1.(2017湖北八校联考)Ⅰ.煤制天然气的工艺流程简图如下:
(1)反应Ⅰ:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) ΔH=+135 kJ·mol-1,通入的氧气会与部分碳发生燃
烧反应。请利用能量转化及平衡移动原理说明通入氧气的作用: 。 (2)反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
ΔH=-41 kJ·mol-1。如图表示不同温度条件下,煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比(水蒸气与CO物质的量之比)与CO平衡转化率的变化关系。
①判断T1、T2和T3的大小关系 。(从小到大的顺序)
②若煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比为0.8,经煤气化反应Ⅰ和水气变换反应Ⅱ后,得到CO与H2的物质的量之比为1∶3,则反应Ⅱ应选择的温度是 (填“T1”“T2”或“T3”)。 (3)①甲烷化反应Ⅳ发生之前需要进行脱酸反应Ⅲ。煤经反应Ⅰ和Ⅱ后的气体中含有两种酸性气体,分别是H2S和 。
②工业上常用热碳酸钾溶液脱除H2S气体得到两种酸式盐,该反应的离子方程式是 。
Ⅱ.利用甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体,将甲烷和二氧化碳转化为可利用的化学品,其能源和环境上的双重意义重大。该技术中的化学反应为: CH4(g)+3CO2(g)
2H2O(g)+4CO(g) ΔH>0
CH4超干重整CO2的催化转化原理示意如图:
(4)过程Ⅱ,实现了含氢物质与含碳物质的分离。生成H2O(g)的化学方程式是 。
(5)假设过程Ⅰ和过程Ⅱ中的各步均转化完全,下列说法正确的是 。(填序号) A.过程Ⅰ和过程Ⅱ中均含有氧化还原反应 B.过程Ⅱ中使用的催化剂为Fe3O4和CaCO3 C.若过程Ⅰ投料
=1,可导致过程Ⅱ中催化剂失效
(6)一定条件下,向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1.2 mol CH4(g)和4.8 mol CO2(g),发生反应CH4(g)+3CO2(g)
2H2O(g)+4CO(g) ΔH>0,实验测得,反应吸收的能量和甲烷的体积分
数随时间变化的曲线图像如图。计算该条件下,此反应的ΔH= 。
〚导学号40414165〛
2.(2017安徽宣城二模)为研究哈伯法合成氨反应,T ℃时,在容积为2 L的恒容容器中通入4 mol N2和12 mol H2,反应如下:N2(g)+3H2(g)数据如下:
N≡N H—H 436 N—H x 2NH3(g) ΔH=-92.0 kJ·mol-1,相关键能
键能数据/(kJ·mol-1) 946 若25 min时反应达到平衡,各物质浓度随时间变化曲线如图1中甲、乙、丙。回答下列问题:
图1
(1)0~25 min内,反应的平均速率v(H2)为 ;表中x= 。
(2)T ℃时,该反应的平衡常数K= (用最简分数表达)。
(3)T ℃时,若起始充入8 mol N2和24 mol H2,则反应刚达到平衡时,表示c(H2)在图1中相应的点为 (填字母)。
(4)以煤为主要原料的合成氨工业中,原料气氢气常用下述方法获得: ①C(s)+H2O(g)②CO(g)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) ΔH1 CO2(g)+H2(g) ΔH2
若已知CO和H2的燃烧热分别为283 kJ·mol-1和285.8 kJ·mol-l; H2O(g)
H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1,则ΔH2= 。
(5)氨气是生产硝酸的重要原料,其过程如下:
图2
写出步骤Ⅰ的化学方程式: 。
(6)图3是科学家提出的利用电解法常温常压下由氮气、氢气合成氨的示意图:
图3
由图可知,钯电极B是电解池的 (填“阴极”或“阳极”);钯电极A上的电极反应式为 。 〚导学号40414166〛
3.(2017贵州遵义二模)(1)将Cl2通入水中,Cl2部分与水反应:Cl2+H2O减少Cl2的溶解,可在氯水中加入少量 。 A.AgNO3晶体 B.CaCO3粉末 C.NaCl晶体
H++Cl-+HClO。若要
D.蒸馏水 E.浓盐酸
(2)在一定条件下,同时加入CO、H2O(g)、CO2、H2于一密闭容器中发生如下反应:CO+H2O(g)
CO2+H2,反应开始时向右进行。下列说法中不正确的是 。
A.反应开始时,正反应速率大于逆反应速率 B.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零 C.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零
D.随着反应的进行,逆反应速率增大,正反应速率减小,最后相等 (3)一定条件下(温度恒定),SO2与O2反应的浓度随时间的变化如下表。
时间/min 0 10 0.35 0.3 20 0.25 0.5
由上表数据计算:
