2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练2化学反应原理基础题含解析
展开化学反应原理基础题
非选择题(共15题)
1.(14分)钢铁生产中的尾气易造成环境污染,清洁生产工艺可消减污染源并充分利用资源。已知:
①3Fe2O2(s)+CO(g) 2Fe3O2(s)+CO2(g) △H=—47kJ/mol
②Fe3O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H=—25kJ/mol
③Fe3O\4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) △H=+19kJ/mol
(1)试计算反应:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的△H=______。已知1092℃该反应的平衡常数为0.357,则1200℃时该反应的平衡常数_____________0.357(填“>”“=”或“<”),在1L的密闭容器中,投入7.2gFeO和0.1molCO2加热到1092℃并保持该温度,反应达平衡后,气相中CO气体所占的体积分数为_______。
(2)炼钢尾气净化后,可直接作熔融碳酸盐燃料电池(工作原理如右图)的燃料,则负极的电极反应为________________。
(3)转炉炼钢,尾气中CO体积分数达58%—70%,某钢厂先用NaOH吸收CO生成甲酸钠,再吸收SO2生成保险粉(Na2S2O3),试写出甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉同时生成二氧化碳的化学方程式______________________。
(4)在550—650℃时,尾气烟尘中的Fe2O3与CO及H2气体可用于合成炼钢原料Fe3C,该反应的化学方程式为___________。
(5)目前我国大多数企业是将CO转换为H2,然后用H2与N2反应合成氮,若收集到3360m2尾气,其中CO体积分数为60%,由于循环操作,假定各步转化率均为100%,理论上可获得NH3________L。
2.尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥,工业上合成尿素的反应如下:2NH3(l)+CO2(g)⇌H2O(l)+H2NCONH2 (l) △H=-103.7 kJ·mol-1。试回答下列问题:
(1)下列措施中有利于提高尿素的产率的是______。
A.采用高温
B.采用高压
C.寻找更高效的催化剂
(2)合成尿素的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g)⇌H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l) △H1
第二步:H2NCOONH4(l)⇌H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第______步反应决定,总反应进行到______min时到达平衡。
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如图所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=______。
③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如图Ⅱ所示,则△H2______0(填“>”“<”或“=”)
3.硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。请回答下列问题:
(1)一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形成固定下来,但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,相关的热化学方程式如下:
①CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H = +210.5kJ•mol-1
②1/4CaSO4(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO2(g) △H=" -" 47.3kJ•mol-1
反应CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g) △H=__________kJ•mol-1;
平衡常数K的表达式为_____________。
(2)图1为在密闭容器中H2S气体分解生成H2和S2(g)的平衡转化率与温度、压强的关系。
图1中压强p1、p2、p3的大小顺序为_________________,理由是____________;该反应平衡常数的大小关系为K(T1)______K(T2) (填“>”、“<”或“=”),理由是__________________。
(3)在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0
①600℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图2,反应处于平衡状态的时间段是______________。
