【题目】冬季是雾霾天气高发的季节,其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的原因之一。
(1)使用甲醇汽油可以减少汽车尾气对环境的污染。工业上在200℃和10MPa的条件下可用甲烷和氧气通过铜制管道反应制得甲醇,已知一定条件下,CH4和CH3OH的燃烧热分别784kJ/mol和628kJ/mol则2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H=___。
(2)二甲醚也是清洁能源。用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g) +H2O(g) △H<0。
①某温度下,将2.0molCO(g)和6.0molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如图所示,关于温度和压强的关系判断正确的是____。
A.P3>P2,T3>T2
B.P1>P3,T1>T3
C.P1>P4,T2>T3
D.P2>P4,T4>T2
②在恒容密闭容器里按体积比为1:3充入一氧化碳和氢 气,一定条件下反应达到平衡状态.当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是___。
A.氢气的转化率减小 B.逆反应速率先增大后减小
C.化学平衡常数K值增大 D.反应物的体积百分含量增大
(3)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g)
①200K、pPa时,在一个容积为2L的恒温密闭容器中充入1.5molNO和2.0molCO,开始反应至2min时测得CO转化率为30%,则用N2表示的平均反应速率为υ(N2)=___;反应达到平衡状态时,测得二氧化碳为0.8mol,则平衡时的压强为起始压强的__倍(保留两位小数)。
②该反应在低温下能自发进行,该反应的ΔH__0(填“>”、“<”)
③在某一绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的NO、CO发生上述反应,测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示(已知:t2-t1=t3-t2)则下列说法不正确的是__(填编号)
A.反应在c点未达到平衡状态
B.反应速率a点小于b点
C.反应物浓度a点大于b点
D.NO的转化率:t1~t2 > t2~t3
【答案】-312kJ/mol BC BD 0.075mol/(L·min) 0.89 < D
【解析】
(1)已知一定条件下,CH4和CH3OH的燃烧热分别784kJ/mol和628kJ/mol,即①CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=-784kJ/mol,②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H2=-628kJ/mol,根据盖斯定律:①×2-②×2可得,2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H= -312kJ/mol;
(2)①通过图示可知,温度越高二甲醚的质量分数越小;正反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,二甲醚的质量分数增大;
②A.增大反应物浓度,平衡正向移动,正反应速率先增大后减小;
B.逆反应速率先增大后减小,说明平衡逆向移动;
C.化学平衡常数K值增大,说明平衡正向移动;
D.反应物的体积百分含量增大,说明平衡逆向移动;
(3)①根据CO转化率计算消耗CO物质的量,根据v=计算v(CO),再根据速率之比等于化学计量数之比计算v(N2);由题目信息可知,
利用三段式:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g)
起始(mol) 1.5mol 2.0mol 0 0
变化(mol) 0.8mol 0.8mol 0.8mol 0.4mol
平衡(mol) 0.7mol 1.2mol 0.8mol 0.4mol
根据物质的量之比=压强之比可得,平衡时的压强:起始压强=平衡时的物质的量:初始物质的量;
②正反应为气体物质的量减小的反应,为熵减反应,而△H-T△S<0反应自发进行;
③从t4时刻正反应速率不变,处于平衡状态,t4时刻前未到达平衡,反应向正反应进行,由②中可知为反应热反应,绝热条件下,随反应进行温度升高,温度起主导作用,反应速率加快,而后浓度为主导因素,反应速率减低至平衡状态;
(1)已知一定条件下,CH4和CH3OH的燃烧热分别784kJ/mol和628kJ/mol,即①CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=-784kJ/mol,②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H2=-628kJ/mol,根据盖斯定律:①×2-②×2可得,2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H= -312kJ/mol,
故答案为:-312kJ/mol;
