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實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內容的節(jié)能減排政策,是應對全球氣候問題、建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇.化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求.如圖是煤化工產業(yè)鏈的一部分,試運用所學知識,解決下列問題:

(1)該產業(yè)鏈中屬于高中階段常見的在低溫下能自發(fā)進行的反應是:
N2+3H2?2NH3或NH3+HNO3═NH4NO3
N2+3H2?2NH3或NH3+HNO3═NH4NO3

(2)已知該產業(yè)鏈中某反應的平衡表達式為:
K=
c(H2)c(CO)
c(H2O)
它所對應的化學反應為:
C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)
C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)

(3)已知在一定溫度下,
C(s)+CO2(g)?2CO(g)平衡常數K1
CO(g)+H2O(g )?H2(g)+CO2(g)平衡常數K2;
C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)  平衡常數K3
則K1、K2、K3之間的關系是:
K3=K1×K2
K3=K1×K2

(4)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數以解決各種實際問題.已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時,會發(fā)生如下反應:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),該反應平衡常數隨溫度的變化如下表所示:
溫度/℃ 400 500 800
平衡常數K 9.94 9 1
該反應的正反應方向是
放熱
放熱
反應(填“吸熱”或“放熱”),若在500℃時進行,設起始時CO和H2O的起始濃度均為0.020mol/L,在該條件下,CO的平衡轉化率為:
75%
75%

(5)從圖1看出氨催化氧化可以制硝酸,此過程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等.已知NO2和N2O4的結構式分別是.實驗測得N-N鍵鍵能為167kJ?mol-1,NO2中氮氧鍵的鍵能為466kJ?mol-1,N2O4中氮氧鍵的鍵能為438.5kJ?mol-1.請寫出NO2轉化為N2O4的熱化學方程式
2NO2(g)?N2O4(g)△H=-57kJ?mol-1
2NO2(g)?N2O4(g)△H=-57kJ?mol-1
.對反應N2O4(g)?2NO2(g),在溫度為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分數隨壓強變化曲線如圖2所示.下列說法正確的是
D
D

A.A、C兩點的反應速率:A>C
B.A、C兩點氣體的顏色:A深,C淺
C.B、C兩點的氣體的平均相對分子質量:B<C
D.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法
(6)0.2mol/L的NaOH與0.4mol/L的上述產業(yè)鏈中一產品化肥硝酸銨溶液等體積混合后,溶液中所有分子和離子( 除水和氨分子外)等微粒從大到小的順序是
c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3?H2O)>c(OH-)>c(H+
c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3?H2O)>c(OH-)>c(H+