A.30~40 min时间段,以SO2表示的反应速率为 ; B.该温度下,正反应的平衡常数的值为 ; C.平衡时,SO2的转化率为 。
(4)电解尿素的碱性溶液制氢气的装置示意图见下图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为 。
30 0.18 0.65 40 0.1 0.8 50 0.05 0.9 60 0.05 0.9 70 0.05 0.9 c(SO2)/(mol·L-1) 1.0 c(O2)/(mol·L-1) 0.5 c(SO3)/(mol·L-1) 0
(5)3.04 g铜镁合金完全溶解于100 mL密度为1.40 g·cm-3、质量分数为63%的硝酸中,得到NO2气体2 688 mL(标准状况),向反应后的溶液中加入1.0 mol·L-1 NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到5.08 g沉淀。则加入NaOH溶液的体积是 mL。〚导学号40414167〛 4.(2017河南百校联盟联考)钼及其合金在冶金、环保和航天等方面有着广泛的应用。 (1)Mo可被发烟硝酸及氢氟酸氧化为MoO2F2和MoOF4(少量),硝酸本身被还原为NO2,则该反
应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (2)已知: ①2Mo(s)+3O2(g)②2MoS2(s)+7O2(g)③MoS2(s)+2O2(g)
2MoO3(s) ΔH1
2MoO3(s)+4SO2(g) ΔH2 Mo(s)+2SO2(g) ΔH3
则ΔH3= (用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。
(3)电氧化法提纯钼的原理:将辉钼矿(MoS2)放入装有食盐水的电解槽中,用惰性电极电解,MoS2被氧化为Mo
和S
。
①辉钼矿应放入电解槽的 (填“阴极区”或“阳极区”)。 ②阴极的电极反应式为 。 (4)
碳
酸
钠
作
固
硫
剂
并
用
氢
还
原
辉
钼
矿
的
原
理
为
MoOS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)的有关变化曲线如图所示。
MoO(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) ΔH,实验测得平衡时
图1 不同压强下温度与H2平衡转化率的关系
图2 0.1 MPa下温度与平衡时气体成分的关系
①由图1可知,该反应ΔH (填“>”或“<”)0,p1、p2、p3由大到小的顺序为 。 ②由图2可知,A点时H2的平衡转化率为 。 ③B点对应的平衡常数K= 。
题型十一 化学反应原理
1.答案 Ⅰ.(1)氧气与碳发生燃烧反应放热,放出的热被可逆反应吸收利用,促进反应正向移动
(2)①T1 HS-+HC 3Fe+4H2O (5)AC (6)+330 kJ·mol-1 解析 Ⅰ.(1)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+135 kJ·mol-1,是吸热反应,而碳与氧气反应放 CO(g)+H2(g)向正反应方向移动,提高碳的利用率。(2)①反应 出热量,使反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1的正反应为放热反应,温度越高一氧化碳的 转化率越低,由图可知,温度的大小为T1 (3)①根据反应Ⅱ知,生成的酸性气体还有二氧化碳;②工业上常用热碳酸钾法脱除H2S气体得到两种酸式盐,则二者反应生成碳酸氢钾和硫氢化钾,反应的离子方程式为C +H2S HS-+HC 。 Ⅱ.(4)由图示可知,过程Ⅱ中氢气还原Fe3O4生成H2O。(5)过程Ⅰ有氢气生成,而过程Ⅱ中存在氢气还原四氧化三铁,均属于氧化还原反应,A正确。过程Ⅱ中使用的催化剂为Fe3O4和CaO,B错误。若过程Ⅰ投料催化剂失效,C正确。 (6)设转化的甲烷的物质的量为x mol。 CH4(g)+3CO2(g)起始物质 的量/mol 变化物质 的量/mol 平衡物质 的量/mol 1.2-x 4.8-3x 2x 4x kJ·mol-1=+330 x 3x 2x 4x 1.2 4.8 0 0 2H2O(g)+4CO(g) =1,则CH4和CO2恰好生成CO和H2,无多余的CO2,导致 平衡时CH4的体积分数为kJ·mol-1。 ,解得x=0.36,则ΔH=+118.8× 2.答案 (1)0.12 mol·L-1·min-1 391 (2)(3)B (4)-41.2 kJ·mol-1 (5)4NH3+5O2 4NO+6H2O 2NH3 =0.12 (6)阳极 N2+6H++6e- 解析 (1)根据图像,25 min时,氢气的浓度变成3 mol·L-1,v(H2)= mol·L-1·min-1;ΔH=-92.0 kJ·mol-1=946 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1×3-6x,x=391 kJ·mol-1。(2)T ℃时,平衡时K= c(N2)=1 mol·L-1,c(H2)=3 mol·L-1,c(NH3)=2 mol·L-1,该反应的平衡常数 。