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氢气是一种清洁能源,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点。 (1)纳米级的Cu2...

氢气是一种清洁能源,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点。

1)纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。一定温度下,在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气发生反应:2H2O(g)满分5 manfen5.com2H2(g)O2(g)△H = +484kJ·mol—1,不同时段产生O2的量见下表

时间/min

20

40

60

80

n(O2)/mol

0.0010

0.0016

0.0020

0.0020

上述反应过程中能量转化形式为光能转化为           能,达平衡过程中至少需要吸收光能为             kJ

2)现有反应:CO(g)+ H2O(g) 满分5 manfen5.comCO2(g)+ H2(g)  △H<0,在相同温度和相同体积下进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表:

物质的量

CO

H2 O

CO2

H2

a mol

a mol

0 mol

0 mol

0mol

0 mol

2a mol

a mol

0 mol

0 mol

a mol

a mol

a mol

a mol

a mol

a mol

 

上述四种情况达到平衡后,甲、乙、丙、丁容器中n(CO)的大小顺序为          

3)金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝。高温下,在密闭容器中用H2还原WO3得金属钨,总反应为WO3 (s) + 3H2 (g)满分5 manfen5.comW (s) + 3H2O (g)。请回答下列问题:

某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,则H2的平衡转化率为             

上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:

温度

25℃  ~  550℃  ~  600℃  ~  700℃

主要成份

WO3     W2O5      WO2        W

假设WO3完全转化为W,则三个阶段消耗H2物质的量之比为             

钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发使灯丝变细加入I2可延长灯管的使用寿命其工作原理为W (s) +2I2 (g) 满分5 manfen5.comWI4 (g)。下列说法正确的有               (填字母)。

A.灯管内的I2可循环使用

BWI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上

CWI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长

D.温度升高时,WI4的分解速率加快,WI2的化合速率减慢

 

(16分) (1)化学;0.968 (2)丁>乙>甲=丙; (3)①60%;②1:1:4;③AB。 【解析】 试题分析:(1)上述反应过程中将光能转化成了化学能,达平衡时,生成氧气0.002mol,至少需要吸收的光能为0.002mol×484kJ•mol-1=0.968kJ,故答案为:化学;0.968; (2)该反应是一个气体体积不变的反应,等效平衡条件是采用“一边倒”方法转化后对应物质成比例即可。假设将CO、H2O(g)全部转化为CO2、H2,甲和丙均只有反应物,不需转化,对乙和丁进行“一边倒”转化,假设乙、丁中的CO、H2O(g)全部转化为CO2、H2,再与甲、乙比较: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 甲转化后 0mol 0mol amol amol 乙 0mol 0mol 2amol amol 丙 0mol 0mol amol amol 丁转化后 0mol 0mol 2amol 2amol 经转化后,甲、丙的浓度一样,乙、丁的起始浓度一样,且乙、丁的CO2的物质的量大于甲、丙的CO2的物质的量,相当于在甲或丙的基础上增加二氧化碳的浓度,使平衡逆向移动,因此乙、丁平衡时的CO物质的量比甲、丙大,丁H2的物质的量大于乙的H2的物质的量,相当于在乙的基础上增加氢气的浓度,使平衡逆向移动,因此丁平衡时的CO物质的量比乙大,故答案为:丁>乙>甲=丙; (3)①由反应方程式知,消耗的H2与生成的水的物质的量相等,故H2的平衡转化率为×100%=60%,故答案为:60%; ②500℃时,温度介于25℃~550℃,固体为WO3;由表中主要成分与温度关系可知,第二阶段反应为W2O5与H2反应生成WO2,同时还生成H2O,反应方程式为:W2O5+H2=2WO2+H2O;假定有2molWO3,由2WO3+H2W2O5+H2O、W2O5+H22WO2+H2O、WO2+2H2W+2H2O可知,三个阶段消耗的氢气的物质的量之比为1mol:1mol:2mol×2=1:1:4,故答案为:1:1:4; (4)由所给化学方程式知,挥发的W与I2结合形成气态WI4,由于气体运动的结果,WI4会与还没有挥发的W接触,在高温下WI4分解生成的W及I2,生成W附着在还没有挥发的W上,灯管内的I2可循环使用,故A、B对;灯管壁温度较低,WI4不会分解,故C错;升高温度,也能加快W与I2的反应速率,故D错,故答案为:AB。 考点:考查了化学平衡移动原理、化学平衡计算、等效平衡等相关知识。  
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考点分析:
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Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。反应A4HCl(g)O2(g) 满分5 manfen5.com2Cl2(g)2H2O(g)

1)研究表明反应A通过如下图所示的催化剂循环实现。

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反应为:2HCl(g)CuO(s)满分5 manfen5.comH2O(g)CuCl2(g)  ΔH1

反应生成1 mol Cl2(g)的反应热为ΔH2,则A反应的反应热表示为             (ΔH1ΔH2表示)

