【題目】甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料。利用CO2和H2在催化劑的作用下合成甲醇,主要發(fā)生的反應(yīng)如下:

反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H1=-53.7 kJmol-1

反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2=+41.2 kJmol-1

(1)已知化學(xué)鍵的鍵能如下:

①反應(yīng)CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) H3=_____________。

②碳氧雙鍵的鍵能為__________________

③在某一條件下,上述反應(yīng)同時(shí)發(fā)生,若反應(yīng)I、Ⅱ、III的化學(xué)平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,則K2=____________________(用含K1、K3的形式表示)。

(2)研究表明,在催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生反應(yīng)I和Ⅱ。某實(shí)驗(yàn)室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2,經(jīng)過相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(甲醇選擇性即轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分?jǐn)?shù)):

①543 K時(shí),使用催化劑Cat.2,測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)反應(yīng)I所處的狀態(tài)為________________(填:“正向進(jìn)行”、“平衡狀態(tài)”、“逆向進(jìn)行”)。

②有利于提高反應(yīng)I中H2平衡轉(zhuǎn)化率的措施是___________(填標(biāo)號(hào))。

A.使用催化劑Cat.1 B.降低反應(yīng)溫度

C.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度 D.減小CO2和H2的初始投料比

(3)在上述反應(yīng)中,混合氣體CO、CO2和H2的組成關(guān)系為n(H2)/n(CO+ CO2)=2.60時(shí),體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率α(CO)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示:

①圖中的壓強(qiáng)由大到小的順序?yàn)?/span>____________。

②α(CO)值隨溫度升高而變小的原因是________。

【答案】-94.9 kJ·mol-1 805.6 kJ·mol-1 K1/K3 正向進(jìn)行 BC p1>p2>p3 溫度升高,反應(yīng)Ⅲ平衡左移,反應(yīng)Ⅱ平衡右移,CO的物質(zhì)的量均增大,導(dǎo)致CO轉(zhuǎn)化率變小

【解析】

1)本題考查蓋斯定律的應(yīng)用,通過蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)的反應(yīng)熱,在化學(xué)反應(yīng)過程中斷開化學(xué)鍵吸收能量,形成新的化學(xué)鍵釋放能量,H=斷開化學(xué)鍵吸收能量-形成新的化學(xué)鍵釋放能量;

2543 K時(shí),使用催化劑Cat2,甲醇的選擇性高,說明反應(yīng)I正向進(jìn)行,通過平衡的相關(guān)知識(shí)分析反應(yīng);

3)反應(yīng)I正反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)為吸熱反應(yīng),需要同時(shí)考慮兩個(gè)反應(yīng)中的物質(zhì)的變化綜合分析作答。

1)①根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)Ⅲ= 反應(yīng)Ⅰ-反應(yīng),;②假設(shè)碳氧雙鍵的鍵能為x,由反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2=+41.2 kJmol-1,

根據(jù)化學(xué)鍵的鍵能計(jì)算:2x+436-1076-465×2=+41.2,求出x=805.6 kJ·mol-1;③;;

故答案為:①-94.9 kJ·mol-1805.6 kJ·mol-1;K1/K3

(2) 543 K時(shí),使用催化劑Cat2,甲醇的選擇性高,說明反應(yīng)I正向進(jìn)行;②A.使用催化劑Cat1只能改變速率,不能使平衡移動(dòng),故A錯(cuò)誤;B. 反應(yīng)I為放熱反應(yīng),降溫有利于平衡正向移動(dòng),氫氣轉(zhuǎn)化率增大,故B正確;C. 投料比為122,化學(xué)計(jì)量數(shù)比為1:3,投料比不變?cè)龃笸读狭,相?dāng)于增大了反應(yīng)物中CO2的比例,平衡正向移動(dòng),氫氣轉(zhuǎn)化率增加,故C正確;D. 減小CO2H2的初始投料比,相當(dāng)于增大了氫氣的初始量,氫氣的轉(zhuǎn)化率會(huì)降低,故D錯(cuò)誤;本題選BC。故答案為:①正向進(jìn)行;②BC。

