【題目】為有效控制霧霾,各地積極采取措施改善大氣質量,研究并有效控制空氣中的氮氧化物、碳氧化物的含量顯得尤為重要。
I.氮氧化物研究
(1)一定條件下,將2molNO與2molO2置于恒容密閉容器中發(fā)生反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列各項能說明反應達到平衡狀態(tài)的是 ________________(填字母代號) 。
a.體系壓強保持不變 b.混合氣體顏色保持不變
c.NO和O2的物質的量之比保持不變 d.每消耗1 molO2同時生成2 molNO2
(2)汽車內燃機工作時會引起N2和O2的反應:N2 +O22NO,是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一。在T1、T2溫度下,一定量的NO發(fā)生分解反應時N2的體積分數隨時間變化如右圖所示,根據圖像判斷反應N2(g)+O2(g)2NO(g)的△H__________0(填“>”或“<”)。
Ⅱ.碳氧化物研究
(1)體積可變(活塞與容器之間的摩擦力忽略不計)的密閉容器如右圖所示,現將3molH2和2molCO放入容器中,移動活塞至體積V為2L,用鉚釘固定在A、B點,發(fā)生合成甲醇的反應如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
測定不同條件、不同時間段內的CO的轉化率,得到如下數據:
T(℃) | 10min | 20min | 30min | 40min |
T1 | 20% | 55% | 65% | 65% |
T2 | 35% | 50% | a1 | a2 |
①根據上表數據,請比較T1_________T2(選填“>”、“<”或“=”);T2℃下,第30min 時,a1=________,該溫度下的化學平衡常數為__________________。
②T2℃下,第40min時,拔去鉚釘(容器密封性良好)后,活塞沒有發(fā)生移動,再向容器中通入6molCO,此時v(正)________v(逆)(選填“>”、“<”或。
(2)一定條件下可用甲醇與CO反應生成醋酸消除CO污染。常溫下,將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合(混合后溶液體積變化忽略不計),充分反應后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),則根據溶液中的電荷平衡可知,溶液的pH=___________,則可以求出醋酸的電離常數Ka =____________ (用含a和b的代數式表示)。
【答案】 abc > < 50% 4或4(mol/L)-2 或4(L/mol)2 < 7 2×10-7b/(a-2b) mol/L
【解析】Ⅰ(1)恒容密閉容器中發(fā)生反應:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。a.反應是個氣體體積改變的反應,恒容容器,壓強改變,平衡時,體系壓強保持不變,故正確;b.混合氣體顏色保持不變,說明二氧化氮的濃度保持不變,達到平衡,故正確;c.NO和O2的起始物質的量相等,但化學計量數不同,變化量就不相同,如果沒有達到平衡,NO和O2 的物質的量之比會發(fā)生改變,不發(fā)生改變說明到達了平衡,故正確;d.O2 是反應物,NO2是生成物,不管在任何時候都有每消耗1 molO2同時生成2 molNO2,故錯誤,故選:abc;
(2)由圖可知先達到平衡所用時間較短的溫度較高,且此溫度下氮氣的體積分數較小,說明溫度升高后,反應正向移動,故反應為吸熱反應;故答案為:>;
Ⅱ:(1)①升高溫度,化學反應速率加快,10min內,T2時CO轉化率大于T1時,故T1<T2;
T2℃下,10min時CO2轉化率為35%,20min時CO2轉化率為50%,10-20min只轉化15%,說明20min時已達平衡狀態(tài),故第30min時,CO2轉化率為50%;
T2℃下,CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),
起始(mol) 2 3 0
轉化(mol) 1 2 1
\平衡(mol) 11 1
化學平衡常數K==4;故答案為:<;50%;4;
②拔去鉚釘,容器是在同溫同壓下進行,體積之比等于物質的量之比,當沖入6molCO,假設平衡不移動,此時容器的體積為6L,Qc==>K,故平衡逆向移動,v(正)<v(逆);故答案為:<;
(2)反應平衡時,2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L,據電荷守恒,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,溶液呈中性,醋酸電離平衡常數依據電離方程式寫出K===×107mol/L;故答案為:7; ×107mol/L。
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【題目】在以下各種情形下,下列電離方程式的書寫正確的是
A.熔融狀態(tài)下的NaHSO4電離:NaHSO4=Na++H++SO42-
B.H2CO3的電離:H2CO32H++CO32-
C.Fe(OH)3的電離:Fe(OH)3Fe3++3OH-
D.水溶液中的NaHSO4電離:NaHSO4=Na++HSO4-
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【題目】Ⅰ.在、N、O、Cl、U、U中:
(1)___和_____的質量數相等,但不能互稱為同位素。
(2)___和____的中子數相等,但質子數不相等,所以不是同一種元素。以上所列共有______種元素。
Ⅱ.物質的類別和核心元素的化合價是研究物質性質的兩個基本視角。
(3)Y的分子式為________。
(4)圖中X的電子式為;其水溶液長期在空氣中放置容易變渾濁,原因是________(用化學方程式表示);該變化體現出:S非金屬性比O____(填“強”或“弱”)。用原子結構解釋原因:同主族元素從上到下,__________,得電子能力逐漸減弱。
(5)Z與圖表中某物質反應生成SO2的化學方程式是______________________。
