近年来,以天然气等为原料合成甲醇的难题被一一攻克,极大地促进了甲醇化学的发展。
(1)与炭和水蒸气的反应相似,以天然气为原料也可以制得CO和H2,该反应的化学方程式为_________。
(2)合成甲醇的一种方法是以CO和H2为原料,其能量变化如图所示:
由图可知,合成甲醇的热化学方程式为________________________________________。
(3)以CO2为原料也可以合成甲醇,其反应原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
①在lL的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,在500℃下发生反应,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时问变化如图所示:
则下列说法正确的是_________________(填字母);
A.3min时反应达到平衡 |
B.0~10min时用H2表示的反应速率为0.225mol·-1·min-1 |
C.CO2的平衡转化率为25% |
D.该温度时化学平衡常数为(mol/L)-2 |
容器 | 容器1 | 容器2 | 容器3 |
反应物投入量(始态) | 1molCO2、3molH2 | 0.5molCO2、1.5molH2 | 1molCH3OH、1molH2O |
CH3OH的平衡浓度/mol?L-1 | c1 | c2 | c3 |
平衡时体系压强/Pa | p1 | p2 | p3 |
(16分、每空2分)(1)CH4+H2OCO+3H2
(2)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=(a-b)kJ/mol (3)①BD ②等于;小于
(4)①H2O N ②CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+
解析试题分析:(1)反应物是甲烷和水,生成物是一氧化碳和氢气,根据原子生活借助于观察法配平,反应条件是高温和催化剂,所以该反应的化学方程式是CH4+H2OCO+3H2。
(2)根据根据图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此反应是放热反应,其反应热△H=(a-b)kJ/mol,所以其热化学反应方程式为CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=(a-b)kJ/mol。
(3)①A、根据图像可知,3min后各物质的浓度还发生变化,所以3min时该反应未达到平衡,故A错误; B、根据图像可知,在0~10min内甲醇的浓度增加了0.75mol/L,所以根据反应的化学方程式可知,消耗氢气的浓度是0.75mol/L×3=2.25mol/L,因此0~10min时用H2表示的反应速率=2.25mol/L÷10min=0.225mol/(L·min),故B正确;C、根据图像可知CO2的平衡转化率=×100%=75%,故C错误; D、根据图像和以上分析可知,平衡时c(CO2)=0.25mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)=0.75mol/L,c(H2)=3c(CO2)=0.75mol/L,所以该温度下反应的化学平衡常数K===(mol/L)-2,D正确,答案选BD。
②根据方程式并采用一边倒的方法可知,1molCH3OH、1molH2O完全转化为反应物就是1molCO2、3molH2,因此容器1和容器3是等效平衡,所以平衡时甲醇的浓度c1等于c3;容器2相当于在容器1的基础上减小压强,平衡向逆反应方向移动,则平衡时p2 小于p3。
(4)①原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。因此该燃料电池中,负极通入甲醇,正极通入氧气。c电极上充入氧气,即电极N是正极,氧气得电子和氢离子反应生成水,所以d出来的是水,原电池放电时,氢离子向正极N极移动。
②电极M是负极,通入的是甲醇,失去电子发生氧化反应,因此发生的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+。
考点:考查反应方程式、热化学反应方程式、电极反应式的书写;等效平衡的判断和应用;反应速率和平衡常数的计算以及电化学原理的应用等
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
完成下列热化学方程式(化学方程式、电极反应式、表达式等)的书写:
(1)已知:2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s);△H = -169kJ·mol-1,
C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H = -110.5kJ·mol-1,
Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s);△H = -157kJ·mol-1
用炭粉在高温条件下还原CuO生成Cu2O的热化学方程式是:
(2)在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),写出该反应的化学平衡常数表达式:
(3)以甲烷、空气为反应物,KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池,则负极反应式为: 。
(4)无水AlCl3瓶盖打开有白雾,其反应的化学方程式为 。
(5)“镁—次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图,该电池反应的总反应方程式为_____________________。
(6)工业上电解饱和食盐水的离子方程式为________________。
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科目:高中化学 来源: 题型:问答题
(15分)A、B、C、D、E、F是中学化学中常见的六种短周期元素,有关位置及信息如下:A的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成离子化合物;C单质一般保存在煤油中;F的最高价氧化物对应的水化物既能与酸反应又能与碱反应,G单质是日常生活中用量最大的金属,易被腐蚀或损坏。请回答下列问题:
(1)A元素的氢化物水溶液能使酚酞变红的原因用电离方程式解释为 。
(2)同温同压下,将a L A氢化物的气体和b L D的氢化物气体通入水中,若所得溶液的pH=7,则a b(填“>"或“<”或“=”)
(3)常温下,相同浓度F、G简单离子的溶液中滴加NaOH溶液,F、G两元素先后沉淀,F (OH)n完全沉淀的pH是4.7,G (OH)n完全沉淀的pH是2.8,则ksp较大的是: (填化学式)
(4)A与B可组成质量比为7:16的三原子分子,该分子释放在空气中其化学作用可能引发的后果有: 。
①酸雨 ②温室效应 ③光化学烟雾 ④臭氧层破坏
(5)A和C组成的一种离子化合物,能与水反应生成两种碱,该反应的化学方程式是 。
(6)已知一定量的E单质能在B2 (g)中燃烧,其可能的产物及能量关系如下左图所示:请写出一定条件下EB2(g) 与E(s)反应生成EB(g)的热化学方程式 。
(7)若在D与G组成的某种化合物的溶液甲中,加入铜片,溶液会慢慢变为蓝色,依据产生该现象的反应原理,所设计的原电池如上右图所示,其反应中正极反应式为 。
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科目:高中化学 来源: 题型:问答题