②据图2判断,反应进行至20min时,曲线发生变化的原因是__________(用文字表达);10min到15min的曲线变化的原因可能是_______(填写编号)。
a.加了催化剂
b.缩小容器体积
c.降低温度
d.增加SO3的物质的量
(4)烟气中的SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液,且所得溶液呈中性,该溶液中c(Na+)=___________(用含硫微粒浓度的代数式表示)。
4.钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)如图1装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水,各加入生铁块,放置一段时间均被腐蚀。
①红墨水柱两边的液面变为左低右高,则___(填“a”或“b”)试管内盛有食盐水。
②a试管中铁发生的是___(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀,生铁中碳上发生的电极反应式为____。b试管中铁被腐蚀的总反应方程式为____。
(2)如图2两个图都是金属防护的例子。
①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以采用图2甲所示的方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用___(填字母),此方法叫做____保护法。
A.铜B.钠C.锌D.石墨
②图2乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的___(填“正”或“负”)极。
③以上两种方法中,___(填“甲”或“乙”)方法能使铁闸门保护得更好。
5.在实验室,高锰酸钾因其强氧化性和溶液颜色鲜艳而用于物质的鉴定,酸性高锰酸钾溶液是氧化还原滴定的重要试剂。
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂,其消毒原理与下列物质相同的是___________ (填标号)。
a.“84”消毒液(NaClO溶液)
b.硫酸铜溶液
c.双氧水
d.75%的酒精
(2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中,下列试剂不需要保存在棕色试剂瓶中的是___________ (填标号)。
a.浓盐酸 b.硝酸银
c.氯水 d.烧碱
(3)实验室用高锰酸钾和浓盐酸制氧气,反应的化学方程式是。
①该反应的氧化剂是___________(填化学式),其氧化性比MnO2___________(填“强”或“弱”)。
②若有0.4mol还原剂被氧化,则标准状况下产生Cl2的体积为___________ L。
(4)高锰酸钾的制备可分两步进行:第一步,二氧化锰与氢氧化钾共熔并加入氯酸钾,得到锰酸钾;第二步,电解锰酸钾溶液。
①实验室熔融二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾时应选择___________ (填标号)。
A.普通玻璃坩埚 B.石英坩埚
C.陶瓷坩埚 D.铁坩埚
②第一步熔融时生成K2MnO4反应的化学方程式为___________。
③电解法制备KMnO4的装置如图所示,该装置发生的总反应的化学方程式为___________。
6.温度为700℃的4L恒容密闭容器中,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应体系内,n(NO)随时间的变化见下表:
时间(s)
0
1
2
3
4
n(NO)/(mol)
0.040
0.020
0.014
0.014
0.014
(1)700℃,反应达到平衡时,NO的物质的量浓度是___________。
(2)用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________(保留两位有效数字)。
(3)下图中表示NO2变化的曲线是___________。
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是___________。
A.v(NO)=2v(O2)
B.混合气体的密度不再改变
C.气体的颜色不再改变
D.容器内压强保持不变
E.消耗2mol NO2的同时消耗1molO2
(5)下列能使化学反应速率增大的措施是___________。
A.适当升高温度 B.及时分离出NO2气体
C.通入O2 D.加入催化剂
7.天然气既是高效洁净的能源,又是重要的化工原料,在生产、生活中用途广泛。
(1)下图是一个简易测量物质反应是吸热还是放热的实验装置,利用此装置可以很方便地测得某反应是放热反应还是吸热反应。将铝片加入小试管内,然后注入足量的盐酸,U形导管中液面A_______(填“上升”或“下降”),说明此反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)甲烷可以消除氮氧化物污染。如:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。
①下列措施能够使该反应速率加快的是_______。
a.使用催化剂 b.降低温度 c.及时分离水
d.把容器的体积缩小一倍 e.充入NO2 f.恒容下,充入Ar惰性气体
