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1、填空题 (14分)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:
CO(g)+H2O(g)
?CO2(g)+H2(g)?△H=-41 kJ/mol
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为V?L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应。相关数据如下:
容器编号
| 起始时各物质物质的量/mol
| 达到平衡的时间/min
| 达平衡时体系能量的变化/kJ
|
CO
| H2O
| CO2
| H2
|
①
| 1
| 4
| 0
| 0
| t1
| 放出热量:32.8 kJ
|
②
| 2
| 8
| 0
| 0
| t2
| 放出热量:Q
|
| | | | | | |
|
(1)该反应过程中,反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量?(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物分子化学键形成时所释放的总能量。
(2)容器①中反应达平衡时,CO的转化率为?%。
(3)计算容器②中反应的平衡常数K=?。
(4)下列叙述正确的是 ?(填字母序号)。
a.平衡时,两容器中H2的体积分数相等
b.容器②中反应达平衡状态时,Q > 65.6 kJ
c.反应开始时,两容器中反应的化学反应速率相等
d.容器①中,反应的化学反应速率为:
(5)已知:2H2 (g) + O2 (g) ="=" 2H2O (g)?ΔH=-484 kJ/mol,写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式:?。
(6)容器①中反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用
200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)?。
参考答案:(1)小于(答“<”不扣分)?(2)80?(3)1?(4)a
(5)2CO(g) + O2(g) ="==" 2CO2(g)?△H =" -566" kJ/mol?
(6)3CO2 + 5OH- ="==" 2CO32- + HCO3- + 2H2O
本题解析:(1)该反应是放热反应,反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量小于生成物分子化学键形成时所释放的总能量。
(2)容器①中反应达平衡时,放出热量为32.8 kJ,因为1molCO完全转化时放出热量是41 kJ,说明转化的CO为32.8/41=0.8,即CO的转化率为80%。
(3)因为温度没有变化,容器②与容器①中反应的平衡常数完全一样,容器①中反应的平衡常数为
,即容器②中K=1。
(4)因为两个平衡的温度相同,加入的量成比例,达到平衡时各物质的量也成比例增加,两容器中H2的体积分数相等;容器②中反应达平衡状态时,放出的热量是容器①的2倍,Q ="65.6" kJ;容器②的浓度大,化学反应速率要大;容器①中,反应的化学反应速率应该是
。
(5)CO(g)+H2O(g)
?CO2(g)+H2(g);△H=-41 kJ/mol为①,2H2 (g) + O2 (g) ="=" 2H2O (g);ΔH=-484 kJ/mol为②,①×2+②即可以达到方程式2CO(g) + O2(g) ="==" 2CO2(g);△H =" -566" kJ/mol。
(6)CO2的物质的量为0.6 mol,1 mol的NaOH溶液与其完全反应,则产物有CO32-、 HCO3-。根据反应物的物质的量之比可以写出方程式为3CO2 + 5OH- ="==" 2CO32- + HCO3- + 2H2O。
点评:本题以制取氢气为载体,着重考查化学反应速率、化学平衡及热化学方程式等理论知识,综合性较强,属于难度较大的习题。
本题难度:一般
2、计算题 某温度下N2O4和NO2之间建立起如下的平衡N2O4
2NO2,测得平衡混合物对空气的相对密度为2.644,求N2O4的分解率。
参考答案:N2O4的分解率为20%。
本题解析:设N2O4的起始物质的量为1
转化了的N2O4物质的量为x
?N2O4
2NO2
起始物质的量?1?0
转化物质的量?x?2x
平衡物质的量?1-x?2x
平衡时混合气体的总物质的量为
n总=1-x+2x=1+x
∵
=29·D=29×2.644=76.68
已知N2O4和NO2的相对分子质量分别为92,46,则有:
76.68=(92×(1-x)+46×2x/1+x)
解得x=0.2mol
∴N2O4的分解率为:(0.2/1)×100%=20%
本题难度:简单
3、填空题 一定条件下,体积为1 L的密闭容器中发生如下反应:SiF4(g)+2H2O(g)
SiO2(s)+4HF(g) ΔH=+148.9 kJ·mol-1。
(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是________(填字母序号)。
a.v消耗(SiF4)=4v生成(HF)
