2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)CO2是大气中含量最高的一种温室气体,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。目前,由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展,其化学反应是:
2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g) △H>0。
①写出该反应的平衡常数表达式 。
②判断该反应在一定条件下,体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是 。
A.容器中密度不变
B.单位时间内消耗2molCO2,同时消耗1mol二甲醚
C.v(CO2)︰v(H2)=1︰3
D.容器内压强保持不变
(2)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO (g)2CO2 (g) + N2 (g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。据此判断:
① 该反应的ΔH 0(选填“>”、“<”)。
②当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)已知:CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)△H = ﹣a kJ•mol-1。
①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下:
温度(℃) | 250 | 300 | 350 |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c(CO)=0.4 mol·L-1、c(H2)=0.4 mol·L-1、c(CH3OH)=0.8 mol·L-1, 则此时v正 v逆(填“>”、“<”或“=”)。
②某温度下,在体积固定的2L的密闭容器中将1 mol CO和2 mol H2混合,测得不同时刻的反应前后压强关系如下:
时间(min) | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
压强比(P后/P前) | 0.98 | 0.90 | 0.80 | 0.70 | 0.70 | 0.70 |
则前15分钟,用氢气表示的平均化学反应速率为 ,达到平衡时CO的转化率为 。
乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产,回答下列问题:
(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇,写出相应反应的化学方程式 。
(2)已知:
甲醇脱水反应 2CH3OH(g)═CH3OCH3(g) + H2O(g)△H1=﹣23.9kJ•mol﹣1
甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g)═C2H4(g) + 2H2O(g)△H2=﹣29.1kJ•mol﹣1
乙醇异构化反应 C2H5OH(g)═CH3OCH3(g)△H3= + 50.7kJ•mol﹣1
则乙烯气相直接水合反应C2H4(g) + H2O(g)═C2H5OH(g)的△H= kJ•mol﹣1,与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是 ;
(3)气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中:=1:1)
①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp= 。
(A点总压为7.85MPa,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数);
②图中压强(P1,P2,P3,P4)大小顺序为 ,理由是 ;
③气相直接水合法常采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290℃,压强6.9MPa,:=0.6:1,乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有 、 。
已知体积为2L的恒容密闭容器中发生反应:2SO2(g) + O2(g)2SO3(g),请根据化学反应的有关原理同答下列问题
(1)一定条件下,充入2mol SO2(g)和2mol O2(g),20s后,测得SO2的体积百分含量为12.5%,则用SO2表示该反应在这20s内的反应速率为_____________________。
(2)下面的叙述可作为判断(1)中可逆反应达到平衡状态依据的是(填序号)___________。
①混合气体的密度不变 ②混合气体的平均相对分子质量不变
③ v正(SO2)=2v正(O2) ④各气体的浓度都不再发生变化
(3)图1表示该反应的速率(v)随时间(t)的变化的关系.则下列不同时间段中,SO3 的百分含量最高的是( )
A、t2→t3 B、t0→t1 C、t5→t6 D、t3→t4
据图分析:你认为t3时改变的外界条件可能是__________;
(4)图2中P是可自由平行滑动的活塞.在相同温度时,向A容器中充入4mol SO3(g),关闭K,向B容器中充入2mol SO3(g),两容器分别发生反应.已知起始时容器A和B的体积均为aL。试回答:
①反应达到平衡时容器B的体积为1.2a L,容器B中SO3转化率为___________。
②若打开K,一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为___________L(连通管中气体体积忽略不计,且不考虑温度的影响)。
Ⅰ.(1)根据如图所示情况,判断下列说法中正确的是 。
A.其热化学方程式为:CO(g) + H2O(g)=CO2(g) + H2(g) ΔH=41 kJ·mol-1
B.该反应为吸热反应
C.该反应为放热反应
D.若当H2O为液态时反应热为ΔH2,则ΔH2>ΔH
(2)25℃、101 kPa下,已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量,表示氢气燃烧热的热化学方程式是 。
(3)已知反应:N2(g) + O2 (g) = 2NO(g) △H1
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) △H2
N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) △H3
利用上述三个反应,计算4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g) △H4 的反应焓变为 (用含△H1、△H2、△H3的式子表示)。
(4)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途.回答下列问题:
①大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2,该反应的还原产物为 。
②已知反应2HI(g) H2(g) + I2(g)的△H= + 11kJ•mol﹣1,1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436KJ、151KJ的能量,则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。
③Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g) + I2(g)
在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表:
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 120 |
X(HI) | 1 | 0.91 | 0.85 | 0.815 | 0.795 | 0.784 |
X(HI) | 0 | 0.60 | 0.73 | 0.773 | 0.780 | 0.784 |
根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为: 。上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为 (以K和k正表示)。若k正=0.0027min﹣1,在t=40min时,v正= min﹣1。
将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:E(g) + F(s) 2G(g)。忽略固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:
①b<f
②915 ℃、2.0 MPa时E的转化率为60%
③该反应的ΔS>0
④K(1 000 ℃)>K(810 ℃)
上述①~④中正确的有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
下列说法错误的是:( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X + 3Y2Z,其平衡常数为1600
C.改变温度可以改变此反应的平衡常数
D.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大