【題目】碳?xì)浠衔镉卸喾N,它們在工業(yè)生產(chǎn)、生活中有重要用途。
(1)石油危機(jī)日漸嚴(yán)重,甲烷的轉(zhuǎn)化和利用在天然氣化工行業(yè)有非常重要的作用。甲烷重整技術(shù)主要是利用甲烷和其他原料來制備合成氣(CO和H2混合氣體),F(xiàn)在常見的重整技術(shù)有甲烷-水蒸氣重整,其反應(yīng)為:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH>0
如圖為反應(yīng)壓強(qiáng)為0.3 MPa,投料比n(H2O)/n(CH4)為1,在三種不同催化劑催化作用下,甲烷-水蒸氣重整反應(yīng)中CH4轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系。
下列說法正確的是________。
A.在相同條件下,三種催化劑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的順序是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ
B.b點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化率高于a點(diǎn),原因是b、a兩點(diǎn)均未達(dá)到平衡狀態(tài),b點(diǎn)溫度高,反應(yīng)速率較快,故CH4的轉(zhuǎn)化率較大
C.C點(diǎn)一定未達(dá)到平衡狀態(tài)
D.催化劑只改變反應(yīng)速率不改變平衡移動(dòng),所以在850℃時(shí),不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下達(dá)平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率相同
(2) 乙炔(C2H2)在氣焊、氣割及有機(jī)合成中用途非常廣泛,甲烷在1500℃左右氣相裂解法生產(chǎn),裂解反應(yīng):2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)的△H= +376.4kJ/mol。
哈斯特研究得出當(dāng)甲烷分解時(shí),幾種氣體平衡時(shí)分壓(Pa)與溫度(℃)的關(guān)系如圖所示。
①T1℃時(shí),向1L恒容密閉容器中充入0.3 mol CH4只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測得c(C2H4)=c(CH4)。該反應(yīng)的△H____0(填“>”或“<”),CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為____%(保留3位有效數(shù)字)。上述平衡狀態(tài)某一時(shí)刻,若改變溫度至T2℃,CH4以0.01mol/(L·s)的平均速率增多,經(jīng)ts后再次達(dá)到平衡,平衡時(shí),c(CH4)=2c(C2H4),則T1_____(填“>”或“<”)T2,t=______s。
②由圖可知,甲烷裂解制乙炔有副產(chǎn)物乙烯生成,為提高甲烷制乙炔的轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可采取的措施有___________。
【答案】BD > 66.7% > 5 可以充入適量的乙烯 (或采用選擇性好的催化劑)
【解析】
(1)根據(jù)催化劑能增大反應(yīng)速率,降低活化能,但不影響化學(xué)平衡分析;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān);
(2)①分解反應(yīng)絕大多數(shù)為吸熱反應(yīng);設(shè)出CH4的轉(zhuǎn)化濃度,然后根據(jù)三段式,利用c(C2H4)=c(CH4)來解答;根據(jù)改變溫度后,CH4的濃度升高來判斷溫度的變化;表示出變化后的CH4和C2H4的濃度,然后根據(jù)c(CH4)=2c(C2H4)來計(jì)算;
②甲烷裂解制乙炔有副產(chǎn)物乙烯生成,為提高甲烷制乙炔的轉(zhuǎn)化率,可以充入適量的乙烯。
(1)A.在相同條件下,轉(zhuǎn)化率越高催化效率越高,根據(jù)圖象可知,相同穩(wěn)定性甲烷的轉(zhuǎn)化率Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,則三種催化劑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的順序是Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,故A錯(cuò)誤;
B.b、a兩點(diǎn)均未達(dá)到平衡狀態(tài),溫度越高反應(yīng)速率較快,CH4的轉(zhuǎn)化率較大,溫度:b>a,則b點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化率高于a點(diǎn),故B正確;
C.相同溫度時(shí)c點(diǎn)甲烷轉(zhuǎn)化率最高,此時(shí)可能達(dá)到平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤;
D.催化劑不影響化學(xué)平衡,則850℃時(shí),不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下達(dá)平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率相同,故D正確;
故答案為BD;
(2)①反應(yīng)2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g)為分解反應(yīng),而分解反應(yīng)絕大多數(shù)為吸熱反應(yīng),故此反應(yīng)為吸熱反應(yīng);
設(shè)CH4的轉(zhuǎn)化濃度為Xmol/L,可知:
2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g)
初始濃度(mol/L) 0.3 0 0
濃度變化(mol/L) x 0.5x x
