处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。
(1)CO用于处理大气污染物N2O所发生的反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g) △H。几种物质的相对能量如下:
①△H=___________ kJ·mol-1。改变下列“量”,一定会引起△H发生变化的是___________(填代号)
A.温度 B.反应物浓度 C.催化剂 D.化学计量数
②有人提出上述反应可以用“Fe+”作催化剂。其总反应分两步进行:
第一步:Fe++N2O===FeO++N2;第二步:____________(写化学方程式)。
第二步步反应不影响总反应达到平衡所用时间,由此推知,第二步反应速率_____第一步反应速率(填“大于”或“等于”)。
(2)在实验室,采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO,发生反应:I2O5 (s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)。测得CO的转化率如图1所示。
①相对曲线a,曲线b仅改变一个条件,改变的条件可能是________。
②在此温度下,该可逆反应的平衡常数K=___________(用含x的代数式表示)。
(3)工业上,利用CO和H2合成CH3OH。在1L恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)和 n molH2,在250℃发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),测得混合气体中CH3OH的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、c、d点中,CO的平衡转化率最大的点是___________。
(4)有人提出,利用2CO(g)===2C(s)+O2(g)消除CO对环境的污染,你的评价是___________(填“可行”或“不可行”)
(5)CO-空气碱性燃料电池(用KOH作电解质),当恰好完全生成KHCO3时停止放电。写出此时负极的电极反应式:_________。
碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。回答下列问题:
(1)一种制备氮氧化铝的反应原理为23Al2O3+15C+5N2=2Al23O27N5+15CO ,产物Al23O27N5中氮的化合价为______,该反应中每生成1 mol Al23O27N5,转移的电子数为________NA。
(2)真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:
Ⅰ.Al2O3(s)+3C(s)=Al2OC(s)+2CO(g) ΔH1
Ⅱ.2Al2OC(s)+3C(s)=Al4C3(s)+2CO(g) ΔH2
Ⅲ.2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) ΔH3
①ΔH3=_________(用ΔH1、ΔH2表示)。
②Al4C3可与足量盐酸反应制备一种烃。该反应的化学方程式为________________。
(3)下列是碳热还原法制锰合金的三个反应,CO与CO2平衡分压比的自然对数值与温度的关系如图所示(已知Kp是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数)。
Ⅰ.Mn3C(s)+4CO2(g)3MnO(s)+5CO(g) Kp(Ⅰ)
Ⅱ.Mn(s)+CO2(g)MnO(s)+CO(g) Kp(Ⅱ)
Ⅲ.Mn3C(s)+CO2(g)3Mn(s)+2CO(g) Kp(Ⅲ)
①ΔH>0的反应是____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②1 200 K时,在一体积为2 L的恒容密闭容器中有17.7 g Mn3C(s)和0.4 mol CO2,只发生反应Ⅰ,5 min 后达到平衡,此时CO的浓度为0.125 mol/L,则0~5 min内v(CO2)=_________。
③在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g),只发生反应Ⅱ,下列能说明反应Ⅱ达到平衡的是____(填字母)。
A.容器的体积不再改变 B.固体的质量不再改变 C.气体的总质量不再改变
H2是一种重要的清洁能源。
(1)2018年我国某科研团队利用透氧膜,一步即获得合成氨原料和合成液态燃料的原料。其工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4:1计)。工作过程中,膜I侧所得=3,则膜I侧的电极方程式为________________________。
(2)已知: CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJ/mol,
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3= -41.1 kJ/mol,H2还原CO反应合成甲醇的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1,则ΔH1=_____________ kJ/mol,该反应自发进行的条件为_________。
A.高温 B.低温 C.任何温度条件下
(3)恒温恒压下,在容积可变的密闭容器中加入1mol CO和2.2 mol H2,发生反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。
P1_______P2,判断的理由是____________________________。
(4)若反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1L的密闭容器中发生,反应过程中各物质的物质的量随时间变化见下表所示:
时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 |
