体积为2.5L,则平衡时各物质的浓度为c(H2S)==则K=
mol/L=0.036mol/L,c(COS)=c(H2O)=
=0.00285,
mol/L=0.156mol/L,c(CO2)
mol/L=0.004mol.L,
②根据题目提供的数据可知温度由610K升高到620K时,化学反应达到平衡,水的物质的量分数由0.02变为0.03,所以H2S的转化率增大,a2>a1;根据题意可知:升高温度,化学平衡向正反应方向移动,根据平衡移动原理:升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,所以该反应的正反应为吸热反应,故△H>0,③A.增大H2S的浓度,平衡正向移动,但加入量远远大于平衡移动转化消耗量,所以H2S转化率降低,故A错误;
B.增大CO2的浓度,平衡正向移动,使更多的H2S反应,所以H2S转化率增大,故B正确; C.COS是生成物,增大生成物的浓度,平衡逆向移动,H2S转化率降低,故C错误;
D.N2是与反应体系无关的气体,充入N2,不能使化学平衡发生移动,所以对H2S转化率无影响,故D错误.
【2017新课标2卷】(14分)——易,传统
丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备.回答下列问题: (1)正丁烷(C4H10)脱氢制1﹣丁烯(C4H8)的热化学方程式如下: ①C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)△H1
已知:②C4H10(g)+O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)△H2=﹣119kJ?mol﹣1 ③H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H3 =﹣242kJ?mol﹣1
反应①的△H1为 kJ?mol﹣1.图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x 0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是 (填标号). A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等.图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系.图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是 .
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(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物.丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是 、 ;590℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是 .
【解析】(1)②C4H10(g)+O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)△H2=﹣119kJ?mol﹣1 ③H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H3=﹣242kJ?mol﹣1
②﹣③得C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)△H1=+123kJ?mol﹣1
由a图可知温度相同时,由0.1MPa变化到xMPa,丁烷转化率增大,即平衡正向移动,该反应是气体体积增大的反应,所以x的压强更小,x<0.1;
由于反应①为吸热反应,温度升高时,平衡正向移动,丁烯的平衡产率增大,反应①正向进行时体积增大,减压时平衡正向移动,丁烯的平衡产率增大,因此AD正确, 故答案为:+123;小于;AD;
(2)丁烷分解产生丁烯和氢气,一开始充入氢气是为活化催化剂,同时氢气作为反应①的产物,增大氢气的量会促使平衡逆向移动,从而减少平衡体系中的丁烯的含量,使丁烯的产率降低, 故答案为:原料中过量H2会使反应①平衡逆向移动,所以丁烯产率下降;
(3)590℃之前,温度升高时反应速率加快,单位时间内生成的丁烯会更多,同时由于反应①是吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡体系中会含有更多的丁烯;
而温度超过590℃时,由于丁烷高温会裂解生成短链烃类,所以参加反应①的丁烷也就相应减少,产率下降,
故答案为:升高温度时,反应速率加快,单位时间产生丁烯更多;590℃前升高温度,反应①平衡正向移动;高温则有更多的丁烷裂解生成副产物导致产率降低.
【2017新课标3卷】 砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4
等化合物,有着广泛的用途.回答下列问题:
(1)画出砷的原子结构示意图 .
(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫.写出发生反应的化学方程式 .该反应需要在加压下进行,原因是 .
(3)已知:As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)△H1 H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H2 2As(s)+O2(g)=As2O5(s)△H3
则反应As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4(s)的△H= . (4)298K时,将20mL 3x mol?L﹣1 Na3AsO3、20mL 3x mol?L﹣1 I2和20mL NaOH溶液混合,发生
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反应:AsO33﹣(aq)+I2(aq)+2OH﹣?AsO43﹣(aq)+2I﹣(aq)+H2O(l).溶液中c(AsO43﹣)与反应时间(t)的关系如图所示.
①下列可判断反应达到平衡的是 (填标号). a.溶液的pH不再变化 b.v(I﹣)=2v(AsO33﹣)
c.c (AsO43﹣)/c (AsO33﹣)不再变化 d.c(I﹣)=y mol?L﹣1
②tm时,v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”).
③tm时v逆 tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是 . ④若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为 .
