碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点。一定温度下,在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生如下的可逆反应:W(s)+I2(g)WI2(g)。为模拟上述反应,在实验室中准确称取0.508 g碘、0.736 g金属钨放置于50.0 mL密闭容器中,并加热使其反应。下图是混合气体中的WI2蒸气的物质的量随时间变化关系的图象[n(WI2)-t],其中曲线I(0 ~t2:时间段)的反应温度为450℃,曲线Ⅱ(从t2时刻开始)的反应温度为530℃。
请回答下列问题:
(1)该反应是______________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)反应从开始到t1(t1 =3min)时间内的平均速率v(I2)=____________
(3)在450℃时,该反应的平衡常数K=_________________。
(4)能够说明上述反应已经达到平衡状态的有____________。
A.I2与WI2的浓度相等
B.单位时间内,金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等
C.容器内混合气体的密度不再增加
D.容器内气体压强不变化
(5)假设灯丝温度为660℃,灯泡壁温度为350℃。请根据化学反应原理分析在灯泡内充入碘能够延长钨丝寿命的原因____________________________。
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甲醇是一种新型的能源。(共12分)
(1)合成气(组成为H2和CO)是生产甲醇的重要原料,请写出由焦炭和水在高温下制取合成气的化学方程式 。
(2)已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1,则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 ;
(3)在T1温度时,将1 mol CO和2mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为 ;
(4)在容积为l L的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇。在其他条件不变的情况下,考查温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300℃);下列说法正确的是 (填序号)
A.温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲 醇的平均速率为v(CH3OH)=(mol·L-1·min-1)
B.该反应在T1时c(CH3OH)与c2(H2)×c(CO)的比值比T2时c(CH3OH)与c2(H2)×c(CO)的比值大
C.该反应为吸热反应
D.处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时减小
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(1)已知某可逆反应mA(g)+nB(g) qC(g)在密闭容器中进行。如图所示反应在不同时间t,温度T和压强P与反应物B的体积分数的关系曲线。根据图象填空:
①化学计量数的关系:m+n_________q;(填“>”.“<”或“=”)
②该反应的正反应为___________反应。(填“吸热”或“放热”)
③升高温度正反应速率 逆反应速率 (填“加快”或者“减慢”)但v正 v逆(填“>”.“<”或“=”)
(2)在FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的平衡体系中,回答下列问题:(填“正向”、“逆向”、“不”)
①在溶液中加入少量的KSCN固体,平衡 __________移动。
②在溶液中加入少量的KCl固体,平衡 _________移动。
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某温度(T℃)下的溶液中,c(H+)=10﹣x mol·L﹣1,c(OH﹣)=10﹣y mol·L﹣1,x与y的关系如图所示,请回答下列问题:
(1)此温度下,水的离子积Kw为 ,则该温度T 25(填“>”、“<”或“=”).
(2)在此温度下,向Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH=a的盐酸,测得混合溶液的部分pH如表所示.
假设溶液混合前后的体积变化忽略不计,则a= ,实验②中由水电离产生的c(OH﹣)= mol·L﹣1.
(3)在此温度下,将0.1mol·L﹣1的NaHSO4溶液与0.1mol·L﹣1的Ba(OH)2溶液按下表中甲、乙、丙、丁不同方式混合:
①按丁方式混合后,所得溶液显 (填“酸”、“碱”或“中”)性.
②写出按乙方式混合后,反应的离子方程式: .
③按甲方式混合后,所得溶液的pH为 .
