内容正文:
期末模拟试题
一、单选题
1.下列化学用语表示正确的是
A.的VSEPR模型:
B.电子式:
C.基态锗原子的简化电子排布式:
D.用电子式表示的形成过程:
2.关于化工生产原理的描述中正确的是
A.在给铁制品上镀铜时,应用铁做阳极
B.工业上电解熔融的氧化镁来获得镁单质
C.在氯碱工业中,电解池中的阴极产生的是H2,NaOH在阳极附近产生
D.电解精炼铜时,应用粗铜作阳极、精铜作阴极,可用CuSO4溶液作电解质溶液
3.下列分子或离子的空间结构和中心原子的杂化方式均正确的是
A. 平面三角形 杂化 B. 平面三角形 杂化
C. V形 杂化 D. 三角锥形 杂化
4.金属的电化学腐蚀是金属腐蚀中最普遍且危害最严重的类型,下列说法错误的是
A.生铁比纯铁更易腐蚀
B.镀锡铁(俗称马口铁)表面镀层破损后,仍可防止铁发生腐蚀
C.为防止金属发生电化学腐蚀,可采用外加电流的阴极保护法
D.在钢铁吸氧腐蚀中,理论上若生成,被还原的数目为
5.某同学将三枚材质相同的铁钉,分别放入盛有等体积不同溶液(强酸性、弱酸性、中性)的三个体积相同的密闭容器中,探究铁钉发生腐蚀的差异。下图是实验过程中容器内气体压强随时间的变化,下列说法错误的是
A.图1中压强增大只是因为铁钉与盐酸发生了析氢腐蚀所致
B.图2压强变化比图3慢,原因可能是时析氢腐蚀与吸氧腐蚀竞争所致
C.图2压强变化比图3慢,原因还可能是饱和溶液离子浓度大,加快了腐蚀
D.中性溶液中铁钉腐蚀的负极反应:,正极反应:
6.根据所学知识,结合实验操作,判断下列实验现象及结论均正确的是
实验操作
实验现象
结论
A
取5一定浓度的溶液,升高温度
蓝绿色溶液变为黄绿色
反应的
B
取四支试管,两支一组,各加入溶液和溶液,一组浸于冷水中,一组浸于热水中。恒温后各组分别混合
浸于热水中的两溶液混合后出现浑浊所需时间较短
其他条件不变,升高温度,化学反应速率加快
C
向盛有溶液的试管中,加入溶液。再加少量固体,振荡
溶液颜色变浅
可逆反应,其他条件不变,增大浓度,平衡逆向移动
D
室温下,用50玻璃注射器吸入和的混合气体,封闭体系,扩容至40
气体颜色比原平衡时深
可逆反应,其他条件不变,减小压强,平衡逆向移动
A.A B.B C.C D.D
7.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如图所示,已知X、Z的原子核外电子数之和等于Y的核外电子数。下列判断正确的是
A.W与Y最高正价相同
B.简单氢化物的稳定性:
C.X的最高价氧化物的水化物可与其简单氢化物反应,产物既有离子键又有共价键
D.简单离子半径:
8.五种短周期主族元素X、Y、Z、R、W的原子序数依次增大,形成的化合物结构如图所示。X在元素周期表中原子半径最小;基态Z原子有5个原子轨道填充电子,有3个未成对电子。下列说法错误的是
A.该化合物中所有原子都满足稳定结构
B.电负性:
C.这些元素中有3种在元素周期表的p区
D.X、W均可与R形成含有非极性共价键的二元化合物
9.下图所示离子对应的钾盐易溶于水,常被用来鉴别Z元素某种离子。其中X、Y、Z为前四周期原子序数依次增大的三种元素,X、Y为相邻元素,Z原子核外电子数是X、Y原子质子数之和的2倍。下列说法错误的是
A.该离子中σ键与π键的个数比为
B.X、Y的简单氢化物的中心原子杂化类型相同
C.基态Z原子的电子排布式:
D.与Y同周期的主族元素中,只有一种元素的第一电离能大于Y的第一电离能
10.工业制硫酸的步骤中接触氧化的反应为 。在有、无催化剂条件下氧化成过程中能量的变化如图所示。450℃、催化时,该反应机理为:反应①: ;反应②: 。
下列说法正确的是
A.反应①的
B.反应②的
C.反应②为决速步且,故降温有利于加快总反应速率
D.其他条件相同,增大起始与的投料比,可提高的平衡转化率
11.利用微生物脱盐燃料电池,可同时淡化盐水和处理氨氮废水(主要含),原理如图所示,下列说法正确的是
A.处理氨氮废水的过程实现了氮的固定
B.M膜为阴离子交换膜
C.负极的电极反应式为:
D.外电路转移,脱盐室质量减少58.5g