②若上述反应在恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明该反应已达平衡状态的是_______。
a.正反应速率和逆反应速率相等 b.正反应速率最大,逆反应速率为0
c.容器内气体的压强不再变化 d.混合气体的质量不再变化
e.c(NO2)=2c(N2) f.单位时间内生成1molCO2同时生成2molNO2
(3)甲烷可直接应用于燃料电池,该电池采用KOH溶液为电解质,其工作原理如下图所示:
①外电路电子移动方向:_______(填“a极到b极”或“b极到a极”)。
②a电极的电极方程式为_______。
8.(1)①已知:
则与反应生成和的热化学方程式为_______。
(2)一定条件下,在水溶液中所含离子、、、、各,其相对能量的大小如下图所示(各离子在图中用氯元素的相应化合价表示),则反应的_______。
氯元素的化合价
(3)工业上可通过天然气跟水蒸气反应制取:,有关反应的能量变化如下图所示,则该反应的_______(用含、、c的式子表示)。
9.人们利用原电池原理制作了多种电池,以满足不同需求。
(1)监测NO的含量对环境保护有重要意义,某传感器工作原理如图1所示。NiO电极上发生的是_______(填“氧化反应”或“还原反应”),当外电路中转移4×10-4mol电子时,传感器内消耗NO的质量为_______mg。
(2)某水溶液锂离子电池的工作原理如图2所示。放电时,电池的负极是_______(填“a”或“b”,下同)电极,外电路中电子由_______电极经导线流向_______电极。
(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力,其工作原理如图3所示。
a电极上的反应式为_______,该燃料电池工作一段时间后,电解质溶液中的c(OH-)将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
10.氨气是一种重要的化学物质,可用于制取化肥和硝酸等。
(1)工业合成氨的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92 kJ/mol
N-H
H-H
N≡N
断开1 mol化学键需要吸收的能量/kJ
a
436
946
表中a为___________。
(2)合成氨原料中的H2可用CO在高温下与水蒸气反应制得。已知在25℃、101 kPa 下:
I. 2C(石墨,s)+O2(g)=2CO(g) △H1=- 222 kJ/mol
II.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=- 242 kJ/mol
III. C(石墨,s)+ O2(g)=CO2(g) △H3=- 394kJ/mol
①25℃、101 kPa 下CO与水蒸气反应转化为H2的热化学方程式为___________。
②根据反应I、II、III,下列说法正确的是___________ (填选项字母)。
a.由反应II可以推知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H4,则△H4小于△H2
b.反应III的反应热等于O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量与CO2分子中化学键形成时所释放的总能量的差
c.下图可表示反应I的反应过程和能量的关系
。
11.化学反应与能量,是学习和研究化学原理的重要内容。
(1)氢气与氧气反应方程式为:。反应过程中的能量变化如下图所示。由此说明,该反应是________反应填“吸热”或“放热”,氧气、氢气的总能量________填“”、“”或“”水的总能量。
(2)将氢气与氧气的反应设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示、b为多孔碳棒其中________填A或处电极入口通氢气,其电极反应式为_______________ 。当消耗标准状况下氢气时,假设能量转化率为,则导线中转移电子的物质的量为________mol。
(3)恒温恒容下,将2molA气体和2molB气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应:⇌ ,时反应达到平衡状态,此时剩余,并测得C的浓度为1.2mol/L。
①从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为_________________________。
②x=________,A的转化率为_______________________。
12.已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),其平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g),其平衡常数为K2,在温度973 K和1 173 K情况下,K1、K2的值分别如下:
温度
K1
K2
973 K
1.47
2.38
1 173 K
2.15
1.67
请填空:
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是___________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)现有反应③:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),写出该反应的平衡常数K3的表达式:K3=___________。