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氨对地球上的生物相当重要,它是许多食物和肥料的重要成分。氨也是制造硝酸、化肥、炸药 的重要原料。氨在国民经济中占有重要地位。回答下列问题:
(1)合成氨工业中,合成塔中每产生2 mol NH3,放出92.2 kJ热量。
①工业合成氨的热化学方程式是_______________。
②若起始时向容器内放入1 mol N2和3 mol H2,达平衡后N2的转化率为20%,则反应放出的热量为Q1 kJ,则Q1的数值为____________;若在同体积的容器中充人2 mol N2和6 molH2,达平衡后放出的热量为Q2 kJ,则Q2__________(填“>”、“<”或“=”)2Q1。
③已知:
1 mol N-H键断裂吸收的能量约等于__________kJ。
(2)在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行合成氨反应:N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g),其平衡常数K与温度T的关系如下表:
①平衡常数表达式K=_________,K1___________(填“>”、“<”或“一”)K2。
②一定温度下,下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是__________(填字母)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1: 3:2
b.浓度商Q=平衡常数K
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
③在400℃时,当测得N2、H2和NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol时,则此时该反应_________(填“处于”或“不处于”)平衡状态。
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(12分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示),锌锰干电池的负 极材料是 ,负极发生的电极反应方程式为: 。若反应消耗16.25 g 负极材料,则电池中转移电子的物质的量为 mol。
(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池其电池总反应式可以表示为:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水,但能溶于酸,以下说法中正确的是____。
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
(3)下图为氢氧燃料电池的构造示意图,根据电子运动方向可知,则X极为电池的______(填“正”或“负”)极,Y极的电极反应方程式为 。
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(14分)碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素,在工农业生产中有广泛的应用。
(1)用于发射“天宫一号”的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3)2N-NH2,氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量能量,同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下,1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,请写出该反应的热化学方程式________________________________________。
(2)298 K时,在2L的密闭容器中,发生可逆反应:
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-a kJ·mol-1 (a>0)
N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,回答下列问题。
①298k时,该反应的平衡常数为________。
②在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是
a.A、C两点的反应速率:A>C
b.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
c.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
③若反应在398K进行,某时刻测得n(NO2)=0.6 mol n(N2O4)=1.2mol,则此时V(正) V(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。
试分析图中a、b、c、d、e五个点,
①水的电离程度最大的是__________;
②其溶液中c(OH-)的数值最接近NH3·H2O的电离常数K数值的是 ;
③在c点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是_______。
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某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究。现行高中化学教材中对“铝热反应”的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知,Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下:
物质 | Al | Al2O3 | Fe | Fe2O3 |
熔点/℃ | 660 | 2054 | 1535 | 1462 |
沸点/℃ | 2467 | 2980 | 2750 | -- |
Ⅰ.某同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是:该反应放出的热量使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。
你认为他的解释是否合理?答:__________(填“合理”或“不合理”)
(1)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是________,
反应的离子方程式为________。
(2)实验室溶解该熔融物,下列试剂中最好的是________ (填序号)。
A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液
Ⅱ.实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取一定量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入4mol·L-1的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。试回答下列问题:
(3)图中OC段没有沉淀生成,此阶段发生反应的离子方程式为__________
(4)在DE段,沉淀的物质的量没有变化,则此阶段发生反应的离子方程式为__________
(5)上述现象说明溶液中________________结合OH-的能力比________强(填离子符号)。
(6)B点对应的沉淀的物质的量为________mol,C点对应的氢氧化钠溶液的体积为_______mL。
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铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3,还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质,以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的流程图:
已知:①4FeO·Cr2O3+ 8Na2CO3+ 7O28Na2CrO4 + 2 Fe2O3 + 8CO2↑;
②Na2CO3 + Al2O32NaAlO2 + CO2↑;③ Cr2O72-+ H2O2CrO42- + 2H+
根据题意回答下列问题:
(1)固体X中主要含有_________(填写化学式);要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5,应该使用__________(填写仪器或试剂名称)。
(2)酸化步骤用醋酸调节溶液pH<5,其目的是_________________________________。
(3)操作Ⅲ有多步组成,获得K2Cr2O7晶体的操作依次是:加入KCl固体、蒸发浓缩、________、过滤、_______、干燥。
(4)下表是相关物质的溶解度数据,操作Ⅲ发生反应的化学方程式是:Na2Cr2O7+2KCl → K2Cr2O7↓+2NaCl。
物质 | 溶解度/(g/100g水) | ||
0°C | 40°C | 80°C | |
KCl | 28 | 40.1 | 51.3 |
NaCl | 35.7 | 36.4 | 38 |
K2Cr2O7 | 4.7 | 26.3 | 73 |
Na2Cr2O7 | 163 | 215 | 376 |
该反应在溶液中能发生的理由是_______________。
(5)副产品Y主要含氢氧化铝,还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质,精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取n g样品,加入过量______(填写试剂)、溶解、过滤、再______(填写试剂)、灼烧、冷却、称量,得干燥固体m g 。计算样品中氢氧化铝的质量分数为_________(用含m、n的代数式表示)。
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运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意义。
(1)用CO可以合成甲醇。已知:
CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
则CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=________kJ·mol-1
(2)下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________(填写序号).
a.使用高效催化剂 b.降低反应温度
c.增大体系压强 d.不断将CH3OH从反应混合物中分离出来
(3)在一定压强下,容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=________(mol·L-1)-2;
③在其它条件不变的情况下,再增加a mol CO和2a molH2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)某科研小组用SO2为原料制取硫酸。
①利用原电池原理,用SO2、O2和H2O来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极,它能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式________________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液,然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式________________。
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