平衡濃度(mol/L)(0.3-x) 0.5x x
根據(jù)c(C2H4)=c(CH4)可知:0.3-x=,解得x=0.2mol/L;
故CH4的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=66.7%;
改變溫度后,CH4的濃度升高,即平衡左移,即溫度應(yīng)為降低,即T1>T2;
由于CH4以0.01mol/(Ls)的平均速率增多,經(jīng)ts后再次達(dá)到平衡,故在ts的時(shí)間內(nèi),CH4的濃度變化為0.01tmol/L,根據(jù)濃度的該變量之比等于計(jì)量數(shù)之比,利用三段式來計(jì)算:
2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g)
初始濃度(mol/L)0.1 0.1
濃度改變(mol/L)0.01t 0.005t
平衡濃度(mol/L)(0.1+0.01t) (0.1-0.005t)
由于c(CH4)=2c(C2H4),故有:0.1+0.01t=2×(0.1-0.005t),解得t=5s;
②甲烷裂解制乙炔有副產(chǎn)物乙烯生成,充入適量的乙烯,可抑制甲烷向乙烯的轉(zhuǎn)化,從而提高甲烷制乙炔的轉(zhuǎn)化率。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】海洋動(dòng)物海鞘中含有種類豐富、結(jié)構(gòu)新穎的次生代謝產(chǎn)物,是海洋抗腫瘤活性物質(zhì)的重要來源之一。一種從海鞘中提取具有抗腫瘤活性的天然產(chǎn)物的流程如下:
下列關(guān)于該流程中各步驟的說法中,錯(cuò)誤的是( )
選項(xiàng) | 步驟 | 采用裝置 | 主要儀器 |
A | ① | 過濾裝置 | 漏斗 |
B | ② | 分液裝置 | 分液漏斗 |
C | ③ | 蒸發(fā)裝置 | 坩堝 |
D | ④ | 蒸餾裝置 | 蒸餾燒瓶 |
A. A B. B C. C D. D
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法中正確的是( )
A.1 mol CH4含有的電子數(shù)為NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24 L CCl4中含有的氯原子數(shù)為0.4 NA
C.1 mol丙烯醛分子中含有的雙鍵數(shù)為NA
D.2.8 g乙烯和丙烯的混合氣體中所含碳原子數(shù)為0.2 NA
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氮可形成多種氧化物,如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的結(jié)構(gòu)式分別是和。實(shí)驗(yàn)測得N-N鍵鍵能為167kJ·mol-1, NO2中氮氧鍵的平均鍵能為466 kJ·mol-1,N2O4中氮氧鍵的平均鍵能為438.5 kJ·mol-1。
(1)寫出N2O4轉(zhuǎn)化為NO2的熱化學(xué)方程式:____________
(2)對反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g),在溫度為T1、T2時(shí),平衡體系中NO2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖所示。下列說法正確的是_____
A.A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率:A>C
B.B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對分子質(zhì)量:B<C
C.A、C兩點(diǎn)氣體的顏色:A深,C淺
D.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法
(3)在100℃時(shí),將0.40mol的NO2氣體充入2 L抽空的密閉容器中,每隔一定時(shí)間就對該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析,得到如下表數(shù)據(jù):
時(shí)間(s) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
n(NO2)/mol | 0.40 | n1 | 0.26 | n3 | n4 |
n(N2O4)/mol | 0.00 | 0.050 | n2 | 0.080 | 0.080 |
①在上述條件下,從反應(yīng)開始直至20 s時(shí),二氧化氮的平均反應(yīng)速率為____________
②n3_____n4(填“>”、“<”或“=”),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為_____________,升高溫度后,反應(yīng)2NO2N2O4的衡常數(shù)K將______(填“增大”、“減小”或“不變”)。
③若在相同情況下最初向該容器充入的是N2O4氣體,要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài),N2O4的起始濃度是_____________mol·L-1。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】工業(yè)上利用軟錳礦(主要成分為MnO2,同時(shí)含少量鐵、鋁等的化合物)制備硫酸錳的常見流程如下:
部分金屬陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見下表:
沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 |
pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 10.4 |
(1)一氧化錳用硫酸酸浸時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為____________________。酸浸后加入MnO2將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,其目的是___________。
