(12分)2014年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如下图所示。据此判断:
①该反应的ΔH 0(填“>”“<”)。
②在T2温度下,0~2 s内的平均反应速率v(N2)= 。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 (填代号)。
(2)已知:CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)ΔH2
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH3
则反应CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)的ΔH=___ 。
(3)某实验小组用50mL 0.50mol·L- 1 NaOH 溶液和30mL 0.50mol·L- 1硫酸溶液进行中和热的测定。实验数值结果比57.3 kJ/mol偏小,产生此实验偏差的原因可能是(填字母) 。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c.一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
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(18分)25 ℃时,电离平衡常数:
化学式 | CH3COOH | H2CO3 | HClO | |
电离平衡常数 | 1.8×10-5 | K1 4.3×10-7 K2 5.6×10-11 | 3.0×10-8 | |
回答下列问题:
(1)下列四种离子结合质子的能力由大到小的顺序是_____________;(填编号)
a.CO32- b.ClO- c.CH3COO- d.HCO3-
(2)下列反应不能发生的是: ;
a.CO32- + CH3COOH=CH3COO- + CO2 ↑ + H2O
b.ClO- + CH3COOH=CH3COO- + HClO
c.CO32- + HClO=CO2 ↑ + H2O + ClO-
d.2 ClO- + CO2 + H2O=CO32-+ 2 HclO
(3)用蒸馏水稀释0.10 mol·L-1的醋酸,则下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是_________;
A.c(CH3COOH)/c(H+) B.c(CH3COO-)/c(CH3COOH)
C.c(H+)/ KW D.c(H+)/c(OH-)
(4)体积为10 mL pH=2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL,稀释过程pH变化如图,则HX的电离平衡常数________(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸的平衡常数,稀释后,HX溶液中水电离出来的c(H+)________醋酸溶液中水电离出来的c(H+)(填“大于”、“等于”或“小于”)
(5)向20 mL硫酸和盐酸的混合溶液中,逐滴加入0.05 mol·L-1Ba(OH)2溶液时,生成沉淀的质量变化及由此而引起的溶液的pH的变化如图所示。计算:
①原混合溶液中c(H+)=___________________;c(Cl-)=_________________。
②A点的pH=_________________。
③将0.15 mol·L-1稀硫酸V1mL与0.1 mol·L-1NaOH溶液V2mL混合,所得溶液pH为1,则V1∶V2=
(溶液体积变化忽略不计)。
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(16分)如图所示装置,回答下列问题:
a、b、c、e、f均为石墨电极,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和足量含有酚酞的K2SO4溶液.
(1)通电进行电解,发现丙中f极先变红色。
①直流电源的M极是 (填“正极”或“负极”)
②请写出甲池a 电极上的电极反应式:
③甲池电解过程中溶液的pH (填“增大”或“减小”),原因是:
④如果导线中通过4mol电子,则丙中溶液质量 (填“增大”或“减小”) g
(2)若用丙装置在铁上镀铜,需要将丙装置进行改装,则e应该是 (填“铁”或“铜”),电镀液是 溶液,电镀过程中电镀液的浓度 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若用丙装置对铁的腐蚀进行防护, (填e或f)为铁电极,该防护方法称为__________。
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(12分)硫及其化合物在工业生产中有重要的应用,它们性质的研究对工业生产有重要的指导意义。
(1)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程的能量变化如图所示。
已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)放出的热量为99 kJ。请回答下列问题:
①图中E表示_________,E的大小对该反应的反应热有无影响?___________。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低?____________,理由是_____________;
②图中ΔH=________kJ·mol-1;
(2)下图表示在密闭容器中反应2SO2+O22SO3 达到平衡时,由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况。
①a b过程中改变的条件可能是 ;
②b c过程中改变的条件可能是 ;
③若增大压强时,反应速率变化情况画在c~d处。
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(10分)经测定某溶液中只含Na+、CH3COO—、H+、OH—四种离子,已知该溶液中含有一种或两种溶质。查资料表明等物质的量浓度的醋酸和醋酸钠等体积混合后溶液呈酸性,试完成下列各题。
(1)试推测能组成这种溶液的可能的溶质或组合是 ;(用化学式表示)
(2)有关这种溶液,下列说法不正确的是( )
A.若溶液中离子间满足c(CH3COO—)>c(Na+)>c(H+)>c(OH—),则溶液中溶质一定为CH3COOH和CH3COONa
B.若溶液中离子间满足c(Na+)>c(CH3COO—)>c(OH—)>c(H+),则溶液中溶质一定只有CH3COONa
C.若溶液中c(Na+)= c(CH3COO—),则该溶液一定呈中性
D.若溶液中c(CH3COOH)>c(Na+),则溶液一定呈酸性
(3)若溶液是由体积相等的醋酸溶液和氢氧化钠溶液混合而成,而且恰好呈中性,则混合前
c(CH3COOH) c(NaOH)(填“大于”、“小于”或“等于”),混合前两溶液中分别的
c(H+) c(OH—)(同上);
(4)若溶液为等体积、等物质的量浓度的醋酸和醋酸钠溶液混合而成,则混合后溶液中的离子浓度关系正确的是 。
A.c(CH3COO—) + c(OH—) = c(Na+)+ c(H+)
B.c(CH3COO—)+ 2c(OH—)= c(CH3COOH)+2 c(H+)
C.c(Na+)>c(CH3COO—)>c(H+)>c(OH—)
D.2c(Na+)= c(CH3COOH)+ c(CH3COO—)
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恒温下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,则a=______________.