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式___________,据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是___________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)图甲、图乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图甲t2时刻改变的条件是___________。
②图乙t2时刻改变的条件是___________。
13.丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径,其热化学方程式为:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)。请回答下列相关问题。
(1)一定温度下,向2 L的密闭容器中充入2 mol C3H8发生脱氢反应,经过10min达到平衡状态,测得平衡时气体压强是开始的1.4倍。
①0~10 min内氢气的生成速率υ(H2)= _________,C3H8的平衡转化率为_________。
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是___________。
A.混合气体的平均分子量保持不变
B.C3H6与H2的物质的量之比保持不变
C.混合气体的密度保持不变
D.C3H8的分解速率与C3H6的消耗速率相等
(2)脱氢反应分别在压强为p1和p2时发生,丙烷及丙烯的平衡物质的量分数随温度变化如图所示。
①压强:p1______p2(填“>”或“<”)。
②为了同时提高反应速率和反应物的平衡转化率,可采取的措施是_________。
③若p1=0.1 MPa,起始时充入丙烷发生反应,则Q点对应温度下,反应的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,起始n(氩气)/n(丙烷)越大,丙烷的平衡转化率越大,其原因是_________。
14.金属氢氧化物在酸中的溶解度不同,因此可以利用这一性质,控制溶液的pH,达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下饱和溶液的浓度(mol·L-1)如图所示。
(1)pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是____(填化学式)。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,应该控制溶液的pH为____(填字母)。
A.<1 B.4左右 C.>6
(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+杂质,____(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去,理由是____。
(4)已知一些难溶物的溶度积常数如表所示。
物质
FeS
MnS
CuS
PbS
HgS
ZnS
Ksp
6.3×10-18
2.5×10-13
1.3×10-36
3.4×10-28
6.4×10-53
1.6×10-24
某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+,最适宜向此工业废水中加入过量的____(填字母)除去它们。
A.NaOH B.FeS C.Na2S
参考答案
1.-11kJ/mol < CO+CO32-—2 e-=2CO2 HCOONa+NaOH+2SO2═Na2S2O4+H2O+CO2; 3Fe2O3+10CO+3H22Fe3C+ 3H2O+8CO2; 1.02t
【详解】
(1)①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H=-25kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)△H=+19kJ/mol
依据盖斯定律①×3-(③×2+②)得到:6FeO(s)+6CO(g)6Fe(s)+6CO2(g)△H=-66kJ/mol;得到FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)△H=-11kJ/mol;反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)△H=-11kJ/mol为放热反应,升高温度平衡逆向移动,1200℃时该反应的平衡常数<0.357;在1L的密闭容器中,投入7.2gFeO即0.1mol,和0.1molCO2加热到1092℃并保持该温度,设CO2平衡转化率为x,则
FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)
开始时的量(mol) 0.1 0 0 0.1
改变的量(mol) 0.1x 0.1x
平衡时的量(mol) 0.1x 0.1-0.1x
