I.高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:
Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H
(1)已知:①Fe2O3(s) + 3C(石墨)="2Fe(s)" + 3CO(g) △H1
②C(石墨)+ CO2(g) = 2CO(g) △H2
则△H___________________(用含△H1 、△H2的代数式表示)。
(2)高炉炼铁反应的平衡常数表达式K=____________________________。
(3)在某温度时,该反应的平衡常数K=64,在2L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。
| Fe2O3 | CO | Fe | CO2 |
甲/mol | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
乙/mol | 1.0 | 1.5 | 1.0 | 1.0 |
编号 | 温度/K | 反应时间/h | 反应物物质的量配比 | 实验目的 |
① | 378 | 4 | 3∶1 | 实验②和④探究________ ______________________ 实验②和__________探究 反应时间对产率的影响。 |
② | 378 | 4 | 4∶1 | |
③ | 378 | 3 | _______ | |
④ | 398 | 4 | 4∶1 |
(16分)I.(1)△H1 -3△H2(2分)
(2) (3分) 注:用“[ ]”表示平衡浓度的也给分
(3)①60%(2分) ②B(2分)
II. 4∶1(1分) 温度对产率的影响(2分) ③(1分)
在378~398K(1分),生成的纳米MgO的粒径大小无明显变化(合理则给分)(2分)
或者:在378K~398K(1分或在实验温度下也得分),随温度的升高,产率增大(2分)
383K较低温度下有利于形成较小的颗粒(3分)
注:填“在实验温度下”也得分。
解析试题分析:(1)观察已知热化学方程式,根据盖斯定律,可以用①-②×3约去3C(石墨),得到高炉炼铁的反应式,则Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的△H =①的焓变-②的焓变×3=△H1 -3△H2;(2)根据平衡常数的概念,由于固体物质或纯液体的浓度是常数,不能写进表达式,则高炉炼铁的平衡常数K=c3(CO2)/c3(CO);(3)①起始时甲容器中c3(CO2)/c3(CO)=1.03/1.03=1<64,说明该反应一定从正反应方向开始进行,反应物浓度减小,生成物浓度增大,直到达到新的平衡,设CO的平衡转化率为x,则:
Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g)
起始浓度/ mol·L-1 0.5 0.5
变化浓度/ mol·L-1 0.5x 0.5x
平衡浓度/ mol·L-1 0.5-0.5x 0.5+0.5x
K=c3(CO2)/c3(CO)="(" 0.5+0.5x) 3/(0.5-0.5x)3=64
( 1+x) 3/(1-x)3=64,则( 1+x)/(1-x)=4,1+x=4-4x,5x=3,x=0.6或60%
②正反应是气态物质体积保持不变的反应,则反应前后气态物质的物质的量保持不变,则平衡前后气体的压强不变,故A错误;混合气体的密度=混合气体的总质量/容器的容积,由于反应物和生成物中都有固体物质参加,且平衡前混合气体的总质量会增大,只有平衡时混合气体的总质量才保持不变,密度才不变,故B正确;正反应是气态物质体积保持不变的反应,增大CO浓度必然同时增大压强,增大压强时该平衡不能移动,CO的转化率不变,故C错误;氧化铁的固体,其浓度是常数,增加氧化铁的量不能增大反应物浓度或压强,平衡不会移动,则CO的转化率不变,故D错误;(4)根据控制变量设计探究实验方案的原理可知,实验①和②探究的目的是反应物配比对纳米MgO产率的影响,实验②和④探究的目的是温度对纳米MgO产率的影响,实验②和③探究的目的是反应时间对纳米MgO产率的影响;读图可知,在378~398K,生成的纳米MgO的粒径大小无明显变化,或者在378K~398K(或在实验温度下),随温度的升高,产率增大,383K较低温度下有利于形成较小的颗粒。
考点:考查化学反应原理大题,涉及盖斯定律的应用、化学平衡常数及应用、平衡转化率的计算、化学平衡移动、设计几种因素影响产率的探究实验、解释化学平衡图像等知识。
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
工业上在催化剂作用下可利用CO合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),图1表示反应过程中能量的变化情况。
请回答下列问题:
(1)在图I中,曲线______(填“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于______(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)为探究外界条件对合成甲醇化学反应速率的影响规律,某科技工作者设计了以下三组实验,部分数据已填人表中,请补充完整。