(14分)硫化物在自然界中的部分循环关系如下。
(1)H2S在空气中可以燃烧。
已知: 2H2S(g) + O2(g) 2S(s) + 2H2O(g) ΔH= -442.38 kJ/mol ①
S(s) + O2(g) SO2(g) ΔH=-297.04 kJ/mol ②
H2S(g)与O2(g)反应产生SO2(g)和H2O(g)的热化学方程式是 。
(2)SO2是大气污染物,海水具有良好的吸收SO2的能力,其过程如下。
① SO2溶于海水生成H2SO3,H2SO3最终会电离出SO32—,其电离方程式是 。
② SO32—可以被海水中的溶解氧氧化为SO42—。海水的pH会 (填“升高” 、“不变”或“降低”)。
③ 为调整海水的pH,可加入新鲜的海水,使其中的HCO3—参与反应,其反应的离子方程式是 。
④ 在上述反应的同时需要大量鼓入空气,其原因是 。
(3)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的ZnS,慢慢转变为铜蓝(CuS),用化学用语表示由ZnS转变为CuS的过程: 。
(4)SO2和O2在H2SO4溶液中可以构成原电池,其负极反应式是 。
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科目:高中化学 来源: 题型:问答题
依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1molC2H4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l),放出1411kJ热量。
(2)1molC2H5OH(l)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8kJ热量。
(3)2molAl(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s),放出1669.8kJ热量。
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科目:高中化学 来源: 题型:计算题
(1)H2S的燃烧热ΔH= -a kJ·mol-1,则H2S燃烧反应的热化学方程式为 。
(2)已知:高温下,在密闭容器中用H2还原WO2可得到金属钨。当温度过高时,WO2(s)会转变为WO2 (g)。请根据以下反应:
WO2 (s) + 2H2 (g) W (s) + 2H2O (g);ΔH= +66.0 kJ· mol-1
WO2 (g) + 2H2 W (s) + 2H2O (g);ΔH = -137.9 kJ· mol-1
计算出WO2 (s) WO2 (g) 的ΔH = ______________________。
(3)工业上常利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO,反应的化学方程式为:
CH4 + CO2 =" 2CO" + 2H2
已知CH4、H2和CO的燃烧热分别为890.3 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、283.0 kJ· mol-1,则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为 ;
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科目:高中化学 来源: 题型:计算题
多晶硅(硅单质的一种)被称为“微电子大厦的基石”,制备中副产物以SiCl4为主,它环境污染很大,能遇水强烈水解,放出大量的热。研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉(主要成分为BaCO3,且含有铁、镁等离子)制备BaCl2·2H2O,工艺流程如下:
已知:
①常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是3.4、12.4
②BaCO3的相对分子质量是197;BaCl2·2H2O的相对分子质量是244
回答下列问题:
(1)SiCl4发生水解反应的化学方程式为_______________________________________
(2)用H2还原SiCl4蒸汽可制取纯度很高的硅,当反应中有1mol电子转移时吸收59KJ热量,则该反 应的热化学方程式为_____________________________________________
(3)加钡矿粉并调节pH=7的目的是① ,②
(4)过滤②后的滤液中Fe3+浓度为 (滤液温度25℃,Ksp[Fe(OH)3]=2.2×10-38)
(5)生成滤渣A的离子方程式__________________________________________
(6)列式计算出10吨含78.8% BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2·2H2O的质量为多少吨?
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科目:高中化学 来源: 题型:计算题
乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料,工业生产乙醇的一种反应原理为:
2CO(g) + 4H2(g)CH3CH2OH(g) + H2O(g) △H =" —256.1" kJ·mol-1
已知:CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=" —41.2" kJ·mol-1
(1)以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇,其热化学方程式如下:
2CO2(g) +6H2(g)CH3CH2OH(g) +3H2O(g) △H = 。
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。
①某研究小组在实验室以Ag– ZSM– 5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图。若不使用CO,温度超过800℃,发现NO的转化率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(C O)=1的条件下,应控制的最佳温度在 左右。
②用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C (s) +2NO2(g) N2 (g) + CO2 (g)。某研究小组向某密闭容器中加人足量的活性炭和NO,恒温( T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
浓度/mol?L-1 时间/min | NO | N2 | CO2 |
0 | 1.00 | 0 | 0 |
20 | 0.40 | 0.30 | 0.30 |
30 | 0.40 | 0.30 | 0.30 |
40 | 0.32 | 0.34 | 0.17 |
50 | 0.32 | 0.34 | 0.17 |
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科目:高中化学 来源: 题型:单选题
在可逆反应2SO2+O22SO3中,充入一定量的18O2,足够长的时间后,18O原子
A.只存在于O2中 | B.只存在于O2和SO3中 |
C.只存在于O2和SO2中 | D.存在于O2、SO2和SO3中 |
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