(2)①2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g) +H2O(g) △H<0,正反应放热,由图示可知温度越高二甲醚的质量分数越小,故温度:T1>T2>T3>T4;正反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,二甲醚的质量分数增大,故压强P1>P2>P3>P4,
故答案为:BC;
②A.增大反应物浓度,平衡正向移动,正反应速率先增大后减小,不一定逆向移动,故A错误;
B.逆反应速率先增大后减小,说明平衡逆向移动,故B正确;
C.化学平衡常数K值增大,说明平衡正向移动,故C错误;
D.反应物的体积百分含量增大,说明平衡逆向移动,故D正确;
故答案选BD;
(3)①消耗CO物质的量为2.0mol×30%=0.6mol,v(CO)==0.15mol/(L·min),速率之比等于化学计量数之比,则v(N2)=
v(CO)=
×0.15mol/(L·min)=0.075 mol/(L·min);
利用三段式:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g)
起始(mol) 1.5mol 2.0mol 0 0
变化(mol) 0.8mol 0.8mol 0.8mol 0.4mol
平衡(mol) 0.7mol 1.2mol 0.8mol 0.4mol
根据物质的量之比=压强之比可得,平衡时的压强:起始压强=平衡时的物质的量:初始物质的量== 0.89,则平衡时的压强为起始压强的0.89倍,
故答案为:0.075 mol/(Lmin);0.89;
②正反应为气体物质的量减小的反应,为熵减反应,△S<0,而△H-T△S<0反应自发进行,该反应在低温下能自发进行,该反应的△H<0,
故答案为:<;
③从t4时刻正反应速率不变,处于平衡状态,t4时刻前未到达平衡,反应向正反应进行,由②中可知为反应热反应,绝热条件下,随反应进行温度升高,温度起主导作用,反应速率加快,而后浓度为主导因素,反应速率减低至平衡状态;
A.反应在c点未达到平衡状态,故A正确;
B.由图可知,反应速率a点小于b点,故B正确;
C.反应物浓度a点大于b点,故C正确;
D.NO的转化率:t1~t2<t2~t3,故D错误,
故答案选D。
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【题目】常温下,H2A是一种易溶于水的二元酸,将NaOH溶液滴入等物质的量浓度的H2A溶液中,溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数随溶液pH的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A. 常温下,H2A的电离平衡常数 Ka1=10-3.30
B. 当 c(Na+)=2c(A2-)+c(HA-)时,溶液呈中性
C. pH=6.27时,c(A2-)=c(HA-)>c(H+)>c(OH-)
D. V(NaOH溶液):V(H2A溶液)=3∶2 时,2c(Na+)+c(OH-)=2c(H2A)+c(HA-)+c(H+)
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【题目】二甲醚(CH3OCH3)被称为“21 世纪的清洁燃料”。利用甲醇脱水可制得二甲醚,反应方程式如下: 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH1
(1)二甲醚亦可通过合成气反应制得,相关热化学方程式如下:
2H2(g)+ CO(g) CH3OH(g) ΔH2
CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g) ΔH3
3H2(g)+ 3CO(g) CH3OCH3(g)+ CO2 (g) ΔH4
则ΔH1= ________(用含有ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式表示)。
(2)经查阅资料,上述反应平衡状态下 Kp 的计算式为: (Kp 为以分压表示的平衡常数,T 为热力学温度)。且催化剂吸附 H2O(g)的量会受压强影响,从而进一步影响催化效率。)
①在一定温度范围内,随温度升高,CH3OH(g)脱水转化为二甲醚的倾向_______ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
②某温度下(此时 Kp=100),在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的分压如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
分压/MPa | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
此时正、逆反应速率的大小:v正 ____v逆 (填“>”、 “<”或“=”)。
③200℃时,在密闭容器中加入一定量甲醇 CH3OH,反应到达平衡状态时,体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数为 _______(填标号)。
A.< B.
C.
~
D.