实验组 | T/℃ | 起始浓度/mol?L-1 | 等质量催化剂的 比表面积/m2?g-1 | |
CO | H2 | |||
① | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
② | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 124 |
③ | 350 | | | 124 |
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科目:高中化学 来源: 题型:问答题
硼及其化合物在耐髙温合金工业、催化剂制造、髙能燃料等方面应用广泛。
(1)氮化硼是一种耐高温材料,巳知相关反应的热化学方程式如下:
2B(s)+N2(g)= 2BN(s) ΔH="a" kJ ? mol-1
B2H6 (g)=2B(s) + 3H2 (g) ΔH =b kJ ? mol-1
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) ΔH ="c" kJ? mol-1
①反应B2H6(g)+2NH3(g)=2BN(s)+6H2(g) ΔH = (用含a、b、c的代数式表示)kJ ·mol-1。
②B2H6是一种髙能燃料,写出其与Cl2反应生成两种氯化物的化学方程式: 。
(2)硼的一些化合物的独特性质日益受到人们的关注。
①最近美国化学家杰西·萨巴蒂尼发现由碳化硼制作的绿色焰火比传统焰火(硝酸钡)更安全,碳化硼中硼的质量分数为78. 6%,则碳化硼的化学式为 。
②近年来人们将LiBH4和LiNH2球磨化合可形成新的化合物Li3BN2H8和Li4BN3 H10,Li3BN2H8球磨是按物质的量之比n(LiNH2) : n(LiBH4) =" 2" : 1加热球磨形成的,反应过程中的X衍射图谱如图所示。
Li3BN2H8在大于250℃时分解的化学方程式为 ,Li3BN2H8与Li4BN3H10的物质的量相同时,充分分解,放出等量的H2,Li4BN3 H10分解时还会产生固体Li2NH和另一种气体,该气体是 。
(3)直接硼氢化物燃料电池的原理如图,负极的电极反应式为 。电池总反应的离子方程式为 。
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科目:高中化学 来源: 题型:计算题
工业上采用乙苯与CO2脱氢生产重要化工原料苯乙烯
其中乙苯在CO2气氛中的反应可分两步进行
(1)上述乙苯与CO2反应的反应热△H为________________________。
(2)①乙苯与CO2反应的平衡常数表达式为:K=______________________。
②下列叙述不能说明乙苯与CO2反应已达到平衡状态的是_____________________。
a.v正(CO)=v逆(CO) b.c(CO2)=c(CO)
c.消耗1mol CO2同时生成1molH2O d.CO2的体积分数保持不变
(3)在3L密闭容器内,乙苯与CO2的反应在三种不同的条件下进行实验,乙苯、CO2的起始浓度分别为1.0mol/L和3.0mol/L,其中实验I在T1℃、0.3MPa,而实验II、III分别改变了实验其他条件;乙苯的浓度随时间的变化如图I所示。
①实验I乙苯在0~50min时的反应速率为_______________。
②实验II可能改变条件的是__________________________。
③图II是实验I中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线,请在图II中补画实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线。
(4)若实验I中将乙苯的起始浓度改为1.2mol/L,其他条件不变,乙苯的转化率将(填“增大”、“减小”或“不变”),计算此时平衡常数为_____________________。
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科目:高中化学 来源: 题型:计算题
)含硫化合物在工业生产中有广泛的用途。
(1)SO2可用于工业生产SO3。
①在一定条件下,每生成8g SO3气体,放热9.83kJ。该反应的热化学方程式为__________________
②在500℃,催化剂存在的条件下,向容积为1L的甲、乙两个密闭容器中均充入2 mol SO2和1 mol O2。甲保持压强不变,乙保持容积不变,充分反应后均达到平衡。
I.平衡时,两容器中SO3体积分数的关系为:甲_______乙(填“>”、“<”或“ =”)。
II.若乙在t1 min时达到平衡,此时测得容器乙中SO2的转化率为90%,则该反应的平衡常数为_______;保持温度不变,t2 min时再向该容器中充入1 mol SO2和1 mol SO3,t3 min时达到新平衡。请在下图中画出t2~t4min内正逆反应速率的变化曲线(曲线上必须标明V正、 V逆)
(2)硫酸镁晶体(MgSO4·7H2O )在制革、医药等领域均有广泛用途。4.92g硫酸镁晶体受热脱水过程的热重曲线(固体质量随温度变化的曲线)如右图所示。
①固体M的化学式为__________。
②硫酸镁晶体受热失去结晶水的过程分为_________个阶段。
③N转化成P时,同时生成另一种氧化物,该反应的化学方程式为_________。