2)反应A中,4mol HCl被氧化,放出115.6kJ的热量,且部分化学键断裂示意图如下:

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①H2O的电子式是            ,反应A的热化学方程式是             

断开1 mol H—O键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为          kJH2OH—O 键比HClH—Cl             (填)。

3)新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。

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实验测得在一定压强下,总反应的HCl平衡转化率随温度变化的ɑHCl—T曲线如上图所示,若压缩体积使压强增大,画出相应ɑHCl—T曲线的示意图,并简要说明理由        

 

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甲醇既是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为COCO2H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:

①CO(g)2H2(g) 满分5 manfen5.comCH3OH(g) ΔH1=99 kJ·mol1

②CO2(g)3H2(g) 满分5 manfen5.comCH3OH(g)H2O(g) ΔH2=—58 kJ·mol1

③CO2(g)H2(g) 满分5 manfen5.comCO(g)H2O(g) ΔH3=41 kJ·mol1

回答下列问题:

1)反应的化学平衡常数K的表达式为               。下图中能正确反映该反应平衡常数K随温度变化关系的曲线为            (“a”“b”),其判断理由是              

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2)合成气的组成满分5 manfen5.com时,体系中的CO平衡转化率(a)随温度升高而减小,分析其主要原因有:反应为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;还有            

3)若在一定条件下,容积恒定为VL的反应室中充入amolCO2amolH2,在催化剂作用下仅发生反应,下列措施一定使c(CH3OH)/c(CO)增大的是           (填字母)。

A.升高温度             B.充入Ar(g)使体系的总压增大

C.恒温恒容再充入H2     D.恒温恒容再充入a mol CO2a mol H2

 

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白云石的主要成份是CaCO3·MgCO3在我国有大量的分布。以白云石为原料生产的钙镁系列产品有广泛的用途。白云石经煅烧、熔化后得到钙镁的氢氧化物,再经过碳化实现Ca2+、Mg2+的分离。

已知碳化反应是放热反应化学方程式Ca(OH)2+Mg(OH)2+3CO2满分5 manfen5.comCaCO3+Mg(HCO3)2+H2O。完成下列填空:

(1)Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性            (填“强”或“弱”)

Ca(OH)2的溶解度比Mg(OH)2的溶解度             (填“大”或“小”)。

(2)碳化温度保持在50~60 。温度偏高不利于碳化反应,原因是                         (至少写2点)。温度偏低也不利于碳化反应,原因是            

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(3)已知某次碳化时溶液中钙离子浓度随时间的变化如图所示,在10 min到13 min之内钙离子的反应速率为              。用化学方程式表示15 min之后钙离子浓度增大的原因           

 

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利用化学反应原理解决下列问题。

1CuCl2水溶液中存在如下平衡[Cu(H2O)4]2+()+4Cl满分5 manfen5.com [CuCl4]2—(绿)+4H2O请写出一个能使黄绿色CuCl2溶液向蓝色转化的操作是                           

2)将铁粉和硫粉混合后加热,待反应一发生即停止加热,反应仍可持续进行,直至反应完全生成新物质硫化亚铁。这现象说明了                    

3)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应: 满分5 manfen5.com △H=+124 kJ·mol1工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气物质的量之比为19),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。

在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:

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掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,说明水蒸气的加入相当于           (加压减压”)的效果。

控制反应温度为600℃的理由是               

 

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NH3及其盐都是重要的化工原料。

1)用NH4ClCa(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为                          (填字母)。

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2)恒定温度下在特制的密闭真空容器中充入2molNH31molCO2,发生反应制备氨基甲酸铵 2NH3(g)CO2(g) 满分5 manfen5.com NH2COONH4(s)(假设固体试样体积忽略不计)。若容器体积不变,可以判断该反应已经达到化学平衡的是         (填字母)。

Aυ(NH3)= 2υ(CO2)

B.密闭容器中总压强不变

C.密闭容器中混合气体的密度不变

上述反应达到平衡后,若在恒温下压缩容器体积,重新达平衡后混合气体中NH3的体积分数             (填增加减小不变)。

3)铵盐在水溶液中建立如下水解平衡:NH4Cl+H2O满分5 manfen5.comNH3·H2O+HCl,研究表明,浓度、温度、pH均对铵盐水解程度(即上述反应中中NH4Cl的转化率)产生影响。某兴趣小组探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。

试剂与仪器:固体NH4Cl、蒸馏水、100 mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)

设计实验方案,pH为拟测定的数据,表中V(溶液)表示所配制NH4Cl溶液的体积。

       物理量

实验序号

V(溶液)/mL

NH4Cl /g

温度/℃

pH

1

100

m

T1

 

2

100

m

T2

 

3

100

2m 

T2

 

 

请分析,实验12的目的是探究               对溶液中NH4Cl水解程度的影响,实验23的目的是探究              对溶液中NH4Cl水解程度的影响。

 

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