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12.在一定條件下,二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)(△H<0)
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式 K=$\frac{{c{{(S{O_3})}^2}}}{{c(S{O_2})•c({O_2})}}$.
(2)降低溫度,該反應(yīng)K值增大(填增大、減小或不變).
(3)600℃時,在一密閉容器中,將二氧化硫和氧氣混合,反應(yīng)過程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量變化如圖所示,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時間有15-20min和25-30min.
(4)據(jù)圖判斷,反應(yīng)進(jìn)行至20min時,曲線發(fā)生變化的原因是增加了氧氣的濃度(或通入氧氣)(用文字表達(dá));
(5)10min到15min的曲線變化的原因可能是CD(填寫編號).
A.降低溫度          B.增加SO3的物質(zhì)的量
C.加了催化劑         D.縮小容器體積.

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11.你被遺忘在火星上,如何生存下去等待救援呢?
(1)獲得氫氣.向火箭燃料液態(tài)聯(lián)氨(N2H4)中加入銥催化劑,分解生成氮?dú)夂蜌錃猓?br />已知:3N2H4(l)?4NH3(g)+N2(g)△H=-336.6kJ•mol-1
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1
則N2H4(l)?N2(g)+2H2(g)△H=-50.6kJ•mol-1,該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為$\frac{[{N}_{2}][{H}_{2}]^{2}}{[{N}_{2}{H}_{4}]}$.
(2)獲得氧氣.火星大氣中有稀薄的CO2
以堿溶液為電解質(zhì)可實現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化2CO2$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2CO+O2,該反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行的原因是△S>0,陰極的反應(yīng)式為2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH-
(3)獲得水.火星上含有高濃度高氯酸根的有毒鹵水,可對其進(jìn)行生物降解.
Ⅰ.在微生物的催化下,ClO4-可被CH3COO-還原,過程如圖1所示.CH3COO-也可作為碳元素的來源,促進(jìn)微生物生長.

①該過程總反應(yīng)的離子方程式為ClO4-+CH3COO-+H+=2CO2+2H2O+Cl-
②CH3COO-的濃度對ClO4-降解程度的影響如圖2所示,則12小時后,CH3COO-濃度小于0.4g/L的條件下,ClO4-的降解幾乎停滯的原因是CH3COO-濃度過低,不能促進(jìn)微生物生長,失去催化作用,反應(yīng)速率顯著降低.
Ⅱ.高氯酸、鹽酸和硝酸的酸性在水溶液中差別不大.某溫度下,這三種酸在冰醋酸中的電離平衡常數(shù)如表所示.冰醋酸做溶劑,這三種酸酸性最強(qiáng)的是HClO4.在冰醋酸中,鹽酸的電離方程式為HCl?H++Cl-
HClO4HClHNO3
Ka1.6×10-51.6×10-94.2×10-10

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10.碳酸亞鐵(FeCO3)是菱鐵礦的主要成分,將其在空氣中高溫煅燒能生成Fe2O3.再將Fe2O3在一定條件下還原可得“納米級”的金屬鐵,而“納米級”的金屬鐵則可用于制造固體催化劑.
(1)已知25℃,101kPa時:
①CO2(g)=C(s)+O2(g)△H=+393kJ•mol-1
②鐵及其化合物反應(yīng)的焓變示意圖如圖1:

請寫出FeCO3在空氣中煅燒生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=-260kJ•mol-1
(2)一定條件下Fe2O3可被甲烷還原為“納米級”的金屬鐵.其反應(yīng)為:Fe2O3(s)+3CH4(g)=2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)△H
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為$\frac{{c}^{3}(CO).{c}^{6}({H}_{2})}{{c}^{3}(C{H}_{4})}$.
②該反應(yīng)在3L的密閉容器中進(jìn)行,2min后達(dá)到平衡,測得Fe2O3在反應(yīng)中質(zhì)量減少4.8g,則該段時間內(nèi)用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為0.03mol•L-1•min-1
③在容積均為VL的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個相同密閉容器中加入足量Fe2O3,然后分別充入a mol CH4,三個容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變,在其他條件相同的情況下,實驗測得反應(yīng)均進(jìn)行到t min時CO的體積分?jǐn)?shù)如圖2所示,此時Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個容器中一定處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是III;上述反應(yīng)的△H小于0(填“大于”或“小于”).
(3)還原的鐵通過對N2、H2吸附和解吸可作為合成氨的固體催化劑.若用分別表示N2、H2、NH3和固體催化劑,則在固體催化劑表面合成氨的過程可用圖表示:

①吸附后,能量狀態(tài)最低的是C(填字母序號).
②由上述原理,在鐵表面進(jìn)行NH3的分解實驗,發(fā)現(xiàn)分解速率與濃度關(guān)系如圖3.從吸附和解吸過程分析,c0前速率增加的原因可能是隨著氣相NH3濃度的增加,催化劑的吸附率升高,固相NH3濃度增加,NH3的分解速率加快;c0后速率降低的原因可能是催化劑吸附達(dá)到飽和,同時不利于解吸,NH3的分解速率降低.

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9.CO2和CH4是兩種主要的溫室氣體,通過CH4和CO2反應(yīng)制造更高價值的化學(xué)品是目前的研究目標(biāo).
(1)250℃時,以鎳合金為催化劑,向4L容器中通入6mol CO2、6mol CH4,發(fā)生如下反應(yīng):CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g).平衡體系中各組分的體積分?jǐn)?shù)如表:
物質(zhì)CH4CO2COH2
體積分?jǐn)?shù)0.10.10.40.4
①此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ•mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=+2.8kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1
反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)的△H=247.3kJ•mol-1
(2)以二氧化鈦表面覆蓋的Cu2Al2O4為催化劑,可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成為乙酸.
①在不同溫度下,催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的變化關(guān)系如圖所示.250~300℃時,溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低.
②為了提高該反應(yīng)中CH4的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是增大反應(yīng)壓強(qiáng)、增大CO2的濃度.
③將Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的離子方程式為3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O.
(3)以CO2為原料可以合成多種物質(zhì).
①聚碳酸酯是一種易降解的新型合成材料,它是由CO2加聚而成的.寫出聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)簡式:
②以氫氧化鉀水溶液作為電解質(zhì)進(jìn)行電解,CO2在銅電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷,電極反應(yīng)式為CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-

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8.對燃煤煙氣和汽車尾氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫等處理,可實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排等目的.汽車尾氣脫硝脫碳的主要原理為:2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化劑}{?}$N2(g)+2CO2(g)△H=a kJ•mol-1
I、已知2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H=b kJ•mol-1;CO的燃燒熱△H=c kJ•mol-1.寫出消除汽車尾氣中NO2的污染時,NO2與CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=a-b+2c kJ•mol-1
II、一定條件下,在一密閉容器中,用傳感器測得該反應(yīng)在不同時間的NO和CO濃度如表:
時間/s012345
c(NO)/mol•L-11.000.80.640.550.50.5
c(CO)/mol•L-13.503.303.143.053.003.00
(1)在恒容密閉容器中充入CO、NO氣體,如圖3圖象正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是AD

(2)前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(N2)=0.09mol/(L•s)(保留兩位小數(shù),下同);此溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.03mol•L-1
(3)采用低溫臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù),同時吸收SO2和NOx,獲得(NH42SO4的稀溶液,
①常溫條件下,此溶液的PH=5,則$\frac{c(N{{H}_{4}}^{+})}{c(N{H}_{3}•{H}_{2}O)}$=1.7×104(已知該溫度下NH3•H2O的Kb=1.7×10-5

②向此溶液中再加入少量 (NH42SO4固體,$\frac{c(N{{H}_{4}}^{+})}{c(S{{O}_{4}}^{2-})}$的值將變大(填“變大”、“不變”或“變小”)
(4)設(shè)計如圖1裝置模擬傳感器測定CO與 NO反應(yīng)原理.
①鉑電極為正極(填“正極”或“負(fù)極”).
②負(fù)極電極反應(yīng)式為CO+O2--2e-=CO2
III、如圖2所示,無摩擦、無質(zhì)量的活塞1、2將反應(yīng)器隔成甲、乙兩部分,在25℃和101kPa下實現(xiàn)平衡時,各部分體積分別為V、V.此時若去掉活塞1,不引起活塞2的移動.則x=1.5,V:V=3:1.

