甲醇可作為燃料電池的原料。通過(guò)下列反應(yīng)可以制備甲醇:CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H=-90.8 kJ·mol-1 在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2,CO 的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(qiáng)(P)的變化如圖所示,當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)A 時(shí),容器的體積為20 L。
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 。
(2)如反應(yīng)開(kāi)始時(shí)仍充入10mol CO 和20mol H2,
則在平衡狀態(tài)B時(shí)容器的體積V(B)= L。
(3)關(guān)于反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)的描述正確的是 (填字母)。
A.CO的含量保持不變
B.容器中CH3OH濃度與CO濃度相等
C.2V正(CH3OH)=V正(H2)
D.容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
(4)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),按照相同的物質(zhì)的量 投料,測(cè)得CO在 不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 。
A.溫度:T1 < T2 <T3
B.正反應(yīng)速率:ν(a)>ν(c); ν(b)>ν(d)
C.平衡常數(shù): K(a) ="K(c)" ; K(b) >K(d)
D.平均摩爾質(zhì)量:M(a)<M(c); M(b)>M(d)
(5)已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=" +" 41.3 kJ·mol-1,試寫(xiě)出由 CO2和H2制取甲醇的熱化學(xué)方程式 。
(1)K= (2)4 (3)A C D (4) A
(5)CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5 kJ·mol-1
解析試題分析:(1)根據(jù)平衡常數(shù)的定義可得到該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=)。
(2)若密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2,當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)A 時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率為0.5,此時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量為CO為5mol;H2為10mol; CH3OH為5mol。n(氣體)=20mol,容器的體積為20 L。如反應(yīng)開(kāi)始時(shí)仍充入10mol CO 和20mol H2,在達(dá)到平衡狀態(tài)B時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.8,則此時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量為CO為2mol,H2為4mol, CH3OH為8mol。n(氣體)=14mol。由于A、B是在相同溫度下程度的。所以化學(xué)平衡常數(shù)不變?cè)O(shè)第二次達(dá)到平衡時(shí)容器的體積為v。則=,解得v=4(L)。
(3) A.CO的含量保持不變,則各組分的物質(zhì)的量,總物質(zhì)的量不變?赡娣磻(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。正確。B.容器中CH3OH濃度與CO濃度相等,這只是一個(gè)很特殊的情況,這時(shí)反應(yīng)可能達(dá)到平衡,也可能未達(dá)到平衡狀態(tài)。錯(cuò)誤。C.在任何時(shí)刻2V正(CH3OH)=V正(H2),若2V正(CH3OH)=V逆(H2),則V正(H2)=V逆(H2),反應(yīng)達(dá)到平衡。正確。D.由于該反應(yīng)是個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng),如果反應(yīng)未達(dá)到平衡,則氣體的物質(zhì)的量就會(huì)發(fā)生改變,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量也就會(huì)隨著改變。若容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變,則氣體的物質(zhì)的量不變。故反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。正確。
(4)A.由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以在其它條件不變的情況下,升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),也就是向逆反應(yīng)方向移動(dòng),這時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低。因?yàn)镃O的平衡轉(zhuǎn)化率a>b>c,所以溫度:T1 < T2 <T3。正確。B.在其它條件不變時(shí),升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率加快。由于溫度T1 < T2 <T3,所以速率:ν(c)>ν(a);在其它條件相同時(shí),增大壓強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)速率加快。由于壓強(qiáng)b>d,所以速率:ν(b)>ν(d).錯(cuò)誤。C.化學(xué) 平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與其它條件無(wú)關(guān)。由于溫度T1 < T2 <T3。升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),K減小。K(a) >K(c) ; K(b) =K(d)。錯(cuò)誤。D.升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量增大,氣體的平均摩爾質(zhì)量減小。由于溫度T1 < T3,所以平衡時(shí)n(c)總> n(a)總,M(a)>M(c);在相同的溫度下,增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量減小。所以平衡時(shí)n(d)總> n(b)總,M(b)>M(d).錯(cuò)誤。
(5)將CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=" +" 41.3 kJ/mol和 CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H=-90.8 kJ/mol相加可得CO2和H2制取甲醇的熱化學(xué)方程式:CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5 kJ/mol.