H2 | 4 |
| 2 |
|
CO | 2 |
|
| 1 |
CH3OH(g) | 0 | 0.7 |
|
|
①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是_____(填字母);
A.容器内压强保持不变 B.2v正(H2)=v逆(CH3OH)
C.混合气体的相对分子质量保持不变 D.混合气体的密度保持不变
②若起始压强为P0 kPa,则在该温度下反应的平衡常数Kp=__________(kPa)-2。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
③反应速率若用单位时间内分压的变化表示,则10min内H2的反应速率v(H2)= _______Pa/min。
金属锰在冶金工业中用来制造特种钢,常作为脱硫剂和去氧剂,其化合物广泛应用于电池、机械制造业等领域。
(1)以软锰矿(主要为MnO2)为原料通过热还原法得到金属锰涉及的两个反应:
①3MnO2(s)=Mn3O4(s)+ O2(g) △H1= akJ•mol-1
②3Mn3O4(s)+ 8Al(s) =4A12O3(s) + 9Mn(s) △H2= bkJ•mol-1
已知A1的燃烧热为 ckJ•mol-1,则MnO2与A1发生铝热反应的热化学方程式为___________。
(2)科研人员将制得的锰粉碎后加入到SnCl2溶液中使其浸出(假定杂质不反应,溶液 体积不变),发生反应Mn(s)+ Sn2+(aq)Mn2+(aq)+ Sn(s)(已知含Sn2+水溶液为米黄色)
请回答下列问题:
①为加快反应速率可以采取的措施有__________;不考虑温度因素,一段时间后Mn的溶解速率加快,可能的原因是____________________。
②下列能说明反应已达平衡的有____________________(填编号)。
A.溶液的颜色不发生变化
B.溶液中c(Mn2+)=c( Sn2+)
C.体系中固体的质量不变
D.Mn2+与Sn2+浓度的比值保持不变
③室温下,测得溶液中阳离子浓度c(R2+)随时间的变化情况如下图所示,则上述反应的平衡常数K=_________________,Mn2+的产率为____________。
④若其他条件不变,10min后向容器中迅速加入蒸馏水至溶液体积变为原来的2倍,则 再次平衡时c(Mn2+) =____________(不考虑离子水解的影响)。
(3)MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得,其阳极反应式为_____________________,阳极附近溶液的pH____________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)电解制锰后的废水中含有Mn2+,常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀,过滤后再向滤液中加入等体积的Na2S溶液,进行二级沉降。为了将Mn2+的浓度降到1.0×l0-9mol/L,则加入的Na2S溶液的浓度至少是____________mol/L [已知Ksp(MnS)=4.5×l0-14]。
(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 molCO和4molH2,一定条件下发生上述反应,测得CO(g)和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%
B.5min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
D.2min前υ(正)>υ(逆),2min后υ(正)<υ(逆)
③该条件下反应的平衡常数K=______。
(2)已知:I.CO的燃烧热为△H=-283.0kJ·mol-1
II.H2O(1)=H2O (g) △H=+44.0 kJ·mol-1
III.2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g) △H=-15.5 kJ·mol-1
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
③HNO2的电离平衡常数:b点>a点
④从b点到c点,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(NO2-)>c(OH-)>c(H+)
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CH3NH2、PbI2及HI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。
①NH3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·mol-1
(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(填“>” 、“<”或“=”),判断理由是_______。
②在4MPa、1100K时,图中X点v正(H2)____ v逆(H2)(填“>”、“<”或“=”)。该条件下,将1molC和2molH2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0.5mo1C和1mo1H2,再次达到平衡后,平衡常数K_____(填“增大”、“减小”或“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)。
A.5MPa 800K B.6MPa 1000K C.10MPa 1000K D.10MPa 1100K
(3)已知常温下PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3mol·L-1,Pb(NO3)2溶液与KI溶液混合可形成PbI2沉淀。现将浓度为2×10-3mol·L-1的Pb(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______。