(3)T ℃时,若起始充入8 mol N2和24 mol H2,相当于增大压强,若平衡 不移动,氢气的浓度变为原来的2倍,为6 mol·L-1,而增大压强,平衡正向移动,c(H2)减小,反应速率加快,建立平衡需要的时间缩短。(4)已知:①CO(g)+O2(g)H2(g)+O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1;③H2O(g) CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1;② H2O(l) CO2(g)+H2(g) ΔH=-283.0 ΔH=-44 kJ·mol-l,由盖斯定律可知,①-②+③可得CO(g)+H2O(g) kJ·mol-1-(-285.8 kJ·mol-1)+(-44 kJ·mol-1)=-41.2 kJ·mol-1。(6)钯电极A上氮气生成了氨气,发生了还原反应,是阴极,则钯电极B是电解池的阳极;钯电极A上的电极反应式为N2+6H++6e-2NH3。 3.答案 (1)CE (2)BC (3)0.015 mol·L-1·min-1 1 620 90%(或0.9) (4)CO(NH2)2+8OH--6e-(5)1 280 解析 (1)加入硝酸银晶体,AgNO3与Cl-反应生成氯化银沉淀,平衡右移,A错误。加入碳酸钙固体,与氢离子反应,平衡右移,B错误。加入NaCl晶体,增加氯离子浓度,平衡左移,抑制氯气的溶解,C正确。加水稀释,促进氯气的溶解,D错误。加入浓盐酸,氯离子浓度增大,平衡向逆反应方向移动,抑制氯气的溶解,E正确。(2)反应开始时,因为反应向右进行,因此正反应速率大于逆反应速率,A正确。因为同时加入CO、H2O(g)、CO2、H2,且此反应是可逆反应,因此正逆反应同时进行,开始时向右进行,正反应速率最大,逆反应速率最小,但不等于0,只不过正反应方向 C +N2↑+6H2O 速率大于逆反应方向速率,B错误。随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,当正、逆反应速率相等,化学平衡建立,但正反应速率不等于0,C错误。随着反应进行,正反应速率减小,逆反应速率增大,当两者相等时,化学平衡建立,D正确。(3)v(SO3)= mol·L-1·min-1=0.015 mol·L-1·min-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,因此v(SO2)=v(SO3)=0.015 mol·L-1·min-1。达到化学平衡时c(SO2)=(1-0.9) mol·L-1=0.1 mol·L-1,根据化学平衡常数的表达式,K= =1 620。SO2的转化率为α(SO2)= ×100%=90%。(4)根据电解示意 图,阳极得到N2,因此是CO(NH2)2在阳极上放电,因此电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-NaNO3, 根 C +N2↑+6H2O。(5)当金属离子全部转化成沉淀时,溶液中的溶质为 据 元 素 守 恒=1.28 ×103 mL·L-1=1 280 mL。 有,n(NaOH)=n(NaNO3)=n(HNO3)-n(NO2)=mol,因此需要的氢氧化钠溶液的体积为4.答案 (1)6∶1 (2)ΔH2-ΔH1 (3)①阳极区 ②2H2O+2e-H2↑+2OH-(或2H++2e-H2↑) (4)①> p3>p2>p1 ②50% ③0.01 解析 (1)Mo可被发烟硝酸及氢氟酸氧化为MoO2F2,硝酸本身被还原为NO2,Mo从0价升高到+6价,N从+5价降低到+4价,根据电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶1。(2)根据盖斯定律,由②×-①×,得ΔH3=ΔH2-ΔH1。(3)①MoS2被氧化为Mo 和S ,电解池的阳 极区发生氧化反应,则辉钼矿应放入电解槽的阳极区。②阴极发生还原反应,是水电离的H+得电子还原为氢气,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-(或2H++2e-H2↑)。(4)①由图1可 知,氢气的转化率随温度升高而升高,说明温度升高平衡正向移动,即正反应为吸热反应,即该反应ΔH>0,在恒温条件下,增大压强平衡逆向移动,氢气的转化率应降低,则由图示可知p1、p2、p3 由 大 到 小 的 顺 序 为 p3>p2>p1 。 ② MoOS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)MoO(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s),设A点时混合气体的总 物质的量为1 mol,则H2的物质的量为0.4 mol,H2O(g)的物质的量为0.4 mol,则变化的H2的物质的量为0.4 mol,A点时H2的平衡转化率为α(H2)= ×100%=50%。③B点时H2、 CO的体积分数均为25%,则H2O(g)的体积分数为0.5,B点对应的平衡常数K= =0.01。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容