【题目】硝酸是一种重要的化工原料,工业上采用氨催化氧化法制备,生产过程中发生的反应有:
NH3(g)+ O2(g)
NO(g)+
H2O(l) △H1= -292.3kJ/mol
NO(g)+ O2(g)= NO2(g) △H2= -57.1kJ/mol
3NO2(g)+ H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g) △H3= -71.7kJ/mol
回答以下问题:
(1) NH3(g)+2O2(g)=HNO3(aq)+ H2O(l) 的 △H= ___________ kJ/mol。原料气体(NH3、O2)在进入反应装置之前,必须进行脱硫处理。其原因是____。
(2)研究表明2NO(g)+ O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步:
(a)2NO(g)N2O2(g)(快) (b)N2O2(g)+ O2(g)
2NO2(g)(慢)
①该反应的速率由b步决定,说明b步反应的活化能比a步的 ___(填“大”或“小”)。
②在恒容条件下,NO和O2的起始浓度之比为2:1,反应经历相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图,则150℃时,v正___ v逆(填“>”或“<”)。若起始c(O2)=5.0×10-4mol/L,则380℃下反应达平衡时c(O2)=____mol/L。
(3) T1温度时,在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应2NO+ O2 2NO2,实验测得:v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2),v逆=v(NO2)消耗=k逆c2(NO2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。容器中各反应物和生成物的物质的量随时间变化如下图所示:
①下列说法能表明该反应已经达到平衡状态的是 ____填序号)
A. 混合气体的密度不变 B. 混合气体的颜色不变
C. k正、k逆不变 D. 2v正(O2)=v逆(NO2)
②化学平衡常数K与速率常数k正、k逆的数学关系式K=____。
③温度为T1时的化学平衡常数K= _____。若将容器的温度变为T2时,k正=k逆,则T2 ___T1(填“>
【答案】-413.8 含硫化合物会引起催化剂中毒(含硫化合物会使催化剂降低或失去催化效果) 大 > 2.5×10-4 BD 5 >
【解析】
(1)根据盖斯定律分析计算;含硫化合物会引起催化剂中毒,据此分析解答;
(2)该反应的速率由b步决定,说明b步反应的活化能比较大;根据图像,150℃时,NO的转化率小于NO的平衡转化率,说明反应需要继续正向继续;380℃下反应达平衡时,NO的平衡转化率为50%,据此计算平衡时的c(O2);
(3)①在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应2NO+ O2 2NO2,根据平衡状态的特征分析判断;②化学平衡时,正、逆反应速率相等,v正= v逆,结合K的表达式分析计算;③根据图像,计算出温度为T1时,平衡时c(NO)、c(O2)、 c(NO2),再结合化学平衡常数K=
计算;根据K=
判断平衡常数的变化,据此判断平衡移动的方向,再判断温度的变化。
(1)①NH3(g)+O2(g)
NO(g)+
H2O(l) △H1= -292.3kJ/mol,②NO(g)+
O2(g)= NO2(g) △H2= -57.1kJ/mol,③3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g) △H3= -71.7kJ/mol,根据盖斯定律,将①+②×
+③×
得:NH3(g)+2O2(g)=HNO3(aq)+H2O(l) △H=(-292.3kJ/mol)+(-57.1kJ/mol)×
+(-71.7kJ/mol)×
= -413.8kJ/mol;含硫化合物会引起催化剂中毒,因此原料气体(NH3、O2)在进入反应装置之前,必须进行脱硫处理,防止含硫化合物引起催化剂中毒;
(2)①该反应的速率由b步决定,说明b步反应的活化能比a步的大;
②根据图像,150℃时,NO的转化率小于NO的平衡转化率,说明反应需要继续正向继续,因此v正>v逆;若起始c(O2)=5.0×10-4 mol/L,根据图像,380℃下反应达平衡时,NO的平衡转化率为50%,因此c(O2)= 2.5×10-4mol/L;
(3)①在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应2NO+ O2 2NO2,
A. 混合气体的质量和容器的体积均不变,混合气体的密度始终不变,不能说明达到平衡状态,故A错误;
B. 混合气体中只有NO2有色,气体的颜色不变,说明NO2浓度不变,说明达到平衡状态,故B正确;
C. k正、k逆为速率常数,只与温度有关,温度不变,k正、k逆始终不变,不能说明达到平衡状态,故C错误;
D. 2v正(O2)=v逆(NO2)表示正逆反应速率相等,说明达到平衡状态,故D正确;
故答案为:BD;
②化学平衡时,正逆反应速率相等,v正= v逆,即k正c2(NO)·c(O2)k逆c2(NO2),化学平衡常数K==
;
③根据图像,温度为T1时,平衡时,c(NO)==0.4 mol/L,c(O2)=
=0.2 mol/L, c(NO2)=
=0.4mol/L,此时化学平衡常数K=
=
=5;若将容器的温度变为T2时,k正=k逆,即K=
=1,平衡常数减小,说明平衡逆向移动,该反应为放热反应,因此T2 >T1。