考點(diǎn):考查化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及平衡狀態(tài)的判斷、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響等知識(shí)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
節(jié)能減排是當(dāng)今社會(huì)的熱門(mén)話題,研發(fā)混合動(dòng)力汽車對(duì)于中國(guó)汽車業(yè)的未來(lái)具有重要的戰(zhàn)略意義;旌蟿(dòng)力汽車持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng),動(dòng)力性好的優(yōu)點(diǎn),無(wú)污染、低噪聲的好處,汽車的熱效率可提高10%以上,廢氣排放可改善30%以上,某種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)由“1.6L汽油機(jī)十自動(dòng)變速器十20kW十200V鎳氫電池”組成。
①混合動(dòng)力汽車所用的燃料之一是乙醇,lg乙醇完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)H2O放出30.0kJ熱量,寫(xiě)出乙醇燃燒的燃燒熱的熱化學(xué)方程式 。
②鎳氫電池的使用可以減少對(duì)環(huán)境的污染,它采用儲(chǔ)氫金屬為負(fù)極,堿液NaOH為電解液,鎳氫電池充電時(shí)發(fā)生反應(yīng) 。其放電時(shí)的正極的電極反應(yīng)方程式為 。
③常溫下,同濃度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH都大于7,兩者中哪種的pH更大,其原因是 。0.1mol·L-1 Na2CO3中陰離子濃度大小關(guān)系是 ,向0.1mol·L-1 NaHCO3溶液中滴入少量氫氧化鋇溶液,則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為: 。
(2)二氧化錳、鋅是制備干電池的重要原料,工業(yè)上用軟錳礦(含MnO2)和閃鋅礦(含ZnS)
聯(lián)合生產(chǎn)二氧化錳、鋅的工藝如下:
①操作Ⅰ需要的玻璃儀器是 。
②軟錳礦(含MnO2)和閃鋅礦與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ,上述電解過(guò)程中,當(dāng)陰極生成6.5g B時(shí)陽(yáng)極生成的MnO2的質(zhì)量為 。
③利用鋁熱反應(yīng)原理,可以從軟錳礦中提取錳,發(fā)生的化學(xué)方程式為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
2012年11月16日,5名男孩被發(fā)現(xiàn)死于貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)街頭垃圾箱內(nèi),經(jīng)當(dāng)?shù)毓膊块T(mén)初步調(diào)查,5名男孩是因在垃圾箱內(nèi)生火取暖導(dǎo)致CO中毒而死亡。
(1)CO中毒是由于CO與血液中血紅蛋白的血紅素部分反應(yīng)生成碳氧血紅蛋白,反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為CO+HbO2O2+HbCO,實(shí)驗(yàn)表明,c(HbCO)即使只有c(HbO2)的 ,也可造成人的智力損傷。已知t ℃時(shí)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=200,吸入肺部O2的濃度約為1.0×10-2 mol·L-1,若使c(HbCO)小于c(HbO2)的,則吸入肺部CO的濃度不能超過(guò)______mol·L-1。
(2)有如下三個(gè)與CO相關(guān)的反應(yīng):
Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=Q1,平衡常數(shù)K1
Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH=Q2,平衡常數(shù)為K2
H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=Q3,平衡常數(shù)為K3
在不同的溫度下K1、K2、K3的數(shù)值如下:
T/℃ | K1 | K2 | K3 |
700 | 1.47 | 2.38 | 0.62 |
900 | 2.15 | 1.67 | |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
煤制備CH4是一種有發(fā)展前景的新技術(shù)。
I. 煤炭氣化并制備CH4包括以下反應(yīng):
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2 (g) ΔH 1 = +131 kJ/mol
CO(g) + H2O(g)=CO2 (g)+ H2(g) ΔH 2 = ?41 kJ/mol
CO(g) + 3H2 (g)=CH4 (g)+ H2O(g) ΔH 3 = ?206 kJ/mol
(1)寫(xiě)出煤和氣態(tài)水制備CH4(產(chǎn)物還有CO2)的熱化學(xué)方程式 。
(2)煤轉(zhuǎn)化為水煤氣(CO和H2)作為燃料和煤直接作為燃料相比,主要的優(yōu)點(diǎn)有 。
(3)寫(xiě)出甲烷—空氣燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)中負(fù)極的電極反應(yīng)式 。
