化学基本理论二(化学反应速率化学平衡电解质溶液

1I1．通过煤的气化和液化，使碳及其化合物得以广泛应用。I．工业上先用煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H2时，存在以下平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)（1）向1L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g)，800℃时测得部分数据如下表。t/min01234n(H2O)/mol0.6000.5200.4500.3500.350n(CO)/mol0.4000.3200.2500.1500.150则该温度下反应的平衡常数K=。（保留2位有效数字）（2）相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1molH2O(g)、2molCO2、2mo1H2，此时v(正)______v(逆)(填“”“=”或“”)。II．已知CO(g)、H2(g)、CH3OH（l）的燃烧热分别为283kJ·mol-1、286kJ·mol-1、726kJ·mol-1。（3）利用CO、H2合成液态甲醇的热化学方程式为。（4）依据化学反应原理，分析增加压强对制备甲醇反应的影响。III．为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如右图所示：一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2—。（5）以辛烷（C8H18）代表汽油，写出该电池工作时的负极反应方程式。（6）已知一个电子的电量是1.602×10—19C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×105C的电量时，生成NaOHg。Ⅳ．煤燃烧产生的CO2是造成温室效应的主要气体之一。（7）将CO2转化成有机物可有效地实现碳循环。如：a．6CO2+6H2OC6H12O6+6O2b．2CO2+6H2C2H5OH+3H2Oc．CO2+CH4CH3COOHd．2CO2+6H2CH2=CH2+4H2O以上反应中，最节能的是，反应b中理论上原子利用率为。22．火力发电厂释放出大量氮氧化合物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：CH4(g）＋4NO2(g）＝4NO(g）＋CO2(g）＋2H2O(g）△H1＝－574kJ/molCH4(g）＋4NO(g）＝2N2(g）＋CO2(g）＋2H2O(g）△H2＝－1160kJ/mol[来源:Zxxk.Com]甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为。（2）脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g）△H3①在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：0～10min内，氢气的平均反应速率为mol/(L·min)；第10min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，则平衡（填“正向”、“逆向”或“不”）移动。②如图2，25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL某NaCl溶液，正极反应式为。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为mol。③取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后．．．．．，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如图3所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H30（填“＞”、“＜”或“＝”）。（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是(用离子方程式表示)；室温时，向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na＋）c(NH3·H2O)。（填“＞”、“＜”或“＝”）3．(15分)燃煤能排放大量的CO、CO2、SO2，PM2.5(可入肺颗粒物)污染也跟冬季燃煤密切相关。SO2、CO、CO2也是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。（1）如图所示，利用电化学原理将SO2转化为重要化工原料C3若A为SO2，B为O2，则负极的电极反应式为：___________________________；（2）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：CO2＋3H2CH3OH＋H2O已知：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H＝－akJ·mol－1；2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)△H＝－bkJ·mol－1；H2O(g)＝H2O(l)△H＝－ckJ·mol－1；CH3OH(g)＝CH3OH(l)△H＝－dkJ·mol－1，则表示CH3OH(l)燃烧热．．．的热化学方程式为：_________________________________；（3）光气(COCl2)是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题：（3）0~6min内，反应的平均速率v(Cl2)＝；（4）若保持温度不变，在第7min向体系中加入这三种物质各2mol，则平衡移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）；（5）若将初始投料浓度变为c(Cl2)＝0.7mol/L、c(CO)＝0.5mol/L、c(COCl2)＝mol/L，保持反应温度不变，则最终达到化学平衡时，Cl2的体积分数与上述第6min时Cl2的体积分数相同；（6）随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是；（填“增大”、“减小”或“不变”）⑤比较第8min反应温度T(8)与第15min反应温度T(15)的高低：T(8)________T(15)(填“”、“”或“＝”)。