《2019年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 考點(diǎn)掃描 專(zhuān)題20 化學(xué)平衡及移動(dòng)原理學(xué)案.doc》由會(huì)員分享,可在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)《2019年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 考點(diǎn)掃描 專(zhuān)題20 化學(xué)平衡及移動(dòng)原理學(xué)案.doc(22頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
專(zhuān)題20 化學(xué)平衡及移動(dòng)原理
【復(fù)習(xí)目標(biāo)】
1.了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡的建立。
2.掌握化學(xué)平衡的特征。
3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)化學(xué)平衡的影響,能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。
4.了解化學(xué)平衡常數(shù)(K)的含義。
【考情分析】高考對(duì)化學(xué)平衡及移動(dòng)原理的考查內(nèi)容主要有化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷和分析,有關(guān)平衡的計(jì)算,對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)中相關(guān)量的變化分析以及用圖象工具分析解決問(wèn)題等。試題常常聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題,考查利用平衡移動(dòng)原理探索工業(yè)條件的選擇等。全國(guó)卷試題中題型多為填空題,基本上沒(méi)有選擇題。
【考點(diǎn)過(guò)關(guān)】
考點(diǎn)一化學(xué)平衡
研究對(duì)象
可逆反應(yīng)
在同一條件下既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時(shí)又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)
相同條件下,正、逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行
反應(yīng)物與生成物同時(shí)存在;任一組分的轉(zhuǎn)化率都小于100%
定義
在一定條件下,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)混合物中各組成成分濃度、含量保持保持一定而不變的狀態(tài),叫做化學(xué)平衡狀態(tài)
平衡建立
平衡特點(diǎn)
化學(xué)平衡的建立與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān):對(duì)于可逆反應(yīng),不管從正反應(yīng)開(kāi)始(只投入反應(yīng)物),還是從逆反應(yīng)開(kāi)始(只投入生成物),或從正逆反應(yīng)開(kāi)始(同時(shí)投入反應(yīng)物和生成物),在一定條件下都能達(dá)到v(正)=v(逆)狀態(tài)
動(dòng)
化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡,即υ正=υ逆≠0)。υ正=υ逆≠0是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的本質(zhì)
定
條件不變時(shí),反應(yīng)物與生成物濃度、百分組成保持不變(或反應(yīng)物與生成物的含量保持一定)。這是判斷體系是否處于化學(xué)平衡狀態(tài)的重要特征
變
任何化學(xué)平衡狀態(tài)均是暫時(shí)的、相對(duì)的、有條件的。影響平衡的外界條件改變,平衡狀態(tài)即被破壞,發(fā)生平衡移動(dòng)
平衡標(biāo)志
一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的最根本標(biāo)志是υ(正)=υ(逆),運(yùn)用速率標(biāo)志要注意正逆反應(yīng)速率相等是指用同一種物質(zhì)表示的反應(yīng)速率.若一個(gè)可逆反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率是分別用兩種不同物質(zhì)表示時(shí),則當(dāng)這兩者的速率之比應(yīng)等于這兩種物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí)才標(biāo)志著化學(xué)平衡了
υ(正)=υ(逆)其必然結(jié)果是反應(yīng)混合物各組分的含量保持不變,所以,各組分的濃度或含量不再隨時(shí)間而改變也一定標(biāo)志著化學(xué)平衡了
如果一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),則整個(gè)反應(yīng)體系的物理參數(shù),如總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量以及氣體的平均分子量和密度等肯定都要保持定值,不會(huì)再隨時(shí)間而改變,但反過(guò)來(lái)在一定條件下,這些物理參數(shù)若保持不變的可逆反應(yīng),不一定就達(dá)到了化學(xué)平衡,要作具體分析。如:aA(g)+bB(g) Cc(g)+dD(g) ,若a+b=c+d , 由于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)始終不發(fā)生改變,使反應(yīng)體系的總壓、平均分子量等參量在任何時(shí)刻都保持不變,這種情況下這些物理參量不能作為化學(xué)平衡態(tài)的標(biāo)志
【考點(diǎn)演練】下列說(shuō)法正確的是 。
①可逆反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)+O2(g),在容積固定的密閉容器中,單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO2,能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
②可逆反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)+O2(g),在容積固定的密閉容器中,單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO,能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
③可逆反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)+O2(g),在容積固定的密閉容器中,用NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率之比為2∶2∶1的狀態(tài),能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
④可逆反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)+O2(g),在容積固定的密閉容器中,混合氣體的顏色、密度、壓強(qiáng)、平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變,能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
⑤一定溫度下在容積恒定的密閉容器中,進(jìn)行如下可逆反應(yīng):A(s)+2B(g) C(g)+D(g),混合氣體的密度、壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量、B的物質(zhì)的量濃度、混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài),能表明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
⑥如下圖示能說(shuō)明反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)
⑦反應(yīng)SO2(g)+2CO(g) 2CO2(g)+S(l)ΔH<0在恒容的密閉容器中進(jìn)行,平衡前,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,容器內(nèi)壓強(qiáng)始終不變
⑧反應(yīng)2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) 2N2(g)+3H2O(g)ΔH<0在恒容密閉容器中進(jìn)行,單位時(shí)間內(nèi)消耗NO和N2的物質(zhì)的量之比為1∶2時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡
⑨密閉容器中混合氣體的密度不變,說(shuō)明分解反應(yīng)NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡
⑩2v正(H2)=3v逆(NH3)能說(shuō)明反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)已達(dá)到平衡狀態(tài)
?在恒溫恒容的密閉容器中,某儲(chǔ)氫反應(yīng):MHx(s)+yH2(g) MHx+2y(s) ΔH<0達(dá)到化學(xué)平衡,容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變
?由可逆反應(yīng)X2+3Y22Z在反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)速率(v)與時(shí)間(t)的關(guān)系曲線(xiàn)可知,t1時(shí),只有正方向反應(yīng)
答案:①⑧⑨⑩?
