【题目】甲醇是一种可再生能源,具有广泛的应用前景。工业上采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应II:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
(1)下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.04 | 0.25 | 0.012 |
①由表中数据判断ΔH1 _________0 (填“>”、“=”或“<”)。
②某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,5 min后达到平衡,测得c(CO)=0.2 mol/L,则用H2表示的5min内该反应的反应速率v(H2)=_______mol·L-1·min-1,该温度下此反应的平衡常数为___________,此时的温度为________(从上表中选择)。
(2)一定条件下,将1 mol CO与 3 mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇。若容器容积不变,下列措施可提高CO转化率的是________。
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.恒容条件下充入He D.再充入适量的 H2
(3)为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
实验编号 | 温度(℃) | n(CO)/n(H2) | 压强(MPa) |
1 | a | 1/2 | 0.2 |
2 | 200 | b | 5 |
3 | 350 | 1/2 | 0.2 |
A.则上表中剩余的实验条件数据:a=________、b=_______。
B.根据反应I的特点,左下图是在压强分别为0.2MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强Py=______MPa。
(4)上述反应中需要用到H2做反应物,以甲烷为原料制取氢气是常用的制氢方法。已知:
①CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g) ΔH = +206.2 kJ·mol-1
②CH4(g) + CO2(g) = 2CO(g) + 2H2(g) ΔH = +247.4 kJ·mol-1
则CH4和H2O(g)反应生成CO2和H2的热化学方程式为:__________________________。
【答案】< 0.32 2.04 250℃ BD 200 1/2 5 CH4(g) + 2H2O(g) = CO2(g) + 4H2(g) ΔH = +165 kJ·mol-1
【解析】
(1)①由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应;
②根据进行计算;根据
计算平衡常数;
(2)容器容积不变,增加CO转化率,平衡向正反应移动,根据外界条件对平衡的影响分析.
(3)A. 采取控制变量法,探究合成甲醇的温度和压强的适宜条件,据此判断a、b的值;
B. 根据定一议二原则,定温度同,再比较压强,即作垂直x轴的辅助线,比较平衡时CO的转化率,由此判断。
(4)根据盖斯定律计算;
①由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,即△H1<0,
故答案为:<;
②初始CO的浓度为2mol/2L=1mol/L;,
;平衡常数
,列三段式:
;平衡常数只有温度有关,温度相同平衡常数相同,对比表格数据可知此时温度为250℃;
故答案为:0.32;2.04;250℃;
(2)①A、该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热方向移动,即向逆反应方向移动,甲醇的产率降低,故A错误;
B、将CH3OH(g)从体系中分离,产物的浓度降低,平衡向正反应移动,甲醇的产率增加,故B错误;
C、充入He,使体系总压强增大,容器容积不变,反应混合物各组分浓度不变,平衡不移动,甲醇的产率不变,故C错误;
D、再充入molH2,平衡向正反应方向移动,甲醇的产率增加,故D正确.
故答案为:BD;
(3)A.采取控制变量法,探究合成甲醇的温度和压强的适宜条件,所以温度、压强是变化的,n(CO)/n(H2)应保持不变,所以b=1/2;比较使用1、2,压强不同,所以温度应相同,故a=200。
故答案为:200;1/2;
B.温度相同时,作垂直x轴的辅助线,发现压强为Py的CO的转化率高,反应为前后体积减小的反应,压强增大平衡向体积减小的方向移动,即向正反应移动,所以Px<Py,所以压强Px=5MPa.
