【题目】CH4-CO2催化重整时发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)某温度下,向1L的密闭容器中充入0.2molCH4与0.1molCO2,发生CH4-CO2催化重整反应,10min时达到平衡,测得平衡混合物中CO(g)的体积分数为20%,则用CH4表示的反应速率为______,CO2的平衡转化率为______。
(2)若CO2的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。由图可知:压强p1______p2(选填“>“、“<“或“=”),理由是______。
(3)在一定温度下,向固定容积为2L的密闭容器中充入0.1moCH4与0.1mo1CO2发生CH4-CO2催化重整反应,达平衡时CO2的平衡转化率为50%,则此条件下该反应的平衡常数为K=______;平衡后保持温度不变,若再充入0.15molCH4、0.15molCO2、0.1molCO、0.1molH2,则此时v正______(选填“>”、“<”或“=”)v逆。
(4)已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g)△H1=-75 kJmol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-394 kJmol-1
C(s)+O2(g)=CO(g)△H3=-111 kJmol-1
①催化重整反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=______kJmol-1。
②反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:
积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g) | 消碳反应CO2(g)+C(s)=CO(g) | ||
△H/(kJmol-1) | 75 | 172 | |
活化能/(kJmol-1) | 催化剂X | 33 | 91 |
催化剂Y | 43 | 72 |
由上表判断,催化剂X______Y(填“优于”或“劣于”),理由是______。
【答案】 37.5% < 当温度一定时,压强越大,平衡向逆反应方向移动,CO2的平衡转化率越小,图中压强p1对应的转化率大于p2,则压强p1<p2 6.25×10-4 < +247 劣于 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小,而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大
【解析】
(1)发生的反应为:
平衡化合物中CO的体积分数为20%,所以,解得
,所以用CH4表示的反应速率为
,CO2的平衡转化率;
(2)随着反应进行,气体分子数增多,体系压强增大,减压有利于反应正向进行,说明较低的压强对应较高的平衡转化率,所以p1<p2;
(3)发生的反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),平衡时CO2的平衡转化率为50%,
,平衡后保持温度不变,若再充入0.15molCH4、0.15molCO2、0.1molCO、0.1molH2,则
,所以反应逆向进行,v正<v逆;
(4)①CH4-CO2催化重整反应的化学方程式为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),
①C(s)+2H2(g)=CH4(g)△H1=-75 kJmol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-394 kJmol-1
③C(s)+O2(g)=CO(g)△H3=-111 kJmol-1
根据盖斯定律③×2-①-②计算CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的焓变△H=(-111 kJmol-1)×2-(-75 kJmol-1)-(-394 kJmol-1)=+247kJ/mol;
②消碳反应所需活化能越低,消碳反应越容易进行,催化剂活性越好,根据表中数据知,催化剂X较催化剂Y,积碳反应时,活化能低,反应速率快,消碳反应时,活化能高,反应速率慢,综合考虑,催化剂X较催化剂Y更利于积碳反应,不利于消碳反应,会降低催化剂活性。
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【题目】将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡:
X(g)+ 3Y(g) 2Z(g) △H<0 当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是
选项 | 改变条件 | 新平衡与原平衡比较 |
A | 升高温度 | X的转化率变小 |
B | 增大压强 | X的浓度变小 |
C | 充入一定量Y | Y的转化率增大 |
D | 使用适当催化剂 | X的体积分数变小 |
A. A B. B C. C D. D
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【题目】炼锌烟尘(主要成份为ZnO,含少量CuO和FeO)为原料,可以制取氯化锌和金属锌。制取氯化锌主要工艺如下:
下表列出相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0molL1计算)。
金属离子 | Fe3+ | Zn2+ | Fe2+ |
开始沉淀的pH | 1.1 | 5.2 | 5.8 |
沉淀完全的pH | 3.2 | 6.4 | 8.8 |
(1)加入H2O2溶液的作用是___。
(2)流程图中,调节pH时,加入的试剂X可以是______(填序号),pH应调整到___。
A.ZnO B.NaOH C.Zn2(OH)2CO3 D.ZnSO4
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【题目】K3[Fe(C2O4)3]·3H2O〔三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体〕是制备负载型活性铁催化剂的主要原料,也是一些有机反应很好的催化剂。下图是在实验室制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的流程:
回答下列问题:
(1)步骤I中加入稀硫酸的目的是_______________。
步骤II中发生的主要化学反应为一可逆过程,其离子方程式为_______________。
常温下,该反应的平衡常数K=_______________[已知常温下:Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2、Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5、Ksp(FeC2O4)=2.1×10-7]
(2)下列试剂均可将FeC2O4氧化为K3[Fe(C2O4)3],最适宜作为“试剂a”的是_______________(填序号)
a.氯水b.酸性KMnO4溶液c.H2O2溶液d.稀硝酸
(3)使用托盘天平称量制得的K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的质量。天平平衡时,右盘内砝码的总质量为20 g.游码示数如图所示,则制得晶体的质量为___________g,该实验中K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的产率为_______________。(已知: K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的相对分子质量为491,FeSO4·7H2O的相对分子质量为278)
(4)某研究小组将K3[Fe(C2O4)3〕在一定条件下加热分解后,利用下图所示装置(可重复使用)确认所得含碳元素的气体产物为CO和CO2。
按气流从左到右的方向,装置的连接顺序为_______________(填装置序号) ;确认气体产物中含CO的现象为_______________。
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【题目】我国科学家设计出一种可将光能转化为电能和化学能的天然气脱硫装置,如图,利用该装置可实现:H2S+O2 ═H2O2 +S。已知甲池中发生转化:。下列说法错误的是
A.甲池碳棒上发生电极反应:AQ+2H++2e-=H2AQ
B.该装置工作时,溶液中的H+从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池
C.甲池①处发生反应:O2+H2AQ=H2O2+AQ
D.乙池②处发生反应:H2S+I3-=3I-+S↓+2H+
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【题目】(1)常温下,向100mL0.01mol/LHA的溶液中逐滴加入0.02mol/LMOH溶液,所得溶液的pH随MOH溶液的体积变化如图所示(溶液体积变化忽略不计)。
①由图中信息可知HA为______酸(填“强”或“弱”)。
②A点时,溶液中c(H+)、c(M+)、c(A-)由大到小的顺序是_____________;
③K点时,溶液中c(H+)+c(M+)-c(OH-)=_________mol/L。
(2)20℃时,在c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.100mol/L的H2C2O4、NaOH混合溶液中,H2C2O4、HC2O4-、C2O42-的物质的量分数δ随溶液pH变化的关系如图所示。
①Q点:c(H2C2O4)______c(HC2O4-)(填“>”、“<”或“=”)
②该温度下HC2O4-的电离常数K=____________。
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【题目】利用如图所示装置,当X、Y选用不同材料时,可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是
A. 氯碱工业中,X、Y均为石墨,Y附近能得到氢氧化钠
B. 铜的精炼中,X是纯铜,Y是粗铜,Z是CuSO4
C. 电镀工业中,X是待镀金属,Y是镀层金属
D. 外加电流的阴极保护法中,X是待保护金属
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【题目】(1)下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25℃)
化学式 | CH3COOH | H2CO3 | HClO |
电离平衡常数 | 1.8×10-5 | K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 | 3.0×10-8 |
①根据分析表格中数据可知,H2CO3、CH3COOH、HClO三种酸的酸性从强到弱依次是___;下列反应不能发生的是___(填字母)。
a.CO32-+2CH3COOH=2CH3COO-+CO2↑+H2O
b.CO32-+2HClO=CO2↑+H2O+2ClO-
c.ClO-+CH3COOH=CH3COO-+HClO
d.2ClO-+CO2+H2O=CO32-+2HClO
②碳酸钠溶液中各离子浓度从大到小的顺序依次为:___。
(2)体积均为10 mL、pH均为2的醋酸溶液与HX溶液分别加水稀释至1000 mL,稀释过程中pH变化如图所示。稀释后,HX溶液中水电离出来的c(H+)__(填“>”、“=”或“<”)醋酸溶液中水电离出来的c(H+);
(3)25℃时,向50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L-1的盐酸生成沉淀。已知该温度下AgCl的Ksp=1.0×10-10,忽略溶液混合后体积的变化,请计算:
①完全沉淀后,溶液中c(Ag+)=__mol·L-1。
②完全沉淀后,溶液的pH=__。
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【题目】298K时,向20mL0.1mol·L-1MOH溶液中滴加0.1mol·L-1CH3COOH溶液,所得溶液的pH及导电能力变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A. MOH是强电解质 B. b点对应的盐不水解
C. 水的离子积Kw:b>c>a D. c点溶液中c(CH3COO-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-)
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