開發新能源和三廢處理都是可持續發展的重要方面。
(1)由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已進入大規模生產。如采取以CO和H2為原料合成乙醇,化學反應方程式:2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g);若密閉容器中充有10 mol CO與20mol H2,在催化劑作用下反應生成乙醇:CO的轉化率(α)與溫度、壓強的關系如下圖所示。
①若A、B兩點表示在某時刻達到的平衡狀態,此時在A點時容器的體積為10L,則該溫度下的平衡常數:K=??????? ;
②若A、C兩點都表示達到的平衡狀態,則自反應開始到達平衡狀態所需的時間tA???? tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③工業上還可以采取以CO2和H2為原料合成乙醇,并且更被化學工作者推崇,但是在相同條件下,由CO制取CH3CH2OH的平衡常數遠遠大于由CO2制取CH3CH2OH 的平衡常數。請推測化學工作者認可由CO2制取CH3CH2OH的優點主要是:???????????????????????????????????? 。
(2)目前工業上也可以用CO2來生產甲醇。一定條件下發生反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。若將6mol CO2和8 mol H2充入2L的密閉容器中,測得H2的物質的量隨時間變化的曲線如右圖所示(實線)。
①請在答題卷圖中繪出甲醇的物質的量隨時間變化曲線。
②僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗,測得H2的物質的量隨時間變化如圖中虛線所示,曲線I對應的實驗條件改變是????????? ? ,曲線Ⅱ對應的實驗條件改變是??????? 。
(3)Hg是水體污染的重金屬元素之一。水溶液中二價汞的主要存在形態與Clˉ、OHˉ的濃度關系如右圖所示[圖中的物質或粒子只有Hg(OH)2為難溶物;pCl=-1gc(Clˉ)]
①下列說法中正確的是????? 。
A.為了防止Hg2+水解,配制Hg(NO3)2溶液時應將Hg(NO3)2固體溶于濃硝酸后再稀釋
B.當c(C1ˉ) =10ˉ1 mol·Lˉ1時,汞元素一定全部以HgCl42ˉ形式存在
C.HgCl2是一種弱電解質,其電離方程式是:HgCl2=HgCl+ + C1ˉ
D.當溶液pH保持在4,pCl由2改變至6時,可使HgCl2轉化為Hg(OH)2
②HgCl2又稱“升汞”,熔點549K,加熱能升華,其晶體是????? (填晶體類型)。
(1)①K=0.25 (2分)?? ②大于(2分) ③原料易得、可以減輕溫室效應等(2分)
(2)①(2分)
②? 升溫, 增壓(各1分)
(3)①AD??? ②分子晶體
【解析】
試題分析:(1)①????? 2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)
起始濃度(mol/L) 1????? 2???????????? 0?????????? 0
轉化濃度(mol/L)0.5??? 1.0??????????? 0.25?????? 0.25
平衡濃度(mol/L)0.5??? 1.0??????????? 0.25????? 0.25
根據化學平衡常數是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值可知,該溫度下反應的平衡常數K==0.25。
②根據圖像可知,C點溫度和壓強均大于A點溫度和壓強,所以C點反應速率快,達到平衡的時間少。
③由于氮氣中CO2的含量逐漸增大,所以該方法的優點是原料易得、可以減輕溫室效應。
(2)①根據圖像可知平衡時氫氣的物質的量是2mol,消耗氫氣的物質的量是8mol-2mol=6mol,所以根據方程式可知平衡時生成甲醇的物質的量是2mol,因此圖像可表示為見答案。
②曲線I與原曲線相比達到平衡的時間減少,說明反應速率快。而平衡時氫氣的物質的量增加,說明平衡向逆反應方向移動。由于正方應是體積減小的可逆反應,所以改變的條件只能是升高溫度,即正方應是放熱反應;曲線Ⅱ與原曲線相比達到平衡的時間減少,說明反應速率快。而平衡時氫氣的物質的量減少,這說明平衡向正反應方向移動。由于正方應是體積減小的放熱的可逆反應,所以改變的條件只能是增大壓強。
(3)①A.Hg2+水解溶液顯酸性,所以為了防止Hg2+水解,配制Hg(NO3)2溶液時應將Hg(NO3)2固體溶于濃硝酸后再稀釋,A正確;B.當c(C1ˉ) =10ˉ1 mol·Lˉ1即pCl=1時,汞元素主要是以HgCl42ˉ形式存在,B不正確;C.HgCl2是一種弱電解質,其電離方程式是:2HgCl2HgCl+ + HgCl3ˉ,C不正確;D.根據圖像可知當溶液pH保持在4,pCl由2改變至6時,可使HgCl2轉化為Hg(OH)2,D正確,答案選AD。
②HgCl2又稱“升汞”,熔點549K,加熱能升華,這說明晶體是分子晶體。
考點:考查平衡常數的計算、外界條件對平衡狀態的影響以及溶解平衡的有關應用與判斷
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