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7.氮及其化學(xué)物在合成化肥,藥物等方面具有廣泛用途.
(1)已知反應(yīng):N2(g)+3H2(g)?2NH2(g)△H<0,現(xiàn)分別在200℃、400℃、600℃時,按n(N2):n(H2)=1:3向容器中投料發(fā)生該反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,體系中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線如圖1所示.
①曲線a對應(yīng)的溫度是200℃.
②關(guān)于工業(yè)合成氮的反應(yīng),下列敘述正確的是AD.
A.縮小容器體積可以提高H2的轉(zhuǎn)化率.
B.M點(diǎn)對應(yīng)N2的轉(zhuǎn)化率是25%
C.如圖1中M、N、Q三點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K(M)=K(Q)<K(N)
D.若N點(diǎn)時c(NH3)=0.2mol•L-1,則此時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K≈0.93
(2)硫酸銨是培養(yǎng)酵母菌的氨源,酸性染料染色助染劑,常溫下,向某硫酸鈉溶液中滴加適量氨水,恰好使混合溶液呈中性,此時溶液中c(NH4+)=填“>”“<”或“=”)2c(SO42-).
(3)尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高效氮肥,工業(yè)上以NH3、CO2為原料生產(chǎn)尿素的反應(yīng)如下:
該反應(yīng)實際為二步反應(yīng):
第一步:2NH3(g)+CO2(g)═H2NCOONH4(s)△H=-272kJ•mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)═CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+138kJ•mol-1
Ⅰ.寫出工業(yè)上以NH3、CO2為原料合成尿素的熱化學(xué)方程式:2NH3(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(NH22 (s)△H=-134kJ/mol.
Ⅱ.某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在一體積為0.5L的恒容密閉器中投入4mol氨氣和1mol二氧化碳,實驗測得反應(yīng)中部分組成物質(zhì)的量隨時間的變化如圖2所示.
①合成尿素總反應(yīng)的快慢由二步反應(yīng)決定.
②在0~10min內(nèi),第一步反應(yīng)的速率v(NH3)=0.296mol•L-1•min-1
③在圖3中畫出第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度T的變化曲線.
(4)利用氨氣設(shè)計一種環(huán)保燃料電池,其工作原理如圖4所示,一極通入氨氣,另一極通入空氣,電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O2)的氧化鋯(ZrO2)晶體,它在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-.通入氨氣的電極為負(fù)極(填“正極”或“負(fù)極”),寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式:2NH3-6e-+3O 2-=N2+3H2O.

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6.I.碳和氮的化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān).
(1)有機(jī)物加氫反應(yīng)中鎳是常用的催化劑.但H2中一般含有微量CO會使催化劑鎳中毒,
在反應(yīng)過程中消除CO的理想做法是投入少量SO2,為搞清該方法對催化劑的影響,查閱資料并繪制圖象如圖1:


則:①不用通入O2氧化的方法除去CO的原因是避免O2與Ni反應(yīng)再使其失去催化作用.
②SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g);△H=-270kJ/mol.
(2)汽車尾氣中含大量CO和氮氧化物(NOx)等有毒氣體.
①活性炭處理NO的反應(yīng):C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2 (g);△H=-a kJ•mol-1(a>0)若使NO更加有效的轉(zhuǎn)化為無毒尾氣排放,以下措施理論上可行的是b.
a.增加排氣管長度                b.增大尾氣排放口
c.添加合適的催化劑              d.升高排氣管溫度
②在排氣管上添加三元催化轉(zhuǎn)化裝置如圖3,CO能與氮氧化物(NOx)反應(yīng)生成無毒尾氣,其化學(xué)方程式是2xCO+2NOx$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2xCO2+N2
Ⅱ.氮元素和碳元素一樣也存在一系列氫化物并有廣泛應(yīng)用.例如:NH3、N2H4、N3H5、N4H6….
(1)寫出該系列氫化物的通式NnHn+2(n≥2).
(2)已知NH3為一元堿,N2H4為二元堿,N2H4在水溶液中的一級電離方程式可表示為N2H4+H2O?N2H5++OH-,試寫出N2H4的二級電離方程式N2H5++H2O?N2H62++OH-
(3)已知用氨氣制取尿素[CO(NH22]的反應(yīng)為:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(l)+H2O(g);△H<0
某溫度下,向容積為100L的密閉容器中通入4molNH3和2molCO2,該反應(yīng)進(jìn)行到40s時達(dá)到平衡,此時CO2的轉(zhuǎn)化率為50%.該溫度下此反應(yīng)平衡常數(shù)K的值為2500.圖2中的曲線表示該反應(yīng)在前25s內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)程中的NH3濃度變化.若反應(yīng)延續(xù)至70s,保持其它條件不變情況下,請在圖中用實線畫出使用催化劑時該反應(yīng)的進(jìn)程曲線.

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5.1902年德國化學(xué)家哈伯研究出合成氨的方法,其反應(yīng)原理為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H(△H<0)

(1)在一容積為4L的密閉容器中,加入0.4mol的N2和1.2mol的H2,在一定條件下發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)中NH3的物質(zhì)的量濃度變化情況如圖1:
①根據(jù)圖1,計算從反應(yīng)開始到平衡時,平均反應(yīng)速率v(H2)為0.0375mol/(L•min).

②反應(yīng)達(dá)到平衡后,第5分鐘末,保持其它條件不變,若改變反應(yīng)溫度,則NH3的物質(zhì)的量濃度不可能為AC.
A. 0.20mol/L       B. 0.12mol/L       C. 0.10mol/L     D. 0.08mol/L
(2)某溫度時,N2與H2反應(yīng)過程中的能量變化如圖2所示. 下列敘述正確的是AB
A.b曲線是加入催化劑時的能量變化曲線
B.在密閉容器中加入1mol N2、3mol H2,充分反應(yīng)放出的熱量小于92kJ
C.由圖可知,斷開1mol 氮氮三鍵與1mol 氫氫鍵吸收的能量和小于形成1mol 氮?dú)滏I所放出的能量
D.反應(yīng)物的總能量低于生成物的能量
(3)哈伯因證實N2、H2在固體催化劑(Fe)表面吸附和解吸以合成氨的過程而獲諾貝爾獎.若用分別表示N2、H2、NH3和固體催化劑,則在固體催化劑表面合成氨的過程可用下圖4表示:
①吸附后,能量狀態(tài)最低的是C(填字母序號).
②由上述原理,在鐵表面進(jìn)行NH3的分解實驗,發(fā)現(xiàn)分解速率與濃度關(guān)系如圖3.從吸附和解吸過程分析,c0前速率增加的原因可能是氨的濃度增加,催化劑表面吸附的氨分子增多,速率增大;c0后速率降低的原因可能是達(dá)到一定濃度后,氨分子濃度太大阻礙N2和H2的解吸.
(4)已知液氨中存在:2NH3(l)?NH2-+NH4+.用Pt電極對液氨進(jìn)行電解也可產(chǎn)生H2和N2.陰極的電極反應(yīng)式是2NH3+2e-=H2+2NH2-或2NH4++2e-=H2↑+2NH3

