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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷88
Ⅰ.完成下列问题
(1)叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇,反应(CH3)3CCl+OH-→(CH3)3COH+Cl-的能量与反应进程如图所示。下列说法正确的是______
A.该反应为吸热反应
B.(CH3)3C+比(CH3)3CCl稳定
C.第一步反应一定比第二步反应快
D.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率

(2)下列有关热化学方程式的叙述正确的是_______
A.已知C(石墨,s)C(金刚石,s)ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
B.含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则该反应的热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);ΔH=-57.4kJ·mol-1
C.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多
D.N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-akJ·mol-1,则将14gN2(g)和足量H2置于一密闭容器中,充分反应后放出0.5akJ的热量

(3)已知反应:2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g),在298K、100kPa的条件下,其中ΔH=-113.0kJ·mol-1,ΔS=-145.3J·mol-1·K-1,该反应___________(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO,理由为___________。实际上,如果不采取一定措施,汽车尾气并不会自动消除,原因是___________
Ⅱ.CH4和CO2在催化剂作用下可以转化为合成气(主要含H2、CO和少量H2O的混合气体)。
主反应为:I.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),ΔH1=+247kJ·mol-1
主要副反应有:Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),ΔH2=+41.2kJ·mol-1
Ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g),ΔH3=+74.8kJ·mol-1
Ⅳ.CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g),ΔH4=-131kJ·mol-1
完成下列填空:
(4)写出CH4和水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式___________
(5)对于反应Ⅰ,有利于提高CH4平衡转化率的措施是______________________(任写两条)。
(6)反应Ⅰ温度控制在550~750℃之间,从反应速率角度分析,选择该温度范围的可能原因:___________
(7)某温度下,反应Ⅰ的平衡常数K=0.16,该温度下,测得容器中CH4、CO2、CO和H2的浓度分别为0.5mol/L、0.5mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L,此时,反应Ⅰ是否处于平衡状态?若不是,预测反应的方向。___________
(8)CH4和CO2各1mol充入密闭容器中,发生反应I。
①300℃,100kPa,反应达到平衡时CO2体积分数与温度的关系如图中曲线所示。则n(平衡时气体):n(初始气体)=___________

②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时CO2体积分数___________点对应的平衡常数最小,理由是:______________________点对应压强最大,理由是:___________
23-24高二上·上海·期末
知识点:化学能与物质稳定性之间的关系盖斯定律与热化学方程式产物的物质的量与温度、压强的图像关系分析复合判据 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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氮的氧化物是主要的空气污染物,目前消除氯氧化物污染的方法有多种。
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1(Ⅰ)
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1(Ⅱ)
H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1(Ⅲ)
①写出CH4 (g)与NO2 (g)反应生成N2 (g) ,CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式:________
②为研究不同条件下对上述反应( Ⅱ )的影响,在恒温条件下,向2 L 的恒容密闭容器中加入0.2mol CH4和0.4mol NO2,10min反应(Ⅱ)达到平衡,测得l0min内v(NO)=5×10-3mol/(L·min),则平衡后n(CH4)=___mol,NO2的转化率a1=_________.其它条件不变,反应在恒压条件下进行,平衡时NO2的转化率a2____a1(填“大于” 小于”或“ 等于” )。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下
时间
浓度(mol/L)
物质
NON2CO2
00.10000
100.0580.0210.021
200.0400.0300.030
300.0400.0300.030
400.0320.0340.017
500.0320.0340.017

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据   _________
A.容器内CO2的浓度保持不变
B.v(N2)= v(NO)
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变   
D.混合气体的密度保持不变
E.容器内压强保持不变
②在T℃时.该反应的平衡常数为_______ (保留两位小数);
③在30   min,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件是________
(3)科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2, 研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率.如图表示在其他条件不变时,反应:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) 中NO的浓度c(NO)随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。