,解得x=0.737,气相中CO气体所占的体积分数为;(2)负极在熔融碳酸盐中CO失电子生成CO2,则电极反应为CO+CO32-—2 e-=2CO2;(4)甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉Na2S2O4同时生成二氧化碳,反应的化学方程式为:HCOONa+NaOH+2SO2═Na2S2O4+H2O+CO2;(4)在550—650℃时,尾气烟尘中的Fe2O3与CO及H2气体可用于合成炼钢原料Fe3C,同时生成二氧化碳和水,反应的化学方程式为3Fe2O3+10CO+3H22Fe3C+ 3H2O+8CO2;(5)将CO与水蒸气反应转换为H2,然后用H2与N2反应合成氨,若收集到标准状况下3360m3尾气,其中CO体积分数为60%,由于循环操作,假定各步转化率均为100%,CO+H2O═CO2+H2,N2+3H2═2NH3,得到定量关系为3CO--2NH3,依据物质的量计算得到氨气物质的量来计算质量,设生成氨气物质的量为x;
3CO------------------2NH3,
3 2
x
x=60000mol,
氨气质量=60000mol×17g/mol=1020000g=1.02t。
2.B 2 55 0.148 mol/(L·min) >
【解析】
(1)A错,该反应的正反应方向为放热反应,升高温度平衡将向逆反应方向移动;B正确,该反应的正反应方向为气体体积减少的方向,增大压强,平衡将向正反应方向移动;C错,催化剂不能影响平衡的移动,只能改变可逆反应到达平衡的时间;
(2)①由图1可得,第2个反应达平衡所需时间更长,其达到平衡时需55min分钟,各组分的浓度保持不变;
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量为0.26 mol,其物质的量的变化量为0.74 mol,则反应速率为:
③由图II,随温度的升高K增大,即随温度升高平衡向正反应方向移动,所以,正反应方向为吸热反应,△H2>0;
3.-399.7 P1
【详解】
(1)利用盖斯定律将②×4-①可得CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)⇌CaS(s)+3CO2(g)△H=4×(-47.3kJ•mol-1)-(210.5kJ•mol-1)=-399.7kJ•mol-1;平衡常数K的表达式为:
(2)H2S气体分解生产H2和S2(g)的反应为2H2S2H2+S2,反应前后气体体积增大,同温度下,压强越大,平衡逆向进行,H2S转化率减小,则P1<P2<P3,温度升高,H2S的转化率增大,说明正反应为吸热反应,升温平衡正向进行,平衡常数增大,K(T1)<K(T2);(3)①反应混合物各物质的物质的量不变化,说明反应处于平衡状态,由图可知在15-20min和25-30min出现平台,各组分的物质的量不变,反应处于平衡状态;②由图可知,反应进行至20min时,平衡向正反应移动,瞬间只有氧气的浓度增大,应是增大了氧气的浓度.由图可知,反应向正反应进行,10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大,说明反应速率增大,10min改变瞬间,各物质的物质的量不变.a.加了催化剂,增大反应速率,a正确;b.缩小容器体积,增大压强,增大反应速率,b正确;c.降低温度反应速率降低,c错误;d.10min改变瞬间,各物质的物质的量不变,不是增加SO2的物质的量,d错误;故答案为增大氧气的浓度;ab;
(4)烟气中的SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液,且所得溶液呈中性,依据溶液中电荷守恒分析,c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),c(H+)=c(OH-),得到(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)。
4.b 析氢 C 牺牲阳极的阴极 负 乙
【详解】
(1)①红墨水柱两边的液面变为左低右高,则a发生析氢腐蚀,a中盛有氯化铵溶液,b发生吸氧腐蚀,b中盛有食盐水,故答案为b。
②a试管中铁发生的是析氢腐蚀,生铁中碳为正极,正极上发生还原反应,故发生的电极反应式为。b试管中铁发生的是吸氧腐蚀,生铁中碳为正极,发生的电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-;铁为负极,电极反应式为:Fe-2e-=Fe2+,铁被腐蚀的总反应方程式为。
(2) ①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以让金属铁做原电池的正极,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属,钠能够与水反应,不能做电极材料,所以选锌,此方法叫做牺牲阳极的阴极保护法,故答案为C;牺牲阳极的阴极;
②电解池的阴极上的金属被保护,为降低铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的负极,故答案为负。
③因为电解池的保护比原电池保护更好,所以方法乙能使铁闸门保护得更好;故答案为乙。
5.ac ad KMnO4 强 4.48 D
【详解】