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【题目】在密闭容器中发生下列反应aA(g)cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.8倍,下列叙述正确的是( )
A. 平衡向正反应方向移动B. a<c+d
C. D的体积分数变大D. A的转化率变大
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【题目】将4mol甲烷与氯气发生取代反应,待反应完全后甲烷与氯气均无剩余,测知四种取代物物质的量相同,则消耗的氯气( )
A. 2molB. 10molC. 7.5molD. 16 mol
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【题目】某气态烃A与H2的相对密度为14,其产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。以该化合物为原料合成化合物G、E和I的流程如下:
已知:Ⅰ.芳香族化合物F为C、H、O化合物,其相对分子质量为166,环上的一氯代物有一种,1molF与足量NaHCO3溶液反应能生成2molCO2,F与足量B反应生成G。
Ⅱ.H为二元醇,其蒸气密度折算成标准状况为2.77g/L,H与足量D反应生成I。
(1)A中官能团的名称为____________,E的结构简式_________________。
(2)G的分子式为_____________,反应⑤的反应类型为________________。
(3)写出下列化学方程式:②_______________________;
⑥___________________________。
(4)以乙烯为原料合成的加聚产物为,则单体是_______ 和_____。
(5)I有多种同分异构体,其中一类同分异构体有如下特征:
①分子中含有五元环结构;②1mol该有机物与足量NaHCO3溶液反应,能生成1 molCO2;③1mol该有机物与足量Na反应,能生成1.5 mol H2;④环上的一氯代物只有三种。则满足以上条件的有机物的所有可能的结构简式为:_________________。
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【题目】甲酸香叶酯是一种食品香料,可以由香叶醇与甲酸发生酯化反应制得。下列说法正确的是( )
A. 香叶醇的分子式为C11H18O
B. 香叶醇在浓硫酸、加热条件下可发生消去反应
C. 香叶醇与CH2=CHCH=CHCH2OH互为同系物
D. 香叶醇与甲酸香叶酯均不能发生银镜反应
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【题目】氟代硼酸钾(KBe2BO3F2)是激光器的核心材料,我国化学家在此领域的研究走在了世界的最前列。回答下列问题:
(1)氟代硼酸钾中各元素原子的第一电离能大小顺序是F>O> ___。基态K+电子占据最高能级的电子云轮廓图为____形。
(2) NaBH4是有机合成中常用的还原剂,其中的阴离子空间构型是____,中心原子的杂化形式为____。NaBH4中存在____(填标号)。
a. 离子键 b. 氢键 c. σ键 d. π键
(3) BeC12中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的BeCl2的结构式为 ___,其中Be的配位数为_____。
(4)第三周期元素氟化物的熔点如下表:
解释表中氟化物熔点变化的原因:____。
(5) CaF2的一种晶胞如图所示。Ca2+占据F-形成的空隙,其空隙率是____。若r(F-)=x pm,r(Ca2+) =y pm,设阿伏加德罗常数的值为NA,则CaF2的密度ρ=_____ g.cm-3(列出计算表达式)。
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【题目】已知A的产量通常用来衡量一个国家的石油化工水平,现以A为主要原料合成一种具有果香味的物质E,其合成路线如下图所示。
请回答下列问题:
(1)写出A的电子式 ___________。
(2)B、D分子中官能团的名称是 ___________。
(3)写出下列反应的化学方程式:
①________________;
②_________________;
④___________________,反应类型:_______。
(4)物质B可以被直接氧化为D,需要加入的试剂是___________。
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【题目】Cl2是一种重要的工业原料,液氯储存区贴有的说明卡如下:
包装 | 钢瓶 |
储运要求 | 远离金属粉末、氨、烃类、醇类物质;设置氯气检测仪 |
泄漏处理 | NaOH、NaHSO3溶液吸收 |
下列解释事实的方程式不正确的是
A. 电解饱和食盐水制取Cl2:2Cl- +2H2O2OH-+ H2↑+Cl2↑
B. 氯气用于自来水消毒:Cl2 + H2O2H+ + Cl-+ ClO-
C. 浓氨水检验泄露的氯气,产生白烟:8NH3 + 3Cl2 === 6 NH4Cl + N2
D. 氯气“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用:HSO3-+ Cl2 + H2O === SO42-+ 3H+ + 2Cl-
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【题目】下列反应中,反应后固体物质增重的是
A. 氢气通过灼热的CuO粉末 B. 二氧化碳通过Na2O2粉末
C. 铝与Fe2O3发生铝热反应 D. 将锌粒投入Cu(NO3)2溶液
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