【題目】氫氣既是一種優(yōu)質的能源,又是一種重要化工原料,高純氫的制備是目前研究的熱點。
(1)甲烷水蒸氣催化重整是制備高純氫的方法之一,甲烷和水蒸氣反應的熱化學方程式:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ·mol-1。
已知反應器中存在如下反應過程式:
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206. 4 kJ. mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=___。
(2)某溫度下,4molH2O和1 mol CH4在體積為2L的剛性容器內同時發(fā)生反應I、Ⅱ,反應達到平衡時,體系中n(CO)=bmol、n(CO2)=dmol,則該溫度下反應I的平衡常數K的值為_____用含字母b、d的代數式表示)
(3)欲增大CH4轉化為H2的平衡轉化率,可采取的措施有_____(填標號)。
A.適當增大反應物的投料比n(H2O):n(CH4)
B.增大壓強
C.分離出CO2
(4)H2用于工業(yè)合成氨:N2+3H2 2NH3.將n(N2):n(H2)=1:3的混合氣體,勻速通過裝有催化劑的反應器中反應,反應器的溫度變化與從反應器排出的氣體中NH3的體積分數φ(NH3)的關系曲線如圖,反應器溫度高于T0后,NH3的體積分數g(NH3)隨溫度的升高而減小的原因是____。
某溫度下,n(N2):n(H2)=1:3的混合氣體在剛性容器內發(fā)生反應,起始時氣體總壓為p0Pa,平衡時氣體總壓為0.9p0Pa,則H2的轉化率為____,氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數,用某物質的平衡分壓代替物質的量濃度也可以表示化學反應平衡常數(記作Kp),則此溫度下,該反應的化學平衡常數Kp=_____(用含p0的代數式表示)。
【答案】-41.4 kJ. mol-1 AC 溫度高于T0時反應達到平衡,該反應是正反應放熱反應,故溫度升高,平衡逆向移動,NH3的體積分數減小 20%
【解析】
(1)利用蓋斯定律求出反應Ⅱ的H2;
(2)求出平衡時反應物、生成物的濃度,計算平衡常數;
(3)欲增大CH4轉化為H2的平衡轉化率,當CH4投料時的物質的量不變,使化學平衡正向移動;
(4)溫度低于T0時未達到平衡,溫度高于T0時反應達到平衡,該反應是放熱反應,根據題意計算出各自的分壓,然后計算分壓平衡常數。
(1)由蓋斯定律可知,H2=△H-ΔH1=165.0kJ·mol-1-206. 4 kJ· mol-1=-41.4 kJ· mol-1;
(2)由n(CO2)=dmol可知反應Ⅱ生成的n(H2)=dmol,同時消耗n(CO)=dmol,同時消耗n(H2O)= dmol,則反應Ⅰ中生成的n(CO)=(b+d)mol,消耗的n(CH4)=(b+d)mol,消耗的n(H2O)=(b+d)mol,生成的n(H2)= (3b+3d)mol,則平衡體系內n(CH4)=(1-b-d) mol、n(H2O)=(4-b-2d)mol、n(CO)=bmol、n(H2)= (3b+4d)mol,,容器的體積為2L,故反應I的平衡常數K=
=;
(3)A.適當增大反應物的投料比n(H2O):n(CH4),增大水的量促進甲烷轉化為CO,促進CO轉化為CO2,A正確;
B.增大壓強,反應Ⅰ的平衡向左移動,B錯誤;
C.分離出CO2可使平衡向右移動,C正確;
答案選AC。
(4)溫度低于T0時未達到平衡,溫度升高,反應速率加快,NH3的體積分數增大,溫度高于T0時反應達到平衡,該反應是正反應放熱反應,故溫度升高,平衡常數減小,NH3的體積分數減;
設初始加入n(N2)=amol,n(H2)=3amol,平衡時H2的轉化率為x,則反應中消耗的H2的物質的量為3axmol,反應中消耗的N2的物質的量為axmol,生成NH3的物質的量為2axmol,則達到平衡時,H2的物質的量為(3a -3ax)mol,N2的物質的量為(a -ax)mol,NH3的物質的量為2axmol,在恒溫恒容的容器中壓強之比等于物質的量之比,故4a:(4a-2ax)= p0:0.9p0,x=20% ,所以平衡時H2的物質的量為2.4amol,N2的物質的量為0.8amol,NH3的物質的量為0.4amol,則它們各自的分壓分別為:p (H2)= 0.9p0Pa×[2.4a/(2.4a+0.8a+0.4a)]=0.6 p0Pa,p (N2)= 0.9p0Pa×[0.8a/(2.4a+0.8a+0.4a)]=0.2p0Pa,p (NH3)= 0.9p0Pa×[0.4a/(2.4a+0.8a+0.4a)]
=0.1p0Pa,該反應的化學平衡常數Kp= 。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知葡萄糖(C6H12O6)的燃燒熱是2804kJ·mol-1,當它在人體內氧化生成1g水時放出的熱量約為( )
