【題目】對(duì)甲烷和 CO2 的高效利用不僅能緩解大氣變暖,而且對(duì)日益枯竭的石油資源也有一定的補(bǔ)充作用,甲烷臨氧耦合 CO2 重整反應(yīng)有:

反應(yīng)(i)2CH4(g)O2(g)2CO(g)4H2(g) H=71.4kJmol-1

反應(yīng)(ii)CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g) H=+247.0 kJmol-1

(1)寫(xiě)出表示 CO 燃燒熱的熱化學(xué)方程式:_____

(2)在兩個(gè)體積均為 2L 的恒容密閉容器中,起始時(shí)按表中相應(yīng)的量加入物質(zhì),在相同溫度下進(jìn)行反應(yīng)(ii)CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g) (不發(fā)生其它反應(yīng)),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如表所示:

容器

起始物質(zhì)的量(n) / mol

CO2的平衡轉(zhuǎn)化率

CH4

CO2

CO

H2

0.1

0.1

0

0

50

0.1

0.1

0.2

0.2

/

①下列條件能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____

A.v(CH4) =2v(CO)

B.容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度滿足c(CH4)·c(CO2)=c2(CO)·c2(H2)

C.容器內(nèi)混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化

D.容器內(nèi)混合氣體密度保持不變

②達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅰ、Ⅱ內(nèi) CO 的物質(zhì)的量的關(guān)系滿足:2n(CO)_____n(CO)(、”)

(3)將一定量的甲烷和氧氣混合完成反應(yīng)(i),其他條件相同,在甲、乙兩種不同催化劑作用下, 相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得 CH4 轉(zhuǎn)化率與溫度變化關(guān)系如圖所示。c 點(diǎn)_____(可能、一定一定未”)達(dá)到平衡狀態(tài),理由是_____

(4)CO2 也可通過(guò)催化加氫合成乙醇,其反應(yīng)原理為:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) H<0。設(shè) m 為起始時(shí)的投料比,即 m= n(H2)/ n(CO2)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到下列圖象:

1 2 3

①圖 1 中投料比相同,溫度從高到低的順序?yàn)?/span>_________。

②圖 2 m1、m2m3 從大到小的順序?yàn)?/span>_________。

③圖 3 表示在總壓為 5 MPa 的恒壓條件下,且 m=3 時(shí),平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系。T4 溫度時(shí),該反應(yīng)壓強(qiáng)平衡常數(shù)KP的計(jì)算式為_________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),代入數(shù)據(jù),不用計(jì)算)。

【答案】CO(g)+O2(g)=CO2(g) H=282.7kJmol-1 C 一定未 催化劑不會(huì)影響平衡轉(zhuǎn)化率,在相同條件下,乙催化劑對(duì)應(yīng)的 c 點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率沒(méi)有甲催化劑對(duì)應(yīng)的 b 點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率高,所以 c 點(diǎn)一定未平衡 T3T2T1 m1m2m3

【解析】

(1)書(shū)寫(xiě)燃燒熱的熱化學(xué)方程式,一定要保證:可燃物的化學(xué)計(jì)量系數(shù)為1;可燃物發(fā)生完全燃燒;生成產(chǎn)物是在常溫常壓下穩(wěn)定存在的物質(zhì),根據(jù)蓋斯定律可得: ;

(2) A2v(CH4) =v(CO)時(shí),反應(yīng)才達(dá)到平衡狀態(tài),A項(xiàng)錯(cuò)誤;

B.由于平衡常數(shù)未知,所以濃度滿足上式不一定處于平衡狀態(tài),B項(xiàng)錯(cuò)誤;

C.由于該反應(yīng)是在恒溫恒容條件下進(jìn)行的,且屬于非等體積反應(yīng),根據(jù)公式可知,當(dāng)壓強(qiáng)不變,該反應(yīng)一定達(dá)到平衡,C項(xiàng)正確;

D.由于該反應(yīng)是在恒溫恒容條件下進(jìn)行的,且全為氣體參與,根據(jù)公式可知,密度恒定與平衡狀態(tài)無(wú)關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤;

答案選C

②構(gòu)造容器Ⅲ:除起始物質(zhì)只加入0.2molCH40.2molCO2外,其他條件與Ⅰ、Ⅱ相同;通過(guò)分析可知容器Ⅱ、Ⅲ中的平衡等效。容器Ⅲ相比于容器Ⅰ,進(jìn)料增加了一倍,考慮到反應(yīng)方程式,所以Ⅲ相比于Ⅰ,平衡逆移,CO的含量下降,所以2n(CO)n(CO);

