题目
题型:不详难度:来源:
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
① 实验1条件下平衡常数K= (保留小数点后二位数字)。
② 实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值 (填具体值或取值范围)。
③ 实验4,若900℃时,在此容器中加入10molCO、5molH2O、2molCO2、5molH2,则此时v(正) v(逆)(填“<”、“>”、“=”)。
(2)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10—9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10—4mo1/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 。
(3)已知BaSO4(s) + 4C(s) ="4CO(g)" + BaS(s) △H1 =+571.2kJ/mol,
BaSO4(s) + 2C(s) = 2CO2(g) + BaS(s) △H2="+226.2" kJ/mol。
则反应C(s) + CO2(g) = 2CO(g)的△H3= kJ/mol。
(4)寻找新能源是解决温室效应的一条重要思路。磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池,总反应为:FePO4+Li LiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,则该电池放电时的正极和负极反应式分别为: 和 。若用该电池电解蒸馏水(电解池电极均为惰性电极),当电解池两极共有3360mL气体(标准状况)产生时,该电池消耗锂的质量为 。(Li的相对原子质量约为7.0)
答案
(1)①2.67(2分) ②<1 (2分) ③< (2分)
(2)5.6×10—5mo1/L (2分)
(3)+172.5 (2分)
(4)FePO4+Li++e—=LiFePO4(2分) Li-e—=Li+(2分) 1.4 g(2分)
解析
试题分析:(1)①表中实验1有关组分的起始物质的量、平衡物质的量已知,容器体积为2L,由于c=n/V,则
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 2 1 0 0
变化浓度(mol/L) 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡浓度(mol/L) 1.2 0.2 0.8 0.8
K===2.67
②实验3中CO、H2O的起始浓度分别为a/2mol/L、b/2mol/L,设CO的变化浓度为xmol/L,由于CO、H2O的变化浓度之比等于化学方程式的系数之比,则H2O的变化浓度为xmol/L,则CO、H2O的平衡转化率分别为2x/a、2x/b,若CO的平衡转化率大于水蒸气,则2x/a>2x/b,所以a/b<1;
③先根据实验2中有关数据求900时的平衡常数,再根据温度不变平衡常数不变,利用此时各组分的物质的量计算各自浓度,根据浓度商与平衡常数的大小判断此时反应进行的方向(若浓度商大于平衡常数,则反应向逆反应方向进行,反之,则向正反应方向进行),最后反应向哪个方向进行,则哪个方向的速率就大于相反方向的速率。
表中实验2有关组分的起始物质的量、平衡物质的量已知,容器体积为2L,由于c=n/V,则
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 1 0.5 0 0
变化浓度(mol/L) 0.2 0.2 0.2 0.2
平衡浓度(mol/L) 0.8 0.3 0.2 0.2
K===0.167
实验4时CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为5mol/L、2.5mol/L、1mol/L、2.5mol/L,则Q===0.2>K=0.167,说明此时反应应该向逆反应方向进行,所以v(逆)>v(正),即v(正)<v(逆);
(2)设混合前CaCl2溶液的最小浓度为xmol/L,Na2CO3溶液的浓度为2×10—4mo1/L,则等体积混合后CaCl2、Na2CO3的浓度分别为x/2mol/L、1×10—4mo1/L,则Ksp=2.8×10—9= x/2×1×10—4,x=5.6×10—5;
(3)先将3个热化学方程式依次编号为①②③,接着观察它们的关系,发现①/2—②/2=③,则C(s) + CO2(g) = 2CO(g)的△H3=△H1 /2—△H2/2="+172.5" kJ/mol;
(4)放电时电池总反应式为FePO4+Li=LiFePO4,其中锂元素由0升为+1价,铁元素由+3降为+2价,前者在负极上发生氧化反应,后者在正极上发生还原反应,根据电子、电荷、原子守恒原理及电解质中定向移动的离子环境,正极反应式为FePO4+Li++e—=LiFePO4,负极反应式为Li-e—=Li+;用惰性电极电解水的原理为2H2O2H2↑+O2↑~4e—,则n(H2)=2n(O2),由于n=V/Vm,则n(H2)+n(O2)="3" n(O2)=3.36L÷22.4L/mol=0.15mol,则n(O2)=0.05mol,则转移电子的物质的量="4" n(O2)=0.2mol,由于新型电池中转移电子和电解水时转移电子相等,FePO4+Li=LiFePO4~e—中参加反应的锂与转移电子的系数之比等于物质的量之比,则参加反应的锂为为0.2mol,由于锂的相对原子质量约为7.0,m=n×M,则参加反应的锂为1.4g。
核心考点
试题【 “温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。(1)将不同量的CO(g)和H】;主要考察你对反应速率与平衡的有关计算等知识点的理解。[详细]