(2)濾渣A的成分除MnO2外,還有_______________。
(3)MnO2是制造堿性鋅錳電池的基本原料,放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為________。工業(yè)上以石墨為電極電解酸化的MnSO4溶液生產(chǎn)MnO2,陽極的電極反應(yīng)式為_________,當(dāng)陰極產(chǎn)生4.48L(標(biāo)況)氣體時(shí),MnO2的理論產(chǎn)量為______g。
(4)錳的三種難溶化合物的溶度積:Ksp(MnCO3)=1.8×10-11,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp(MnS)=2.0×10-13,則上述三種難溶物的飽和溶液中,Mn2+濃度由大到小的順序是_______>_______>_______(填寫化學(xué)式)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是( )
A.可以用灼燒后聞氣味區(qū)別棉花和羊毛
B.油脂水解一定全部生成甘油和高級(jí)脂肪酸
C.向蛋白質(zhì)溶液中加入重金屬鹽溶液可使蛋白質(zhì)產(chǎn)生鹽析
D.淀粉和纖維素的組成都是,但淀粉水解纖維素不能水解
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知在一個(gè)5L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下:
溫度/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
平衡常數(shù) | 1.7 | 1.1 | 1.0 | 0.6 | 0.4 |
回答下列問題:
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=__________,
②該反應(yīng)的_________0 (填“>”“<”或“=”)。
③ 判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡的依據(jù)為(_______)
A.壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變
B.氣體的密度不隨時(shí)間改變
C.c(A)不隨時(shí)間改變
D.單位時(shí)間里生成C和D的物質(zhì)的量相等
E. 氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時(shí)間改變
④1200℃時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為______________。
⑤830℃時(shí),充入2.0mol的A和8.0mol的B,如反應(yīng)初始6s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v(A)=0.03mol/(L· s)則6s時(shí)c(A)=___________,C的物質(zhì)的量為__________mol;若反應(yīng)經(jīng)一段時(shí)間后,達(dá)到平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為____________,如果這時(shí)向該密閉容器中再充入1mol氬氣(氬氣不參與該反應(yīng)),平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率將____________(填“增大”“減小” 或“不變”), 如果這時(shí)向該密閉容器中再充入1.0mol的A和4.0mol的B, 平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率將____________(填“增大”“減小” 或“不變”)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知水的電離平衡曲線如圖所示:
據(jù)圖回答下列問題:
①圖中A、B、C三點(diǎn)處的大小關(guān)系為____________________________________。
②在A點(diǎn)處,溫度不變時(shí),往水中通入適量HCl氣體,可以使體系從A點(diǎn)變化到________點(diǎn)。
③在B點(diǎn)處,0.01mol/L的NaOH溶液的pH=_______________。
④在B點(diǎn)處,0.5mol/L 溶液與1mol/L的KOH溶液等體積混合,充分反應(yīng)后,所得溶液的pH=__________。
⑤在A點(diǎn)處,1g水中含有H+的個(gè)數(shù)為___________,水的電離平衡常數(shù)K與水的離子積關(guān)系為________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】工業(yè)甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以用下列方法測定:
①在稀H2SO4中甲醇被Cr2O72—氧化成CO2和H2O,
反應(yīng)式為:CH3OH+Cr2O72—+8H+=CO2↑+2Cr3++6H2O;
②過量的Cr2O72—可用Fe2+與之完全反應(yīng):
___Cr2O72—+___Fe2++____H+—_____Cr3++____Fe3++____H2O
現(xiàn)有0.12 g工業(yè)甲醇,在H2SO4溶液中與25 mL 0.2 mol·L-1K2Cr2O7溶液反應(yīng),多余的K2Cr2O7再用1 mol·L—1FeSO4與其反應(yīng),結(jié)果用去FeSO4溶液9.6 mL。
(1)配平第②步的離子方程式。
(2)計(jì)算工業(yè)甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)_______________。
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