4．（16分）I．X、Y是相邻周期、相邻主族的短周期元素，且原子序数X＞Y．填写下列空白：（1）若X为金属元素，Y为非金属元素，Y2H4是一种重要有机化工原料。①X单质与Fe2O3反应时，每消耗13.5gX放热213kJ，该反应的热化学方程式是；②写出实验室制备Y2H4的化学方程式；（2）若X、Y元素的最高价氧化物的水化物都是强酸。为防止YO2污染空气，科学家寻求合适的化合物G和催化剂，以实现反应：4YO2+G催化剂△Y2+H2O+nZ（未配平，n可以为0）①上述反应式中的G不可能是（填标号）。A．NH3B．COC．CH3CH2OH②25℃时，往amol•L﹣1的YH3的水溶液（甲）中滴加0.01mol•L﹣1H2XO4溶液（乙），当甲与乙等体积混合时，溶液呈中性（设温度不变），甲中溶质的电离常数Kb=（用含a的代数式表示）。Ⅱ．离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7﹣和AlCl4﹣组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为。Ⅲ．甲醇汽油是一种新能源清洁燃料，可以作为汽油的替代物．工业上可用CO和H2制取甲醇，化学方程式为：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=bkJ/mol，为研究平衡时CO的转化率与反应物投料比（）及温度的关系，研究小组在10L的密闭容器中进行模拟反应，并绘出如图所示：[来源:Z|xx|k.Com]（1）反应热b0（填“＞”或“＜”）。（2）若Ⅱ反应的n（CO）起始=10mol、投料比为0.5，A点的平衡常数KA=，B点的平衡常数KBKA（填“＞”或“＜”或“=”）。（3）为提高CO转化率可采取的措施是、（答出两条即可）。5II5．(14分)1913年，德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产，被称作解救世界粮食危机的化学天才。现将lmolN2和3molH2投入1L的密闭容器，在一定条件下，利用如下反应模拟哈伯合成氨的工业化生产：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＜0当改变某一外界条件（温度或压强）时，NH3的体积分数ψ(NH3)变化趋势如下图所示。回答下列问题：（1）已知：①NH3(g)NH3(g)△H1②N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)△H2则反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的△H＝（用含△H1、△H2的代数式表示）。（2）合成氨的平衡常数表达式为____，平衡时，M点NH3的体积分数为10%，则N2的转化率为（保留两位有效数字）。（3）X轴上a点的数值比b点（填“大”或“小”）。上图中，Y轴表示（填“温度”或“压强”），判断的理由是。（4）若将1molN2和3molH2分别投入起始容积为1L的密闭容器中，实验条件和平衡时的相关数据如下表所示：下列判断正确的是____。A.放出热量：QlQ2△HlB.N2的转化率：IIIIC.平衡常数：IIID.达平衡时氨气的体积分数：III（5）常温下，向VmLamoI.L-l的稀硫酸溶液中滴加等体积bmol.L-l的氨水，恰好使混合溶液呈中性，6此时溶液中c(NH4+)__c(SO42-)（填“”、“”或“=”）。（6）利用氨气设计一种环保燃料电池，一极通入氨气，另一极通入空气，电解质是掺杂氧化钇(Y203)的氧化锆(ZrO2)晶体，它在熔融状态下能传导O2-。写出负极的电极反应式。6．目前，消除氮氧化物污染有多种方法。（1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：①CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574kJ·mol－1②CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1160kJ·mol－1③H2O(g)＝H2O(l)ΔH＝－44．0kJ·mol－1写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g),CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式_____________________（2）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T。C)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_______A．容器内CO2的浓度保持不变B．v正（N2）=2v正（NO）C．容器内压强保持不变D．混合气体的密度保持不变E．混合气体的平均相对分子质量保持不变②在T。C时．该反应的平衡常数为_______(保留两位小数)；③在30min,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件是_______（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50ml2mol/L的氯化铜溶液的装置示意图：7请回答：①甲烷燃料电池的负极反应式是：__________________________。②当A中消耗0．05mol氧气时，B中________________极（填“a”或“b”）增重________________g。7．电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度的量。已知如下表数据（25℃）：化学式电离平衡常数HCNK＝4.9×10－10CH3COOHK＝1.8×10－5H2CO3K1＝4.4×10－7，K2＝4.7×10－11（1）25℃时，等浓度的三种溶液(a.NaCN溶液、b.Na2CO3溶液、c.CH3COONa溶液)的pH由大到小的顺序为________________________________。(填写序号)（2）25℃时，向NaCN溶液中通入少量CO2，所发生反应的化学方程式为_________。（3）现有浓度为0.02mol/L的HCN与0.01mol/LNaOH等体积混合后，测得C(Na+)C(CN-)，下列关系正确的是。A．C(H+)C(OH-)B．C(H+)C(OH-)C．C(H+)+C(HCN)=C(OH-)D．