【题目】甲烷广泛存在于天然气、沼气、煤矿坑气之中,是优质的气体燃料,更是制造许多化工产品的重要原料。
Ⅰ.制取氢气
已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.2kJ·mol-1
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247.4kJ·mol-1
(1)请写出CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式___________________
(2)若将0.1mol CH4和0.1mol H2O(g)通入体积为10L的密闭容器里,在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率_________;
②该反应的化学平衡常数___________________;
③图中的p1 p2(填“<”、“>”或“=”);
Ⅱ.制备甲醇
(3)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与3amol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0。若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是________;
A.升高温度
B.再充入1mol CO和3mol H2
C.将CH3OH(g)从体系中分离
D.充入He,使体系总压强增大
E.使用更高效的催化剂
Ⅲ.合成乙酸
(4)甲烷直接合成乙酸具有重要的理论意义和应用价值。光催化反应技术使用CH4和 (填化学式)直接合成乙酸,且符合“绿色化学”的要求(原子利用率100℅)。
【答案】(1)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJmol-1
(2)①V(H2)=0.003mol/(L.min)②6.75×10-4(mol/L)2③<(3)BC(4)CO2
【解析】
试题分析:(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJ·mol-1
②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJ·mol-1
由盖斯定律可知①×2-②得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJmol-1;
(2)将0.1molCH4和0.1molH2O(g)通入体积为10L的密闭容器里,在一定条件下发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),由图像可知100℃甲烷转化率为50%,故参加反应的甲烷为0.mol×50%=0.05mol,则:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始量(mol) 0.1 0.1 0 0
变化量(mol) 0.05 0.05 0.05 0.15
平衡量(mol): 0.05 0.05 0.05 0.15
①100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率=0.003mol/(L.min);
②该温度下反应的平衡常数K==6.75×10-4(mol/L)2;
通过图像可知当温度相同时,p2→p1时,甲烷的转化率提高,平衡向正向移动,正向为气体系数增大的反应,根据减小压强平衡向系数增大的方向移动可知:p1<p2;
(3)A.该反应是放热的,升高温度,平衡逆向进行,会减小甲醇产率,A错误;B.再充入1mol CO和3molH2,增大压强,平衡右移,有利提高甲醇的产率,B正确;C.将CH3OH(g)从体系中分离,会促使平衡正向移动,提高甲醇的产率,C正确;D.充入He,使体系总压强增大,体积不变,各组分浓度不变,所以平衡不会移动,不会改变甲醇产率,D错误;E.催化剂不能平衡状态,甲醇的产率不变,E错误,答案选BC。
(4)根据乙酸的分子式CH3COOH和CH4,依据原子守恒可知另一种反应物是CO2。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列有关物质用途的说法错误的是( )
A. 过氧化钠可用作潜艇里氧气的来源 B. 金属钠用于生产玻璃
C. 乙醇可用作燃料 D. 用漂白粉对H7N9禽流感疫区进行环境消毒
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】在盛有碘水的试管中,加入少量CCl4后振荡,静置片刻后( )
A.上层为无色,下层为紫红色
B.整个溶液变为棕黄色
C.整个溶液变紫色
D.下层无色,上层紫红色
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】胶体区别于其他分散系的本质特征是( )
A.胶体的分散质能通过滤纸空隙,而浊液的分散质不能
B.产生丁达尔现象
C.分散质粒子直径在1nm~100nm之间
D.胶体在一定条件下能稳定存在
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列指定反应的离子方程式正确的是
A.用醋酸溶解大理石:CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
B.向氯化铝溶液中滴加过量氨水:Al3++4NH3·H2O=AlO-2+4NH+ 4+2H2O
C.向碳酸氢钙溶液中加入少量烧碱溶液:Ca2++2HCO-3+2OH-=CaCO3↓+CO2-3+H2O
D.亚硫酸钠溶液滴加到酸性高锰酸钾溶液中:5SO2-3+6H++2MnO=5SO2-4+2Mn2+ +3H2O
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