化学反应与能量速率与平衡.docx
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化学反应与能量速率与平衡
2009
10.
硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为:
Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是
实验
反应温
度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
13.在一定温度下,反应1/2H2(g)+1/2X2(g)
HX(g)的平衡常数为10。
若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中,在该温度时HX(g)的最大分解率接近于
A.5%B.17%C.25%D.33%
28.(14分)2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。
已知1molSO2(g)氧化为1molSO3的ΔH=-99kJ·mol-1.请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示、,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△H=KJ·mol-1;
(3)V2O5的催化循环机理可能为:
V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物;四价钒化合物再被氧气氧化。
写出该催化循环机理的化学方程式;
(4)如果反应速率υ(SO2)为0.05mol·L-1·min-1,则υ(O2)=mol·L-1·min-1、υ(SO3)=mol·L-1·min-1;
(5)已知单质硫的燃烧热为296KJ·mol-1,计算由S(s)生成3molSO3(g)的△H(要求计算过程)。
2010
28.(14分)
某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。
请回答下列问题:
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有 ;
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 ;
(3)实验室中现有
、
、
、
等4中溶液,可与实验中
溶液起相似作用的是 ;
(4)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措施有 (答两种);
(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。
将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。
实验混合溶液
A
B
C
D
E
F
4mol/L H2SO 4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液 /mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O /mL
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此实验设计,其中:
V1= ,V6= ,V9= ;
②反应一段时间后,实验A中的金属呈 色,实验E中的金属呈 色;
③该同学最后得出的结论为:
当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高。
但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。
请分析氢气生成速率下降的主要原因 。
2011
27.科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反
应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。
已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ•mol、-283.0kJ•mol和-726.5kJ•mol-1。
请回答下列问题:
(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ;
(2)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)在容积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变得情况下,考察
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)
①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
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时
增大
(4)在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为______;
(5)在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为________、正极的
反应式为________。
理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,
则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃
料电池反应所能释放的全部能量之比)
2012
27.(15分)
光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为
(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制各CO,已知CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol和-283.0kJ/mol,则生成1m3(标准状况)CO所需热量为__________;
(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气,其反应的化学方程式为
________________;
(4)COCl2的分解反应为COCl2(g)===Cl2(g)+CO(g)△H=+108kJ/mol。
反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出):
①计算反应在第8min时的平衡常数K=__________
②比较第2min反应温度T
(2)与第8min反应温度(T8)的高低:
T
(2)____T(8)(填“<”、“>”或“=”);
③若12min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=______mol/L;
④比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率[平均反应速率分别以
(2—3)、
(5—6)、
(l2-13)表示]的大小____________;
⑤比较反应物COCl2在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小:
(5-6)
(15-16)(填“<”、“>”或“=”),原因是_______________。
2013
12.在1200℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应
H2S(g)+
O2(g)=SO2(g)+H2O(g)△H1
2H2S(g)+SO2(g)=
S2(g)+2H2O(g)△H2
H2S(g)+
O2(g)=S(g)+H2O(g)△H3
2S(g)=S2(g)△H4
则△H4的正确表达式为
A.△H4=2/3(△H1+△H2-3△H3)B.△H4=2/3(3△H3-△H1-△H2)
C.△H4=3/2(△H1+△H2+3△H3)D.△H4=3/2(△H1-△H2-3△H3)
28.(14)
在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:
A(g)
B(g)+C(g)△H=+85.1kJ·mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/100kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为。
(2)由总压强P和起始压强P0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为。
平衡时A的转化率为_,列式并计算反应的平衡常数K。
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总=mol,n(A)=mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算a=
反应时间t/h
0
4
8
16
C(A)/(mol·L-1)
0.10
a
0.026
0.0065
分析该反应中反应反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(△t)的规律,得出的结论是,
由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(A)为mol·L-1
2014
13.室温下,将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为△H1,将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为△H2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为:
CuSO4·5H2O(s)
CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为△H3。
则下列判断正确的是
A.△H2>△H3B.△H1<△H3
C.△H1+△H3=△H2D.△H1+△H2>△H3
26.(13分)
在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)
2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
回答下列问题:
(1)反应的△H0(填“大于”“小于”);100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。
在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为mol·L-1·s-1反应的平衡常数K1为。
