【題目】天然氣是一種重要的化工原料,可用來生產(chǎn)氫氣和甲醇等高附加值化學(xué)品。回答下列問題:
(1)以天然氣為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。
已知:
①CH4(g)+H2O(g) =CO(g)+3H2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②CH4(g)+CO2(g) =2CO(g)+2H2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH3
請計(jì)算上述反應(yīng)中的反應(yīng)熱ΔH3=_________(用a、b表示)kJ·mol-1。
(2)合成甲醇的反應(yīng)原理為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 在1L的密閉容器中,充入1mol CO2和3 mol H2,在500℃下發(fā)生反應(yīng),測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。
①反應(yīng)進(jìn)行到4 min 時(shí),v(正)____ (填“>”“<”或“=”)v(逆)。0~4 min,CO2的平均反應(yīng)速率v(CO2)=____________mol·L-1·min-1。
②CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為_______________,該溫度下平衡常數(shù)為_____________。
③下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。
a.v正(CH3OH)=3v逆(H2)
b.CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1: 3 :1: 1
C.恒溫恒壓下,氣體的體積不再變化
d.恒溫恒容下,氣體的密度不再變化
(3)在相同溫度、相同容積的3個(gè)密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
容器 | 容器1 | 容器2 | 容器3 |
反應(yīng)物投入量 | 1mol CO2,3 mol H2 | 0.5mol CO2,1.5mol H2 | 1mol CH3OH,1mol H2O |
CH3OH的平衡濃度/mol·L-1 | c1 | c1 | c3 |
平衡時(shí)體系壓強(qiáng)/Pa | p1 | p2 | p3 |
則下列各量的大小關(guān)系為c1_________(填“>”“<”或“=”,下同)c3,p2________p3。
(4)為提高燃料的能量利用率,常將其設(shè)計(jì)為燃料電池。某電池以甲烷為燃料,空氣為氧化劑,熔融的K2CO3為電解質(zhì),以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬為電極。寫出該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式:__________________________;為使電解質(zhì)的組成保持穩(wěn)定,使該燃料電池長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,在通入的空氣中必須加入________________(填化學(xué)式)。
【答案】 2a-b > 0.125 75% 5.33或 c = < CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O CO2
【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律可得③=①-②,所以ΔH3=2ΔH1-ΔH2=(2a-b)kJ·mol-1,答案為:2a-b
(2)①反應(yīng)進(jìn)行到4 min 時(shí)CH3OH和CO2的濃度相等,但反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài),還在向正反應(yīng)方向進(jìn)行,因此v(正) >v(逆);0~4 min時(shí),v(CO2)==0.125 mol·L-1·min-1
②根據(jù)圖像可知CO2的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=75%,該溫度下平衡常數(shù)為K=== mol-2·L2或5.33 mol-2·L2
③a.反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比,因此3v正(CH3OH)=v正(H2),所以v正(CH3OH)=3v逆(H2)不能說明CH3OH正逆反應(yīng)速率相同,a錯(cuò)誤;b.平衡時(shí)反應(yīng)混合物中各組分的含量保持不變,但容器內(nèi)CO2、H2、CH3OH和H2O的濃度之比不一定為1: 3 :1: 1,所以不能作為平衡的標(biāo)志,b錯(cuò)誤;C.該反應(yīng)是氣體分子數(shù)變化的反應(yīng),恒溫恒壓下,氣體的體積不再變化,可以作為平衡的標(biāo)志,c正確;d. 反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變,容器的體積不變,所以密度始終保持不變,因此混合氣體的密度保持不變不能作為平衡的標(biāo)志,d錯(cuò)誤;答案為:①0.125②75% 、5.33或③c
(3)根據(jù)方程式并采用一邊倒的方法可知,1molCH3OH、1molH2O完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物就是1molCO2、3molH2,因此容器1和容器3是等效平衡,所以平衡時(shí)甲醇的濃度c1等于c3;容器2相當(dāng)于在容器1的基礎(chǔ)上減小壓強(qiáng),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則平衡時(shí)p2小于p3答案為: = 、<