考點(diǎn)二化學(xué)平衡的移動(dòng)
定義
可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)以后,若反應(yīng)條件(如溫度、壓強(qiáng)、濃度等)發(fā)生了變化,平衡混合物中各組分的濃度也會(huì)隨之改變,從而在一段時(shí)間后達(dá)到新的平衡狀態(tài),這種由原平衡狀態(tài)向新平衡狀態(tài)的變化過(guò)程,叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)
實(shí)質(zhì)
平衡移動(dòng)的實(shí)質(zhì)因?yàn)闂l件的變化打破了正反應(yīng)、逆反應(yīng)速率相等的關(guān)系。υ(正) >υ(逆),正向移動(dòng);υ(正)<υ(逆),平衡逆向移動(dòng)
原理
如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一(如溫度、壓強(qiáng)、以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng),這個(gè)原理叫做勒夏特列原理(化學(xué)平衡移動(dòng)原理)
影響因素
濃度
增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
改變固體或純液體的量,對(duì)化學(xué)平衡沒(méi)影響
壓強(qiáng)
反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變,增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng),減小壓強(qiáng)化學(xué)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)
反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,改變壓強(qiáng)化學(xué)平衡不移動(dòng)
恒溫、恒容條件充入惰性氣體,原平衡體系總壓強(qiáng)增大,體系中各組分的濃度不變,化學(xué)平衡不移動(dòng)
恒溫、恒壓條件充入惰性氣體,原平衡體系容器容積增大,各反應(yīng)氣體的分壓減小,體系中各組分的濃度同倍數(shù)減小,反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),化學(xué)平衡不移動(dòng);反應(yīng)前后氣體體積改變的反應(yīng),化學(xué)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)
溫度
升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)
降低溫度化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)
催化劑
使用催化劑,同等程度改變v正、v逆,化學(xué)平衡不移動(dòng)
應(yīng)用
調(diào)控反應(yīng)
根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的條件以及化學(xué)平衡移動(dòng)原理,可調(diào)控工業(yè)反應(yīng)使之效益最大化。如合成氨工業(yè)中加入催化劑提高反應(yīng)速率,溫度控制在500 ℃左右,既考慮了反應(yīng)速率又兼顧了催化劑的活性的最佳溫度,充入過(guò)量N2以提高H2的轉(zhuǎn)化率等
判物質(zhì)狀態(tài)
由壓強(qiáng)的改變,根據(jù)平衡移動(dòng)的方向,可以判斷反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)
判化學(xué)計(jì)量數(shù)
由壓強(qiáng)的改變,根據(jù)平衡移動(dòng)的方向,可以判斷方程式中某氣體物質(zhì)的計(jì)量數(shù)或反應(yīng)物和生成物之間的計(jì)量數(shù)的大小關(guān)系
判ΔH符號(hào)
由溫度的改變,根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向,可以判斷正反應(yīng)或逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)
【考點(diǎn)演練】
(1) 用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2,可提高效益,減少污染。新型RuO2催化劑對(duì)上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的總反應(yīng)[2HCl(g)+O2H2O(g)+Cl2(g) ΔH]具有更好的催化活性,
①實(shí)驗(yàn)測(cè)得在一定壓強(qiáng)下,總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的αHCl~T曲線(xiàn)如下圖:
則總反應(yīng)的ΔH________0(填“>”、“=”或“<”);A、B兩點(diǎn)的平衡常數(shù)K(A)與K(B)中較大的是________。
②在上述實(shí)驗(yàn)中若壓縮體積使壓強(qiáng)增大,畫(huà)出相應(yīng)αHCl~T曲線(xiàn)的示意圖,并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由_________ 。
③下列措施中,有利于提高αHCl的有________。
A.增大n(HCl) B.增大n(O2) C.使用更好的催化劑 D.移去H2O
(2)甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料,利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇,發(fā)生的主要反應(yīng)如下:①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH3,回答下列問(wèn)題:
①反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K表達(dá)式為_(kāi)_______;圖中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線(xiàn)為_(kāi)_______(填曲線(xiàn)標(biāo)記字母),其判斷理由是________。
②合成氣組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時(shí),體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。α(CO)值隨溫度升高而_____(填“增大”或“減小”),其原因是____________;圖中的壓強(qiáng)由大到小為_(kāi)_______,其判斷理由是________________。
(3)丁烯是一種重要的化工原料,可由丁烷催化脫氫制備。回答下列問(wèn)題:
①正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學(xué)方程式如下:①C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) ΔH1,已知:②C4H10(g)+O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119 kJmol-1③H2(g)+ O2(g)= H2O(g) ΔH3-242 kJmol-1,反應(yīng)①的ΔH1為_(kāi)_______ kJmol-1。圖(a)是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系圖,x_____________0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高,應(yīng)采取的措施是__________(填標(biāo)號(hào))。
A.升高溫度 B.降低溫度 C.增大壓強(qiáng) D.降低壓強(qiáng)
②丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過(guò)填充有催化劑的反應(yīng)器(氫氣的作用是活化催化劑),出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關(guān)系。圖中曲線(xiàn)呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì),其降低的原因是___________。
③圖(c)為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線(xiàn),副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類(lèi)化合物。丁烯產(chǎn)率在590 ℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是___________、____________;590℃之后,丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是_____________。
反應(yīng)①K的表達(dá)式;反應(yīng)①是放熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)K減小,因此曲線(xiàn)a符合。②由圖可知,壓強(qiáng)不變時(shí),隨著溫度的升高,α(CO)減?。环磻?yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),加壓對(duì)其平衡無(wú)影響;反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓使α(CO)增大;由圖可知,固定溫度(如530 K)時(shí),p1→p2→p3,α(CO)增大,因此綜合分析可知p3>p2>p1。(3)①根據(jù)蓋斯定律,用②式-③式可得①式,因此△H1=△H2-△H3=-199 kj/mol +242 kj/mol =+43kj/mol。由a圖可以看出,溫度相同時(shí),由0.1MPa變化到xMPa,丁烷的轉(zhuǎn)化率增大,即平衡正向移動(dòng),所以x的壓強(qiáng)更小,x<0.1。由于反應(yīng)①為吸熱反應(yīng),所以溫度升高時(shí),平衡正向移動(dòng),丁烯的平衡產(chǎn)率增大,因此A正確、B錯(cuò)誤。反應(yīng)①正向進(jìn)行時(shí)體積增大,加壓時(shí)平衡逆向移動(dòng),丁烯的平衡產(chǎn)率減小,因此C錯(cuò)誤,D正確。正確答案:+43kj/mol、小于、AD。②一方面H2可以活化催化劑,同時(shí)作為反應(yīng)①的產(chǎn)物,他也會(huì)促使平衡逆向移動(dòng),從而減少平衡體系中的丁烯的含量。正確答案:原料中過(guò)量H2會(huì)使反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng),所以丁烯轉(zhuǎn)化率下降。③590℃
答案:(1)①< K(A) ②見(jiàn)下圖
增大壓強(qiáng),平衡右移,αHCl增大,相同溫度下,HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前的大③BD
(2)①K= a 反應(yīng)①為放熱反應(yīng),升高溫度使其平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡常數(shù)K應(yīng)減小 ②減小 由圖可知,壓強(qiáng)恒定時(shí),隨著溫度的升高,α(CO)減小 p3>p2>p1 溫度恒定時(shí),反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),α(CO)增大,而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),加壓對(duì)其平衡無(wú)影響,故增大壓強(qiáng)時(shí),有利于α(CO)增大
(3)①+43 Kj/mol < AD ②原料中過(guò)量H2會(huì)使反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng),所以丁烯轉(zhuǎn)化率下降 ③590℃前升高溫度,反應(yīng)①平衡正向移動(dòng);升高溫度時(shí),反應(yīng)速率加快,單位時(shí)間產(chǎn)生丁烯更多,更高溫度則有更多的C4H10裂解導(dǎo)致產(chǎn)率降低
考點(diǎn)三化學(xué)平衡常數(shù)
定義
在一定溫度下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù),該常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)。對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),化學(xué)平衡常數(shù)K=
意義
一定溫度下,平衡常數(shù)K越大,表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大;平衡常數(shù)K越小,表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越小,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小
一般認(rèn)為,K>105時(shí),反應(yīng)進(jìn)行得就基本完全了
書(shū)寫(xiě)
Cl2+H2OHCl+HClO
K=
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
K=
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
K=
CO32—+H2OHCO3—+OH-
K=
CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
K=c(CO2)
如果某個(gè)反應(yīng)可以表示為兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)的總和,則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各分步反應(yīng)平衡常數(shù)之積。如已知:2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) K1,2CO2(g) 2CO(g)+O2K2 ,則CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
影響因素
K的大小與物質(zhì)的濃度、壓強(qiáng)等無(wú)關(guān),只隨溫度的變化而變化
應(yīng)用
某溫度下,某時(shí)刻反應(yīng)是否達(dá)平衡,可用該時(shí)刻產(chǎn)物的濃度商Qc與Kc比較大小來(lái)判斷。當(dāng)Qc>kc,υ(正)<υ(逆),未達(dá)平衡,反應(yīng)逆向進(jìn)行;當(dāng)Qc
υ(逆),未達(dá)平衡,反應(yīng)正向進(jìn)行;當(dāng)Qc=kc,υ(正)=υ(逆),達(dá)到平衡,平衡不移動(dòng)
利用化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度的變化判斷反應(yīng)的熱效應(yīng),若升高溫度,K值增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);若升高溫度,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
計(jì)算
可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若A、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a molL-1、b molL-1,達(dá)到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx molL-1。
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
c始/(molL-1) a b 0 0
c轉(zhuǎn)/(molL-1) mx nx px qx
c平/(molL-1) a-mx b-nx px qx
平衡時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K=
【考點(diǎn)演練】
(1)CrO42—和Cr2O72—在溶液中可相互轉(zhuǎn)化。室溫下,初始濃度為1.0 molL-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72—)隨c(H+)的變化如圖所示。
①用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng): 。
②由圖可知,溶液酸性增大,CrO42—的平衡轉(zhuǎn)化率 (填“增大”“減小”或“不變”)。根據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù),計(jì)算出該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為 。
③升高溫度,溶液中CrO42—的平衡轉(zhuǎn)化率減小,則該反應(yīng)的ΔH 0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)Bodensteins研究了下列反應(yīng):2HI(g) H2(g)+I(xiàn)2(g)。在716 K時(shí),氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表:
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
①根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為 。
②上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為v正=k正x2(HI),逆反應(yīng)速率為v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆為速率常數(shù),則k逆為 (以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min時(shí),v正= min-1。
③由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的關(guān)系可用下圖表示。當(dāng)升高到某一溫度時(shí),反應(yīng)重新達(dá)到平衡,相應(yīng)的點(diǎn)分別為 (填字母)。
(3)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高,CO2的捕集利用技術(shù)成為研究的重點(diǎn)。目前國(guó)際空間站處理CO2的一個(gè)重要方法是將CO2還原,所涉及的反應(yīng)方程式為:CO2(g)+4H2(g)Ru CH4(g)+2H2O(g),已知H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加。若溫度從300 ℃升至400 ℃,重新達(dá)到平衡,判斷下列表格中各物理量的變化。(選填“增大”“減小”或“不變”)
v正
v逆
平衡常數(shù)K
轉(zhuǎn)化率α
相同溫度時(shí),上述反應(yīng)在不同起始濃度下分別達(dá)到平衡,各物質(zhì)的平衡濃度如下表,則a、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為_(kāi)___________。
c(CO2)/ (molL-1)
c(H2)/ (molL-1)
c(CH4)/ (molL-1)
c(H2O)/ (molL-1)
Ⅰ
a
b
c
d
Ⅱ
m
n
x
y
=k逆x(H2)x(I2),k逆=,在t=40 min時(shí),x(HI)=0.85,v正=k正x2(HI)=0.002 7 min-1(0.85)2=1.9510-3 min-1。③原平衡時(shí),x(HI)為0.784,x(H2)為0.108,二者圖中縱坐標(biāo)均約為1.6(因?yàn)槠胶鈺r(shí)v正=v逆),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均加快,對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)在1.6上面, 升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),x(HI)減小(A點(diǎn)符合),x(H2)增大(E點(diǎn)符合)。(3)H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加,這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。相同溫度時(shí)平衡常數(shù)不變,則a、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為。