(7)以上述產業(yè)鏈中甲醇為燃料制成燃料電池,請寫出在氫氧化鉀介質中該電池的負極反應式
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
分析:(1)生產氨氣的反應放出大量的熱,△G<0能自發(fā)進行;
(2)根據平衡常數的定義判斷反應的方程式;
(3)根據平衡常數的表達式推斷;
(4)根據溫度變化平衡常數的變化判斷溫度對化學平衡移動的影響,進而判斷反應熱,利用三段式法計算轉化率;
(5)根據反應熱等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能計算反應熱,從平衡移動的角度分析各物理量的變化;
(6)考慮氨水為弱電解質,從弱電解質的電離和鹽類的水解兩個角度比較離子濃度的大;
(7)甲醇具有還原性,在負極上發(fā)生氧化反應生成碳酸根離子,以此書寫電極反應式.
解答:解:(1)生產氨氣的反應放出大量的熱,△G<0能自發(fā)進行,氨水呈堿性,與酸發(fā)生中和反應,屬于放熱反應,在低溫下易進行,故答案為:N2+3H22NH3或NH3+HNO3═NH4NO3
(2)平衡常數為生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積,平衡常數中,分子為生成物,分母為反應物,所以該反應的方程式為:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),故答案為:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);
(3)根據化學方程式可知:K1=
c2(CO)
c(CO2)
,K2=
c(H2)×c(CO2)
c(CO)×c(H2O)
,K3=
c(CO)×c(H2)
c(H2O)
,
所以:K3=
c(H2)×c(CO2)
c(CO)×c(H2O)
×
c2(CO)
c(CO2)
=
c(CO)×c(H2)
c(H2O)
=K1×K2,故答案為:K3=K1×K2;
(4)由表中數據可知,隨著溫度的升高,平衡常數減小,說明升高溫度平衡向逆反應方向移動,說明正反應為讓熱反應,
設平衡時轉化的CO為xmol/L,
利用三段式法計算:
            CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),
起始:0.020mol/L     0.020mol/L        0      0
轉化:xmol/L         xmol/L          x mol/L  x mol/L 
平衡:(0.02-x)mol/L:(0.02-x)mol/L  xmol/L xmol/L
則有:
x?x
(0.020-x)?(0.020-x)
=9
解之得:x=0.015,
所以轉化率為:
0.015
0.02
×100%
=75%,故答案為:放熱,75%;
(5)反應熱等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能,則反應熱為:
2×2×466KJ/mol-(167KJ/mol+4×438.5KJ/mol)=-57KJ/mol,
反應的熱化學方程式為:2NO2(g) N2O4(g)△H=-57 kJ?mol-1;
對反應N2O4(g)2NO2(g),在溫度為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分數隨壓強變化曲線如圖2所示.則
A.A點壓強小于C點的壓強,壓強越大,反應速率越大,則反應速率:A<C,故A錯誤;
B.增大壓強,平衡向正反應移動,但濃度的增大幅度大于轉化的程度,所以C點濃度大,顏色深,故B錯誤;
C.B、C兩點二氧化氮的體積分數相同,則混合氣體的平均相對分子質量相同,故C錯誤;
D.在相同壓強下,升高溫度,平衡向逆反應方向移動,則二氧化氮的體積分數增大,所以由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法,故D正確,
故答案為:2NO2(g) N2O4(g)△H=-57 kJ?mol-1; D;
(6)0.2mol/L的NaOH與0.4mol/L的上述產業(yè)鏈中一產品化肥硝酸銨溶液等體積混合后,設溶液的體積為1L,則反應后溶液中含有n(NO3-)=0.4mol,n(Na+)=0.2mol,
n(NH4+)=0.2mol,n(NH3?H2O)=0.2mol,反應溶液呈堿性,NH3?H2O繼續(xù)電離出NH4+離子,則c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3?H2O),由于弱電解質的電離程度較小,
則c(NH3?H2O)>c(OH-),溶液呈堿性,則c(OH-)>c(H+),
所以c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3?H2O)>c(OH-)>c(H+),
故答案為:c(NO3-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3?H2O)>c(OH-)>c(H+);
(7)甲醇具有還原性,在負極上發(fā)生氧化反應生成碳酸根離子,反應的電極反應式為CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O,
故答案為:CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O.
點評:本題考查較為綜合,涉及知識點較多,難度較大,易錯點為(1)和(6),注意把握比較溶液離子濃度的方法.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內容的節(jié)能減排政策,是應對全球氣候問題、建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇;ば袠I(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求。試運用所學知識,解決下列問題:

(1)已知某反應的平衡表達式為:

它所對應的化學反應為:                                

(2)已知在一定溫度下,

C(s)+CO2(g)   2CO(g)平衡常數K1;  

CO(g)+H2O(g   H2(g)+CO2(g)平衡常數K2;

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  平衡常數K3;

則K1、K2、K3之間的關系是:                            。

(3)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數以解決各種實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時,會發(fā)生如下反應:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),該反應平衡常數隨溫度的變化如下表所示:

溫度/℃

400

500

800

平衡常數K

9.94

9

1

該反應的正反應方向是        反應(填“吸熱”或“放熱”),若在500℃時進行,設起始時CO和H2O的起始濃度均為0.020mol/L,在該條件下,CO的平衡轉化率為:          。

(4)從氨催化氧化可以制硝酸,此過程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。對反應N2O4(g)2NO2(g)   △H>0在溫度為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是      。

A.A、C兩點的反應速率:A>C

B.A、C兩點氣體的顏色:A深,C淺

C.B、C兩點的氣體的平均相對分子質量:B<C

D.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法

E.A、C兩點的化學平衡常數:A>C

(5)0.2mol/L的NaOH與0.4mol/L的硝酸銨溶液等體積混合后,溶液中各離子的物質的量濃度從大到小的順序是               

(6)工業(yè)上用Na2SO3吸收尾氣中的SO2,再用右圖裝置電解(惰性電極)NaHSO3制取H2SO4,陽極電極反應式               ,陽極區(qū)逸出氣體的成分為         __________(填化學式)。

 

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

(13分)實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內容的節(jié)能減排政策,是應對全球氣候問題、建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇。化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求。下圖是煤化工產業(yè)鏈的一部分,試運用所學知識,解決下列問題:

(1)該產業(yè)鏈中屬于高中階段常見的在低溫下能自發(fā)進行的反應是:                 

(2)已知該產業(yè)鏈中某反應的平衡表達式為:

它所對應的化學反應為:                                

(3)已知在一定溫度下,

C(s)+CO2(g)   2CO(g)平衡常數K1;  

CO(g)+H2O(g   H2(g)+CO2(g)平衡常數K2;

