(16分) 氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由SiO2与过量焦炭在1300-1700oC的氮气流中反应制得3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)
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(16分) 氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由SiO2与过量焦炭在1300-1700oC的氮气流中反应制得3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g) (1)上述反应氧化剂是 ,已知该反应每转移1mole—,放出132.6kJ的热量,该方程式的∆H = 。 (2)能判断该反应(在体积不变的密闭容器中进行)已经达到平衡状态的是( ) A.焦炭的质量不再变化 B.N2和CO速率之比为1:3 C.生成6molCO同时消耗1mol Si3N4 D.混合气体的密度不再变化 (3)下列措施中可以促进平衡右移的是( ) A.升高温度 B.降低压强 C.加入更多的SiO2 D.充入N2 (4)该反应的温度控制在1300-1700oC的原因是 。 (5)某温度下,测得该反应中N2和CO各个时刻的浓度如下,求0—20 min内N2的平均反应速率 ,该温度下,反应的平衡常数K= 。
时间/min
| 0
| 5
| 10
| 15
| 20
| 25
| 30
| 35
| 40
| 45
| N2浓度/mol·L-1
| 4.00
| 3.70
| 3.50
| 3.36
| 3.26
| 3.18
| 3.10
| 3.00
| 3.00
| 3.00
| CO浓度/mol·L-1
| 0.00
| 0.90
| 1.50
| 1.92
| 2.22
| 2.46
| 2.70
|
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答案
(16分) (1)N2(2分),∆H= -1591.2 kJ/mol(2分) (2)ACD(2分) (3)BD(2分) (4)温度太低,反应速率太低;该反应是放热反应,温度太高,不利于反应向右进行。(2分) (5)3.70×10-2mol·L-1·min-1 (3分) 81.0 mol4·L-4(3分) |
解析
(1)反应中氮元素的化合价从0价降低到-3价,得到电子,所以氮气是氧化剂。2mol氮气得到12mol电子,所以△H=-132.6kJ/mol×12=-1591.2 kJ/mol。 (2)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,所以A正确。速率之比是相应的化学计量数之比,因此B中的关系始终是成立,不正确。C中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中容积始终是不变的,但质量是变红的,所以D不正确。答案选ACD。 (3)考查外界条件对反应速率的影响。正反应是放热的、调节增大的可逆反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,降低压强,平衡向正反应方向移动,A不正确,B正确。二氧化硅是固体,不影响平衡状态,C不正确。增大氮气浓度,平衡向正反应方向移动,D正确,答案选BD。 (4)由于温度太低,反应速率太低;但反应是放热反应,温度太高,又不利于反应向右进行,所以温度控制在1300~1700oC。 (5)0—20 min内N2的浓度减小了4.00mol./L-3.26mol/L=0.74mol/L、所以反应速率是。平衡时氮气和CO的浓度分别是3.00mol/L和(2.70+0.30)mol/L=3.00mol/L,所以平衡常数K=。 |
举一反三
下列说法正确的是A.500℃、30MPa下,将0.5mol N2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为:△H=-38.6kJ·mol-1 | B.10mL 0.5mol/L CH3COONa溶液与6mL 1mol/L盐酸混合:c(Cl-)>c(CH3COOH) >c(Na+)>c(H+)>c(OH-) | C.实验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为-3916 kJ/mol、-3747 kJ/mol和-3265 kJ/mol,可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键 | D.在25℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应时溶液中c(NH4+)=c(Cl—)。用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb= |