【解析】解:(1)砷元素原子序数为33,原子核外有四个电子层,最外层5个电子,原子结构
示意图为,故答案为:;
(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2O3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫,砷元素化合价+3价变化为+5价,反应的化学方程式为2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S,增大压强,可增大反应速率,并使平衡正向移动,增大反应物的转化率,
故答案为:2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S;加压反应速率增大,而且平衡右移,可提高生产效率; (3)已知:①As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)△H1 ②H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H2 ③2As(s)+O2(g)=As2O5(s)△H3
则利用盖斯定律将①×2﹣②×3﹣③可得As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4(s)△H=2△H1﹣3△H2﹣△H3,
故答案为:2△H1﹣3△H2﹣△H3;
(4)①a.溶液pH不变时,则c(OH﹣)也保持不变,反应达到平衡状态,故a正确;
b.同一个化学反应,速率之比等于化学计量数之比,无论是否达到平衡,都存在v(I﹣)=2v(AsO33
﹣
),故b错误;
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c.c (AsO43﹣)/c (AsO33﹣)不再变化,可说明各物质的浓度不再变化,反应达到平衡状态,故c正确;
d.由图可知,当c (AsO43﹣)=y mol?L﹣1时,浓度不再发生变化,则达到平衡状态,由方程式可知此时c(I﹣)=2y mol?L﹣1,所以c(I﹣)=y mol?L﹣1时没有达到平衡状态,故d错误. 故答案为:ac;
②反应从正反应开始进行,tm时反应继续正向进行,则v正 大于 v逆,故答案为:大于;
③tm时比tn时浓度更小,则逆反应速率更小,故答案为:小于;tm时AsO43﹣浓度更小,反应速率更慢;
④反应前,三种溶液混合后,Na3AsO3的浓度为3xmol/L×
=xmol/L,同理I2的浓度为
xmol/L,反应达到平衡时,生产c(AsO43﹣)为ymol/L,则反应生产的c(I﹣)=2ymol/L,消耗的AsO33﹣、I2的浓度均为ymol/L,平衡时c(AsO33﹣)=(x﹣y)mol/L,c(I2)=(x﹣y)mol/L,溶液中c(OH﹣)=1mol/L,则K=
=
,
故答案为:.
【2017江苏卷】——难,新颖
(14分)砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素,使用吸附剂是去除水中砷的有效措 施之一.
(1)将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合,搅拌使其充分反应,可获得一种砷的高效吸附剂X,吸附剂X中含有CO32﹣,其原因是 .
(2)H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如图﹣1和图﹣2所示.
①以酚酞为指示剂(变色范围pH 8.0~10.0),将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中,当溶液由无色变为浅红色时停止滴加.该过程中主要反应的离子方程式为 .
②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4?H2AsO4﹣+H+的电离常数为Ka1,则pKa1= (p Ka1=﹣lg Ka1 ).
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(3)溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响.pH=7.1时,吸附剂X表面不带电荷; pH>7.1时带负电荷,pH越高,表面所带负电荷越多;pH<7.1时带正电荷,pH越低,表面所带正电荷越多.pH不同时吸附剂X对三价砷和五价砷的平衡吸附量(吸附达平衡时单位质量吸附剂X吸附砷的质量)如图﹣3所示.
①在pH7~9之间,吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降,其原因是 . ②在pH4~7之间,吸附剂X对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱,这是因为 . 提高吸附剂X对三价砷去除效果可采取的措施是 .
【答案】(1)空气中的CO2属于酸性氧化物,能溶于强碱溶液;
(2)①根据图知,碱性条件下H3AsO3的浓度减小、H2AsO3﹣浓度增大,说明碱和H3AsO3生成H2AsO3
﹣
,该反应为酸碱的中和反应;
,pH=2.2时c(H+)=10﹣2.2 mol/L,c(H3AsO3)=c(H2AsO3﹣);
②Ka1=
(3)①吸附剂X表面所带负电荷增多,静电斥力越大;
②在pH4~7之间,吸附剂X表面带正电,五价砷主要以H2AsO4﹣和HAsO42﹣阴离子存在,pH<7.1时带正电荷,pH越低,表面所带正电荷越多;而三价砷主要以H3AsO3分子存在;
在pH4~7之间,吸附剂X对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱,如果能将三价砷转化为五价砷,能有效的去除三价砷.
【解析】 (1)空气中的CO2属于酸性氧化物,能溶于强碱溶液,NaOH是碱,能吸收空气中的二氧化碳而生成碳酸根离子,所以其原因是碱性溶液吸收了空气中的CO2,故答案为:碱性溶液吸收了空气中的CO2;
(2)①根据图知,碱性条件下H3AsO3的浓度减小、H2AsO3﹣浓度增大,说明碱和H3AsO3生成H2AsO3
﹣
,该反应为酸碱的中和反应,同时还生成水,离子方程式为OH﹣+H3AsO3=H2AsO3﹣+H2O,
故答案为:OH﹣+H3AsO3=H2AsO3﹣+H2O; ②Ka1=
,pH=2.2时c(H+)=10﹣2.2 mol/L,c(H3AsO3)=c(H2AsO3﹣),p Ka1=
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