(2)100℃时达到平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
①T100℃(填“大于”“小于”),
判断理由是。
②列式计算温度T时反应的平衡常数K2
(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是。
2015
27.(14分)甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。
利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H1
②CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H2
③C
O2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)△H3
回答下列问题:
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C—O
C
O
H—O
C—H
E/(kJ.mol-1)
436
343
1076
465
413
由此
计算△H1=kJ·mol-1,已知△H2=-58kJ·mol-1,
则△H3=kJ·mol-1。
(2)反应①的化学平衡常数K的表达式为;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母),其判断理由是。
(3)合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。
α(CO)值随温度升高而(填“增大”或“减小”),其原因是。
图2中的压强由大到小为,其判断理由是。
2013
28.(15分)
二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。
由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:
(i)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-90.1kJ•mol-1
(ii)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-49.0kJ•mol-1
水煤气变换反应:
(iii)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-41.1kJ•mol-1
二甲醚合成反应:
(iV)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ•mol-1
回答下列问题:
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂主要成分之一的。
工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是(以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(iV)对于CO转化率的影响。
(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为。
根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响。
(4)有研究者在催化剂(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如下图所示。
其中CO转化率随温度升高而降低的原因是。
(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度等于甲醇直接燃料电池(5.93kW•h•kg-1)。
若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生个电子的能量;该电池的理论输出电压为1.20V,能量密度E=(列式计算。
能量密度=电池输出电能/燃料质量,1kW•h=3.6×106J)。
2014
28、(15分)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。
回答下列问题:
(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)。
再水解生成乙醇。
写出相应的反应的化学方程式
(2)已知:
甲醇脱水反应①2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9KJ·mol-1
甲醇制烯烃反应②2CH3OH(g)=C2H4(g)+2H2O(g)△H2=-29.1KJ·mol-1
乙醇异构化反应③CH3CH2OH(g)=CH3OCH3(g))△H3=+50.7KJ·mol-1
则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的△HKJ·mol-1
与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是:
。
(3)下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1)
①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
②图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为:
,理由是:
③气相直接水合法常采用的工艺条件为:
磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290℃,压强6.9MPa,n(H2O)︰n(C2H4)=0.6︰1。
乙烯的转化率为5℅。
若要进一步提高乙烯的转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有:
、。
2009
10.D13.B
28.(14分)
(1)反应物能量生成物能量
(2)无降低因为催化剂改变了反应的历程使活化能E降低
(3)-198(4)SO2+V2O5=SO3+2VO24VO2+O2=2V2O5
(4)0.0250.05
(5)S(s)+O2(g)=2SO2(g)△H1=-296KJ·mol-1,
SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g)△H2=-99KJ·mol-1
3S(s)+9/2O2(g)=3SO3(g)△H=3(△H1+△H2)=-1185KJ·mol
2010
28.
(1)Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu;Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑;
(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu—Zn微电池,加快了氢气产生的速率
(3)Ag2SO4;
(4)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等
(5)①30 10 17.5 ②灰黑 暗红
③当加入一定量的CuSO4后,生成的单质Cu会沉积在Zn的表面,降低了Zn与溶液的接触面积
2011
27.
答案:
(1) 2858
(2) CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g)+2 H2O(l) △H=-443.5kJ·mol-1
(3) ③④
(4)1-a/2
(5) CH3OH(g) +H2O-6e-= CO2 +6H+
3/2O2 + +6H+ +6e-= 3H2O
96.6%
2012
27.
【答案】:
(1) MnO2 + 4HCl(浓) = MnCl2 + 2H2O + Cl2↑;
(2)5.52×103 KJ;
(3)CHCl3 + H2O2 = HCl + H2O + COCl2
(4)①K = 0.234 mol·L-1;
②< ③0.031 ④v(5-6)>v(2-3)=v(12-13)
⑤>, 在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大。
2013
12A
28.(14分)
(1)升高温度、降低压强
(2)α(A)=(
-1)×100%;94.1%;K=
=1.5;
(3)①0.1×
;0.1×(2-
);
②0.051;每间隔4小时,A的浓度为原来的一半。
0.013
201413.B
26.(13分)
(1)大于;0.0010;0.36
(2)①大于;正反应方向吸热,升高温度,平衡向正反应方向进行;
②K2=(0.16)2/0.02=1.28
(3)逆反应;对于气体分子数增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动。
2015
27、【答案】
(1)—99;+41
(2)
;a;反应①为放热反应,平衡常数应随温度升高变小;
(3)减小;升高温度时,反应①为放热反应,平衡向向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低;P3>P2>P1;相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响,故增大压强时,有利于CO的转化率升高
2013
28.(15分)
(1)Al2O3(铝土矿)+2NaOH=2NaAlO2+H2O
NaAlO2+H2O+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3,2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
(2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应(i)平衡右移,CO转化率增大;生成的H2O,通过水煤气变换反应(iii)消耗部分CO。
(3)2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3+H2O(g)△H=-204.7kJ•mol-1
该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加。
压强升高使CO和H2浓度增加,反应速率增大。
(4)反应放热,温度升高,平衡左移
CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+
2014
28
(1)C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H;C2H5OSO3H+H2O=C2H5OH+H2SO4;
(2)-45.5 污染小,腐蚀性小等;(3)①K=0.07(MPa)-1;②P1 n(C2H4)的比。
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