(3)催化劑對(duì)于平衡無(wú)影響,相同條件下,加入甲催化劑達(dá)到的轉(zhuǎn)化率b高于加入乙催化劑的轉(zhuǎn)化率c,所以c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的一定不是平衡狀態(tài);

(4) ①由于該反應(yīng)放熱,所以溫度越高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越低,所以T3T2T1;

②對(duì)于兩種反應(yīng)物的反應(yīng),增加其中一種物質(zhì)的投料,會(huì)使另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率提高,所以m1m2m3;

③由于投料按照化學(xué)計(jì)量系數(shù)比進(jìn)行,所以反應(yīng)任意時(shí)刻,n(H2):n(CO2)=3:1,且n(乙醇)n()=1:3;所以圖中c線為H2,d線為CO2,a線為水,b線為乙醇;結(jié)合數(shù)據(jù)可知,T4時(shí),平衡狀態(tài)時(shí),H2含量為0.375,CO20.125,水為0.375,乙醇為0.125。所以壓強(qiáng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為:。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】化學(xué)在日常生活和生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。下列說(shuō)法不正確的是(  )

A. 明礬水解形成的Al(OH)3膠體能吸附水中懸浮物,可用于水的凈化

B. 某雨水樣品采集后放置一段時(shí)間,pH由4.68變?yōu)?.28,是因?yàn)槿芤褐械腟O32—水解

C. 將飽和FeCl3溶液滴入沸水中可制備Fe(OH)3膠體,利用的是鹽類水解原理

D. 純堿溶液呈堿性的原因是CO32—+H2OHCO3+OH

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】尿素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。工業(yè)上有多種工藝用NH3CO2直接合成尿素。

(1)水溶液全循環(huán)法合成尿素的反應(yīng)過(guò)程可用下列熱化學(xué)方程式表示:

反應(yīng)I 2NH3(1) +CO2(g)NH2 COONH4(1) H1 = - 119.2 kJmol-1

反應(yīng)II NH2COONH4(1)CO(NH2)2(1)+ H2O(1) H2= 15.5 kJmol-1

①寫(xiě)出NH3(1)CO2(g)反應(yīng)生成CO(NH2)2(1)和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:______。

②該工藝要求在190~ 200℃、13 ~ 24 MPa 的條件下反應(yīng),90℃左右反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)最高平衡轉(zhuǎn)化率。試解釋選擇高壓條件的理由:_________。

(2)在不同氨碳比L=和水碳比W= 條件下CO2平衡轉(zhuǎn)化率x隨溫度T變化情況如圖所示:

CO2平衡轉(zhuǎn)化率x隨溫度T升高先增大后減小,試分析原因:_________。

②在圖中,畫(huà)出L=4、W=O時(shí)CO2平衡轉(zhuǎn)化率x隨溫度T變化的曲線示意圖____。

(3)實(shí)驗(yàn)室模擬熱氣循環(huán)法合成尿素,T℃度時(shí),將5.6mol NH35.2molCO2在容積恒定為0.5L的恒溫密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O (g) H1—43kJmol-1。達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),NH3CO2的平衡分壓之比 p(NH3): p(CO2)= 2:13。[p(NH3)= x(NH3)p,x(NH3)為平衡體系中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),p為平衡總壓]

T ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù) K = ______________

②若不考慮副反應(yīng),對(duì)于該反應(yīng)體系,下列說(shuō)法正確的是 _________ 。

A.當(dāng)反應(yīng)體系中氣體分子的平均摩爾質(zhì)量保持不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

B.相同條件下,提高水碳比或降低氨碳比都會(huì)使NH3 的平衡轉(zhuǎn)化率降低

C.在容器中加入CaO,(可與 H2O反應(yīng)),提高CO(NH2)2產(chǎn)率

D.反應(yīng)開(kāi)始后的一段時(shí)間內(nèi),適當(dāng)升溫可提高單位時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】已知KClO3和濃鹽酸在一定溫度下反應(yīng)會(huì)生成黃綠色的易爆物二氧化氯。其變化可表述為2KClO3+4HCl()=2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O

1)請(qǐng)分析該反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的情況(用雙線橋表示)______。

2)濃鹽酸在反應(yīng)中顯示出來(lái)的性質(zhì)是____(填序號(hào))。

①只有還原性 ②還原性和酸性 ③只有氧化性 ④氧化性和酸性

3)若標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生4.48LCl2,被氧化的鹽酸的物質(zhì)的量為___mol,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量_____mol。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】用下列裝置完成相關(guān)實(shí)驗(yàn),不合理的是( 。