(4)甲烷燃料電池以甲烷為燃料,以空氣為氧化劑,以熔融的K2CO3為電解質(zhì),電池負(fù)極反應(yīng)為:CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O,正極反應(yīng)為O2+4e-+2CO2=2CO32-,總反應(yīng)為CH4+2O2=CO2+2H2O,由于通入空氣的一極是電源的正極,正極上消耗二氧化碳,為使電解質(zhì)的組成保持穩(wěn)定,使該燃料電池長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,在通入的空氣中必須加入CO2。答案為:CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O 、CO2
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池的工作原理及電池中發(fā)生的主要反應(yīng)如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是
A. 電池工作時(shí),光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?/span>X為電池的負(fù)極
B. 鍍鉑導(dǎo)電玻璃上發(fā)生氧化反應(yīng)生成I-
C. 電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng):2Ru3++3I-2Ru2++I3-
D. 電池工作時(shí),電解質(zhì)溶液中I-和I3-的濃度基本不變
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列化學(xué)用語對(duì)事實(shí)的表述不正確的是( )
A. 氫氧化鈉溶液與二氧化硅反應(yīng):SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
B. 常溫時(shí),0.1mol·L-1氨水的pH=11.1:NH3·H2ONH4++OH-
C. 由Na和Cl形成離子鍵的過程:
D. 大理石與醋酸反應(yīng)CO32-+2CH3COOH=2CH3COO-+H2O+CO2↑
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】常溫下,用0.10 molL-1 NaOH溶液滴定20.00mL 0.10molL-1的CH3COOH溶液,所得滴定曲線如圖。下列說法正確的是
A. 點(diǎn)①所示溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B. 點(diǎn)②所示溶液中:c(Na+)=c(CH3COO-),酸堿恰好完全反應(yīng)
C. 點(diǎn)③所示溶液中:c(OH-)-(H+)=c(CH3COOH)
D. 滴定過程中:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)= 0.10molL-1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某化學(xué)課外興趣小組為探究NO氣體易被空氣氧化,并觀察NO氣體的實(shí)際顏色,同時(shí)為了防止氣體擴(kuò)散污染空氣,對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取NO氣體的裝置改裝如下:
打開止水夾Ⅰ,Ⅱ,從漏斗處加入稀硝酸,直至液面浸沒銅絲并與試管A膠塞處相平齊時(shí),關(guān)閉止水夾Ⅰ,Ⅱ,用酒精燈微熱試管A.
(1)加入稀硝酸與試管A膠塞處相平齊的目的是 .
(2)當(dāng)用酒精燈微熱試管A時(shí),A中反應(yīng)加快,請寫出反應(yīng)方程式 .
(3)當(dāng)進(jìn)入B試管的液體沒及銅絲后,再微熱B試管,此時(shí)B試管中能觀察到的現(xiàn)象是 .
(4)為了防止氣體污染空氣,C燒杯中應(yīng)裝入溶液.
A.NaOH 溶液
B.CuSO4溶液
C.NaCl溶液
D.AgNO3溶液、
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12.某溶液中含有Cl-、Br-和CrO42-濃度均為0.010mol.L-1,向該溶液中逐滴加入0.010mol.L-1的AgNO3溶液時(shí),三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序?yàn)椋ā ?/span>)
A. Cl-、Br-、CrO42- B. CrO42-、Br-、Cl-
C. Br-、Cl-、CrO42- D. Br-、CrO42-、Cl-
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】三種正鹽的混合溶液中含有0.2molNa+ , 0.25molMg2+ , 0.4molCl﹣ , 則SO42﹣的物質(zhì)的量為( )
A.0.1 mol
B.0.3 mol
C.0.5 mol
D.0.15 mol
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)用對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是
A. 晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大,是制造太陽能電池和計(jì)算機(jī)芯片的主要材料
B. 氧化鋁熔點(diǎn)高,常用于耐高溫材料
C. 明礬溶于水能形成膠體,可用于自來水的殺菌消毒
D. 蘇打溶液呈弱堿性,可用作胃酸中和劑
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列離子檢驗(yàn)的方法正確的是
A. 某溶液生成無色氣體,說明原溶液中有CO32-
B. 某溶液溶液變?yōu)檠t色,說明原溶液中有Fe2+
C. 某溶液有白色沉淀,說明原溶液中有SO42-
D. 某溶液產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體,說明原溶液中有NH4+
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