①该反应的ΔH____0(填“>”或“<”)。
②若催化剂的表面积S1 >S2,在图中画出c(NO)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。____
氯气是一种重要的化工原料。
(1)由氧化物经氯化作用生成氯化物是工业生产氯化物的常用方法,例如,工业上,常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO2)为原料生产TiCl4.已知:
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+175.4kJ·mol-1;KI=3.4×10-29
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=-220.9kJ·mol-1;KII=1.2×1048
沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:_______结合数据说明氯化过程中加碳的理由_______
(2)Cl2合成有机物时会产生副产物HCl。4HCl+O22Cl2+2H2O,可实现氯的循环利用。
①若该反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达平衡时,下列叙述正确的是_______
a.v(HCl)=2v(Cl2)
b.4v(HCl)=v(O2)
c.又加入1molO2,达新平衡时,HCl的转化率增大
d.分离出H2O,达新平衡时,v(HCl)增大
②下图是该反应两种投料比[n(HCl):n(O2)分别为4:1和2:1]下,反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。下列叙述正确的是_______

a.该反应的正反应是放热反应
b.其他条件不变,升高温度,平衡常数K值增大
c.若平衡常数K值变大,达新平衡前v始终减小
d.若平衡常数K值变大,则平衡向正反应方向移动
(3)在一定温度下,氯气溶于水的过程及其平衡常数为:
Cl2(g)Cl2(aq) K1=c(Cl2)/p
Cl2(aq)+H2O(l)H+(aq)+Cl-(aq)+HClO(aq) K2
其中p为Cl2(g)的平衡压强,c(Cl2)为Cl2在水溶液中的平衡浓度。
①Cl2(g)Cl2(aq)的焓变ΔH1_______0(填”>”、“=”或“<”)。
②平衡常数K2的表达式为K2=_______
③氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c,则c=_______。(用平衡压强p和上述平衡常数表示,忽略HClO的电离)
(4)在一定温度下,以I2为催化剂,氯苯和Cl2在CS2中发生平行反应,分别生成邻二氯苯和对二氯苯,两产物浓度之比与反应时间无关。反应物起始浓度均为0.5mol·L-1,反应30min测得氯苯15%转化为邻二氯苯,25%转化为对二氯苯。保持其他条件不变,若要提高产物中邻二氯苯的比例,可采用的措施是___。
A.适当提高反应温度B.改变催化剂
C.适当降低反应温度D.改变反应物浓度
“绿水青山就是金山银山”,因此如何消除大气污染物中的NOx、SO2等气体成为人们关注的主要问题之一。
(1)SO2的排放主要来自于煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2
已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:
①SO2(g)+NH3·H2O(aq)= NH4HSO3(aq) ΔH1= a kJ/mol;
②NH3·H2O(aq)+ NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) ΔH2= b kJ/mol;
③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq) ΔH3= c kJ/mol。
则反应2SO2(g)+ 4NH3·H2O(aq)+ O2(g) = 2(NH4)2SO4(aq)+ 2H2O(l)的ΔH=______kJ/mol。
(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=−681.8 kJ/mol对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在温度为TK时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
时间/min
浓度/mol·L−1
01020304050
O21.000.790.600.600.640.64
CO200.420.800.800.880.88

①0~20 min内,平均反应速率v(SO2)=_____mol/(L·min)。
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是_____(填字母)。
A.通入一定量的O2B.加入一定量的粉状碳酸钙
C.适当缩小容器的体积D.加入高效的催化剂
(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=−34.0 kJ/mol,用活性炭对NO进行吸附。
①已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:

由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为________________________________
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×105Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=_____________________[已知:气体分压(P)=气体总压(P)×体积分数]。
(4)氮氧化物也可以用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收。用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收体积比为1∶1的NO和NO2混合气,可将N元素转变为对环境无害的气体。该反应的化学方程式为___________________________________
(5)汽车尾气吸收还可利用反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=−746.8 kJ/mol,实验测得,v=k·c2(NO)·c2(CO),v=k·c(N2)·c2(CO2)(kk为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,k增大的倍数_________(填“>”“<”或“=”)k增大的倍数。
②若在1L的恒容密闭容器中充入1 molCO和1 mol NO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为80%,则k︰k=_____L/mol。

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