A. a趁熱過(guò)濾提純苯甲酸B. b制備并檢驗(yàn)乙烯

C. c除去溴苯中的苯D. d分離硝基苯與水

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】我國(guó)自主研發(fā)對(duì)二甲苯的綠色合成路線取得新進(jìn)展,其合成示意圖如下:

下列說(shuō)法不正確的是

A. 過(guò)程i發(fā)生了取代反應(yīng)

B. 中間產(chǎn)物M的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

C. 利用相同原理以及相同原料,也能合成間二甲苯

D. 該合成路線理論上碳原子100%利用,且最終得到的產(chǎn)物易分離

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】BHT是一種常用的食品抗氧化劑,由對(duì)甲基苯酚()合成BHT的常用方法有2種(如圖),下列說(shuō)法不正確的是

A. BHT能使酸性KMnO4溶液褪色

B. BHT與對(duì)甲基苯酚互為同系物

C. BHT中加入濃溴水易發(fā)生取代反應(yīng)

D. 方法一的原子利用率高于方法二

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】甲醛(HCHO)俗稱蟻醛,在化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等方面有廣泛的應(yīng)用。

I·甲醛的制備

工業(yè)上利用甲醇脫氫法制備甲醛,己知:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) △H

1)該反應(yīng)的能量變化如圖甲所示,△H=___kJmol-1。

2)為提高CH3OH轉(zhuǎn)化率,采取的措施有___、___;在溫恒容條件下,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有___(填標(biāo)號(hào))。

a.混合氣體的密度保持不變

b.混合氣體的總壓強(qiáng)保持不變

c.v(CH3OH)消耗=v(H2)生成

d.甲醛的濃度保持不變

3)選用Ag/SiO2ZnO作催化劑,在400750℃區(qū)間進(jìn)行活性評(píng)價(jià),圖乙給出了甲醇轉(zhuǎn)化率與甲醛選擇性(選擇性越大,表示生成該物質(zhì)越多)隨反應(yīng)溫度的變化曲線。制備甲醛的最佳反應(yīng)溫度為___(填標(biāo)號(hào)),理由是___。

a.400b.650c.700d.750

4T℃時(shí),在2L恒容密閉容器中充入1mo1甲醇,發(fā)生反應(yīng):

CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)

CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)

平衡時(shí)甲醇為0.2mol,甲醛為0.7mo1。則反應(yīng)i的平衡常數(shù)K=___。

II.甲醛的用途

5)將甲醛水溶液與硫酸鎳(NiSO4)溶液混合,可用于化學(xué)鍍鎳。反應(yīng)過(guò)程中有CO2產(chǎn)生,則該反應(yīng)的離子方程式為___:若收集到112mLCO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),理論上轉(zhuǎn)移電子___ mo1

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】AF六種元素中,除C外其他均為短周期元素,它們的原子結(jié)構(gòu)或性質(zhì)如下表所示。

元素

原子結(jié)構(gòu)或性質(zhì)

A

原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子總數(shù)的1/5

B

形成化合物種類最多的元素,其單質(zhì)為固體

C

生活中常見(jiàn)的金屬,它有兩種常見(jiàn)的氯化物,且相對(duì)分子質(zhì)量相差35.5

D

地殼中含量最多的元素

E

D同主族

F

E同周期,且最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(用對(duì)應(yīng)的化學(xué)用語(yǔ)回答)

1B在元素周期表中的位置是__________;用電子式表示AE形成的化合物的形成過(guò)程 。

2A、 D 、EF離子半徑由大到小的順序?yàn)?/span>________________________________。

3C的某種氯化物的濃溶液可以腐蝕印刷電路板上的金屬銅,此反應(yīng)的離子方程式是__________________

4B的單質(zhì)與D的氫化物在一定條件下反應(yīng)生成BD和另一產(chǎn)物的化學(xué)方程式是____________________。該反應(yīng)為 反應(yīng)。(填吸熱放熱

5F的最高價(jià)氧化物與E的最高價(jià)氧化物的水化物反應(yīng)的離子方程式為 。

6)如圖:將AF的單質(zhì)與燒堿液構(gòu)成原電池,負(fù)極的電極反應(yīng)式為 ;外電路中電子從 電極流向 電極 。

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同步練習(xí)冊(cè)答案