II. 對(duì)以上反應(yīng)CO(g) + H2O(g) CO2 (g)+ H2(g) ΔH 2 = ?41 kJ/mol,起始時(shí)在密閉容器中充入1.00 molCO和1.00 molH2O,分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn),探究影響平衡的因素(其它條件相同且不考慮任何副反應(yīng)的影響)。實(shí)驗(yàn)條件如下表:
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | 容器體積/L | 溫度/°C |
① | 2.0 | 1200 |
② | 2.0 | 1300 |
③ | 1.0 | 1200 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
2013年12月15日4時(shí)搭載長(zhǎng)征系列火箭的“玉兔號(hào)”順利駛抵月球表面,實(shí)現(xiàn)了五星紅旗耀月球的創(chuàng)舉。火箭升空需要高能燃料,通常用肼(N2H4)作燃料,N2O4做氧化劑。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)已知:N2(g) + 2O2(g) ="=" 2NO2(g) ΔH= + 67.7kJ·mol-1
N2H4(g) + O2(g)="=" N2(g) + 2H2O(g) ΔH= - 534.0kJ·mol-1
2NO2(g) N2O4(g) ΔH=" -" 52.7kJ·mol-1
寫(xiě)出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式: ;
(2)工業(yè)上用次氯酸鈉與過(guò)量的氨氣反應(yīng)制備肼,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為: ;
(3)工業(yè)上可以用下列反應(yīng)原理制備氨氣:
2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) ΔH= Q kJ·mol-1
①已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如圖,則此反應(yīng)的 Q 0 (填“>”“<”或“=”)。
②若起始加入氮?dú)夂退?5分鐘后,反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)NH3的濃度為0.3mol/L,則用氧氣表示的反應(yīng)速率為 。
③常溫下,如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí), (選填編號(hào)).
A.容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化 |
B.v(N2)/v(O2)=2∶3 |
C.容器中氣體的密度不隨時(shí)間而變化 |
D.通入稀有氣體能提高反應(yīng)的速率 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
請(qǐng)參考題中圖表,已知E1=134 kJ·mol-1、E2=368 kJ·mol-1,根據(jù)要求回答問(wèn)題:
(1)圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2和NO過(guò)程中的能量變化示意圖,若在反應(yīng)體系中加入催化劑,反應(yīng)速率增大,E1的變化是________(填“增大”、“減小”或“不變”,下同),ΔH的變化是________。請(qǐng)寫(xiě)出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:________________________________。
(2)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)ΔH=+49.0 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)ΔH=-192.9 kJ·mol-1
又知③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1,則甲醇蒸汽燃燒為液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________。
(3)如表所示是部分化學(xué)鍵的鍵能參數(shù):
化學(xué)鍵 | P—P | P—O | O=O | P=O |
鍵能/kJ·mol-1 | a | b | c | x |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
二甲醚(CH3OCH3)是一種重要的清潔燃料氣,其儲(chǔ)運(yùn)、燃燒安全性、理論燃燒溫度等性能指標(biāo)均優(yōu)于液化石油氣,也可用作燃燒電池的燃料,具有很好的好展前景。
(1)已知H2、CO和CH3OCH3的燃燒熱(ΔH)分別為-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol,則工業(yè)上利用水煤氣成分按1:1合成二甲醚的熱化學(xué)方程式為 。
(2)工業(yè)上采用電浮遠(yuǎn)凝聚法處理污水時(shí),保持污水的pH在5.0,通過(guò)電解生成Fe(OH)3膠體,吸附不溶性雜質(zhì),同時(shí)利用陰極產(chǎn)生的H2,將懸浮物帶到水面,利于除去。實(shí)驗(yàn)室以二甲醚燃料電池模擬該方法設(shè)計(jì)的裝置如下圖所示:
①乙裝置以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),稀土金屬材料為電極。寫(xiě)出該燃料電池的正極電極反應(yīng)式 ;下列物質(zhì)可用做電池熔融碳酸鹽的是 。