A.26.0kJB.51.9kJC.155.8kJD.467.3kJ
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】鎂帶能在CO2中燃燒,生成氧化鎂和單質碳。
(1)碳元素形成的單質有金剛石、石墨、足球烯等。金剛石的熔點遠高于足球烯的原因是__________________________。24g金剛石中含有____個碳碳單鍵。
(2)氧化鎂的電子式為_______,CO2的結構式為________。與鎂同周期、離子半徑最小的元素,其原子最外層的電子排布式為________________,其中能量最高的電子有______個。
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】一定溫度下,水溶液中H+和OH-的濃度變化曲線如圖。下列說法正確的是( )
A.升高溫度,可能引起由c向b的變化
B.該溫度下,水的離子積常數為1.0×10-13
C.該溫度下,加入FeCl3可能引起由b向a的變化
D.該溫度下,稀釋溶液可能引起由c向d的變化
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】氧化鐵是一種重要的無機材料,化學性質穩(wěn)定,催化活性高,具有良好的耐光性、耐熱性和對紫外線的屏蔽性,從某種工業(yè)酸性廢液(主要含Na+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、Cl-、)中回收氧化鐵流程如圖所示:
已知:常溫下Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11;Ksp[Fe(OH)2]=2.2×10-16;Ksp[Fe(OH)3]=3.5×10-38;Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33
(1)寫出在該酸性廢液中通入空氣時發(fā)生反應的離子方程式: _________,指出使用空氣比使用氯氣好的原因是__________。
(2)已知Fe3+(aq)+3OH-(aq)=Fe(OH)3(s) ΔH=-Q1 kJ·mol-1,題(1)中每生成1 mol含鐵微粒時,放熱Q2,請你計算1 mol Fe2+全部轉化為Fe(OH)3(s)的熱效應ΔH=________。
(3)常溫下,根據已知條件計算在pH=5的溶液中,理論上Fe3+在該溶液中可存在的最大濃度c(Fe3+)=____________。
(4)有人用氨水調節(jié)溶液pH,在pH=5時將Fe(OH)3沉淀出來,此時可能混有的雜質是________(填化學式,下同),用________試劑可將其除去。
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】硫的化合物在生產、生活中有廣泛應用,其吸收和處理也十分重要。完成下列填空:
(1)SO2具有還原性,可以和許多氧化劑反應。SO2氣體通入硫酸酸化的K2Cr2O7溶液中恰好生成鉻鉀礬[KCr(SO4)2·12H2O]。寫出該反應的化學方程式_____________,反應中被還原的元素是__________。
(2)過量的SO2通入Na2S溶液,寫出有關的離子方程式____________。
(3)在1L 0.3mol/L的NaOH溶液中,通入4.48LSO2(標況),反應后所得溶液中微粒的濃度之間有一些等量關系,例如:c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),請再寫出兩個等量關系:_______
(4)在室溫下,下列曲線可以描述乙酸(甲、Ki=1.8×10﹣5)和次氯酸(乙、Ki=2.95×10﹣8)在水中的電離度與濃度關系的是_________。
A.
B.
C.
D.
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】新型納米材料MFe2Ox(3<x<4)中M表示+2價的金屬元素,在反應中化合價不變化.常溫下,MFe2Ox能使工業(yè)廢氣中的SO2轉化為S,轉化過程表示如圖.下列說法正確的是( 。
A.x<yB.SO2是該反應的催化劑
C.MFe2Ox是還原劑D.氧化性:MFe2Oy>SO2
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】實驗室需配制溶液,下列說法不正確的是
A.應用托盤天平稱取晶體
B.配制操作必需的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、500mL容量瓶
C.采用加熱來加快晶體的溶解,需趁熱迅速將溶液轉移至容量瓶中
D.定容搖勻后發(fā)現溶液液面低于刻度線,不需要再滴加蒸餾水至刻度線
查看答案和解析>>
湖北省互聯網違法和不良信息舉報平臺 | 網上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com