答案:(1)①2CrO42—+2H+Cr2O72—+H2O ②增大 1.01014 ③小于(2)①②k正/K 1.9510-3 ③A點(diǎn)、E點(diǎn)(3)
v正
v逆
平衡常數(shù)K
轉(zhuǎn)化率α
增大
增大
減小
減小
【過(guò)關(guān)練習(xí)】
1.(濟(jì)寧市2017-2018學(xué)年度高三上學(xué)期期末)將0.2mol/L的KI溶液和0.05mol/LFe2(SO4)3 溶液等體積混合充分反應(yīng)后,取混合液分別完成下列實(shí)驗(yàn),能說(shuō)明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2 的是( )
A. 向混合液中滴入KSCN 溶液,溶液變紅色
B. 向混合液中滴入AgNO3 溶液,有黃色沉淀生成
C. 向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有藍(lán)色沉淀生成
D. 向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍(lán)色
解析:0.2mol/L的KI溶液和0.05mol/LFe2(SO4)3 溶液等體積混合,KI過(guò)量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色,說(shuō)明溶液中仍含有Fe3+,能說(shuō)明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2 ,故A正確;I2水能使AgNO3溶液產(chǎn)生黃色沉淀,不能說(shuō)明溶液中存在I-,故B錯(cuò)誤;該反應(yīng)生成Fe2+,向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有藍(lán)色沉淀生成,只能說(shuō)明溶液中含有Fe2+,不能說(shuō)明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故C錯(cuò)誤;該反應(yīng)生成I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍(lán)色,說(shuō)明溶液中含有碘單質(zhì),不能說(shuō)明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故D錯(cuò)誤。答案:A
2.(寧德市2017屆第二次質(zhì)量檢查)容積固定的密閉容器中,充入一定體積的CO2和H2,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH (g)+H2O(g)。測(cè)得不同溫度下CO2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如右圖。下列說(shuō)法正確的是( )
A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B.T1、T2對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K1>K2
C.T1時(shí),圖中A點(diǎn)的正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率
D.T2時(shí),若上述反應(yīng)在壓強(qiáng)恒定的密閉容器中進(jìn)行,達(dá)平衡的時(shí)間變短
時(shí)間越短,故D正確。答案:D
3.(2017屆泉州市考前適應(yīng)性模擬卷一)將一定量氨基甲酸銨(NH2COONH4)加入密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)NH2COONH4 (s)2NH3 (g)+ CO2 (g) 。該反應(yīng)的平衡常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)(-lgK)值隨溫度(T)的變化曲線(xiàn)如圖所示,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.C點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)的平衡常數(shù)K(C)=10-3.638
B.該反應(yīng)的△H>0
C.NH3的體積分?jǐn)?shù)不變時(shí),該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)
D.30 ℃時(shí),B點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)的v(正)<v(逆)[
4.(山西省三區(qū)八校2017屆第二次模擬考試)為了研究在溫度對(duì)苯催化加氫的影響,以檢驗(yàn)新型鎳催化劑的性能。采用相同的微型反應(yīng)裝置, 壓強(qiáng)為 0.78Mpa,氫氣、苯的物質(zhì)的量之比為 6.5:1。定時(shí)取樣分離出氫氣后,分析成分得如下表結(jié)果:
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( )
A.當(dāng)溫度超過(guò) 280℃,苯的轉(zhuǎn)化率迅速下降,可能是因?yàn)樵摲磻?yīng)為吸熱的可逆反應(yīng)
B.在 110~240℃苯的轉(zhuǎn)化率為 100%。說(shuō)明該鎳催化劑活性較高,能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)催化而且不發(fā)生副反應(yīng)
C.增大壓強(qiáng)與提高氫氣、苯的物質(zhì)的量比都有利于提高苯的轉(zhuǎn)化率
D.由表中數(shù)據(jù)來(lái)看,隨著反應(yīng)溫度的升高,苯的轉(zhuǎn)化率先升高后降低
5.(天津市和平區(qū)2017屆第二次質(zhì)量調(diào)查二)等物質(zhì)的量的N2和O2在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):N2(g)+O2(g) 2NO(g)。下圖曲線(xiàn)a表示該反應(yīng)在T℃時(shí)N2的濃度隨時(shí)間的變化,曲線(xiàn)b表示該反應(yīng)在某一起始條件改變時(shí)N2的濃度隨時(shí)間的變化。下列敘述正確的是
A.T℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
B.T℃時(shí),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,混合氣體的密度減小
C.曲線(xiàn)b對(duì)應(yīng)的條件改變可能是加入了催化劑
D.若曲線(xiàn)b對(duì)應(yīng)的條件改變是溫度,可判斷該反應(yīng)的△H<0