A.MgCO3 B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.(NH4)2CO3
②寫(xiě)出甲裝置中陽(yáng)極產(chǎn)物離子生成Fe(OH)3沉淀的離子方程式: 。
③已知常溫下Kap[Fe(OH)3]=4.0×10—38,電解一段時(shí)間后,甲裝置中c(Fe3+)= 。
④已知:H2S的電離平衡常數(shù):K1=9.1×10—8、K2=1.1×10—12;H2CO3的電離平衡常數(shù):K1=4.31×10—7、K2=5.61×10—11。測(cè)得電極上轉(zhuǎn)移電子為0.24mol時(shí),將乙裝置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列各項(xiàng)正確的是
A.發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:CO2+S2—+H2O=CO32—+H2S
B.發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:CO2+S2—+H2O=HCO3—+HS—
C.c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS—)+c(S2—)]
D.c(Na+)+c(H+)=2c(CO32—)+2c(S2—)+c(OH—)
E.c(Na+)>c(HCO3—)>c(HS—)>c(OH—)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
大氣中的部分碘源于O3對(duì)海水中I-的氧化。將O3持續(xù)通入NaI溶液中進(jìn)行模擬研究。
(1)O3將I-氧化成I2的過(guò)程由3步反應(yīng)組成:
①I-(aq)+ O3(g)===IO-(aq)+O2(g) ΔH1
②IO-(aq)+H+(aq)HOI(aq) ΔH2
③HOI(aq)+I(xiàn)-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l) ΔH3
總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________,其反應(yīng)熱ΔH=________。
(2)在溶液中存在化學(xué)平衡:I2(aq)+I(xiàn)-(aq)I3—(aq),其平衡常數(shù)表達(dá)式為_(kāi)_______。
(3) 為探究Fe2+對(duì)O3氧化I-反應(yīng)的影響(反應(yīng)體系如上圖),某研究小組測(cè)定兩組實(shí)驗(yàn)中I3—濃度和體系pH,結(jié)果見(jiàn)下圖和下表。
編號(hào) | 反應(yīng)物 | 反應(yīng)前pH | 反應(yīng)后pH |
第1組 | O3+I(xiàn)- | 5.2 | 11.0 |
第2組 | O3+I(xiàn)-+Fe2+ | 5.2 | 4.1 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的劇增,全球能源緊張及世界氣候面臨越來(lái)越嚴(yán)重的問(wèn)題,如何降低大氣中CO2的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用CO2引起了全世界的普遍重視。
(1)如圖為C及其氧化物的變化關(guān)系圖,若①變化是置換反應(yīng),則其化學(xué)方程式可為_(kāi)_____________________________________;
圖中變化過(guò)程哪些是吸熱反應(yīng)________(填序號(hào))。
(2)甲醇是一種可再生能源,具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上可用如下方法合成甲醇:
方法一 CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g)
方法二 CO2(g)+3H2(g)??CH3OH(g)+H2O(g)
在25℃、101 kPa下,1克甲醇完全燃燒放熱22.68 kJ,寫(xiě)出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式:_____________________________________________;
某火力發(fā)電廠CO2的年度排放量是2 200萬(wàn)噸,若將此CO2完全轉(zhuǎn)化為甲醇,則理論上由此獲得的甲醇完全燃燒放熱約是________kJ(保留三位有效數(shù)字)。
(3)金屬鈦冶煉過(guò)程中其中一步反應(yīng)是將原料金紅石轉(zhuǎn)化:TiO2(金紅石)+2C+2Cl2高溫,TiCl4+2CO 已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ·mol-1
則TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=________。
(4)臭氧可用于凈化空氣,飲用水消毒,處理工業(yè)廢物和作為漂白劑。臭氧幾乎可與除鉑、金、銥、氟以外的所有單質(zhì)反應(yīng)。如:
6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s) ΔH=-235.8 kJ·mol-1,
已知:2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g)ΔH=+62.2 kJ·mol-1,
則O3轉(zhuǎn)化為O2的熱化學(xué)方程式為_(kāi)________________________。
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