(14分)氫是一種重要的非金屬元素。氫的單質(zhì)及其化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛而重要的作用。
(1)某硝酸廠處理尾氣中NO的方法是:催化劑存在時用H2將NO還原為N2。
已知:
則H2還原NO生成氮氣和水蒸氣的熱化學(xué)方程式是:
。
(2)在一定條件下,用H2將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的反應(yīng)如下:
CO2(g)+4H2 (g) CH4 (g)+2H2O(g)
向一容積為2 L的恒容密閉容器中充人一定量的CO2和H2,在300℃時發(fā)生上述反應(yīng),達到平衡時各物質(zhì)的濃度分別為CO2 0.2mol·L一1,H2 0.8mol·L一1,CH40.8mol·L一1,H2O1.6mol·L一1。則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為 。上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K= 。200℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8,則該反應(yīng)的△H 0(填“>’’或“<”)。
(3)某研究小組以H2與CaCl2制備某種鈣的化合物。已知反應(yīng)只生成甲、乙兩種化合物。對產(chǎn)物分析發(fā)現(xiàn):化合物甲的組成中鈣、氯元素的質(zhì)量分數(shù)分別為52.29%、46.41%,化合物乙的水溶液顯酸性。請回答下列問題:
①乙的化學(xué)式為 。
②甲與水反應(yīng)可得H2,其化學(xué)方程式是:
。
(4)H2的獲得途徑很多,由哈工大研究小組設(shè)計的微生物電解有機廢水法,既可以清除廢水中的有機雜質(zhì),同時可以獲得氫氣。下圖為一種處理含甲醇工業(yè)廢水的微生物電解池,寫出電解過程中,陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式: 。
(1)2NO(g) +2H2(g)=N2(g) + 2H2O(g) △H=-665kJ·moL-1(2分)
(2)80%; c(CH4)·c2(H2O)/c(CO2)·c4(H2);< (各2分)
(3)①HCl(2分) ②2CaHCl + 2H2O=CaCl2 + Ca(OH)2 + 2H2↑(3分)
(4)CH3OH-6e—+H2O=CO2↑+6H+
解析試題分析:(1)首先寫出H2還原NO生成氮氣和水蒸氣的化學(xué)方程式并注明狀態(tài):2NO(g) +2H2(g)=N2(g) + 2H2O(g),然后根據(jù)鍵能求出焓變,?H=2×630kJ?mol?1+2×436kJ?mol?1—945kJ?mol?1—4×463kJ?mol?1=-665kJ·moL-1,可得熱化學(xué)方程式。
(2)設(shè)起始時CO2和H2的物質(zhì)的量濃度分別為x、y;
CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)
起始濃度(mol?L?1) x y 0 0
變化濃度(mol?L?1) 0.8 3.2 0.8 1.6
平衡濃度(mol?L?1) 0.2 0.8 0.8 1.6
x=0.8mol?L?1 +0.2mol?L?1 =1mol?L?1,y=3.2mol?L?1 +0.8mol?L?1 =4mol/L;
CO2的平衡轉(zhuǎn)化率=0.8mol?L?1÷1mol?L?1×100%=80%;根據(jù)平衡常數(shù)的含義可知平衡常數(shù)表達式K= c(CH4)·c2(H2O)/c(CO2)·c4(H2);300℃時平衡常數(shù)為:0.8×1.62 ÷(0.2×0.84)=25,200℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8,說明溫度升高,平衡常數(shù)減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動,則該反應(yīng)為放熱反應(yīng),?H<0。
(3)①化合物乙的水溶液顯酸性,根據(jù)元素守恒知乙為氯化氫。
②化合物甲的組成中鈣、氯元素的質(zhì)量分數(shù)分別為52.29%、46.41%,還有一種元素,根據(jù)反應(yīng)中元素守恒知,另一種元素為氫元素,則其鈣原子、氯原子和氫原子個數(shù)之比=52.29%/40:46.41%/35.5:(1-52.29%-46.41%)/1=1:1:1,所以所以甲的化學(xué)式為CaHCl,甲和水反應(yīng)生成氫氣,同時生成氯化鈣、氫氧化鈣,反應(yīng)方程式為:2CaHCl+2H2O=CaCl2+Ca(OH)2+2H2↑
(4)陽極上發(fā)生CH3OH失電子反應(yīng),電極方程式為:CH3OH-6e—+H2O=CO2↑+6H+
考點:本題考查熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)計算、平衡移動、化學(xué)方程式和電極方程式的書寫。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中,發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題:
(1)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是________________
(2)實驗室中現(xiàn)有Na2SO4、CuCl2、MgSO4、K2SO4等4種溶液,可與上述實驗中CuSO4
溶液起相似作用的是________;
(3)要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率,還可采取的措施有________________(答兩種)
(4)為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響,該同學(xué)設(shè)計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中,