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4.氯及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛的用途.回答下列問題:
(1)“氯氧化法”是指在堿性條件下用Cl2將廢水中的CN-氧化成無毒物質(zhì).寫出該反應(yīng)的離子方程式:5Cl2+2CN-+8OH-═10Cl-+N2↑+2CO2↑+4H2O.
(2)地康法制備氯氣的反應(yīng)為4HCl(g)+O2(g)$\frac{\underline{\;CuO/CuCl_{2}\;}}{400℃}$2Cl2(g)+2H2O(g)△H=-115.6kJ•mol-1,1molH-Cl、1molCl-Cl、1molO-O斷裂時分別需要吸收431J、243kJ、489kJ的能量,則1molO-H斷裂時需吸收的能量為460.65kJ.
(3)取ClO2消毒過的自來水(假定ClO2全部轉(zhuǎn)化為Cl-)30.00mL,在水樣中加入幾滴K2CrO4溶液作指示劑,用一定濃度AgNO3溶液滴定,當(dāng)有磚紅色的Ag2CrO4沉淀出現(xiàn)時,反應(yīng)達(dá)到滴定終點(diǎn),測得溶液中CrO42-的濃度是5.00×10-3mol•L-1,則滴定終點(diǎn)時溶液中c(Cl-)=8.90×10-6mol/L.[已知:Ksp(AgCl)=1.78×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=2.00×10-12]
(4)在5個恒溫、恒容密閉容器中分別充入4molClO2(g),發(fā)生反應(yīng):4ClO2)(g)?2Cl2O(g)+3O2(g)△H>0,測得ClO2(g)的部分平衡轉(zhuǎn)化率如表所示.
容器編號溫度/容器體積/LClO2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率
aT1V1=1L75%
bT2V2
cT3V375%
d
e
已知:T3>T1,V2>V1
①該反應(yīng)中Cl2O是還原產(chǎn)物(填“還原產(chǎn)物”或“氧化產(chǎn)物”).
②T1℃時,上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=25.63.
③V2>(填“>”、“<”或“=”)V3
④d、c兩容器中的反應(yīng)與a容器中的反應(yīng)均各有一個條件不同,a、d、e三容器中反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時間的變化如圖所示,a、d、e三容器中ClO2的平衡轉(zhuǎn)化率由大到小的排列順序為e<a=d(用字母表示);與a容器相比,d容器中改變的一個實驗條件是加入催化劑,其判斷依據(jù)是ad圖象中曲線變化可知,d反應(yīng)速率增大,壓強(qiáng)不變平衡點(diǎn)不變.

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3.開發(fā)利用清潔能源具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景,可減少污染解決霧霾問題.甲醇是一種可再生的清潔能源,一定條件下用CO和H2合成CH3OH:CO(g)+2H2 (g)?CH3OH(g)△H=-105kJ•mol-1.向體積為2L的密閉容器中充入2mol CO和4mol H2,測得不同溫度下容器內(nèi)的壓強(qiáng)(P:kPa)隨時間(min)的變化關(guān)系如圖1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲線所示:

(1)①Ⅱ和Ⅰ相比,改變的反應(yīng)條件是Ⅱ中使用催化劑.
②反應(yīng)Ⅰ在6min時達(dá)到平衡,在此條件下從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡時v (CH3OH)=0.125 mol/(L.min).
③反應(yīng)Ⅱ在2min時達(dá)到平衡,平衡常數(shù)K(Ⅱ)=12.在體積和溫度不變的條件下,在上述反應(yīng)達(dá)到平衡Ⅱ時,再往容器中加入1mol CO和3mol CH3OH后v(正)= v(逆).(填“>”“<”“=”),原因是濃度商Qc=$\frac{\frac{1.5+3}{2}}{\frac{1+0.5}{2}×0.{5}^{2}}$=12=K,可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài).
④比較反應(yīng)Ⅰ的溫度(T1)和反應(yīng)Ⅲ的溫度(T3)的高低:T1>T3(填“>”“<”“=”),判斷的理由是此反應(yīng)為放熱反應(yīng),降低溫度,反應(yīng)速率減慢,平衡向正反應(yīng)方向移動.
(2)某研究所組裝的CH3OH-O2燃料電池的工作原理如圖2所示.
①該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為:CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+;.
②以此電池作電源進(jìn)行電解,裝置如圖3所示.發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁并有氣泡產(chǎn)生,其原因是Al-3e-=Al3+、Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑.(用相關(guān)的離子方程式表示).

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