举一反三
A.若温度不变,将容器的体积缩小到原来的一半,此时A的浓度为原来的2.1倍,则m+n<p+q
B.若平衡时,A、B的转化率相等,说明反应开始时,A、B的物质的量之比为m∶n
C.若m+n=p+q,则往含有a mol气体的平衡体系中再加入a mol的B,达到新平衡时,气体的总物质的量等于2a
D.若温度不变压强增大到原来的2倍,达到新平衡时,总体积一定比原来的1/2要小
(1)写出该反应的平衡常数表达式___________ ____,已知升高温度时,v(正)>v(逆),此时K值__ __(填“变大”“变小”或“不变”);该反应的△H_____0(填“>”、“=”、“<”);
(2)将1.0mol A和1.0mol B混合后装入2L容器中发生反应,E的物质的量的变化如图所示。
①3分钟内E的平均反应速率为________ _________;
②求此温度下该反应的平衡常数K= (结果保留小数后1位);
③请在图中画出5分钟内A的物质的量变化的曲线;
(3)已知在如图所示的变化中,平衡常数K保持不变,则在5~7min内引起E的物质的量变化的原因可能是____________(填编号)。
①降低了温度 ②升高了温度 ③使用了催化剂 ④增大了容器的体积 ⑤缩小了容器的体积 ⑥减少了A的物质的量。
实验编号 | 温度 | 时间 | 0 | 10 | 20 | 40 | 50 |
1 | 130℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.10 | 0.10 |
2 | 180℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.30 | 0.18 | | 0.15 |
(1)开展实验1和实验2的目的是 。
(2)180℃时,反应到40min,体系 (填“是”或“否”)达到平衡状态,理由是 ;CH4的平衡转化率为 。
(3)已知130℃时该反应的化学平衡常数为6.4,试计算a的值。(写出计算过程)
(4)一定条件下,反应时间t与转化率μ(NO2)的关系如图所示,请在图像中画出180℃时,压强为P2(设压强P2>P1)的变化曲线,并做必要的标注。
(5)根据已知求算:ΔH2= 。
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=−574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
(1)汽车内燃机工作时发生的反应N2(g) + O2(g)2NO(g),生成的NO是汽车尾气的主要污染物。T ℃时,向5L密闭容器中充入6.5 molN2和7.5 molO2,在5 min时反应达到平衡状态,此时容器中NO的物质的量是5 mol(不考虑后续反应)。则:
①5 min内该反应的平均速率ν(NO) = ;在T ℃时,该反应的平衡常数K = 。
② 反应开始至达到平衡的过程中,容器中下列各项发生变化的是 (填序号)。
a.混合气体的密度 b.混合气体的压强
c.正反应速率 d.单位时间内,N2和NO的消耗量之比
(2)用H2或CO催化还原NO可以达到消除污染的目的。
已知:2NO(g) = N2(g) + O2(g) △H =" —180.5" kJ·mol-1
2H2O(l) =2H2(g) + O2(g) △H =" +571.6" kJ·mol-1
则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式是
。
(3)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时,反应2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g) + N2(g) 中,NO的浓度[c(NO)]随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
① 该反应的H 0 (填“>”或“<”)。
②若催化剂的表面积S1>S2 ,在右图中画出c(NO) 在T1、 S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线(并作相应标注)。
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ……Ⅱ。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室,在一定条件下发生反应I,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为 。
②图中的P1 P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为 。
(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下,自发反应Ⅱ,生成甲醇。
③该反应的△H 0;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是 。
A.升高温度 | B.将CH3OH(g)从体系中分离 |
C.充入He,使体系总压强增大 | D.再充入1mol CO和3mol H2 |
实验编号 | T(℃) | n(CO)/n(H2) | P(Mpa) |
i | 150 | 1/3 | 0.1 |
ii | | | 5 |
iii | 350 | | 5 |
a.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
b.根据反应Ⅱ的特点,在给出的坐标图中,补画出在5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明压强。
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