敏化剂,可由CH3NH2PbI2HI为原料合成。回答下列问题:

1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)  H1

NH3电子式为_______

②已知该反应中相关化学键的键能数据如下:

则该反应的H1=_______kJ·mol1

2)上述反应中所需的甲醇可以利用甲烷为原料在催化剂作用下直接氧化来合成。煤炭中加氢气可发生反应:C(s)+2H2(g)CH4(g)   H2。在密闭容器中投入碳和H2,控制条件使其发生该反应,测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图中曲线所示。

①该反应的H2_______0(“>” “<”“=”),判断理由是_______

②在4MPa1100K时,图中Xv(H2)____ v(H2)(“>”“<”“=”)。该条件下,将1molC2molH2通入密闭容器中进行反应,平衡时测得的转化率为80%CH4的体积分数为______。若维持容器体积不变,向其中再加入0.5mo1C1mo1H2,再次达到平衡后,平衡常数K_____(增大减小不变”)

③某化学兴趣小组提供下列四个条件进行上述反应,比较分析后,你选择的反应条件是______(填字母序号)

A5MPa 800K      B6MPa 1000K    C10MPa 1000K    D10MPa 1100K

3)已知常温下PbI2饱和溶液(呈黄色)c(Pb2+)=1.0×103mol·L1Pb(NO3)2溶液与KI溶液混合可形成PbI2沉淀。现将浓度为2×103mol·L1Pb(NO3)2溶液与一定浓度的KI溶液等体积混合,则生成沉淀所需KI溶液的最小浓度为______

 

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能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料。

(1)已知:

则煤气化主要反应________________

(2)已知的正反应速率为,逆反应速率为k为速率常数。2500K时, ,则该温度下的反应平衡常数K=_________________

(3)甲醇制甲醚的有关反应为: 一定温度下,在三个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生该反应。

容器编号

温度/℃

起始物质的量/mol

平衡物质的量/mol

CH3OH

CH3OCH3

H2O

I

387

0. 20

x

 

II

387

0. 40

 

y

207

0. 20

0. 090

0. 090

 

 

________________.

②已知时该反应的化学平衡常数K=4。该温度下,若起始时向容器I中充入0.10mol ,则反应将向_________(填)反应方向进行。

③容器Ⅱ中反应达到平衡后,若要进一步提高甲醚的产率,可以采取的措施为______________(填序号)

A.升高温度    B.其他条件不变,增加的物质的量

C.降低温度    D.保持其他条件不变,通入氖气

(4)为减少雾霾、降低大气中有害气体含量,研究机动车尾气中的排放量意义重大。机动车尾气污染物的含量与空/燃比(空气与燃油气的体积比)的变化关系示意图如图所示:

①当空/燃比达到15减少的原因可能是__________(填字母)。

a.反应是吸热反应

b.当空/燃比大干15后,燃油气燃烧放出的热量相应减少

②随空/燃比增大,CO的含量减少的原因是______

 

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探索CO2CH4的反应使其转化为COH2,对减缓燃料危机,减少温室效应具有重要意义。回答下列问题

(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)  △H1=+206.1kJ·mol1

2H2(g)+CO(g)CH3OH(1)   △H2=128.3kJ·mol1

2H2(g)+O2(g)2H2O(g)    △H3=483.6kJ·mol1

25℃时,在合适的催化剂作用下,采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为______________________

(2)向某密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L1CH4CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①工业生产时一般会选择在P41250℃条件下进行反应,请解释其原因______________________

②在压强为P41100℃的条件下,该反应在5min时达到平衡点X,则0-5min内,用CO表示该反应平均速率为___________;该温度下,反应的平衡常数为___________(保留3位有效数字)

(3)工业上用COH2制取甲醇反应方程式为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)。对于该合成反应,若通入的CO的物质的量一定,如图为4种投料比[n(CO)n(H2)分别为5710175912]时,反应温度对CO平衡转化率的影响曲线。

①曲线b对应的投料比是___________

②当反应在曲线abc对应的投料比下达到相同的平衡转化率时,对应的反应温度和投料比的关系是___________

③投料比为1017反应温度为T1时,平衡混合气体中CO的物质的量分数为___________

 

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氮的化合物应用广泛,但氮氧化物是重要的空气污染物,应降低其排放。

(1)CO2NH3可合成氮肥尿素

已知:①2NH3(g)+CO2(g)===NH2CO2NH4(s)   H=159.5kJ·mol1

NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2(s)+H2O(g)     H=+116.5kJ·mol1

H2O(1)===H2O(g)  H=+44kJ·mol1

CO2NH3合成尿素(副产物是液态水)的热化学方程式为___________

(2)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:

CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    H

在温度为T1T2时,分别将0.40 mol CH41.0 mol NO2充入体积为1L的密闭容器中,n(CH4)随反应时间的变化如图所示:

①根据如图判断该反应的H___________0(填“>”“<”“=”),理由是___________

②温度为T1时,0~10minNO2的平均反应速率v(NO)2=___________,反应的平衡常数K=______(保留三位小数)

③该反应达到平衡后,为再提高反应速率同时提高NO2的转化率,可采取的措施有______(填编号)

A.改用高效催化剂    B.升高温度

C.缩小容器的体积    D.增加CH4的浓度

(3)利用原电池反应可实现NO2的无害化,总反应为6NO2+8NH3===7N2+12H2O,电解质溶液为NaOH溶液,工作一段时间后,该电池正极区附近溶液pH___________(增大”“减小不变”),负极的电极反应式为___________

(4)氮的一种氢化物HN3,其水溶液酸性与醋酸相似,则NaN3溶液中各离子浓度由大到小的顺序为___________;常温下将 a mol·L1HN3b mol·L1Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(N3),则该混合物溶液呈___________(”“”)性,溶液中c(HN3)=___________ mol·L1

 

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二氧化硫是大气的主要污染物之一。催化还原SO2不仅可以消除SO2的污染,还可以得到工业原料S。燃煤烟气中硫的回收反应为:2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l)   △H。

(1)已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)   △H1=566.0kJ·mol1

S(l)+O2(g)===SO2(g)    △H2=296.8 kJ·mol1

则硫的回收反应的△H=___________ kJ·mol1

(2)其他条件相同、催化剂不同时,硫的回收反应中SO2的转化率随反应温度的变化如图所示。260℃时,___________(填“La2O3“NiO”“TiO2”)的催化效率最高。La2O3NiO作催化剂均可能使SO2的转化率达到很高,不考虑价格因素,选择La2O3的主要优点是___________

(3)一定条件下,若在恒压密闭容器中发生硫的回收反应,SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,则P1P2P3P4由大到小的顺序为___________;某温度下,若在恒容密闭容器中,初始时c(CO)=2 a mol·L1c(SO2)= a mol·L1SO2的平衡转化率为80%,则该温度下反应的化学平衡常数为___________

(4)某实验小组为探究烟气流速、温度对该反应的影响,用La2O3作催化剂,分别在两种不同烟气流量、不同温度下进行实验。实验结果显示:在260℃时,SO2的转化率随烟气流量增大而减小,其原因是___________;在380℃时,SO2的转化率随烟气流量增大而增大,其原因是___________

(5)工业上常用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2,将烟气通入1.0 mol·L1N2SO3溶液,当溶液pH约为6时,吸收SO2的能力显著下降此时溶液中c(HSO3)c(SO32)=___________(已知H2SO3Ka1=1.5×10-2Ka2=1.0×10-7)

 

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