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  平衡常數K3;

K1、K2、K3之間的關系是:                                     。 

(4)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數以解決各種實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時,會發(fā)生如下反應:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),該反應平衡常數隨溫度的變化如下表所示:

溫度/℃

400

500

800

平衡常數K

9.94

9

1

該反應的正反應方向是      反應(填“吸熱”或“放熱”),若在500℃時進行,設起始時CO和H2O的起始濃度均為0.020mol/L,在該條件下,CO的平衡轉化率為:     

(5)從上圖看出氨催化氧化可以制硝酸,此過程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。對反應N2O4(g) 2NO2(g)   △H>0在溫度為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是      

A.A、C兩點的反應速率:A>C

B.A、C兩點氣體的顏色:A深,C淺

C.B、C兩點的氣體的平均相對分子質量:B<C

D.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法

E.A、C兩點的化學平衡常數:A>C

(6)0.2mol/L的NaOH與0.4mol/L的上述產業(yè)鏈中一產品化肥硝酸銨溶液等體積混合后,溶液中各離子的物質的量濃度從大到小的順序是              

 

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內容的節(jié)能減排政策,是應對全球氣候問題、建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇;ば袠I(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求。試運用所學知識,解決下列問題:

(1)已知某反應的平衡表達式為:

它所對應的化學反應為:                                

(2)已知在一定溫度下,

C(s)+CO2(g)   2CO(g)平衡常數K1;  

CO(g)+H2O(g   H2(g)+CO2(g)平衡常數K2;

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  平衡常數K3;

則K1、K2、K3之間的關系是:                            。

(3)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數以解決各種實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時,會發(fā)生如下反應:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),該反應平衡常數隨溫度的變化如下表所示:

溫度/℃

400

500

800

平衡常數K

9.94

9

1

該反應的正反應方向是        反應(填“吸熱”或“放熱”),若在500℃時進行,設起始時CO和H2O的起始濃度均為0.020mol/L,在該條件下,CO的平衡轉化率為:          。

(4)從氨催化氧化可以制硝酸,此過程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。對反應N2O4(g)2NO2(g)   △H>0在溫度為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是      。

A.A、C兩點的反應速率:A>C

B.A、C兩點氣體的顏色:A深,C淺

C.B、C兩點的氣體的平均相對分子質量:B<C

D.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法

E.A、C兩點的化學平衡常數:A>C

(5)0.2mol/L的NaOH與0.4mol/L的硝酸銨溶液等體積混合后,溶液中各離子的物質的量濃度從大到小的順序是               。

(6)工業(yè)上用Na2SO3吸收尾氣中的SO2,再用右圖裝置電解(惰性電極)NaHSO3制取H2SO4,陽極電極反應式               ,陽極區(qū)逸出氣體的成分為         __________(填化學式)。

 

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科目:高中化學 來源:2010年江西上高二中、新余鋼鐵中學高三年級全真模擬(理綜)化學部分 題型:填空題

實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內容的節(jié)能減排政策,是應對全球氣候問題、建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇;ば袠I(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求。試運用所學知識,解決下列問題:

(1)已知某反應的平衡表達式為:

它所對應的化學反應為:                                

(2)已知在一定溫度下,

C(s)+CO2(g)   2CO(g)平衡常數K1;  

CO(g)+H2O(g   H2(g)+CO2(g)平衡常數K2;

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  平衡常數K3

則K1、K2、K3之間的關系是:                             。

(3)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數以解決各種實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時,會發(fā)生如下反應:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),該反應平衡常數隨溫度的變化如下表所示:

溫度/℃

400

500

800

平衡常數K

9.94

9

1

該反應的正反應方向是        反應(填“吸熱”或“放熱”),若在500℃時進行,設起始時CO和H2O的起始濃度均為0.020mol/L,在該條件下,CO的平衡轉化率為:          。

(4)從氨催化氧化可以制硝酸,此過程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。對反應N2O4(g) 2NO2(g)   △H>0在溫度為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是      。

A.A、C兩點的反應速率:A>C

B.A、C兩點氣體的顏色:A深,C淺

C.B、C兩點的氣體的平均相對分子質量:B<C

D.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法

E.A、C兩點的化學平衡常數:A>C

(5)0.2mol/L的NaOH與0.4mol/L的硝酸銨溶液等體積混合后,溶液中各離子的物質的量濃度從大到小的順序是               。

(6)工業(yè)上用Na2SO3吸收尾氣中的SO2,再用右圖裝置電解(惰性電極)NaHSO3制取H2SO4,陽極電極反應式                ,陽極區(qū)逸出氣體的成分為          __________(填化學式)。

 

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