12.新型二次电池以和多孔纳米片为两极材料,分别以和溶液为电解液,工作原理如图所示,双极膜中的解离成和。下列说法错误的是
A.放电时,a极电势低于b极
B.放电时,负极区域pH减小
C.充电时,双极膜中移向a极,移向b极
D.充电时,用铅蓄电池做电源,Y极反应为:
13.以铝土矿(主要成分为,含杂质和)为原料,制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠()的一种工业流程如图:
已知:在“碱溶”时生成了的“硅酸钠”沉淀。下列说法错误的是
A.“碱溶”时主要反应的离子方程式为:
B.“反应Ⅰ”的部分化学原理与泡沫灭火器的原理相同
C.“电解Ⅰ”中可加入冰晶石()作助熔剂
D.“反应Ⅲ”的化学方程式为:
14.一定量的与足量的碳在恒压密闭容器中发生反应:。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示。下列说法错误的是
A.550℃平衡后,若充入惰性气体,则、均减小,平衡向右移动
B.650℃,的平衡转化率为25.0%
C.T℃平衡后,若充入等物质的量的和,平衡不移动
D.925℃平衡时,用平衡分压表示的化学平衡常数
15.室温下,向含足量固体的悬浊液中,滴加饱和溶液,发生如下反应:、,随增大,平衡体系中和的变化如下图所示[M代表或,N代表或]。下列说法错误的是
A.的
B.表示随的变化
C.时,
D.的平衡常数的值为
二、填空题
16.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。
(1)电解精炼铜时,X是 (填电极材料名称,下同);在铁片上镀铜时,Y是 。
已知Z溶液可能为①稀硫酸;②NaOH溶液;③溶液;④溶液;⑤NaCl溶液;⑥稀盐酸;⑦溶液
(2)通电后发现两电极上产生的气体体积比,则阳极的电极反应式为 ,Z溶液可能为 (填序号)。
(3)若通电后出现一电极的质量增加,另一电极上有无色无味气体产生,则Z溶液可能为 (填序号),总反应离子方程式为 ,若Z溶液足量且溶液体积为500 mL,通电一定时间后,某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出且不考虑水解和溶液的体积变化),要使电解后溶液恢复到电解前的状态则需加入 ,其质量为 g。
(4)用标况下1.12 L甲烷燃料电池作电源,电解足量的400 mL NaCl溶液。当电解质为KOH溶液,写出负极的电极反应式 ,若反应完全,产生的气体全部逸出,电解后在常温下溶液的pH为 (设电解前后溶液体积无变化)。
三、解答题
17.工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。
(1)相关化学键的键能数据
化学键
键能
946.0
436.0
390.8
反应 。
(2)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,不同温度时,固定氮气的投入量,起始氢气的物质的量与平衡时氨气的百分含量关系如图:
①图像中和的关系是: (填“>”、“<”或“=”)。
②a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的点是: ,生成物的物质的量最大的点是: 。
(3)压强为20 MPa下,按氮气和氢气物质的量之比为投料,混合于一个密闭容器中,反应达平衡时氮气的转化率与温度的关系如下图中曲线b所示。
①若保持压强不变,按氮气和氢气物质的量之比为投料,并添加少量惰性气体,则平衡时氮气的转化率与温度的关系是曲线 (填“a”或“c”)。
②若保持压强不变,当平衡时混合气体中氨气的体积分数为20.0%,该温度下,反应的平衡常数 (化为最简式)。(用平衡分压代替平衡浓度计算,气体的分压=气体的总压×该气体的体积分数)。
(4)关于合成氨工艺,下列说法正确的是 (填标号)。
a.控制温度远高于室温,是为了提高平衡转化率