E.>
④300℃时,使 CH3OH(g)以一定流速通过催化剂,V/F (按原料流率的催化剂量)、压强对甲醇转化率影响如图1所示。请解释甲醇转化率随压强(压力)变化的规律和产生这种变化的原因,规律__________________________,原因_______________________。
(3)直接二甲醚燃料电池有望大规模商业化应用,工作原理如图2所示。
①该电池的负极反应式为:_______________。
②某直接二甲醚燃料电池装置的能量利用率为 50%,现利用该燃料电池电解氯化铜溶液,若消耗 2.3g 二甲醚,得到铜的质量为_______ g。
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【题目】用含锂废渣(主要金属元素的含量:Li 3.50% Ni 6.55% Ca 6.41% Mg 13.24%)制备Li2CO3,并用其制备Li+电池的正极材料LiFePO4。部分工艺流程如下:
资料:ⅰ滤液1、滤液2中部分两者的浓度(g/L)
ⅱEDTA能和某些二价金属离子形成稳定的水溶性络合物。
ⅲ某些物质溶解度(S):
I.制备Li2CO3粗品
(l)上述流程中为加快化学反应速率而采取的措施是 ___。
(2)向滤液2中先加入EDTA,再加入饱和Na2CO3溶液,90℃充分反应后,分离出 固体Li2CO3粗品的操作是 ______。
(3)处理lkg含锂3.50%的废渣,锂的浸出率为a,Li+转化为Li2CO3的转化率为b,则粗品中含Li2CO3的质量是 ____g。(摩尔质量:Li 7 g.mol-l Li2CO3 74 g.mol-l)
II.纯化Li2CO3粗品
(4)将Li2CO3转化为LiHCO3后,用隔膜法电解LiHCO3溶液制备高纯度的LiOH,再转化得电池级Li2CO3。电解原理如图所示,阳极的电极反应式是 _______。
III.制备LiFePO4
(5)将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应,生成LiFePO4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式是__。
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【题目】25℃时,相同pH的两种一元弱酸HA与HB溶液分别加水稀释,溶液pH随加水体积变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A. HB的酸性强于HA
B. a点溶液的导电性大于b点溶液
C. 同浓度的NaA与NaB溶液中,c(A-)=c(B-)
D. 加水稀释到pH相同时,酸HA、HB用到的水V(A)小于V(B)
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【题目】H2是一种重要的清洁能源。
(1)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJmol-1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1kJmol-1
H2还原 CO反应合成甲醇的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1,则ΔH1=___kJmol-1,该反应自发进行的条件为___
A.高温 B.低温 C.任何温度条件下
(2)恒温恒压下,在容积可变的密闭容器中加入 1molCO和2.2mol H2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。则P1__P2,判断的理由是_____。
(3)若反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1的密闭容器中发生,反应过程中各物质的物质的量随时间变化如表所示:
时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 |
H2 | 4 | 2 | ||
CO | 2 | 1 | ||
CH3OH(g) | 0 | 0.7 |
①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是____(填字母);
A.容器内压强保持不变 B.2v正
C.混合气体的相对分子质量保持不变 D.混合气体的密度保持不变
②若起始压强为P0 kPa,则在该温度下反应的平衡常数Kp=___(kPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
③反应速率若用单位时间内分压的变化表示,则10min内H2的反应速率v(H2)=___kPamin-1。
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【题目】镍及其化合物用途广泛。某矿渣的主要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等,以下是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线:
已知:(NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3。锡(Sn)位于第五周期第ⅣA族。
(1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨,混合研磨的目的是______________。
(2)“浸泡”过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为______________,“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有______________(填化学式)。
(3)为保证产品纯度,要检测“浸出液”的总铁量:取一定体积的浸出液,用盐酸酸化后,加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+,所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的________倍;除去过量的SnCl2后,再用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+,还原产物为Cr3+,滴定时反应的离子方程式为______________。
(4)“浸出液”中c(Ca2+) = 1.0×10-3mol·L-1,当除钙率达到99%时,溶液中c(F-) = ________ mol·L-1。[已知Ksp (CaF2)=4.0×10-11]
(5)本工艺中,萃取剂与溶液的体积比(V0/VA)对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示,V0/VA的最佳取值是________。
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【题目】下列叙述正确的是( )
A.电解池的阴极上发生失电子的氧化反应
B.用惰性电极电解Na2SO4溶液,阴、阳两极产物的物质的量之比为1∶2
C.用惰性电极电解饱和NaCl溶液,若有1 mol电子发生转移,则生成1 mol NaOH
D.酸溶液、碱溶液、盐溶液电解后,溶液的pH都增大
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【题目】已知:X(g)+2Y(g) 3Z(g) H=﹣a kJ·molˉ1(a>0)。下列说法错误的是( )
A.0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z,放出能量一定小于0.1 a kJ
B.Y的起始浓度不能为零,平衡浓度也不能为零
C.在其他条件不变的情况下,改变反应温度,平衡一定会发生移动
D.当反应达到平衡状态时,一定存在3v(Y)正=2v(Z)逆
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