【题目】“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物(如CO2、CO、CH4、CH3OH等)为初始反应物,合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。
(1)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应I:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) H1
反应II:NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) H2=+72.49kJ/mol
总反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) H3=-86.98kJ/mol
请回答下列问题:
①反应I的H1=__kJ/mol。
②反应II一般在__(填“高温或“低温")条件下有利于该反应的进行。
③一定温度下,在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应I,下列能说明反应达到了平衡状态的是__(填字母序号)。
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化
B.容器内气体总压强不再变化
C.2v正(NH3)=v逆(CO2)
D.容器内混合气体的密度不再变化
(2)将CO2和H2按物质的量之比为1:3充入一定体积的密闭容器中,发生反应:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) H。测得CH3OH的物质的量在不同温度下随时间的变化关系如图所示。
①根据图示判断H__0(填“>”或“<”)。
②一定温度下,在容积均为2L的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,10min后达到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 1molCO2、3molH2 | amolCO2、bmolH2 cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)(a、b、c均不为零) |
若甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,则反应10min内甲容器中以CH3OH(g)表示的化学反应速率为__,此温度下的化学平衡常数为__(保留两位小数);要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则乙容器中c的取值范围为__。
(3)氢气可将CO2还原为甲烷,反应为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程,前三步历程如图所示其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“·”标注,Ts表示过渡态。物质吸附在催化剂表面,形成过渡态的过程会__(填“放出热量”或“吸收热量”);反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为__。
【答案】-159.47 高温 BD < 0.02mol·L-1·min-1 0.18 0.4<c<1 吸收热量 OH+H== H2O(g)
【解析】
(1)①根据盖斯定律计算反应I的H1;
②根据复合判据分析。
③根据平衡标志分析;
(2)①由图象可知,T2温度下反应速率快,所以T2>T1;升高温度,平衡时甲醇的物质的量减小;
②利用三段式计算反应速率和平衡常数;利用极值法判断c的取值范围;
(3)根据图象可知,吸附态的能量小于过渡态;活化能最小的过程是CO、OH、H+3H2(g)生成CO+3H2(g)+H2O。
(1)①反应I:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) H1
反应II:NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) H2=+72.49kJ/mol
根据盖斯定律I+II得总反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) H3=-86.98kJ/mol,所以H1=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47kJ/mol;
②NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) H>0,气体物质的量增大S>0,根据复合判据,一般在高温条件下有利于该反应的进行;
③A.在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应,容器中气体物质始终是NH3(g)、CO2且物质的量比等于2:1,所以混合气体的平均相对分子质量是定值,平均相对分子质量不再变化,不一定平衡,故不选A;
B.体积固定,正反应气体物质的量减小,所以压强是变量,容器内气体总压强不再变化,一定达到平衡状态,故选B;
C.反应达到平衡状态时,正逆反应的速率比等于系数比,v正(NH3)=2v逆(CO2)时达到平衡状态,2v正(NH3)=v逆(CO2)时反应没有达到平衡状态,故不选C;
D.体积固定,气体质量减小,密度是变量,若容器内混合气体的密度不再变化,一定达到平衡状态,故选D;
答案选BD;
(2)①由图象可知,T2温度下反应速率快,所以T2>T1;升高温度,平衡时甲醇的物质的量减小,即升高温度平衡逆向移动,H<0;
②设达到平衡是,CO2转化了xmol/L,根据三等式,有:
甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,则,x=0.2;反应10min内甲容器中以CH3OH(g)表示的化学反应速率为0.02mol·L-1·min-1,此温度下的化学平衡常数为0.18;
平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,说明甲乙的平衡是等效的。该反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)反应前后体积发生变化,在恒温恒容的条件下,两容器发生反应达到等效平衡,则“一边倒”后,加入的物质完全相同。若CO2和H2完全反应,则生成甲醇最大的量为1mol,达到平衡时,甲醇的物质的量为0.2mol/L×2=0.4mol,则乙容器中c的取值范围为0.4<c<1;