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科目:高中化学 来源: 题型:计算题
一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:
2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l) △H
(1)已知2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) △H1=—566kJ?mol—1
S(l) +O2(g)= SO2(g) △H2=—296kJ?mol—1
则反应热ΔH= kJ?mol-1。
(2)其他条件相同、催化剂不同时,SO2的转化率随反应温度的变化如图a。260℃时 (填Fe2O3、NiO或Cr2O3)作催化剂反应速率最快。Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高,不考虑价格因素,选择Fe2O3的主要优点是 。
(3)科研小组在380℃、Fe2O3作催化剂时,研究了不同投料比[n(CO)∶n(SO2)]对SO2转化率的影响,结果如图b。请在答题卡坐标图中画出n(CO)∶n(SO2)="2∶1" 时,SO2转化率的预期变化曲线。
(4)工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2:Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3。某温度下用1.0mol?L-1 Na2SO3溶液吸收纯净的SO2,当溶液中c(SO32-)降至0.2mol?L-1时,吸收能力显著下降,应更换吸收剂。
①此时溶液中c(HSO3-)约为______mol?L-1;
②此时溶液pH=______。(已知该温度下SO32—+H+HSO3—的平衡常数K="8.0" × 106 L?mol-1,计算时SO2、H2SO3的浓度忽略不计)
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
步骤一:用量筒量取50ml 0.50 mol?L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度t1;
步骤二:用另一量筒量取50ml 0.55 mol?L-1 NaOH溶液,并用另一温度计测出其温度t2;
步骤三:将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度t3。
回答下列问题:
(1)步骤三中倒入NaOH溶液的正确操作是__________。
A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次少量倒入 C.一次迅速倒入
(2)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________(填序号)。
A.轻轻地振荡烧杯 B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C.用温度计小心搅拌 D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(3)___________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替NaOH溶液和盐酸测中和热,理由是________________________________________。
(4)在反应中若因为有放热现象,而造成少量HCl在反应中挥发,则测得的中和热_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
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科目:高中化学 来源: 题型:单选题
反应3X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(g)在2L密闭容器中进行,5min后Y减少了0.5mol,则此反应的平均速率υ为( )
A.υ(X)=0.05mol·L—1·min—1 | B.υ(Y)= 0.10mol·L—1·min—1 |
C.υ(Z)=0.10mol·L—1·min—1 | D.υ(W)=0.05mol·L—1·s—1 |
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科目:高中化学 来源: 题型:单选题
已知:(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H =" +" 74.9 kJ·mol-1,下列说法中正确的是
A.该反应中熵变、焓变皆大于0 |
B.该反应是吸热反应,因此一定不能自发进行 |
C.碳酸盐分解反应中熵增加,因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行 |
D.能自发进行的反应一定是放热反应,不能自发进行的反应一定是吸热反应 |
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