下列物质中,不属于合成材料的是
A. 合成纤维 B. 天然橡胶 C. 塑料 D. 合成橡胶
(1)对工业合成氨条件的探索一直是化学工业的重要课题,在恒温恒容的甲容器进行合成氨反应,如下图(图中所示数据为初始物理量)。t分钟后反应达到平衡,生成的NH3为0.4 mol。
①判断甲容器中的反应达平衡的依据是___________(填字母)。
A.压强不随时间改变
B.气体的密度不随时间改变
C.c(N2)不随时间改变
D.单位时间内生成2 mol NH3的同时消耗1 mol N2
E.单位时间内断裂3 mol H—H键,同时断裂6 mol N—H键
②该条件下甲容器中反应的平衡常数K= ________;平衡时,甲的压强p平= _______(用初始压强p0表示)。
(2)最近华南理工大学提出利用电解法制H2O2并用产生的H2O2处理废氨水,装置如下图所示。
①为了不影响H2O2的产量,需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5,则所得废氨水溶液中c(NH
)__________(填“>”“<”或“=”)c(NO
)。
②IrRu惰性电极有吸附O2的作用,该电极上的反应为_____________________________________________。
③理论上电路中每转移3 mol电子,最多可以处理NH3·H2O的物质的量为________。
进入秋季,浙江省中部盆地区域雾霾天气时有发生,PM2.5污染较为严重,PM2.5约50%来源于某些气体污染物在空气中转变而成的二次颗粒物。氮氧化物、SO2是主要污染物。因此氮氧化物、SO2的处理成为化学家的重要课题。
(1)如图1所示的电解装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液在碱性条件下吸收NO2,转化为无污染的N2和SO
,请写出阳极的电极反应式:________________________________,写出阴极排出的溶液在碱性条件下吸收NO2的离子方程式:________________。
(2)活性炭具有催化和吸附作用,氮氧化物可以借助于活性炭来处理:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。为探究其催化效果,某化学兴趣小组在恒温(T1 ℃)条件下,将NO和足量的活性炭加入一恒容密闭的真空容器中,监测各物质的浓度并记录如下(忽略固体体积):
①分析表中数据,计算T1 ℃时该反应的化学平衡常数为________(保留两位小数)。
②30 min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,如图2表示CO2的逆反应速率[v逆(CO2)]随反应时间(t)的变化关系图。请在图中画出在30 min时刻改变上述条件,在40 min时刻再次达平衡的变化曲线。________
Ⅰ.甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景,CO2 加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径。由CO2制备甲醇的过程可能涉及反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g) CO (g)+H2O(g) ΔH
1=41.19 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2
反应Ⅲ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=-49.58 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ的ΔS________(填“<”“=”或“>”)0;反应Ⅱ的ΔH2=__________________。
(2)在恒压密闭容器中,充入一定量的H2和CO2(假定仅发生反应Ⅲ),实验测得反应物在不同温度下,反应体系中CO2的平衡转化率与压强的关系曲线如图1所示。
反应过程中,不能判断反应Ⅲ已达到平衡状态的标志是________(填字母)。
A.断裂3 mol H—H键,同时生成2 mol H—O键
B.CH3OH的浓度不再改变
C.容器中气体的平均摩尔质量不变
D.容器中气体的压强不变
Ⅱ.电化学原理在化学工业中有广泛的应用。请根据下图回答问题:
(3)根据图2,若装置B中a为Ag棒,b为铜棒,W为AgNO3溶液,工作一段时间后发现铜棒增重2.16 g,则流经电路的电子的物质的量为____________。
(4)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如图3所示。写出a电极的电极反应式:_____________________。
二甲醚是一种重要的化工原料,利用水煤气(CO、H2)合成二甲醚是工业上的常用方法,该方法由以下几步组成:
2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) ΔH=-90.0 kJ·mol-1①
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-24.5 kJ·mol-1②
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH= -41.1 kJ·mol-1③
(1)下列说法正确的是________(填字母)。
A.反应①的ΔS<0、ΔH<0,所以能在较低温度下自发进行
B.反应③的H2O与CO的生成速率之比为1∶1时,表示该反应已经达到平衡状态
C.反应②属于加成反应
(2)反应①合成的甲醇在工业上可以用作燃料电池,请写出甲醇燃料电池(KOH溶液)负极电极反应式:_______________,电池总反应离子方程式:___________________。
(3)当合成气中CO与H2的物质的量之比恒定时,温度、压强对CO转化率影响如图1所示,图1中A点的v(逆)________(填“>”“<”或“=”)B点的v(正),说明理由_____________________________________。
(4)一定温度下,密闭容器中发生反应③,该反应的平衡常数表达式K=________________________;水蒸气的转化率与的关系如图2,计算该温度下反应③的平衡常数K=______。在图2中作出一氧化碳的转化率与
的曲线。_________________________
工业燃烧煤、;石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。对 废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ脱硝:
己知:H2的燃烧热为285.8kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+l33kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ·mol-1
在催化剂存在下,H2还原NO2可生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为:____________。
Ⅱ.脱碳:在2L的密闭容器中充入2mo1 CO2和6mol H2,在适当的催化剂作用下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H<0
①该反应自发进行的条件是___________(填“”低温或“任意温度”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是________(填字母)
a.混合气体的平均摩尔质量保持不变
b. CO2和H2的体积分数保持不变
c.CO2和H2的转化率相等
d. 混合气体的密度保持不变
e. 1mol CO2生成的同时有3 mul H―H键断裂
③CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,请画出t2~t4CO2浓度随时间的变化。______
(2)改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H<0中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同(T1℃、2L密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
| 反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) |
反应I:恒温恒容 | 0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
l0min |
| 4.5 |
|
| |
20min | 1 |
|
|
| |
30min |
|
| 1 |
| |
反应Ⅱ:绝热恒容 | 0min | 0 | 0 | 2 | 2 |
① 达到平衡时,反应I、Ⅱ对比:平衡常数K(I)_____K(Ⅱ)(填“>”“<”或“=”下同);平衡时CH3OH的浓度 c(I)______c(Ⅱ)。
②对反应I,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=_________。在其他条件不变的情况下,若30min时只改变温度T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,则T1________T2(填“>”“<”或“=”)。