已知25 ℃、101 kPa下,石墨、金刚石燃烧的化学方程式分别为:C(石墨) + O2(g) = CO2(g),⊿H =-393.51 Kj/mol;C(金刚石) + O2(g) = CO2(g),⊿H =-395.41 Kj/mol 。据此推理下列结论中,正确的是( )。
A.金刚石比石墨稳定
B.由石墨制备金刚石一定是吸热反应
C.石墨的能量比金刚石的能量高
D. 石墨转化为金刚石是物理变化
可逆反应: 3A(g)3B(?)+C(?)(正反应为吸热反应),随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势, 则下列判断正确的是( )
A.B和C可能都是固体 B.B和C一定都是气体
C.若C为固体,则B一定是气体 D.B和C不可能都是气体
沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出445 kJ的热量,则下列热化学方程式中正确的是( )
A.CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(1) △H= —890 kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) △H= +890 kJ/mol
C.2CH4(g)+4O2(g)==2CO2(g)+4H2O(1) △H= +1780 kJ/mol
D.1/2 CH4(g)+O2(g)==1/2 CO2(g)+H2O(1) △H= —890 kJ/mol
下列说法中不正确的是( )
A.如何提高燃烧效率,节约能源是当今世界各国能源研究的前沿课题之一
B.物质燃烧一定是放热反应
C.绿色植物进行光合作用时太阳能转化为化学能
D.增加炼铁高炉的高度,可以降低高炉气中CO的含量
(16分) 向一定体积的密闭器中加入2 mol A、0.6 mo1 C和一定量的B三种气体.一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图(Ⅰ)所示,其中t0~t1 阶段c(B)未画出.图(Ⅱ)为t2时刻后改变反应条件,化学反应速率随时间变化的情况,四个阶段改变的条件均不相同,每个阶段只改变浓度、温度、压强、催化剂中的一个条件,其中t3~t4阶段为使用催化剂.
请回答下列问题:
(1)若t1=15 min,则t0~t1阶段以C物质的浓度变化表示反应速率为 。
(2) t4~t5阶段改变的条件为 ,B的起始物质的量浓度为 ,各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:
t1~t2 |
t2~t3 |
t3~t4 |
t4~t5 |
t5~t6 |
K1 |
K2 |
K3 |
K4 |
K5 |
则K1= (保留两位小数),
K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为 (用“>”、“<”或“=”连接).
(3) t5~t6阶段保持容器内温度不变,若A的物质的量共变化了0.01 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ,写出此温度下该反应的热化学方程式
。
(4)在相同条件下,若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C,要达到t1时刻同样的平衡,a、b、c要满足的条件为 .
【解析】(1)化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。根据图像I可知在15min内C的浓度变化量是0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L,所以速率为
(2)由图像Ⅱ可知,在t4~t5阶段反应速率减小,但平衡不移动,所以改变的条件不可能是温度和浓度,由于在t3~t4阶段为使用催化剂,所以该阶段只是降低压强。这说明改变压强平衡不移动,因此反应前后体积是不变的。根据图像I可知A是反应物,C是生成物,二者的变化量之比是2︰3,所以要使反应前后体积不变,B只是反应物,及反应的方程式为2A+B3C。C的浓度增加了0.3mol/L,则B的浓度减少了0.1mol/L,所以B的起始浓度是0.4mol/L+0.1mol/L=0.5mol/L。在t1~t2阶段平衡是ABC的浓度(mol/L)分别为0.8、0.4、0.6,所以平衡常数为。因为平衡常数只与温度有关,根据图像可知在t5~t6阶段,正逆反应速率同时增大,但平衡向正反应方向移动,因为该条件只能是温度且是升高温度,所以反应是吸热反应,因此K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为K1=K2=K3=K4<K5。
(3)根据题意科判断,每消耗0.01molA,反应就吸收能量akJ,所以反应的热化学方程式为2A(g)+B(g)⇋3C(g) △H=+200kJ/mol。
(4)因为容器容积不变(容器容积是2L),所以要使平衡等效,则起始物质的物质的量是相等的。根据题意可知起始时AB的物质的量分别为2.4mol和1.2mol,则把cmol的C转化为AB,则AB的物质的量(mol)分别是a+2c/3、b+c/3,所以关系式必须满足a+2c/3=2.4、b+c/3=1.2.
(8分)现有以下四种溶液;①pH=2的CH3COOH溶液;②pH=2的HCl溶液;③pH=12的氨水;④pH=12的NaOH溶液.请回答下列问题:
(1) ②④溶液中由水电离出来的c(H+)的关系是:② ④(填“>”“<”或“=”).
(2) 将②③溶液等体积混合后,溶液的pH 7 (填“>”“<”或“:”). ,
(3)将①④溶液均稀释至原来的10倍后,它们的pH之和 14(填“>”“<”或“=”).
(4)向300 mL溶液④中通入44.8 mL C02(标准状况)气体,充分反应后,溶液中粒子浓度关系正确的是 ( )
A、c(Na+)+ c(H+)= c(OH—)+ c(HCO3—)+ 2c(CO32—)
B、c(Na+)= c(HCO3—)+ c(CO32—)+ c(H2CO3)
C、c(Na+)> c(CO32—)> c(HCO3—)> c(OH—)> c(H+)
D、c(Na+)> c(HCO3—)> c(CO32—)> c(OH—)> c(H+)
【解析】(1)水属于弱电解质,存在电离平衡:H2OH++OH—。所以不论是酸还是碱均是抑制水的电离,②和④中氢离子和OH—的的浓度均相同,抑制水的电离程度是相同的,所以由水电离出来的c(H+)是相同的。
(2)盐酸的浓度是0.01mol/L,氨水是弱电解质,所以其浓度大于0.01mol/L,因此反应后氨水是过量的,溶液显碱性,pH大于7.
(3)。强碱每稀释10n倍,强碱的pH就减小n个单位,所以pH=12的氢氧化钠稀释10倍,pH=11。但醋酸是弱电解质,稀释10倍后溶液的pH将大于3,所以它们的pH之和小于14.
(4)300mlpH=12的氢氧化钠,其物质的量是0.01mol/L×0.3L=0.003mol。44.8 mL C02(标准状况)气体的物质的量是0.002mol,所以二者混合反应后生成物是碳酸钠和碳酸氢钠的混合液,其中二者的物质的量均是0.001mol。CO32-的水解程度大于HCO3-的水解程度,所以选项C错误,D正确。选项A符合电荷守恒,选项B符合物料守恒,均正确。