(2)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8L(标准状况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%,平衡时NH3的物质的量______________.
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同),n(始):n(平)=_____________.
(4)达到平衡时,N2和H2的转化率之比,α(N2):α(H2)=______________。
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(10分)研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。在催化剂作用下,CO可用于合成甲醇:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)。
(1)若在恒温恒压的条件下,向密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2,合成甲醇,平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示:
①该反应的正反应属于________反应(填“吸热”或“放热”)。
②在0.1 MPa、100 ℃的条件下,该反应达到平衡时容器内气体的物质的量为_________mol。
(2)若在恒温恒容的条件下,向上述平衡体系中充入4 mol CO,8 mol H2,与(1)相比,达到平衡时CO转化率_______(填“增大”,“不变”或“减小”), 平衡常数K_______(填“增大”,“不变”或“减小”)。
(3)在上述合成甲醇的反应中需要用到H2做反应物,以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知:①CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g) ΔH = +206.2 kJ·mol-1
②CH4(g) + CO2(g) = 2CO(g) + 2H2(g) ΔH = +247.4 kJ·mol-1
则CH4和H2O(g)反应生成CO2和H2的热化学方程式为: 。
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(12分)NaH2PO4、Na2HPO4可用于合成化工原料三聚磷酸钠(Na5P3O10)。
(1)能说明NaH2PO4溶液显弱酸性原因的离子方程式为________________。
(2)能说明Na2HPO4溶液显弱碱性原因的离子方程式为_________________。
(3)测定某三聚磷酸钠试样中Na5P3O10的含量可用间接滴定法,其流程如下:
①NaOH标准溶液应盛放在下图所示的滴定管____(选填“甲”或“乙”) 中。
②滴定时所用的指示剂X可为________,判断滴定终点的方法是_________________________。
③下列操作会导致测定结果偏低的是________________
A.碱式滴定管未润洗
B.锥形瓶用待测液润洗
C.读取标准液读数时,滴定前仰视,滴定到终点后俯视
D.滴定前碱式滴定管尖嘴处有气泡未排除,滴定后气泡消失
④滴定实验记录如下表(样品中杂质不与酸或碱反应)。
滴定次数 | 待测溶液A的体积(mL) | 消耗0.1000mol·L-1NaOH溶液的体积 |
1 | 25.00 | 22.50 |
2 | 25.00 | 22.55 |
3 | 25.00 | 22.45 |
试计算样品中Na5P3O10的物质的量为__________mol。
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工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇,其反应方程式为:CO2+3H2CH3OH+H2O。请回答下列问题:
(1)已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示:
写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__ ,该反应的△S____________0(填“>”或“<”或“=”),在_______________情况下有利于该反应自发进行。
(2)如果上述反应方程式的平衡常数K值变大,则该反应__ (选填编号)。
A.一定向正反应方向移动
B.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C.一定向逆反应方向移动
D.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)若反应的容器容积为2.0L,反应时间4.0 min,容器内氢气的质量减少了4.8g,在这段时间内CO2的平均反应速率为 。
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合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-93.0kJ/mol
某温度下,在2 L密闭容器中发生上述反应,测得数据如下
时间/h 物质的量/mol | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
N2 | 2.0 | 1.83 | 1.7 | 1.6 | 1.6 |
H2 | 6.0 | 5.49 | 5.1 | 4.8 | 4.8 |
NH3 | 0 | 0.34 | 0.6 | 0.8 | 0.8 |
①0~2 h内,v(N2)= 。
②平衡时,H2的转化率为_________________
③若保持温度和体积不变,起始投入的N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol,达到平衡后,NH3比的浓度与上表中相同的为 (填选项字母)。
A.a=l、b=3.c=0 B.a=4、b=12、c=0
C.a=0、b=0.c=4 D.a=l、b=3、c=2
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