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂,是其强氧化性消毒,“84”消毒液(NaClO溶液)、双氧水两者都是强氧化性消毒,硫酸铜溶液、75%的酒精是使蛋白质变性而消毒,因此其消毒原理与KMnO4消毒剂相同的是ac;故答案为:ac。
(2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中,见光会分解的都需要保存在棕色试剂瓶中,硝酸银、氯气见光都要分解,因此不需要保存在棕色试剂瓶中的是ad;故答案为:ad。
(3)①高锰酸钾中锰化合价降低,因此该反应的氧化剂是KMnO4,根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,因此KMnO4氧化性比MnO2强;故答案为:强。
②反应方程式中16mol盐酸参与参与,但只有10mol盐酸被氧化生成5mol氯气,因此若有0.4mol还原剂被氧化,则产生氯气物质的量为0.2mol,在标准状况下产生Cl2的体积为0.2mol×22.4 L∙mol−1=4.48L;故答案为:4.48。
(4)①普通玻璃坩埚、石英坩埚、陶瓷坩埚都含有二氧化硅,熔融二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾时二氧化硅和KOH要反应,因此都不能使用,只能使用铁坩埚,故答案为:D。
②第一步熔融时生成K2MnO4,还生成了KCl和H2O,反应的化学方程式为;故答案为:。
③根据图中信息得到左边锰酸钾化合价升高变为高锰酸钾,是电解池阳极,右边为电解池阴极,水中氢离子得到电子生成氢气,因此该装置发生的总反应的化学方程式为;故答案为:。
6.0.0035mol/L 0.0016mol·L-1·s-1 b CDE ACD
【详解】
(1)据图可知2s后NO的物质的量不再改变,反应达到平衡,此时n(NO)=0.014mol,容器体积为4L,所以c(NO)==0.0035mol/L;
(2)0~2s内Δn(NO)=0.040mol-0.014mol=0.026mol,根据反应方程式可知相同时间内Δn(O2)=0.013mol,容器体积为4L,所以v(O2)==0.0016mol·L-1·s-1;
(3)NO的物质的量减小,则NO2的物质的量增加,平衡时Δn(NO)=0.026mol,根据反应方程式可知平衡时n(NO2)=0.026mol,容器体积为4L,所以c(NO2)==0.0065mol/L,所以b为表示NO2变化的曲线;
(4)A.选项中未指明是正反应速率还是逆反应速率,无法说明达到平衡,A不符合题意;
B.容器恒容,则气体体积不变,根据质量守恒定律可知气体质量也不变,所以无论是否平衡,混合气体的密度均不发生改变,B不符合题意;
C.NO2为红棕色气体,其他均为无色气体,当气体颜色不再改变时说明NO2的浓度不再改变,反应达到平衡,C符合题意;
D.反应前后气体系数之和不相等,容器恒容,所以未平衡时压强会发生改变,当压强不变时说明反应达到平衡,D符合题意;
E.消耗NO2为逆反应,消耗O2为正反应,二者系数之比为2:1,所以当消耗2mol NO2的同时消耗1molO2时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,E符合题意;
综上所述答案为CDE;
(5)A.升高温度活化分子百分数增加,反应速率加快,A符合题意;
B.及时分离出NO2气体会使各气体浓度减小,反应速率减慢,B不符合题意;
C.通入O2,反应物浓度增加,反应速率加快,C符合题意;
D.加入催化剂可以降低反应活化能,反应速率加快,D符合题意;
综上所述答案为ACD。
7.下降 放热 ade acf a极到b极 CH4-8e-+10OH-=+7H2O
【详解】
(1)铝片与盐酸反应属于放热反应,使锥形瓶中气体受热膨胀,U型管中A的液面下降;故答案为下降;放热;
(2)①a.使用催化剂,降低反应的活化能,增大单位体积内活化分子的个数,反应速率加快,故a符合题意;
b.降低温度,化学反应速率降低,故b不符合题意;
c.及时分离水,降低生成物的浓度,反应速率降低,故c不符合题意;
d.把容器的体积缩小一倍,组分浓度增大,化学反应速率增大,故d符合题意;
e.充入NO2,增大反应物的浓度,化学反应速率增大,故e符合题意;
f.恒容状态下,充入惰性气体,组分浓度没变,化学反应速率不变,故f不符合题意;
答案为ade;
②a.根据化学平衡状态的定义,当正反应速率等于逆反应速率相等,说明反应达到平衡,故a符合题意;
b.正反应速率最大,逆反应速率为0,反应还没有进行,故b符合题意;
c.该反应为气体物质的量增大的反应,即当压强不再改变,说明反应达到平衡,故c符合题意;
d.组分都是气体,遵循质量守恒,因此气体总质量不变,不能说明反应达到平衡,故d不符合题意;
e.没有指明反应的方向,因此c(NO2)=2c(N2),不能说明反应达到平衡,故e不符合题意;
f.单位时间内生成1molCO2同时生成2molNO2,前者反应向正反应方向进行,后者向逆反应方向进行,且变化的物质的量之比等于化学计量数之比,即单位时间内生成1molCO2同时生成2molNO2,说明反应达到平衡,故f符合题意;
故答案为acf;
(3)①通入甲烷的一极为负极,通氧气一极为正极,根据原电池工作原理,电子从a极经负载流向b极,故答案为a极到b极;
②a极为负极,发生氧化反应,电解质为碱,因此电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O;故答案为CH4-8e-+10OH-=+7H2O。
8.
