精做04 平衡理论与应用模拟精做含答案及解析.docx
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精做04平衡理论与应用模拟精做含答案及解析
精做04平衡理论与应用-模拟精做【含答案及解析】
姓名___________班级____________分数__________
题号
一
总分
得分
一、填空题
1.碳及其化合物在能源、材料等方面具有广泛的用途。
回答下列问题:
(1)天然气是目前应用较为广泛的能源之一,天然气中除含主要成分甲烷外,还含有乙烷、丙烷等,乙烷的电子式为______________。
(2)碳酸和草酸均为二元弱酸,其电离均为分步电离,二者的电离常数如下表:
2.H2CO3H2C2O4K14.2×10−75.4×10−2K25.6×10−115.4×10−5
3.温度/℃250300350K/L2·mol−22.0410.2700.012
4.硫单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用,而SO2直接排放会对环境造成危害。
Ⅰ.已知:
重晶石(BaSO4)高温煅烧可发生一系列反应,其中部分反应如下:
BaSO4(s)+4C(s)
BaS(s)+4CO(g)ΔH=+571.2kJ·mol−1
BaS(s)
Ba(s)+S(s)ΔH=+460kJ·mol−1
已知:
2C(s)+O2(g)
2CO(g)ΔH=−221kJ·mol−1
则:
Ba(s)+S(s)+2O2(g)
BaSO4(s)ΔH=_____________。
Ⅱ.SO2的尾气处理通常有以下几种方法:
(1)活性炭还原法
反应原理:
恒温恒容时2C(s)+2SO2(g)
S2(g)+2CO2(g)。
反应进行到不同时间测得各物质的浓度部分图象如图:
①0~20min反应速率表示为v(SO2)=________;
②30min时,改变某一条件平衡发生移动,则改变的条件最有可能是________;
③40min时,平衡常数K=________。
(2)亚硫酸钠吸收法
①Na2SO3溶液吸收SO2的离子方程式为__________________;
②常温下,当吸收至NaHSO3时,吸收液中相关离子浓度关系一定正确的是________(填序号)。
a.c(Na+)+c(H+)>c(
)+c(
)+c(OH−)
b.水电离出c(H+)=1×10−8mol/L
c.c(Na+)>c(
)>c(H+)>c(
)
(3)电化学处理法
①如图所示,Pt(Ⅰ)电极的反应式为__________________;
②当电路中转移0.02mole−时(较浓H2SO4尚未排出),交换膜左侧溶液中约增加____mol离子。
5.碳、氮、氧、铝都为重要的短周期元素,其单质及化合物在工农业生产生活中有着重要作用。
请回答下列问题:
(1)在密闭容器内(反应过程保持体积不变),使1molN2和3molH2混合发生下列反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)ΔH=−92.4kJ·mol−1。
当反应达到平衡时,N2和H2的浓度之比是__________;当升高平衡体系的温度,则混合气体的平均式量________(填“增大”“减小”或“不变”);当达到平衡时,再向容器内充入1molN2,H2的转化率__________(填“提高”“降低”或“不变”);当达到平衡时,将c(N2)、c(H2)、c(NH3)同时增大1倍,平衡__________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
(2)由题干所述元素中的三种组成的某种强酸弱碱盐的化学式为__________,其溶于水能________水的电离(填“促进”或“抑制”),且使溶液的pH________(填“升高”“降低”或“不变”),原因是____________________________(用离子方程式表示)。
(3)空气是硝酸工业生产的重要原料,氨催化氧化是硝酸工业的基础,氨气在铁触媒作用下只发生主反应①和副反应②:
4NH3(g)+5O2
4NO(g)+6H2O(g)ΔH=−905kJ·mol−1________①
4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g)+6H2O(g)ΔH=−1268kJ·mol−1②
①氮气与氧气反应生成NO的热化学方程式为__________________________。
②在氧化炉中催化氧化时,有关物质的产率与温度的关系如图。
下列说法中正确的是____________。
A.工业上氨催化氧化生成NO时,最佳温度应控制在780~840℃之间
B.工业上采用物料比
在1.7~2.0,主要是为了提高反应速率
C.加压可提高NH3生成NO的转化率
D.由图可知,温度高于900℃时,生成N2的副反应增多,故NO产率降低
(4)M是重要的有机化工原料,其分子与H2O2含有相同的电子数,将1molM在氧气中完全燃烧,只生成1molCO2和2molH2O,则M的化学式为__________。
某种燃料电池采用铂作为电极催化剂,以KOH溶液为电解质,以M为燃料,以空气为氧化剂。
若该电池工作时消耗1molM,则电路中通过__________mol电子。
6.雾霾由多种污染物形成,其中包含颗粒物(包括PM2.5在内)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。
化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。
(1)已知:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)_________ΔH=−196.6kJ·mol−1
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)_________ΔH=−113.0kJ·mol−1
则反应NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)ΔH=_________kJ·mol−1。
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的有________________________。
A.体系密度保持不变
B.混合气体颜色保持不变
C.SO3和NO的体积比保持不变
D.每消耗1molSO3的同时生成1molNO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶5,则平衡常数K=____________________________________________。
(2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是。
(3)如图是一种用NH3脱除烟气中NO的原理。
①该脱硝原理中,NO最终转化为H2O和____________________(填化学式)。
②当消耗1molNH3和0.5molO2时,除去的NO在标准状况下的体积为_________________L。
(4)NO直接催化分解(生成N2和O2)也是一种脱硝途径。
在不同条件下,NO的分解产物不同。
在高压下,NO在40℃下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示,写出NO分解的化学方程式。
7.以天然气代替石油生产液体燃料和基础化学品是当前化学研究和发展的重点。
(1)我国科学家创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂,成功实现了甲烷一步高效生产乙烯、芳香烃Y和芳香烃Z等重要化工原料,实现了CO2的零排放,碳原子利用率达100%。
已知Y、Z的相对分子质量分别为78、128,其一氯代物分别有1种和2种。
①有关化学键键能数据如表中所示:
8.化学键H-HC=CC-CC≡CC-HE(kJ/mol)436615347.7812413.4
9.研究碳及其化合物的相互转化对能源的充分利用、低碳经济有着重要的作用。
(1)已知:
①CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ·mol−1
②2H2(g)+CO(g)
CH3OH(l)△H2=−128.3kJ·mol−1
③2H2(g)+O2(g)
2H2O(g)△H3=−483.6kJ·mol−1
25℃时,在合适的催化剂作用下,采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为__________________________。
(2)利用反应①来制备氢气,为了探究温度、压强对反应①速率、转化率的影响,某同学设计了以下三组对比实验(温度为400℃或500℃,压强为101kPa或404kPa)。
10.实验序号温度℃压强/kPaCH4初始浓度/mol·L−1H2O初始浓度/mol·L−11400p3.07.02t1013.07.034001013.07.0
11.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=+135kJ·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=−41kJ·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”或“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,在能源和环境上的意义重大。
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,实现了含氢物种与含碳物种的分离。
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2L的恒容密闭容器中充入1.2molCH4(g)和4.8molCO2(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=________________。
参考答案及解析
第1题【答案】
第2题【答案】
第3题【答案】
第4题【答案】
第5题【答案】
第6题【答案】
第7题【答案】
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