b.原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
c.选择较高温度(400∼500℃)时,即可提高反应速率,同时该温度下催化剂活性高
d.不断将液氨移去,既有利于反应正向进行,又能加快化学反应速率
18.工业废水中常含有一定量的和,它们会对人类及生态系统产生很大的危害,必须进行处理。
常用的处理方法有两种:
方法1:还原沉淀法:该法的工艺流程为
其中第①步存在平衡:。
(1)若平衡体系显比较强的酸性,此时溶液显 色。
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是 。
a.溶液的pH不变 b.和的浓度相同
c. d.溶液的颜色不变
(3)室温下,初始浓度为的溶液中随的变化如图所示:
根据A点数据,计算出此时的平衡转化率为 。
(4)写出第②步中转变成的离子方程式
(5)第③步生成的在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:,常温下,的溶度积,要使降至时,溶液的pH应调至 。(已知:)
方法2:电解法:该法用Fe做电极电解含的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,最终使铬元素以沉淀的形式除去。
(6)写出阳极的电极反应式: 。
(7)在阴极附近溶液pH升高的原因是 (用电极反应式解释)。
(8)电路中每转移12 mol电子,最多有 离子被还原。
参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
D
C
B
A
B
C
A
C
D
题号
11
12
13
14
15
答案
C
D
B
D
C
1.A
A.N与2个O形成σ键,故σ键电子对数为2,中心N原子的价电子数为5,带一个单位负电荷,价电子总数为,孤电子对数=,价层电子对数为,VSEPR模型为平面三角形,A正确;
B.的电子式应为:,B错误;
C.基态锗原子的简化电子排布式应为:,C错误;
D.HCl是共价化合物,其生成过程如图所示:,D错误;
故选A。
2.D
A.电镀时,镀层金属作阳极,待镀件作阴极,铁制品镀铜应使用铜阳极,A错误;
B.工业制镁电解的是熔融氯化镁而非氧化镁,因MgO熔点过高,B错误;
C.氯碱工业中,阴极析出H2,OH-在阴极积累生成NaOH,而非阳极附近,C错误;
D.电解精炼铜时,粗铜为阳极(溶解)、精铜为阴极(析出),CuSO4溶液作电解质,D正确;
故答案为:D。
3.C
A.AsH3中心原子的价层电子对数=3+(5-3×1)=4,为sp3,有一对孤电子对,立体构型为三角锥形,A错误;
B.H3O+的中心原子的价层电子对数=3+(6-1-3×1)=4,为sp3,有一对孤电子对,立体构型为三角锥形,B错误;
C.H2Se中心原子的价层电子对数=2+(6-2×1)=4,为sp3,有两对孤电子对,立体构型为V形,C正确;
D.中心原子的价层电子对数=3+(4+2-3×2)=3,为sp2,没有孤电子对,立体构型为平面三角形,D错误;
故答案为:C。
4.B
A.生铁含有碳等杂质,可形成原电池,加速电化学腐蚀,因此比纯铁更易腐蚀,A正确;
B.镀锡铁(马口铁)镀层破损后,铁与锡在电解质溶液中形成原电池,铁作为负极更易被腐蚀,不能防止铁腐蚀,B错误;
C.外加电流的阴极保护法通过外部电源使被保护金属成为阴极,从而抑制其氧化反应,可有效防止电化学腐蚀,C正确;
D.需2mol Fe失去6 mol电子(每个Fe从0价升至+3价),正极电极反应式为:,因此每摩尔被还原获得4 mol电子,因此需,被还原的数目为,D正确;
故答案选B。
5.A
【分析】强酸性溶液中发生析氢腐蚀,产生 ,弱酸性、中性溶液中发生吸氧腐蚀,消耗 。
A.图1是的盐酸,铁钉发生析氢腐蚀产生氢气使压强增大,但溶液中温度变化等也会影响压强,“只是因为析氢腐蚀”的描述过于绝对,A错误;
B.图2是 的盐酸,弱酸性环境下析氢腐蚀使压强增大,与吸氧腐蚀使压强减小竞争,导致压强变化更慢,B正确;