【详解】
(1)①已知:
,
根据据盖斯定律,a×2-b得:CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kmol-1,故答案为:CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kmol-1;
(2)△H=生成物的总能量-反应物的总能量,由图可知:的△H=(63kJ/mol+2×0kJ/mol)-3×60kJ/mol=-117kJ/mol,故答案为:-117;
(3)根据图Ⅰ、图Ⅱ、图Ⅲ写出热化学方程式分别为:①CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-akJ•mol-1②H2(g)+O2(g)═H2O(g)△H=-bkJ•mol-1③CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-ckJ•mol-1,根据盖斯定律,由③-(①+②×3)得:CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H=(a+3b-c)kJ•mol-1,故答案为:(a+3b-c)kJ•mol-1。
9.氧化反应 6 b b a 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 减小
【分析】
原电池中,还原剂在负极失去电子发生氧化反应,电子从负极流出,电子沿着导线流向正极,正极上氧化剂得到电子发生还原反应,内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极,燃料电池中,通入燃料的一极为负极,通入助燃物的一极为正极,据此分析回答;
【详解】
(1) NiO电极上NO失去电子转变为NO2,发生的是氧化反应,由可知,当外电路中转移4×10-4mol电子时,传感器内消耗NO为2×10-4mol,质量为2×10-4mol ×30g/mol ×1000mg/g=6mg。
(2)放电时,Li失去电子转变为Li+,结合分析知,电池的负极是b电极,外电路中电子由b电极经导线流向a电极。
(3)氨氧燃料电池中,由图知,a电极上氨气失去电子转变为氮气,被氧化,则a电极上的反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,该燃料电池工作一段时间后,氢氧根离子不断消耗、水不断生成,则电解质溶液中的c(OH-)将减小。
10.391 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-162 kJ/mol a
【详解】
(1)由键能与反应热关系得:△H=946 kJ/mol+3×436 kJ/mol-2×3×a kJ/mol=-92 kJ/mol,解得a=391 kJ/mol,即断开1 mol N—H键需要吸收391 kJ能量,故此处填391;
(2)①由已知热化学方程式,结合盖斯定律得:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=,故此处填:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-162 kJ/mol;
②a.由于H2O(g)能量高于H2O(l),故2 mol H2完全燃烧生成液态水放热更多,但由于放热反应△H为负值,故△H4小于△H2,a正确;
b.反应热等于所有反应物总键能与所有生成物总键能差值,故反应Ⅲ的反应热等于石墨中化学键与O2中化学键断裂所吸收的总能量与CO2中化学键形成释放出总能量的差,b错误;
c.该图只能表示反应Ⅰ的反应物与生成物能量的关系,并不能表示具体的反应过程和能量的关系,因为反应过程还要考虑反应所需的活化能,c错误;
故答案选a。
11.放热 > 0.6mol/(L∙min) 3 80%
【详解】
(1) 反应物总能量大于生成物总能量是放热反应。由反应过程中的能量变化图知,该反应是放热反应,氧气、氢气的总能量水的总能量。
(2) 燃料电池中,通入燃料的一极为负极,还原剂失去电子发生氧化反应,电子沿着导线流向正极,通入助燃物的一极为正极,正极上发生还原反应,内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极,酸性条件下生成水,正极电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O;燃料电池中化学能转化为电能,能量转化效率高 。则装置如图所示A处电极入口通氢气,其电极反应式为。当消耗标准状况下即1.5mol氢气时,假设能量转化率为,则导线中转移电子的物质的量为1.5×2×90%=2.7mol。