3)①由圖可知,壓強(qiáng)一定時(shí),隨溫度的升高,CO的轉(zhuǎn)化率減小,反應(yīng)I正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡體系中CO的量增大,反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),又使平衡體系中CO的增大,隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率減。幌嗤瑴囟认,反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,壓強(qiáng)改變不影響其平衡移動(dòng),反應(yīng)I正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率增大,故增大壓強(qiáng)有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高,故壓強(qiáng):P1>P2>P3;②反應(yīng)I正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡體系中CO的量增大,反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),又使平衡體系中CO的增大,總結(jié)果,隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率減小;故答案為:①P1>P2>P3;②溫度升高,反應(yīng)平衡左移,反應(yīng)平衡右移,CO的物質(zhì)的量均增大,導(dǎo)致CO轉(zhuǎn)化率變小。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某工廠用六水合氯化鎂和粗石灰制取的氫氧化鎂含有少量氫氧化鐵雜質(zhì),通過如下流程進(jìn)行提純精制,獲得阻燃劑氫氧化鎂。下列說法不正確的是

A. 步驟②中分離操作的名稱是過濾,Mg(OH)2可以作阻燃劑是因?yàn)樗纸庑枰沾罅康臒?/span>

B. 步驟①中的反應(yīng)式:3Fe(OH)3 +S2O42-+2OH- =3Fe(OH)2 +2SO42-+4H2O

C. 步驟①中保險(xiǎn)粉是作還原劑

D. 從步驟② 中可知OH- EDTA共存時(shí),Fe2+更易和EDTA結(jié)合,生成可溶性化合物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】既可用排水法又可用排空氣法收集的氣體是

A.H2B.HClC.NO2D.N2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】丙烯腈(CH2=CHCN)是一種重要的化工原料,工業(yè)上可用丙烯氨氧化法生產(chǎn),主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈CH3CN 等,回答下列問題:

1以丙烯、氨、氧氣為原料,在催化劑存在下生成丙烯睛(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(CH2=CHCHO)的熱化學(xué)方程式如下:

C3H6(g)+NH3(g)O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(gH=-515kJ/mol

C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)H2O(g) H=-353kJ/mol

有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是______;提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是_____.

2圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)溫度為460℃。低于460℃時(shí),丙烯腈的產(chǎn)率________(填或者不是)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率,判斷理由是_____;高于460℃時(shí),丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是________(雙選,填標(biāo)號(hào))。

A.催化劑活性降低 B.平衡常數(shù)變大 C.副反應(yīng)增多 D. 反應(yīng)活化能增大

3丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖(b)所示。由圖可知,最佳n(氨)/n(丙烯)約為_________ ,理由是_______。進(jìn)料氨、空氣、丙烯的理論體積約為____________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某燒堿樣品中含有少量不與酸作用的可溶性雜質(zhì),為了測(cè)定其純度,進(jìn)行以下滴定操作:

A.用250mL容量瓶等儀器配制成250mL燒堿溶液;

B.用移液管(或堿式滴定管)量取25mL燒堿溶液于錐形瓶中并加幾滴甲基橙指示劑;

C.在天平上準(zhǔn)確稱取燒堿樣品W g,在燒杯中加蒸餾水溶解;

D.將物質(zhì)的量濃度為M molL﹣1的標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液裝入酸式滴定管,調(diào)整液面,記下開始刻度數(shù)V1 mL;

E.在錐形瓶下墊一張白紙,滴定到終點(diǎn),記錄終點(diǎn)耗酸體積V2 mL。

回答下列問題:

(1)正確的操作步驟是(填寫字母)________________________→D→________

(2)滴定時(shí),左手握酸式滴定管的活塞,右手搖動(dòng)錐形瓶,眼睛注視________________;

(3)終點(diǎn)時(shí)顏色變化是_____________________

(4)在上述實(shí)驗(yàn)中,下列操作(其他操作正確)會(huì)造成測(cè)定結(jié)果偏高的有_____(填字母序號(hào));

A.滴定終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)俯視 B.錐形瓶水洗后未干燥

C.酸式滴定管使用前,水洗后未用鹽酸潤(rùn)洗 D.酸式滴定管在滴定前有氣泡,滴定后氣泡消失

(5)該燒堿樣品的純度計(jì)算式是________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】[化學(xué)--選修5:有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)]

氰基丙烯酸酯在堿性條件下能快速聚合為,從而具有膠黏性,某種氰基丙烯酸酯(G)的合成路線如下:

已知:

①A的相對(duì)分子量為58,氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.276,核磁共振氫譜顯示為單峰

回答下列問題:

1A的化學(xué)名稱為_______。

2B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為______,其核磁共振氫譜顯示為______組峰,峰面積比為______。

3)由C生成D的反應(yīng)類型為________。

4)由D生成E的化學(xué)方程式為___________

5G中的官能團(tuán)有___、 ____ 、_____。(填官能團(tuán)名稱)

