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1、填空题 煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是 (填字母,下同)
A.容器中的压强不变
B.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
C.v正(CO)=v逆(H2O)
D.c(CO)=c(H2)
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实 验 组
| 温 度 /℃
| 起始量/mol
| 平衡量/mol
| 达到平衡所需时间/min
|
H2O
| CO
| H2
| CO
|
1
| 650
| 2
| 4
| 1.6
| 2.4
| 5
|
2
| 900
| 1
| 2
| 0.4
| 1.6
| 3
|
3
| 900
| a
| b
| c
| d
| t
①该反应的逆反应为 (填“吸”或“放”)热反应。 ②若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3 min,则a、b应满足的关系是 (用含a、b的数学式表示)。 (3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2, 下列措施中能使 c(CH3OH)增大的是
 A.升高温度 B.充入N2(g),使体系压强增大 C.将H2O(g)从体系中分离出来 D.再充入0.5 mol CO2和1.5 mol H2
参考答案:(1)B、C (2) ① 吸热;
本题解析: 试题分析:(1)由于反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)的正反应是个气体体积增大的反应。A.若反应未达到平衡,则容器中的压强会发生改变,若反应达到了平衡,则容器内气体的压强不变。正确。B.1 mol H—H键断裂就会产生1mol的水,就形成了2mol的H—O键。还同时断裂2 mol H—O键。说明对于同种物质来说,单位时间内消耗量与产生量相等。反应达到平衡。正确。D.CO和H2都是生成物,在方程式中二者的系数相同,所以在任何时候都存在c(CO)=c(H2)。故不能确定反应达到平衡。错误。所以选项为B C。(2)① 反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在650℃时,开始时n(CO)=4mol;n(H2O)=2mol;n(CO2)=0;n(H2)=0.当反应达到平衡时各种物质的物质的量为n(CO)=4mol-1.6mol=2.4mol;n(H2O)=2mol-1.6mol=0.4mol,n(CO2)=1.6mol;n(H2)=1.6mol。对于该反应来说,由于系数都是1,所以达到平衡状态时的平衡常数为 。在900℃时,开始时n(CO)=2mol;n(H2O)=1mol;n(CO2)=0;n(H2)=0.当反应达到平衡时各种物质的物质的量为n(CO)= 1.6mol;n(H2O)=1mol-0.4mol=0.6mol,n(CO2)=0.4mol;n(H2)=0.4mol。对于该反应来说,由于系数都是1,所以达到平衡状态时的浓度比为物质的量的比。所以在该温度下平衡常数为 。升高温度,化学平衡常数减小。说明升高温度,化学平衡向逆反应方向移动。根据平衡移动原理,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向为吸热反应。②若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3 min,因为反应的平衡状态相同。而方程式的系数相同。所以只要反应物的物质的量的比与原平衡的起始时的物质的量的比相同。即二者的物质的量的比为a:b=1:2。平衡不发生移动。但是由于增大压强,反应物的物质的量浓度增大,化学反应速率加快,达到平衡所需要的水解缩短。(3)由图像可以看出该反应为放热反应。A.升高温度。根据平衡移动原理,化学平衡向逆反应方向移动,c(CH3OH)减小。错误。B.由于N2不是反应体系的气体,充入N2(g),使体系压强增大,但是反应混合物中各物质的浓度不变,所以平衡不发生移动,c(CH3OH)不变。错误。C. 将H2O(g)从体系中分离出来,减小生成物的浓度,平衡正向移动,c(CH3OH)增大。正确。D.若再充入0.5 mol CO2和1.5 mol H2,增大反应物的浓度,化学平衡正向移动,c(CH3OH)增大。正确。 考点:考查化学平衡状态的判断、反应热的计算及外界条件对化学平衡移动的影响的知识。
本题难度:一般
2、填空题 (12分)煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。 (1)在煤的气化反应器中发生如下几种反应: C(s)十H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1= +131kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2= —394kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H3= —283kJ/mol 则CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)△H= (2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应 CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),得到如下三组数据:
实验组
| 温度/℃
| 起始量/mol
| 平衡量/mol
| 反应达平衡时间/min
| CO
| H2O
| H2
| CO
| 1
| 650
| 4
| 2
| 1.6
| 2.4
| 5
| 2
| 900
| 2
| 1
| 0.4
| 1.6
| 3
①实验l中以 CO2表示的反应速率为 。 ②在900℃时,此反应的平衡常数K= ③若其它条件不变向实验2的平衡混合物中再加入0.4 mol H2O和0.4 mol CO2,达到新平衡时CO的转化率将 (变大、变小、不变) (3)将标准状况下224mLCO2通入200mL 0.1 mol/L KOH溶液中,充分反应后得到溶液X,若不考虑溶液体积的变化,下列有关X的叙述不正确的是 A、c(OH-)=c(H+)+ c(HCO3—)+ 2c(H2CO3) B、该溶液中,c(K+) > c(CO32—) > c(OH-) > c(HCO3—)> c(H+) C、该溶液中,水电离出的c(OH-)大于水电离出的c(H+) (4)以CO和O2为原料,用KOH作电解质组成燃料电池,则该电池负极的反应式为 。 若将该电池作电源,以石墨为电极电解硫酸铜溶液,当产生时0.64gCu,理论上至少需要消耗标况下的CO气体 mL
参考答案:(1)-41(2分) (2)①0.16mol/(L·m
本题解析: 试题分析:(1)根据盖斯定律,所求热化学方程式的热效应△H=△H1-△H2+2△H3=+131kJ/mol-(—394kJ/mol)+2×(—283kJ/mol)=-41kJ/mol; (2)①实验l中,CO的物质的量减少4-2.4=1.6mol,则二氧化碳的物质的量增加1.6mol,所以以 CO2表示的反应速率为1.6mol/2L/5min=0.16mol/(L·min); ②在900℃时,此反应平衡时c(CO)=1.6mol/2L=0.8mol/L,c(H2)= c(CO2)=0.4mol/2L=0.2mol/L,c(H2O)=(1-0.4)mol/2L=0.3mol/L,所以该温度的平衡常数K= c(H2)·c(CO2)/ c(CO)·c(H2O)=1/6; ③若其它条件不变向实验2的平衡混合物中再加入0.4 mol H2O和0.4 mol CO2,则c(CO2)=(0.4+0.4)mol/2L=0.4mol/L,c(H2O)=(1-0.4+0.4)mol/2L=0.5mol/L,则Qc=1/5>1/6,所以平衡逆向移动,则CO的转化率变小; (3)标准状况下224mLCO2的物质的量是0.224L/22.4L/mol=0.01mol, 200mL 0.1 mol/L KOH溶液中KOH的物质的量是0.2L×0.1mol/L=0.02mol,所以二氧化碳与氢氧化钾反应生成碳酸钾和水。A、符合质子守恒定律,正确;B、碳酸钾溶液中,碳酸根离子水解,所以碳酸根离子浓度小于钾离子浓度,水解使溶液呈碱性,所以c(OH-) > c(HCO3—)> c(H+),所以c(K+) > c(CO32—) > c(OH-) > c(HCO3—)> c(H+),正确;C、水电离产生的氢氧根离子与氢离子的浓度始终相等,错误,答案选C; (4)以CO和O2为原料,用KOH作电解质组成燃料电池,则负极发生氧化反应,CO发生氧化反应,与氢氧根离子结合生成碳酸根离子和水,电极反应式为CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O;以石墨为电极电解硫酸铜溶液,当产生时0.64gCu,Cu2++2e-==Cu,则转移电子的物质的量是0.64g/64g/mol×2=0.02mol,根据得失电子守恒,则需要CO在标准状况下的体积是0.02mol/2×22.4L/mol=224mL。 考点:考查盖斯定律的应用,化学平衡的移动,平衡常数的计算,离子浓度的比较,电化学反应原理的应用
本题难度:困难
3、选择题 SO2的催化氧化反应(2SO2+O2? ?2SO3)是一个放热的反应。如果反应在密闭容器中进行,下列有关说法中正确的是????[???? ] A.因为反应放热,所以升高温度会使反应速率减慢 B.通过调控反应条件,SO2可以100%地转化为SO3? C.当SO2与SO3的浓度相等时,反应达到平衡 D.使用催化剂的目的是加快反应速率,提高生产效率?
参考答案:D
本题解析:
本题难度:简单
4、选择题 难挥发性二硫化钽(TaS2)可采用如下装置提纯。将不纯的TaS2粉末装入石英管一端,抽真空后引入适量碘并封管,置于加热炉中。反应如下 下列说法正确的是
[???? ] A.在不同温度区域,TaI4的量保持不变 B.在提纯过程中,I2的量不断减少 C.在提纯过程中,I2的作用是将TaS2从高温区转移到低温区 D.该反应的平衡常数与TaI4和S2的浓度乘积成反比
参考答案:C
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 对于可逆反应A(g) + 2B(g) 2C(g)(正反应吸热),下列图象正确的是
 A??????????????? B??????????????? C???????????? D
参考答案:D
本题解析: 试题分析:A、该反应是一个反应前后体积不变的反应,因此增大压强对正逆反应来讲是同等程度的改变大小,错误;B、错误跟A的原因一样;C、应该遵守“先拐先平,数值大”,错误;D、正确。
本题难度:一般
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