C.图3是饱和溶液,离子浓度大、导电性强,吸氧腐蚀速率更快,因此图2压强变化比图3慢,C正确;
D.中性溶液中发生吸氧腐蚀,负极反应为,正极反应为,D正确;
故答案选A。
6.B
A.升高温度,CuCl2溶液由蓝绿色变为黄绿色,表明[CuCl4]2-增多,平衡正向移动,为吸热反应(ΔH > 0),但结论ΔH < 0,A错误;
B.热水组两溶液混合后出现浑浊所需时间较短,说明升高温度化学反应速率加快,现象和结论均正确,B正确;
C.Fe3+与SCN-的反应为Fe3++ 3SCN- Fe(SCN)3,加入KCl固体不影响平衡移动,溶液颜色应基本不变,C错误;
D.扩容至40mL后,NO2的浓度减小,玻璃注射器内压强减小,平衡逆向移动,但NO2的浓度相比原平衡仍然减小,气体颜色比原平衡时浅,D错误;
故答案选B。
7.C
【分析】X、Y、Z、W都是短周期元素,根据元素在周期表中的位置知,X、W、Z属于第二周期元素,Y属于第三周期元素,设W的最外层电子数是a,则X的最外层电子数是a-1,Z的最外层电子数是a+1,Y的电子数是2+8+a,X、Z的原子核外电子数之和等于Y的核外电子数,有(2+ a-1)+(2+ a+1)=2+8+a,解得:a=6,则X是N元素、W是O元素、Z是F元素、Y是S元素,结合元素周期律分析判断。
A.W是O元素,无最高正价,Y是S元素,最高正价为+6,A错误;
B.简单氢化物的稳定性与元素非金属性一致,F元素非金属性最强,其次是O元素,最小的是S元素,故简单氢化物稳定性:Z>W>Y,B错误;
C.X最高价氧化物对应的水化物是,与其简单氢化物反应生成的既有离子键又有共价键,C正确;
D.Y是S,其简单离子核外电子有3层,W、X的简单离子电子均为2层,当层数相同质子数越大半径越小,故离子半径:Y>X>W,D错误;
故选C。
8.A
【分析】五种短周期主族元素X、Y、Z、R、W的原子序数依次增大,形成的化合物结构如图所示。X在元素周期表中原子半径最小,则X为H元素;基态Z原子有5个原子轨道填充电子,有3个未成对电子,则Z的电子排布式为1s22s22p3,Z为N元素;在结构式中,Y形成4个共价键,则其最外层电子数为4,其原子序数小于7(N元素),则Y的原子序数为6,其为C元素;R能形成二个共价键,其为O元素;W易失去1个电子,其最外层有1个电子,其为Na元素。从而得出X、Y、Z、R、W分别为H、C、N、O、Na。
A.该化合物中,除H原子最外层有2个电子外,所有原子都满足稳定结构,A错误;
B.X、Y、Z、R、W分别为H、C、N、O、Na,依据元素的周期性递变规律,非金属性O>N>C>H>Na,元素的非金属性越强,电负性越大,则电负性:O>N>C>H>Na,B正确;
C.这些元素中,C、N、O 3种在元素周期表的p区,H、Na在s区,C正确;
D.X(H)、W(Na)均可与R(O)形成含有非极性共价键的二元化合物H2O2、Na2O2,D正确;
故选A。
9.C
【分析】X、Y、Z为前四周期原子序数依次增大的三种元素,X、Y为相邻元素,根据图示,Y能形成3个共价键、X能形成4个共价键,则X是ⅣA族元素、Y是ⅤA族元素,Z原子核外电子数是X、Y原子质子数之和的2倍,则X是C元素、Y是N元素,Z是Fe元素。用来检验。
A.该离子是,中含1个键、2个键,与通过配位键(键)结合,共6个配位键;因此键总数为(配位键)(内键),键总数为,键与键个数比为,A正确;
B.X的简单氢化物是,中心C原子杂化类型为;Y的简单氢化物是,中心N原子杂化类型也为,二者杂化类型相同,B正确;
C.Z是Fe,26号元素,基态Fe原子的电子排布式应为,而非(是的排布),C错误;
D.Y是N,第二周期元素,同周期主族元素中,核电荷数增大,第一电离能增大,但N的电子排布式为,能级有3个电子,形成半充满稳定结构,因此N的第一电离能大于O,则只有F元素的第一电离能大于N的第一电离能,D正确;
故答案选C。
10.D
A.由图可知,反应①为吸热反应,450℃条件下反应能自发进行,说明反应ΔH—TΔS<0,则反应的熵变ΔS大于0,A错误;