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下列说法正确的是:( )A.反应A(g)2B(g);△H,若正反应的活化能为Ea kJ mol-1,逆反应的活化能为Eb kJ·mol-1,则△H=(Ea-Eb)kJ·mol-1 | B.已知25℃时,有关弱酸的电离平衡常数:HCN Ka=4.9×10-10; H2CO3 Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11。则CO2通入NaCN溶液中反应的化学方程式为:2NaCN+H2O+CO2=2HCN+Na2CO3 | C.已知:
则反应的焓变为ΔH = -384 kJ·mol-1 | D.一定浓度的NaOH溶液,温度升高PH值不变 |
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(15分)纳米级Cu2 O 粉末,由于量子尺寸效应,其具有特殊的光学、电学及光电化学性质,在太阳电池、传感器、超导体、制氢和电致变色、环境中处理有机污染物等方面有着潜在的应用。 Ⅰ.纳米氧化亚铜的制备 (1)四种制取Cu2O的方法如下: ①火法还原。用炭粉在高温条件下还原CuO; ②最新实验研究用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2可制备纳米级Cu2O,同时放出N2。 已知:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) △H="-a" kJ/mol Cu(OH)2(s)CuO(s)+H2O(l) △H="b" kJ/mol 4CuO(s)2Cu2O(s)+O2(g) △H="c" kJ/mol 则该方法制备Cu2O的热化学方程式为 。 ③工业中主要采用电解法:用铜和钛作电极,电解氯化钠和氢氧化钠的混合溶液,电解总方程式为:2Cu+H2OCu2O+H2↑,则阳极反应式为: 。 ④还可采用Na2SO3还原CuSO4法:将Na2SO3 和CuSO4加入溶解槽中,制成一定浓度的溶液,通入蒸气加热,于100℃~104℃间反应即可制得。写出该反应的化学方程式: 。 Ⅱ.纳米氧化亚铜的应用 (2)用制得的Cu2O进行催化分解水的实验 ①一定温度下,在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入10. 0 mol水蒸气,发生反应: 2H2O(g)2H2(g)+O2(g) △H=+484 kJ·mol-1 T1温度下不同时段产生O2的量见下表:
时间/min
| 20
| 40
| 60
| 80
| n(O2)/mol
| 1.0
| 1.6
| 2.0
| 2.0
| 前20 min的反应速率v(H2O)= ;该该温度下,反应的平衡常数的表达式K= ;若T2温度下K=0.4,T1 T2(填>、<、=) ②右图表示在t1时刻达到平衡后,只改变一个条件又达到平衡的不同时段内,H2的浓度随时间变化的情况,则t1时平衡的移动方向为 ,t2时改变的条件可能为 ;若以K1、K2、K3分别表示t1时刻起改变条件的三个时间段内的平衡常数,t3时刻没有加入或减少体系中的任何物质,则K1、K2、K3的关系为 ;
③用以上四种方法制得的Cu2O在其它条件相同下分别对水催化分解,产生氢气的速率v随时间t变化如图所示。下列叙述正确的是 。
A.方法③、④制得的Cu2O催化效率相对较高 B.方法④制得的Cu2O作催化剂时,水的平衡转化率最高 C.催化效果与Cu2O颗粒的粗细、表面活性等有 D.Cu2O催化水分解时,需要适宜的温度 |
下列说法正确的是( )A.△H>0的反应,常温下一定不能自发进行 | B.用0.1mol/LNaOH溶液分别滴定相同物质的量浓度和相同体积的盐酸和醋酸,其中实线表示的是滴定盐酸的曲线
| C.常温下,在0.1mol/L氨水中,加入少量NH4Cl晶体,溶液的pH减小 | D.恒容密闭容器中进行的反应3A(g)2B(g)+C(s),在其它条件不变的情况下,再充入一定量的A气体,A的转化率不变 |
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下列叙述中正确的是A.锅炉中沉积的CaSO4可用Na2CO3溶液浸泡后,再将不溶物用稀盐酸溶解去除 | B.向沸水中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe(OH)3胶体的原理是加热促进了Fe3+水解 | C.向纯水中加入盐酸或降温都能使水的离子积减小,电离平衡逆向移动 | D.反应2A(g) + B(g) =" 3C" (s) + D(g)在一定条件下能自发进行,说明该反应的ΔH>0 |
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