题目
题型:不详难度:来源:
①CaBr2+H2OCaO+2HBr ②2HBr+HgHgBr2+H2
③HgBr2+__________ + ④2HgO2Hg+O2↑
请你根据“原子经济”的思想完成上述步骤③的化学方程式:________ _。
根据“绿色化学”的思想评估该方法制H2的主要缺点:________ __。
(II)氢气常用生产水煤气的方法制得。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0
在850℃时,K=1。
(1)若升高温度到950℃时,达到平衡时K______1(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)850℃时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2和x mol H2,则:
①当x = 5.0时,上述平衡向___________(填正反应或逆反应)方向进行。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是__________。
(3)在850℃时,若x="5.0" mol,其它物质的投料不变,当上述反应达到平衡后,求H2的体积分数(计算结果保留两位有效数字)。
答案
(I)HgBr2+CaOHgO+CaBr2(3分)
循环过程需要很高的能量,且使用重金属汞,会产生污染(3分)
(II)(1)小于(2分) (2) ①逆反应 (1分) ② 0≤x<3 (2分)
(3)解:设到达平衡时,H2或CO2减少amol,则CO、H2O增加amol,则:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
初始物质的量/mol 1.0 3.0 1.0 5.0
变化物质的量/mol a a a a
平衡物质的量/mol 1.0+a 3.0+a 1.0-a 5.0-a (2分)
K==1,解得a=0.20 (1分)
平衡时H2的体积分数=×100% = 48% (2分)
解析
试题分析:(I)依题意,①的生成物是②的反应物,②的生成物是③的反应物,③的生成物是④的反应物,④的反应物是HgO,则③的生成物是HgO,根据质量守恒定律可知,③的另一种反应物和生成物分别是CaO、CaBr2;(①+②+③)×2+④可得:2H2O=2H2↑+O2↑;上述4个反应都需要加热,因此消耗很多的能量才能循环制氢;上述过程中使用Hg、可溶性汞盐,它们属于重金属或重金属盐,则制氢过程能产生污染;II.(1)△H<0,说明正反应是放热反应;其它条件不变时,升高温度平衡向吸热反应方向移动,即850℃变为950℃时,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,则K<1;(2)①依题意,起始时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值为(1.0×5.0)/(1.0×3.0)=5/3,大于该温度下的平衡常数,说明起始时反应从逆反应方向开始进行,使生成物浓度减小、反应物浓度增大,当生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值为1时,达到850℃时的化学平衡;②若起始时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值小于1,即(1.0×x)/(1.0×3.0)<1,则0≤x<3.0;(3)设到达平衡时,H2或CO2减少amol,则CO、H2O增加amol,则:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
初始物质的量/mol 1.0 3.0 1.0 5.0
变化物质的量/mol a a a a
平衡物质的量/mol 1.0+a 3.0+a 1.0-a 5.0-a
K==1,解得a=0.20
平衡时H2的体积分数=×100% = 48%。
核心考点
试题【(I)某化学家根据“原子经济”的思想,设计了如下制备H2的反应步骤:①CaBr2+H2OCaO+2HBr ②2HBr+HgHgBr2+H2③HgBr2+_】;主要考察你对反应速率与平衡的有关计算等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
① 实验1条件下平衡常数K= (保留小数点后二位数字)。
② 实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值 (填具体值或取值范围)。
③ 实验4,若900℃时,在此容器中加入10molCO、5molH2O、2molCO2、5molH2,则此时v(正) v(逆)(填“<”、“>”、“=”)。
(2)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10—9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10—4mo1/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 。
(3)已知BaSO4(s) + 4C(s) ="4CO(g)" + BaS(s) △H1 =+571.2kJ/mol,
BaSO4(s) + 2C(s) = 2CO2(g) + BaS(s) △H2="+226.2" kJ/mol。
则反应C(s) + CO2(g) = 2CO(g)的△H3= kJ/mol。
(4)寻找新能源是解决温室效应的一条重要思路。磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池,总反应为:FePO4+Li LiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,则该电池放电时的正极和负极反应式分别为: 和 。若用该电池电解蒸馏水(电解池电极均为惰性电极),当电解池两极共有3360mL气体(标准状况)产生时,该电池消耗锂的质量为 。(Li的相对原子质量约为7.0)
A.若温度不变,将容器的体积缩小到原来的一半,此时A的浓度为原来的2.1倍,则m+n<p+q
B.若平衡时,A、B的转化率相等,说明反应开始时,A、B的物质的量之比为m∶n
C.若m+n=p+q,则往含有a mol气体的平衡体系中再加入a mol的B,达到新平衡时,气体的总物质的量等于2a
D.若温度不变压强增大到原来的2倍,达到新平衡时,总体积一定比原来的1/2要小
(1)写出该反应的平衡常数表达式___________ ____,已知升高温度时,v(正)>v(逆),此时K值__ __(填“变大”“变小”或“不变”);该反应的△H_____0(填“>”、“=”、“<”);
(2)将1.0mol A和1.0mol B混合后装入2L容器中发生反应,E的物质的量的变化如图所示。
①3分钟内E的平均反应速率为________ _________;
②求此温度下该反应的平衡常数K= (结果保留小数后1位);
③请在图中画出5分钟内A的物质的量变化的曲线;
(3)已知在如图所示的变化中,平衡常数K保持不变,则在5~7min内引起E的物质的量变化的原因可能是____________(填编号)。
①降低了温度 ②升高了温度 ③使用了催化剂 ④增大了容器的体积 ⑤缩小了容器的体积 ⑥减少了A的物质的量。
实验编号 | 温度 | 时间 | 0 | 10 | 20 | 40 | 50 |
1 | 130℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.10 | 0.10 |
2 | 180℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.30 | 0.18 | | 0.15 |
(1)开展实验1和实验2的目的是 。
(2)180℃时,反应到40min,体系 (填“是”或“否”)达到平衡状态,理由是 ;CH4的平衡转化率为 。
(3)已知130℃时该反应的化学平衡常数为6.4,试计算a的值。(写出计算过程)
(4)一定条件下,反应时间t与转化率μ(NO2)的关系如图所示,请在图像中画出180℃时,压强为P2(设压强P2>P1)的变化曲线,并做必要的标注。
(5)根据已知求算:ΔH2= 。
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=−574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
(1)汽车内燃机工作时发生的反应N2(g) + O2(g)2NO(g),生成的NO是汽车尾气的主要污染物。T ℃时,向5L密闭容器中充入6.5 molN2和7.5 molO2,在5 min时反应达到平衡状态,此时容器中NO的物质的量是5 mol(不考虑后续反应)。则:
①5 min内该反应的平均速率ν(NO) = ;在T ℃时,该反应的平衡常数K = 。
② 反应开始至达到平衡的过程中,容器中下列各项发生变化的是 (填序号)。
a.混合气体的密度 b.混合气体的压强
c.正反应速率 d.单位时间内,N2和NO的消耗量之比
(2)用H2或CO催化还原NO可以达到消除污染的目的。
已知:2NO(g) = N2(g) + O2(g) △H =" —180.5" kJ·mol-1
2H2O(l) =2H2(g) + O2(g) △H =" +571.6" kJ·mol-1
则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式是
。
(3)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时,反应2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g) + N2(g) 中,NO的浓度[c(NO)]随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
① 该反应的H 0 (填“>”或“<”)。
②若催化剂的表面积S1>S2 ,在右图中画出c(NO) 在T1、 S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线(并作相应标注)。
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