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【題目】連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)俗稱保險粉,是一種漂白劑、脫氧劑和防腐劑。某研究小組對Na2S2O4的性質與制備進行了如下探究。
(1)測定0.05mol·L-1 Na2S2O4溶液在空氣中pH的變化如圖所示。
①寫出0~t1段發(fā)生反應的化學方程式:_____。
②t2~t3段溶液的pH變小的原因是______。
(2)已知:S2O32-+2H+===SO2↑+S↓+H2O。Na2S2O4固體在隔絕空氣的條件下加熱至75℃以上完全分解得到Na2SO3、Na2S2O3和SO2,檢驗產物中是否含有Na2SO4,實驗方法是__________。
(3)由工業(yè)廢氣制備Na2S2O4的實驗原理如下:
①向裝置Ⅱ中加入Ce4+的目的是________。
②寫出裝置Ⅲ中發(fā)生反應的離子方程式:________。
(4)由鋅粉法制備Na2S2O4的實驗裝置如圖所示。主要步驟如下:
步驟1:將SO2通入鋅粉的水懸浮液中,于35~45℃下反應生成連二亞硫酸鋅。
步驟2:加入過量燒堿溶液,于28~35 ℃下反應生成Na2S2O4和氫氧化鋅懸浮溶液。
由上述實驗進一步提純得到Na2S2O4(s)的實驗方案是取一定量的Na2S2O4和氫氧化鋅懸浮溶液,______(實驗中須使用的試劑有:氯化鈉、乙醇;除常規(guī)儀器外須使用的儀器有:真空干燥箱)。
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【題目】CO2甲烷化是一種實現CO2資源化利用的有效途徑。
Ⅰ.熱化學轉化
CO2甲烷化過程發(fā)生反應:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)ΔH
(1)每生成1mol CH4(g),放熱165 kJ,則ΔH=______。
(2)反應的平衡常數的表達式:K=______。溫度升高,K______(填“增大”或“減小”)。
(3)其他條件不變時,一段時間內,壓強對CO2的轉化率及CH4的選擇性的影響如下圖。
注:選擇性=轉化為目標產物的原料量÷原料總的轉化量
CO2甲烷化反應選擇0.1MPa而不選擇更高壓強的原因是______。
Ⅱ.電化學轉化
多晶Cu可高效催化CO2甲烷化,電解CO2制備CH4的原理示意圖如下。電解過程中溫度控制在10℃左右,持續(xù)通入CO2。陰、陽極室的KHCO3溶液的濃度基本保持不變。
(4)多晶Cu作______(填“陰”或“陽”)極。
(5)結合電極反應式,說明陰極室KHCO3溶液濃度基本不變的原因:______。
(6)上述電解過程中采取了______措施(寫2條即可)使CO2優(yōu)先于H+放電。
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【題目】下列反應的離子方程式正確的是
A. Fe(OH)3和HI的反應 Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O
B. 1.5 mol/L 100 ml的FeBr2溶液中通入3.36L(標準狀況)Cl2:2Fe2++2Br-+2Cl2==2Fe3++4Cl-+Br2
C. 鐵與足量的稀硝酸溶液反應放出NO氣體:3Fe+8H++2NO3-==3Fe2++4H2O+2NO↑
D. 向明礬[KAl(SO4)2]溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至SO42-恰好沉淀完全:2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-==2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
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【題目】白磷在氧氣中燃燒的反應為:P4 + 5O2 = P4O10。已知下列化學鍵的鍵能分別為:P—P a kJ·mol-1、P—O b kJ·mol-1、P=O c kJ·mol-1、O=O d kJ·mol-1。根據圖示的分子結構和有關數據,下列推斷正確的是
A.6a+5d < 4c + 10b
B.△H = (4c+12b-6a-5d) kJ·mol-1
C.6a+5d > 4c + 12b
D.△H = (6a+5d-4c-12b) kJ·mol-1
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【題目】將1molN2氣體和3molH2氣體在2L的恒容容器中,并在一定條件下發(fā)生如下反應:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),若經2s后測得NH3的濃度為0.6mol·L-1,現有下列幾種說法:其中不正確的是
A. 用N2表示的反應速率為0.15mol·L-1·s-1 B. 2s時H2的轉化率為40%
C. 2s時N2與H2的轉化率相等 D. 2s時H2的濃度為0.6mol·L-1
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【題目】有機物F是一種關節(jié)炎止痛藥,合成F的一種傳統法的路線如下:
(1)B中含氧官能團的名稱為_________。
(2)C→D的反應可分為兩步,其反應類型為_________、_________。
(3)寫出比F少5個碳原子的同系物X的結構簡式:_______________(寫一種);X有多種同分異構體,滿足下列條件的X的同分異構體共有_______________種。
①屬于芳香族化合物;②苯環(huán)上只有1個取代基;③屬于酯類物質;
(4)寫出E轉化為F和無機鹽的化學方程式:______________________。
(5)已知:①
② (R1、R2表示烴基)
合成F的一種改良法是以2—甲基—1—丙醇[(CH3)2CHCH2OH)]、苯、乙酸酐[(CH3CO)2O]為原料來合成,寫出有關的合成路線流程圖(無機試劑任選)。合成路線流程圖示例如下:H2C=CH2CH3CH2Br CH3CH2OH__________________
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