(3)①从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为。
②消耗B=2mol-1.2mol=0.8mol、生成C1.2mol/L ×2L=2.4mol,二者改变值之比为1:3,则化学计量数之比为1:3,x=3,耗B0.8mol、B和A改变值之比为2:1,消耗A0.8mol/L ×2=1.6mol,A的转化率。
12.吸热 K3= 吸热 增大压强(或使用催化剂) 降低温度(或设法分离出H2)
【详解】
(1)由表中数据可知,温度升高,①的平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应吸热;
(2)根据平衡常数的定义可知该反应的平衡常数表达式为K3=;
(3)反应①-反应②=反应③,所以K3=;由图表可知,温度升高K1增大,K2减小,所以K3增大,即温度升高,平衡向正反应方向移动,升高温度平衡吸热方向移动,所以反应③为吸热反应;
(4)①t2时刻改变条件后正逆反应速率均增大,但依然相等,即平衡不移动,所以可能是使用了催化剂,由于该反应前后气体系数之和相等,所以压强不会影响平衡,则也可能是增大压强;
②t2时刻改变条件后CO2的浓度增大,CO的浓度减小,平衡逆向移动,且不是移走CO2或增加CO使平衡逆向移动,该反应为吸热反应,降低温度可以使平衡逆向移动,出现图中变化,或者设法分离出H2,也可以使平衡逆向移动,CO2的浓度增大,CO的浓度减小。
13. 40% AD > 升高温度 0.0125MPa 该反应为气体分子数增加的反应,恒压条件下增大氩气的比例,相当于减压,平衡正向移动,丙烷的平衡转化率增大
【详解】
(1)①根据题意建立三段式,根据压强之比等于物质的量之比,因此,a=0.8,则0~10 min内氢气的生成速率,C3H8的平衡转化率为;故答案为:;40%。
②A.平均摩尔质量等于气体质量除以气体物质的量,气体质量不变,气体物质的量减小,气体摩尔质增大,因此当混合气体的平均分子量保持不变,则可以作为判断平衡标志,故A符合题意;B.C3H6与H2的物质的量之比始终按照1:1增加,因此两者比值始终保持不变,因此不能作为判断平衡的标志,故B不符合题意;C.气体密度等于气体质量除以容器体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变,因此当混合气体的密度保持不变,不能作为判断平衡的标志,故C不符合题意;D.C3H8的分解,正向进行,C3H6的消耗,逆向进行,两者速率比等于计量系数比,因此能作为判断平衡标志,故D符合题意;综上所述,答案为AD。
(2)①以Q点纵看,从下到上看,丙烯物质的量增加,说明平衡正向移动,正向是体积增大的反应,即减小压强,因此压强:p1>p2;故答案为:>。
②根据图像,升高温度,平衡正向移动,即正向是吸热反应;提高反应速率,可以是加压、升温、加催化剂、增加浓度,但要提高反应物的平衡转化率,只能是升高温度;故答案为:升高温度。
③若p1=0.1 MPa,起始时充入丙烷发生反应,假设丙烷加入了1mol,则Q点对应温度下建立三段式,,则,反应的平衡常数;故答案为:0.0125MPa。
④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,起始n(氩气)/n(丙烷)越大,丙烷的平衡转化率越大,其原因是该反应为气体分子数增加的反应,恒压条件下增大氩气的比例,相当于减压,平衡正向移动,丙烷的平衡转化率增大;故答案为:该反应为气体分子数增加的反应,恒压条件下增大氩气的比例,相当于减压,平衡正向移动,丙烷的平衡转化率增大。
14.Cu2+ B 不能 Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小 B
【详解】
(1)由图可看出,当pH=3时,Cu(OH)2的溶解度非常大,铜主要以Cu2+的形式存在;
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,应该调控溶液的pH,使Fe(OH)3的溶解度非常小,同时Cu(OH)2的溶解度非常大或者说Cu2+可以稳定存在,即2.5<pH<4.5范围,故选择B;
(3)由于Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小,故不能通过调节溶液pH的方法来分离两种离子;
(4)由溶度积常数可看出,重金属离子Cu2+、Pb2+、Hg2+的硫化物的溶度积常数远小于FeS的溶度积常数,故可工业废水中加入过量的FeS,发生沉淀的转化,特别重要的时同时析出Fe2+,避免了重金属的污染。
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