B.由盖斯定律可知,反应①×2+反应②=总反应,则反应ΔH=2ΔH1+ΔH2,由图可知,反应①为吸热反应、反应②和总反应为放热反应,所以反应②的焓变小于总反应的焓变,B错误;
C.降低温度,反应①、反应②、总反应的反应速率均减小,C错误;
D.其他条件相同,增大起始氧气与二氧化硫的投料比相当于增大氧气的浓度,平衡向正反应方向移动,二氧化硫的平衡转化率增大,D正确;
故选D。
11.C
【分析】由题意可知,该装置是原电池,据图可知右侧电极上C6H12O6被氧化生成CO2,所以右边为负极,左边为正极,硝酸根被还原生成氮气。
A.氮的固定是指将空气中游离态的氮(主要是N2)转化为化合态氮(如氨、硝酸盐等含氮化合物)的过程,题中处理氨氮废水最后转化为氮气,不属于氮的固定,A错误;
B.脱盐室中Na+向正极移动,Cl-向负极移动。因此M需允许Na+通过,应为阳离子交换膜,B错误;
C.负极C6H12O6被氧化生成CO2,电极反应式为:,C正确;
D.外电路转移1 mol e-时,脱盐室中Na+和(共1mol)向正极移动、1molCl-向负极移动,脱盐室质量减少无法计算,D错误;
故答案选C。
12.D
【分析】该装置既可作为原电池也可作为电解池,作为原电池时a极为负极(Zn失电子),发生的反应是;b极为正极(得电子),发生的反应是;作为电解池时a极为阴极,b极为阳极,据此分析:
A.放电时,a极为负极,b极为正极,原电池中负极电势低于正极,故a电极势低于b极,A正确;
B.放电时,负极反应为,消耗,负极区域浓度减小,pH减小,B正确;
C.充电时,a极为阴极,b极为阳极;向阴极(a极)移动,阴离子向阳极(b极)移动,C正确;
D.充电时,铅蓄电池做电源,b极作为阳极与铅蓄电池的正极Y()相连;铅蓄电池正极反应为:,而是铅蓄电池负极(Pb)的放电反应,D错误;
故答案选D。
13.B
【分析】以铝土矿(主要成分为,含杂质和)为原料,制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠()的一种工业流程。“碱溶”在过量NaOH溶液下将转化为、转化为,通过过滤1得到的滤渣1 为;往滤液中加溶液,可与反应生成沉淀和,电解溶液阴极生成氢气和氢氧化钠,阳极生成氧气和,氢氧化钠、碳酸氢钠可返回至“碱溶”、“反应Ⅰ”阶段循环利用,“过滤Ⅱ”得到的氢氧化铝灼烧后生成氧化铝,电解氧化铝生成金属铝,铝和氯气反应生成氯化铝,氯化铝和NaH反应可生成和氯化钠。
A.“碱溶”时主要反应的离子方程式为,A正确;
B.“反应Ⅰ”是与反应生成沉淀和,是与之间的中和反应,而泡沫灭火器利用了与之间双水解,故两者原理不同,B错误;
C.“电解I”是电解氧化铝,由于其熔点较高,加入冰晶石降低其熔点,C正确;
D.“反应Ⅲ”是氯化铝和NaH反应可生成氯氢化钠和氯化钠,方程式表示为,D正确;
故选B。
14.D
A.恒压充入惰性气体,容器容积变大,浓度降低,则、均减小,平衡向气体增大的方向移动,即平衡正向移动,A项正确;
B.设CO2为1mol,该条件下转化率为x,根据已知信息建立三段式,650℃时CO2和CO的体积分数分别为60%和40%,即得到x=0.25,则的平衡转化率为25.0%,B项正确;
C.由图可知,T℃时,反应达平衡后CO和CO2的体积分数都为50%,故充入等物质的量的这两种气体,平衡不移动,C项正确;
D.925℃时,CO的体积分数为96%,故=23.04p总,D项错误;
答案选D。
15.C
【分析】在固体的悬浊液中,溴离子浓度和银离子浓度相等,根据[M代表或],a点M离子浓度相等,向饱和溶液中滴加硫代硫酸钠溶液时,根据反应、可知溶液中银离子浓度减小、溴离子浓度增大,得到曲线表示溴离子浓度与硫代硫酸根离子浓度变化的关系;曲线表示银离子浓度与硫代硫酸根离子浓度变化的关系;再根据[N代表或],溴化银与硫代硫酸钠溶液开始反应时,溴化银主要转化为,然后才继续转化为,则有溶液中小于,则直线表示随变化的关系、直线表示随变化的关系;据此分析解答。
A.由图可知,溶液中,即时,溶液中溴离子和银离子浓度分别为和,则溴化银的溶度积常数,A正确;