(3)根据图象可知,吸附态的能量小于过渡态,所以物质吸附在催化剂表面,形成过渡态的过程会吸收热量;活化能最小的过程是CO、OH、H+3H2(g)生成CO+3H2(g)+H2O,反应方程式是OH+H==H2O(g)。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】设计如下装置探究HCl溶液中阴、阳离子在电场中的相对迁移速率(已知:Cd的金属活动性大于Cu)。恒温下,在垂直的玻璃细管内,先放CdCl2溶液及显色剂,然后小心放入HCl溶液,在aa’处形成清晰的界面。通电后,可观察到清晰界面缓缓向上移动。下列说法不正确的是
A.通电时,H+、Cd2+向Pt电极迁移,Cl-向Cd电极迁移
B.装置中总反应的化学方程式为:Cd + 2HClCdCl2 + H2↑
C.一定时间内,如果通过HCl溶液某一界面的总电量为5.0 C,测得H+所迁移的电量为4.1 C,说明该HCl溶液中H+的迁移速率约是Cl-的4.6倍
D.如果电源正负极反接,则下端产生大量Cl2,使界面不再清晰,实验失败
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】NA为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,11.2L的己烷所含的分子数为0.5NA
B.28g乙烯所含共用电子对数目为4NA
C.2.8g 的聚乙烯中含有的碳原子数为0.2 NA
D.1mol 乙醇中含有碳氢键的数目为6 NA
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】某有机物的结构简式如图所示,下列有关该有机物的叙述正确的是( )
A.该有机物的分子式为C11H14O3
B.该有机物共有四种官能团,分别为:碳碳双键、苯环、羟基、羧基
C.该有机物最多消耗NaOH与NaHCO3的物质的量之比为2:1
D.1mo1该有机物在Ni作催化剂的条件下能与4mo1H2发生加成反应
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】吊白块(NaHSO2·HCHO·2H2O)可用作印染工业的还原剂、橡胶合成及制糖工业中的漂白剂。以SO2、纯碱、Zn及甲醛为原料生产吊白块及氧化锌的工艺流程如图:
已知:吊白块呈白色块状固体成结晶性粉状,易溶于水,微溶于乙醇,常温时较为稳定,高温下下具有强还原性:120℃以上会分解产生甲醛、二氧化硫和硫化氢等有毒气体。
回答下列问题:
(1)“反应Ⅰ”发生后溶液的pH=4.1,则反应I的产物是__。
(2)设计反应Ⅱ后向反应Ⅲ中继续通入SO2的目的是得到NaHSO3过饱和溶液,从而生成Na2S2O5,则反应Ⅲ中发生反应的化学方程式为__。
(3)“反应Ⅳ”加热的方式最好选用__(填“直接加热”或“水浴加热”);其反应的化学方程式为__。
(4)“过滤”得到的滤液蒸发浓缩时不能在敞口容器中进行,原因是__;洗涤时中的洗涤剂最好选择__(填字母序号)。
A.水 B.无水乙醇 C.稀氢氧化钠溶液
(5)由“滤渣”制备氧化锌的方法是__。
(6)一种测定吊白块中硫的质量分数的方法如下:称取ag产品溶于适量水中,加入稍过量的碘水(反应生成NaHSO4和HCOOH),充分反应后加入足量BaCl2溶液,过滤,滤渣经干燥后称得质量为bg。则产品中硫的质量分数为__(用含a、b的式子表示)。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】形形色色的物质,构成了我们这个五彩缤纷的世界。世上万物,神奇莫测,常常超乎人们按“常理”的想象。学习物质结构和性质的知识,能使你想象的翅膀变得更加有力。
(1)基态Ga原子的核外电子排布式是__,基态Ga原子核外电子占据最高能级的电子云轮廓图为___。
(2)HC≡CNa(乙炔钠)广泛用于有机合成,乙炔钠中C原子的杂化类型为__;乙炔钠中存在__(填字母序号)。
A.金属键 B.σ键 C.π键 D.氢键 E.配位键 F.离子键 G.范德华力
(3)NaN3是汽车安全气囊中的主要化学成分,其阴离子为立体构型为__;写出和该阴离子互为等电子体的一种分子的结构式__(写一个)。
(4)钙和铁都是第四周期元素,且原子的最外层电子数相同,但铁的熔沸点远高于钙,其原因是__。
(5)某离子晶体的晶胞结构如图所示。
①晶体中在每个X周围与它最近且距离相等的X共有__个。
②设该晶体的摩尔质量为Mg·mol-3,晶胞的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则晶体中两个最近的X间的距离为__cm。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列关于自然界中氮循环(如图)的说法正确的是
A. 氮元素仅被还原B. 含氮无机物和含氮有机物可相互转化
C. 工业合成氨属于人工固氮D. 碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】在25℃时,将1.0L c mol·L-1 CH3COOH溶液与0.1mol NaOH固体混合,使之充分反应。然后向该混合溶液中通入HCl气体或加入NaOH固体(忽略体积和温度变化),溶液pH随通入(或加入)物质的物质的量的变化如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 水的电离程度:a>b>c
B. c点对应的混合溶液中:c(CH3COOH)>c(Na+)>c(OH-)
C. a点对应的混合溶液中:c(Na+)=c(CH3COO-)
D. 该温度下,CH3COOH的电离平衡常数
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】在一定条件下,向体积为2L的容器中加入2molO2和3molSO2使之反应生成SO3气体:2SO2+O22SO3,2min时,测得O2的物质的量为1.6mol,则:
(1)2min内,平均反应速率υ(SO3)=_____________
(2)2min时,SO2的浓度为_____________
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com