收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時間。
實驗 混合溶液 | A | B | C | D | E | F |
4mol/L H2SO 4/mL | 30 | V1 | V2 | V3 | V4 | V5 |
飽和CuSO4溶液 /mL | 0 | 0.5 | 2.5 | 5 | V6 | 20 |
H2O /mL | V7 | V8 | V9 | V10 | 10 | 0 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
:如圖所示,在一定溫度下,把2體積N2和6體積H2通入一個帶有活塞的容積可變的容器中,活塞的一端與大氣相通,容器中發(fā)生以下反應(yīng):(正反應(yīng)放熱),若反應(yīng)達到平衡后,測得混合氣體的體積為7體積。據(jù)此回答下列問題:
(1)保持上述反應(yīng)溫度不變,設(shè)a、b、c分別代表初始加入的N2、H2和NH3的體積,如果反應(yīng)達到平衡后混合氣體中各氣體的體積分數(shù)仍與上述平衡相同,那么:
①若a=1,c=2,則b=_________。在此情況下,反應(yīng)起始時將向_________(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向進行。
②若需規(guī)定起始時反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,則c的取值范圍是_________。
(2)在上述裝置中,若需控制平衡后混合氣體為6.5體積,則可采取的措施是_________,原因是_________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
、隨著人類對溫室效應(yīng)和資源短缺等問題的重視,如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2,引起了普遍的重視。
(1)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
下圖表示該反應(yīng)進行過程中能量(單位為kJ·mol-1)的變化。該反應(yīng)是 (填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。
(2)某溫度下,若將6mol CO2和8 mol H2充入2L的密閉容器中,測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如下圖實線所示(圖中字母后的數(shù)字表示對應(yīng)的坐標(biāo))。
①在反應(yīng)進行的0~1min內(nèi),該反應(yīng)的平均速率v(H2)= 。
②如果改變影響化學(xué)平衡的一個因素(如:溫度、濃度、壓強),反應(yīng)將向著能夠減弱這種改變的方向進行(如增大H2的濃度,反應(yīng)向右進行以減弱外界條件增大H2的濃度的影響)直至達到新的平衡。若上述反應(yīng)體系不改變反應(yīng)物的物質(zhì)的量,僅分別改變某一實驗條件再進行兩次實驗,測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中虛線所示,曲線I改變的實驗條件是 ,曲線Ⅱ改變的實驗條件是 。
(3)下列各項中,不能夠說明CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)已達到平衡的是 (單選)。
A.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化 |
B.一定條件下,CH3OH消耗的速率和CH3OH生成的速率相等 |
C.一定條件下,H2O(g)的濃度保持不變 |
D.一定條件下,單位時間內(nèi)消耗1 mol CO2,同時生成1 mol CH3OH |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(14分)捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑,它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) (NH4)2CO3(aq) ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) NH4HCO3(aq) ΔH2
反應(yīng)Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq) ΔH3
請回答下列問題:
(1)ΔH3與ΔH1、ΔH2之間的關(guān)系是:ΔH3= 。
(2) 反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為 。
(3)為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響,在某溫度T1下,將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中,并充入一定量的CO2氣體(用氮氣作為稀釋劑),在t時刻,測得容器中CO2氣體的濃度。然后分別在溫度為T2、T3、T4、T5下,保持其他初始實驗條件不變,重復(fù)上述實驗,經(jīng)過相同時間測得CO2氣體濃度,得到趨勢圖(見圖1)。則:
①ΔH3 0(填“>”、“=”或“<”)。
②在T1~T2及T4~T5兩個溫度區(qū)間,容器內(nèi)CO2氣體濃度呈現(xiàn)如圖1所示的變化趨勢,其原因是
。
③反應(yīng)Ⅲ在溫度為T1時,溶液pH隨時間變化的趨勢曲線如圖2所示。當(dāng)時間到達t1時,將該反應(yīng)體系溫度迅速上升到T2,并維持該溫度。請在該圖中畫出t1時刻后溶液的pH變化總趨勢曲線。
圖1 圖2
(4)利用反應(yīng)Ⅲ捕獲CO2,在(NH4)2CO3初始濃度和體積確定的情況下,提高CO2吸收量的措施有
。
(5)下列物質(zhì)中也可以作為CO2捕獲劑的是 。
A.NH4Cl | B.Na2CO3 | C.HOCH2CH2OH | D.HOCH2CH2NH2 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