解析:A、根據(jù)平衡常數(shù)的定義,結(jié)合開(kāi)始時(shí)氮?dú)夂脱鯕獾奈镔|(zhì)的量相等,可知該平衡常數(shù)為: ,選項(xiàng)A正確;B、由于該容器是一個(gè)恒容容器,反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不發(fā)生改變,所以氣體的密度一直不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C、催化劑僅能改變達(dá)到平衡所用的時(shí)間,不能使平衡移動(dòng),即不能改變平衡濃度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D、若曲線(xiàn)b對(duì)應(yīng)的條件改變是溫度,根據(jù)先達(dá)到平衡可知為升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動(dòng),而氮?dú)獾臐舛冉档停f(shuō)明平衡向正方向移動(dòng),正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),△H>0,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:A
6.(江西省師范大學(xué)附屬中學(xué)2017屆第三次模擬)CO2經(jīng)催化加氫可合成乙烯:2CO2 (g) +6H2 (g) C2H4(g)+4H2O(g)。0.1 MPa時(shí),按n(CO2):n(H2)=l:3投料,測(cè)得不同溫度下平衡時(shí)體系中各物質(zhì)濃度的關(guān)系如圖。下列敘述不正確的是
A.該反應(yīng)的△H<0
B.曲線(xiàn)b代表H2O
C.N點(diǎn)和M點(diǎn)所處狀態(tài)的c(H2)不一樣
D.其它條件不變,T1℃、0.2 MPa下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c(H2)比M點(diǎn)大
7.(湖北省2017屆4月調(diào)研考試)在不同溫度下按照相同物質(zhì)的量投料發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0,測(cè)得CO的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示,有關(guān)說(shuō)法正確的是
A.溫度:T1>T2>T3 B.正反應(yīng)速率:υ(a)>υ(b)>υ(c)
C.平衡常數(shù):K(b)>K(d) D.CH3OH的體積分?jǐn)?shù)?(a)>?(b)>?(c)
8.(2018年高考全國(guó)卷Ⅰ) 采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù),在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題
(1)1840年 Devil用干燥的氯氣通過(guò)干燥的硝酸銀,得到N2O5。該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體,其分子式為_(kāi)__________。
(2)F. Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25℃時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng):
其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如下表所示(t=∞時(shí),N2O4(g)完全分解):
①已知:2N2O5(g)=2N2O5(g)+O2(g) ΔH1=?4.4 kJmol?1
2NO2(g)=N2O4(g) ΔH 2=?55.3 kJmol?1
則反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g)+O2(g)的ΔH =_______ kJmol?1。
②研究表明,N2O5(g)分解的反應(yīng)速率。t=62 min時(shí),測(cè)得體系中pO2=2.9 kPa,則此時(shí)的=________ kPa,v=_______kPamin?1。
③若提高反應(yīng)溫度至35℃,則N2O5(g)完全分解后體系壓強(qiáng)p∞(35℃)____63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是________。
④25℃時(shí)N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_______kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù))。
(3)對(duì)于反應(yīng)2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程:
第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡
第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反應(yīng)
第三步 NO+NO3→2NO2 快反應(yīng)
其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是_______(填標(biāo)號(hào))。
A.v(第一步的逆反應(yīng))>v(第二步反應(yīng))
B.反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3
C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效
D.第三步反應(yīng)活化能較高
答案:(1)氧氣(2)+53.1 30.0 6.010—2 大于(1分) 升高溫度,容器體積不變,壓強(qiáng)增大,同時(shí)升高溫度,二氧化氮聚合為四氧化二氮的平衡會(huì)向二氧化氮方向移動(dòng),氣體的物質(zhì)的量增大,氣體壓強(qiáng)增大 13.4 (3)AC
2.9 KPa=5.8 KPa,因起始=35.8 KPa,則平衡=(35.8—5.8)KPa=30 KPa,v=210—330=610—2 KPa?min;③升高溫度,容器體積不變,壓強(qiáng)增大,同時(shí)升高溫度,二氧化氮聚合為四氧化二氮的平衡會(huì)向二氧化氮方向移動(dòng),氣體的物質(zhì)的量增大,氣體壓強(qiáng)增大,則35℃體系壓強(qiáng)大于25℃;④因起始=35.8KPa,則完全分解時(shí),=17.9 KPa、p(NO2)=71.6 KPa,與測(cè)定63.1 KPa相差的26.4 KPa應(yīng)是二氧化氮聚合為四氧化二氮的緣故,由聚合方程式計(jì)算可得,平衡時(shí)p(NO2)=18.8 KPa,p(N2O4)=26.4 KPa,則的反應(yīng)平衡常數(shù)Kp=p2(NO2)/ p(N2O4)≈13.4;(3)第一步反應(yīng)快速達(dá)到平衡后v(第一步正)=v(第一步逆),則必然有v(第一步正)=v(第一步逆)>v(第二步),A正確;由總反應(yīng)和分步反應(yīng)對(duì)比可知中間產(chǎn)物為NO、NO3,B錯(cuò)誤;由第二步反應(yīng)較慢可知,NO2和NO3碰撞幾率較小,C正確;第三步反應(yīng)為快反應(yīng),說(shuō)明第三步反應(yīng)的活化能較小,D錯(cuò)誤,答案選AC。