故答案为:5;
(4)①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJmol-1
②CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJmol-1
依据盖斯定律计算,①×2-②则CH4和H2O(g)反应生成CO2和H2的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJmol-1;
故答案为:CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJmol-1;
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】设NA为阿伏加德罗常数,下列有关说法正确的是
A. 常温常压下,1.8g甲基(—CD3)中含有的中子数为NA
B. 标准状况下,11.2L乙烯和环丙烷(C3H6)的混合气体中,共用电子对的数目为3NA
C. 过量铜与含0.4 mol HNO3的浓硝酸反应,电子转移数大于0.2NA
D. 常温下,1L pH=9的CH3COONa溶液中,发生电离的水分子数为1×10-9 NA
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】3-对甲苯丙烯酸甲酯(E)是一种用于合成抗血栓药的中间体,其合成路线如图:
已知:HCHO+CH3CHOCH2=CHCHO+H2O
(1)A的名称是___,遇FeCl3溶液显紫色且苯环上有两个取代基的A的同分异构体有___种。B的结构简式___,D中含氧官能团的名称为___。
(2)试剂C可选用下列中的___。
a.溴水 b.银氨溶液 c.酸性KMnO4溶液 d.新制Cu(OH)2悬浊液
(3)是E的一种同分异构体,该物质与足量NaOH溶液共热的化学方程式为___。
(4)E在一定条件下可以生成高聚物F,F的结构简式为___。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。功能高分子 P 的合成路线如下:
(1)A 是甲苯,试剂 a 是______。反应③的反应类型为______反应。
(2)反应②中 C 的产率往往偏低,其原因可能是______。
(3)反应⑥的化学方程式为______。
(4)E 的分子式是 C6H10O2,其结构简式是______。
(5)吸水大王聚丙烯酸钠是一种新型功能高分子材料,是“尿不湿”的主要成分。工业上用丙烯(CH2=CH-CH3)为原料来制备聚丙烯酸钠,请把该合成路线补充完整(无机试剂任选)。_________
(合成路线常用的表达方式为:AB
……目标产物)
CH2=CH-CH3CH2=CH-CH2Cl
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】如图所示,甲乙两装置的电极材料和电解质溶液均相同,则两装置中相同的是( )
A.在碳电极上所发生的电极反应B.在铁电极附近的溶液先变红色
C.铁极与导线连接处的电流方向D.碳电极既不会变大也不会减小
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】化合物如图的分子式均为C7H8。下列说法正确的是
A. W、M、N均能与溴水发生加成反应B. W、M、N的一氯代物数目相等
C. W、M、N分子中的碳原子均共面D. W、M、N均能使酸性KMnO4溶液褪色
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】C、N、S 的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
(1)CO2 的重整用 CO2 和 H2 为原料可得到 CH4 燃料。
已知: ①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ/mol
②CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205kJ/mol
写出 CO2 重整的热化学方程式:_____。
(2) “亚碳酸盐法”吸收烟中的 SO2
①将烟气通入 1.0mol/L 的 Na2SO3 溶液,若此过程中溶液体积不变,则溶液的 pH 不断_____(填“减小”“不变” 或“增大)。当溶液 pH 约为 6 时,吸收 SO2 的能力显著下降,应更换吸收剂,此时溶液中 c(SO32-) =0.2mol/L, 则溶液中 c(HSO3-) =_____。
②室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3 溶液中,测得溶液 pH 与各组分物质的量分数的变化关系如图: b 点时溶液 pH=7,则 n(NH4+):n(HSO3—)= ______________ 。
(3)催化氧化法去除 NO。一定条件下,用 NH3 消除 NO 污染,其反应原理4NH3+6NO5N2+6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为 4:1、3:1、1:3 时,得到 NO 脱除率曲线如图所示:
①曲线 a 中,NO 的起始浓度为6×10-4mg·m-3,从 A 点到 B 点经过0.8s,该时间段内 NO 的脱除速率为_____mg·m-3·s-1。
②曲线 b 对应 NH3 与 NO 的物质的量之比是_____。
(4)间接电化学法除 NO。其原理如图所示:写出阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性)_____。吸收池中除去 NO 的原理_____(用离子方程式表示)。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列离子方程式书写正确的是 ( )
A. 向水中通入氯气:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
B. 向氯化铁溶液中加入铜:2Fe3++3Cu===2Fe+3Cu2+
C. NH4HCO3溶液与过量KOH浓溶液共热:NH4++OH-NH3↑+H2O
D. 向二氧化锰中滴加浓盐酸并加热:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列说法正确的是( )
A.3C(s)+CaO(s)CaC2(s)+CO(g) 在常温下不能自发进行,说明该反应的△H>0
B.寻找高效催化剂,使水分解产生氢气,同时释放能量
C.恒温恒压的密闭容器中进行反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=﹣aKJ/mol,平衡时向容器中再充入一定量的 NH3,重新达到平衡时 a 值减小
D.C(g)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(△H>0),其它条件不变时,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡正向移动
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