某溫度下向1L密閉容器中充入1mol N2和3 mol H2,使反應(yīng)N2+3H2
2NH3達平衡,平衡混合氣中N2、H2、NH3的濃度分別為M、N、G(mol/L).如果溫度不變,只改變初始物質(zhì)的加入量,要求M、N、G保持不變,則N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示時應(yīng)滿足的條件是:
①若x=0,y=0,則z= ;
②若x="0.75" mol,則y= ,z= ;
③x、y、z取值必須滿足的一般條件是(用含x、y、z方程表示,其中一個含x、z,另一
個含y、z) 。
若將上述條件改為恒溫、恒壓,其它均不變,則
a.若x=0,y=0,則z= ;
b.若x="0.75" mol,則y= ,z= ;
c.x、y、z取值必須滿足的一般條件是 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(17分)運用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳的化合物具有重要意義。
(1)常溫下可用于檢測CO,反應(yīng)原理為:。向2L密閉容器中加入足量,并通人1molCO,CO2的體積分數(shù)隨時間的變化如下圖所示。
①0~0.5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率_____________。
②保持溫度和體積不變,若開始加入CO(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍,則下列說法正確的是____________(填代號)。
a.生成I2的質(zhì)量為原來的2倍
b.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變
c.達到平衡的時間為原來的2倍
d.混合氣體的密度不變
③反應(yīng)達a點時,欲增大容器中的體積分數(shù),可采取的措施為____________。
(2)以為催化劑,可以將的混合氣體直接轉(zhuǎn)化為乙酸。
①若該反應(yīng)的原子利用率為100%,則______________。
②在25℃下,將pH=a的氫氧化鈉溶液與pH=b的醋酸溶液等體積混合,若兩溶液恰好完全反應(yīng),則________14(填“>”、“<”或“=”);該溫度下醋酸的電離常數(shù)K=__________(用含a、b的式子表示)。
(3)利用反應(yīng)可以處理汽車尾氣,若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池,用熔融Na2O作電解質(zhì),其正極電極反應(yīng)式為________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
合理利用資源,降低碳的排放,實施低碳經(jīng)濟是今后經(jīng)濟生活主流方向。
⑴下列措施不利于有效減少二氧化碳排放的是 。
A.植樹造林,保護森林,保護植被
B.加大對煤和石油的開采,并鼓勵使用石油液化氣
C.推廣使用節(jié)能燈和節(jié)能電器,使用空調(diào)時夏季溫度不宜設(shè)置過低,冬天不宜過高
D.倡導(dǎo)出行時多步行和騎自行車,建設(shè)現(xiàn)代物流信息系統(tǒng),減少運輸工具空駛率
⑵科學(xué)家致力于二氧化碳的“組合轉(zhuǎn)化”技術(shù)研究,如將CO2和H2以1∶4比例混合通入反應(yīng)器,適當(dāng)條件下反應(yīng)可獲得一種能源。完成以下化學(xué)方程式:CO2+4H2 +2H2O。
⑶CO2合成生產(chǎn)燃料甲醇(CH3OH)是碳減排的新方向。進行如下實驗:某溫度下在1 L的密閉容器中,充2 mol CO2和6 mol H2,發(fā)生:CO2(g)+3H2(g )CH3OH(g)+H2O(g)能判斷該反應(yīng)已達化學(xué)反應(yīng)限度標(biāo)志的是 (填字母)。
A.CO2百分含量保持不變
B.容器中H2濃度與CO2濃度之比為3:1
C.容器中混合氣體的質(zhì)量保持不變
D.CO2生成速率與CH3OH生成速率相等
現(xiàn)測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如左下圖所示。從反應(yīng)開始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)= mol/(L·min)。
⑷CO在催化作用下也能生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g);已知密閉容器中充有10 mol CO與20 mol H2,CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度、壓強的關(guān)系如右上圖所示。
①若A、C兩點都表示達到的平衡狀態(tài),則自反應(yīng)開始到達平衡狀態(tài)所需的時間tA tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。
②若A、B兩點表示在某時刻達到的平衡狀態(tài),此時在A點時容器的體積為VAL,則A、B兩點時容器中,n(A)總︰n(B)總= 。
⑸以KOH為電解質(zhì)的甲醇燃料電池總反應(yīng)為:2CH3OH+3O2+4KOH= 2K2CO3+6H2O,通入甲醇的電極為燃料電池的負極,正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題
對下列圖像的描述正確的是( )
A.根據(jù)圖①可判斷反應(yīng)A2(g)+3B2(g)2AB3(g)的△H>0 |
B.圖②可表示壓強(P)對反應(yīng)2A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)的影響 |
C.圖③可表示向醋酸溶液通人氨氣時,溶液導(dǎo)電性隨氨氣量的變化 |
D.根據(jù)圖④,除去CuSO4溶液中的Fe3+,可加入CuO調(diào)節(jié)pH至3~5 |
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