B.根据分析,直线表示随变化的关系,B正确;
C.根据图中曲线可知,当时,有,可得到,因相同,则有,最后得到浓度大小关系为:,C错误;
D.当溶液中时,此时有,同时根据c点有,得到此时溶液中的,最后得到反应的平衡常数为,D正确;
故答案为:C。
16.(1) 粗铜 铁片
(2) ⑤、⑥
(3) ⑦ CuO(或氧化铜) 0.08
(4) 14
【分析】由图可知,该电解池装置中,电极X与电源正极相连,为阳极,发生氧化反应,电极Y与电源负极相连,为阴极,发生还原反应;电解①稀硫酸、②NaOH溶液、③溶液实质均为电解水,阴极生成氢气,阳极生成氧气,氢气和氧气体积比为2:1;电解④溶液时,阴极析出铜,阳极产生氯气;电解⑤NaCl溶液和⑥稀盐酸时,阴极生成氢气,阳极生成氯气,氢气与氯气的体积比为1:1;电解⑦溶液时,阴极析出铜,阳极产生氧气;
(1)电解精炼铜时,阳极为粗铜,阴极为精铜,故X电极材料为粗铜;在铁片上镀铜时,纯铜作阳极,铁片作阴极,则Y电极材料为铁片;
(2)由分析可知,通电后两电极上产生的气体体积比为,则电解质溶液Z为⑤NaCl溶液或⑥稀盐酸,阳极上失去电子被氧化为,电极反应式为;
(3)若通电后出现一电极的质量增加,另一电极上有无色无味气体产生,则分别为铜和氧气,则电解质溶液Z为⑦溶液,电解溶液的总反应离子方程式为;当阴极生成0.064 g Cu(0.001 mol)时,转移电子的物质的量为0.002 mol,则阳极生成的氧气为0.0005 mol,则溶液减少的质量为0.001 mol CuO的质量,故复原溶液应加入0.001 mol × 80 g∙mol-1 = 0.08 g CuO;
(4)当电解质溶液为KOH溶液时,甲烷燃料电池的负极反应式为;标准状况下1.12 L甲烷的物质的量为0.05 mol,则完全反应时,转移的电子为0.05 mol × 8 = 0.4 mol,而电解NaCl溶液时,阴极反应式为,根据得失电子守恒,生成的物质的量为0.4 mol,则其浓度为,故此时溶液的pH为。
17.(1)-90.8
(2) > c c
(3) a
(4)bc
(1)反应的=946.0 kJ/mol+ 3×436.0 kJ/mol-6×390.8 kJ/mol= -90.8 kJ/mol。
(2)① 合成氨反应是放热反应(ΔH < 0),根据勒夏特列原理,温度升高,平衡左移,平衡时 减小,观察图像,在相同 下, 对应的 总是高于 。这说明 温度较低, 温度较高,因此, 。
② 在 曲线上,根据勒夏特列原理,增加 的量会使平衡正向移动,使 转化更完全,因此,c点 转化率最高;生成 的物质的量取决于 的转化量和 的量。c点 最大,且 转化率最高,因此 的物质的量也最大。
(3)①在20 MPa下, 和 按1:3投料时,氮气的转化率随温度变化的关系如曲线b所示。保持总压强不变,添加了少量惰性气体,导致容器体积增大,各反应气体的分压降低,相当于减压。对于合成氨反应 ,减压会使平衡左移,氮气的转化率降低,对应曲线a;
②设初始时 , ,总物质的量为4 mol。设平衡时 转化的物质的量为 ,列出“三段式”:
平衡时总物质的量为:,根据题意, 的体积分数为20.0%,即:,,
因此,平衡时各组分的物质的量为:,,总压强 ,各组分的分压为:,,,根据 的定义:。
(4)a.合成氨是放热反应,升高温度会降低平衡转化率。工业上选择较高温度(400~500°C)是为了提高反应速率,而非提高平衡转化率,a错误;
b.原料气中可能含有杂质(如 、 等),这些杂质会导致催化剂中毒或引发爆炸等安全事故,因此原料气需净化处理,b正确;
c. 400~500°C时,催化剂活性高,同时反应速率较快,符合工业要求,c正确;
d. 移去液氨可使平衡右移,有利于反应正向进行,但反应物和生成物的浓度减小,反应速率减小,d错误;
综上,答案为:bc。
18.(1)橙
(2)ad
(3)50%
(4)
(5)5.6
(6)
(7)
(8)1
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