9.(德陽(yáng)市2018屆高三二診)的主要組成元素是碳、氫、氧、硫、氮,還有極少量的磷、砷、鍺、鎵、銦等元素,燃煤產(chǎn)生CxHy、SO2等大氣污染物,煤的氣化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑之一?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)鍺是第四周期第ⅣA族元素,其原子結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)______________________。
(2)利用煤的氣化獲得的水煤氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下可以合成綠色燃料甲醇。
已知:H2O(l)H2O(g) △H1=+44.0kJ/mol
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l) △H2=-3.0 kJ/mol
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3=-58.7 kJ/mol
寫(xiě)出由CO 與 H2制備 CH3OH 氣體的熱化學(xué)方程式___________________________________。
(3)甲醇和CO2可直接合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,簡(jiǎn)稱(chēng)DMC):
2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g) ΔH4<0
①該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=_________________________。
②在恒溫恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____________(填標(biāo)號(hào))。
A.v正(CH3OH)= 2v逆(H2O) B.容器內(nèi)氣體的密度不變
C.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變 D.CH3OH與CO2的物質(zhì)的量之比保持不變
③一定條件下分別向甲、乙丙個(gè)恒容密團(tuán)容器中加入一定量的初始物質(zhì)發(fā)生該反應(yīng),各容器中溫度、反應(yīng)物的起始量如下表,反應(yīng)過(guò)程中DMC的物質(zhì)的量依度隨時(shí)間變化如圖所示:
甲容器中,在5-15min中的平均反應(yīng)速率v(CO2) =_____________。乙容器中,若平衡時(shí)n(CO2) =0.2mol,則T1________T2(填“>”“<"或”=”)。甲、丙兩容器的反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率:甲________丙(填“>”“<"或”=”)。
(4)一定溫度下,用水吸收SO2氣體時(shí),溶液中水的電離平衡_________移動(dòng)(填“向左” “向右”或“不”);若得到pH=4的H2SO3溶液,試計(jì)算溶液中c(HSO3-)c(SO32-)=____________。SO2可用足量小蘇打溶液吸收,反應(yīng)的離子方程式是_________________________________。(已知該溫度下,H2SO3的電離常數(shù):K1=4.510-2,K2=2.510-7,H2CO3的電離常數(shù)K1=8.410-7,K2=1.210-10)
答案:(1)(2)CO(g)+2H2(g) =CH3OH(g)ΔH=-99.7kJmol-1(3)①
c(CH3OCOOCH3)?c(H2O)c(CO2)?c(CH3OH)②AC③0.05molL-lmin-1 > <(4)向左 400 HCO3-+SO2=HSO3-+CO2
②A.v正(CH3OH)= 2v逆(H2O),表示正逆反應(yīng)速率相等,能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài); B.容器的體積不變,氣體的質(zhì)量不變,容器內(nèi)氣體的密度始終不變,不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);C.反應(yīng)恰好氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化,容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,說(shuō)明各物質(zhì)的量不變,能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);D.CH3OH與CO2的物質(zhì)的量之比與反應(yīng)前加入的物質(zhì)的量有關(guān),平衡時(shí)CH3OCOOCH3與H2O的物質(zhì)的量之比可能保持不變,也可能變化,不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);故選AC;③甲容器中,在5-15min中的平均反應(yīng)速率v(CO2)= v(DMC) =1.5-110=0.05 molL-lmin-1;根據(jù)表格數(shù)據(jù),n(CO2)減小,平衡正向移動(dòng),因此是降溫的結(jié)果,因此T1>T2;甲、丙兩容器相比,丙中加入了二氧化碳,平衡正向移動(dòng),但二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低,即平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率:甲>丙;(4)二氧化硫和水反應(yīng)生成亞硫酸,亞硫酸電離生成氫離子導(dǎo)致溶液中氫離子濃度增大,從而抑制水電離,即水的電離平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng);c(HSO3-)/c(SO32-)=c(H+)/Ka2=10-42.5/10-7=400;根據(jù)電離平衡常數(shù)可知,亞硫酸氫根離子的酸性小于碳酸,SO2可用足量小蘇打溶液吸收,反應(yīng)生成二氧化碳和亞硫酸氫根離子,反應(yīng)的離子方程式為:HCO3-+SO2=HSO3-+CO22。
10.( 2018年韶關(guān)市高三調(diào)研考試) 氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛,請(qǐng)解決下列問(wèn)題。