b.容器内气体压强不再变化
c.容器内气体的总质量不再变化
d.HF的体积分数不再变化
(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。
反应时间/min
| n(SiF4)/mol
| n(H2O)/mol
|
0
| 1.20
| 2.40
|
t1
| 0.80
| a
|
t2
| b
| 1.60
|
通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态:________。
(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大,该反应________(填序号)。
a.一定向正反应方向移动
b.一定向逆反应方向移动
c.一定是减小压强造成的
d.一定是升高温度造成的
e.SiF4的平衡转化率一定增大
参考答案:(1)bcd
(2)a=1.60(或b=0.80),说明在一定条件下,t1~t2时各组分的浓度(或物质的量)均已不再发生改变,则t1时反应已经达到化学平衡状态
(3)ade
本题解析:(2)0~t1 min,反应消耗的SiF4为0.40 mol,根据已知反应可确定消耗的H2O为0.80 mol,故a=1.60 mol,t2 min时,H2O仍为1.60 mol,故b=0.80 mol。由此可判断t1时该反应已经达到化学平衡状态。
本题难度:一般
4、填空题 (每空2分,共16分)依据事实,填空:
(1)在25℃、101kPa下,1g甲醇液体完全燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_____________________________?
(2)已知拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_________________?
(3)氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的电极反应式:?正极:?;负极:??
(4)在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
| X
| Y
| Z
|
初始浓度/mol·L-1
| 0.1
| 0.2
| 0
|
平衡浓度/mol·L-1
| 0.05
| 0.05
| 0.1
|
该反应的反应方程式可表示为??,平衡时Y气体的转化率?。
(5)某核素AZX的氯化物XCl2 1.11 g配成溶液后,需用1mol·L-1的硝酸银溶液20 ml才能把氯离子完全沉淀下来。则X的质量数为?;若X的核内中子数为20,则37 g XCl2中所含质子的物质的量?。
参考答案:(1) CH3OH(l)+
O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)?ΔH=–725.76kJ·mol-1
(2)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)?ΔH=-92kJ·mol-1
(3)O2+2H2O+4e-==4OH- ?2H2+4OH--4e-==4H2O
(4) X+3Y
?2Z? 75%
(5) 40 ;? 18mol
本题解析:略
本题难度:一般
5、填空题 在一定条件下,可逆反应A2(g)+B2(g)
2C(g)在一个密闭容器中达到平衡时,测得c(A2)=0.5mol·L-1,c(B2)=0.1mol·L-1,c(C)=1.6mol·L-1。若
、
、C的起始浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1、g mol·L-1请确定:
(l)a、g应满足的关系式为_____________。
(2)若反应从正反应方向开始进行,当g=_________,a有最大值为__________。
(3)若反应从逆反应方向开始进行,当b=_________,a有最小值为_________.
(4)b的取值范围为___________________。
参考答案:(1)a+g∕2=1.3(2)0? 1.3(3)0? 0.4(4)0≤b≤0.9
本题解析:(1)对题目给定的反应平衡来说,它的等效起始状态为c(A2)=1.3mol·L-1,c(B2)=0.9mol·L-1,c(C)=0mol·L-1。或c(A2)=0.4mol·L-1,c(B2)=0mol·L-1,c(C)=1.8mol·L-1。故若A2 、B2、C的起始浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1、g mol·L-1可看做C的g mol·L-1是消耗反应物产生的,等效转化过去。a+g∕2=1.3? b+g∕2=0.9.若反应从逆反应方向开始,则a、b的关系是a-b=0.4,2b+g=1.8(2)若反应从正反应方向开始进行,由a+g∕2=1.3可知当g=0时,a取最大值,最大为1.3. (3)若反应从逆反应方向开始进行,由另一个等效起始状态c(A2)=0.4mol·L-1,c(B2)=0mol·L-1,c(C)=1.8mol·L-1可知:当b=0时,a取最小值,为0.4.(4)根据上述分析可知从正向开始,b取最大值;从逆向开始,b取最小值。所以b的取值范围是0≤b≤0.9。
本题难度:一般