6G的同分異構(gòu)體中,與G具有相同官能團(tuán)且能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的共有_____種。(不含立體異構(gòu))

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】元素周期表是一座開放的元素大廈元素大廈尚未客滿。若發(fā)現(xiàn)120號(hào)元素,請(qǐng)?jiān)?/span>元素大廈中安排好它的房間

A.第七周期0B.第七周期第IIAC.第八周期第IIAD.第八周期第IA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】2 L密閉容器中通入a mol氣體Ab mol氣體B,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):xA(g)+yB(g) pC(g)+qD(g)。已知:平均反應(yīng)速率vC=vA;反應(yīng)2 min時(shí),A的物質(zhì)的量減少了,B的物質(zhì)的量減少了 mol,有a mol D生成。

回答下列問題:

(1)反應(yīng)2 min內(nèi),vA=________,vB=________

(2)化學(xué)方程式中,x=________,y=__________,p=__________,q=________

(3)反應(yīng)平衡時(shí),D2a mol,則B的轉(zhuǎn)化率為________

(4)如果只升高反應(yīng)溫度,其他反應(yīng)條件不變,平衡時(shí)D1.5a mol,則該反應(yīng)的ΔH________0。(“>”“<”“=”)

(5)如果其他條件不變,將容器的容積變?yōu)?/span>1 L,進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn),則與上述反應(yīng)比較:①反應(yīng)速率________(增大”“減小不變”),理由是_____________________。

②平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率________(增大”“減小不變”),理由是__________________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】自然界中的物質(zhì)絕大多數(shù)以混合物的形式存在,為了便于研究和利用,常需對(duì)混合物進(jìn)行分離和提純。下列A、B、CD是中學(xué)常見的混合物分離或提純的裝置。

I.請(qǐng)根據(jù)混合物分離或提純的原理,回答在下列實(shí)驗(yàn)中需要使用哪種裝置。將A、BC、D填入適當(dāng)?shù)目崭裰小?/span>

1)碳酸鈣懸濁液中分離出碳酸鈣_____;

2)氯化鈉溶液中分離出氯化鈉____;

3)分離植物油和水____;

4)海水淡化___

5)除去自來水中的Cl等雜質(zhì)____;

6)從碘水中分離出I2____。

II.碘水中提取碘單質(zhì)的方法如下:

1)萃取分液

①下列可作為碘水中提取碘單質(zhì)萃取劑的是____

A.酒精 B.苯

②分液漏斗在使用前必須先____

③查資料得知:ρH2O(苯)(酒精),若用①中所選萃取劑萃取碘水中的碘單質(zhì),分液時(shí),上層液體顯___色。

2)蒸餾

①裝置Aa的名稱是___,a中加入少量___防止加熱時(shí)液體暴沸。冷凝裝置中冷凝水應(yīng)該____口進(jìn)(填)。

②已知碘和四氯化碳的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如表

熔點(diǎn)

沸點(diǎn)

113.7

184.3

四氯化碳

-22.6

76.8

若用蒸餾法分離碘和四氯化碳的混合物,錐形瓶中先收集到的物質(zhì)的名稱是______

Ⅲ.海水中蘊(yùn)藏著豐富的資源,在實(shí)驗(yàn)室中取少量海水,進(jìn)行如下流程的實(shí)驗(yàn):

[海水][粗鹽][食鹽水]→[氯化鈉晶體]

問題一:粗鹽中含Ca2+、Mg2+、SO42等雜質(zhì),需要提純后才能綜合利用。粗鹽提純的步驟有:

①加入過量的Na2CO3溶液 ②加入過量的BaCl2溶液 ③加入過量的NaOH溶液 ④調(diào)節(jié)溶液的pH等于7 ⑤溶解 ⑥過濾 ⑦蒸發(fā),正確的操作順序是____(填選項(xiàng)字母)

a.⑤②③①⑥④⑦ b.⑤①②③⑥④⑦

c.⑤②①③④⑥⑦ d.⑤③②①⑥④⑦

問題二:蒸發(fā)進(jìn)行到____時(shí),停止加熱。

問題三:粗鹽中含有少量泥沙、CaCl2、MgCl2及硫酸鹽,將粗鹽溶解后,先過濾將泥沙除去,再檢驗(yàn)濾液中的SO42,如何檢驗(yàn)?zāi)澄粗芤褐械?/span>SO42___

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