(1)NH3催化還原氮氧化物是目前應(yīng)用廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。例如:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)△H1=-1800 kJ?mol-1 己知:①H2O(l)=H2O(g) △H2=+44 kJ?mol-1 ②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H3=-1000 kJ?mol-1 則NH3(g)+3/4O2(g)=1/2N2(g)+3/2H2O(l)的△H= 。
(2)400 ℃下2 L含有催化劑的密閉容器中充入0.02 mol的NH3和0.03 mol的NO,20 min后反應(yīng)達(dá)到平衡,測(cè)得這段時(shí)間NH3的平均反應(yīng)速率是310-4 molL-1min-1,計(jì)算此時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)。(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)
(3)在納米鈷的催化作用下,肼(N2H4)可以發(fā)生分解反應(yīng):
3N2H4(g) N2(g)+4NH3(g)。
①肼的電子式是 。
②若反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí),混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如圖所示,其中曲線(xiàn)b表示的是 (寫(xiě)化學(xué)式)的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化情況。
③為抑制肼的分解,可采取的合理措施有____________________________(任寫(xiě)一種)。
(4)常溫下,用氨水吸收CO2可得到(NH4)2CO3溶液,在(NH4)2CO3溶液中,c(OH-) c (H+)(填“>”、 “<”或“=”);反應(yīng)++H2ONH3H2O+的平衡常數(shù)K= 。(已知常溫下NH3H2O的電離平衡常數(shù)Kb=210-5,H2CO3的電離平衡常數(shù)Ka1=410-7,Ka2=410-11)
答案:(1)-396 kJ?mol-1 (2)反應(yīng)的n(NH3)為310-4 molL-1min-12 L20 min=0.012 mol
4NH3 + 6NO 5N2 + 6H2O
n(起始)/mol 0.02 0.03 0 0
n(轉(zhuǎn)化) /mol 0.012 0.018 0.015 0.018
n(平衡) /mol 0.008 0.012 0.015 0.018
故N2的平衡體積分?jǐn)?shù)為0.015/0.053=28.3%
(3)① ②NH3 ③降低反應(yīng)溫度或增加壓強(qiáng)等(4)> 12.5解析:本題考查化學(xué)反應(yīng)原理。(1)根據(jù)蓋斯定律可知,目標(biāo)方程式可由①—②+③得到,則△H=△H1—△H2+△H3=-396 kJ?mol-1 ;(2)由題意建立如下三段式:
4NH3 + 6NO 5N2 + 6H2O
n(起始)/mol 0.02 0.03 0 0
n(轉(zhuǎn)化) /mol 0.012 0.018 0.015 0.018
n(平衡) /mol 0.008 0.012 0.015 0.018
則NH3的平均反應(yīng)速率是310-4 molL-1min-1,反應(yīng)的n(NH3)為310-4 molL-1min-12 L20 min=0.012 mol,故N2的平衡體積分?jǐn)?shù)為0.015/0.053=28.3%;(3)①肼的電子式是;根據(jù)圖示,曲線(xiàn)b是生成物,且b是c的四倍,即b表示的是NH3;③根據(jù)圖示,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),為抑制肼的分解,即使平衡逆向移動(dòng),可采取的合理措施有降低反應(yīng)溫度或增加壓強(qiáng);(4)常溫下NH3H2O的電離平衡常數(shù)Kb=210-5,H2CO3的電離平衡常數(shù)Ka1=410-7,Ka2=410-11,210-5>410-11,即碳酸根的水解程度大于銨根的水解程度,故(NH4)2CO3溶液顯堿性,即c(OH-)>c (H+);反應(yīng)++H2ONH3H2O+的平衡常數(shù)K===12.5。
11.(2018屆蓉城一模)TiCl4是由鈦精礦(主要成分為T(mén)iO2)制備鈦(Ti)的重要中間產(chǎn)物,制備純TiCl4的流程示意圖如下:
資料:TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸點(diǎn)/℃
58
136
181(升華)
316
1412
熔點(diǎn)/℃
﹣69
25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
﹣
微溶
難溶
(1)氯化過(guò)程:TiO2與Cl2難以直接反應(yīng),加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進(jìn)行.
已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)△H1=+175.4kJ?mol﹣1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2=﹣220.9kJ?mol﹣1
①沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式: 。
②氯化過(guò)程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化,根據(jù)如圖判斷:CO2生成CO反應(yīng)的△H 0(填“>”“<”或“=”),判斷依據(jù): 。
③氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放,尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液,則尾氣的吸收液依次是 。
④氯化產(chǎn)物冷卻至室溫,經(jīng)過(guò)濾得到粗TiCl4混合液,則濾渣中含有 。
(2)精制過(guò)程:粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4.示意圖如下:
物質(zhì)a是 ,T2應(yīng)控制在 。
答案:(1)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)△H=-45.5kJ?mol-1 ②> 溫度越高,CO的物質(zhì)的量越多而CO2的物質(zhì)的量少,說(shuō)明CO2生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)③飽和食鹽水、氯化亞鐵溶液④TiO2、C(2)SiCl4 136℃左右
鏈接地址:http://www.hcyjhs8.com/p-6335317.html