【題目】合成氣(CO+H2)可利用甲烷與水蒸氣重整反應制得。
(1)已知:①H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H1=-242kJmol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-576kJmol-1
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=-802.6KJmo1-1
則甲烷和水蒸氣重整反應CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H4=____。該反應的活化能E1=240.1kJmol-1,則逆反應的活化能E2=____。
(2)重整反應中CH4的平衡轉化率與溫度、壓強關系[其中n(CH4):n(H2O)=1:1]如圖1所示。
①圖中A點的平衡常數(shù)KP=___(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù)),比較A、B、C三點的平衡常數(shù)Kp(A)、KP(B)、KP(C)由大到小的順序為___。
②圖中壓強P1、P2、P3由大到小的順序為___,理由是____。
(3)在恒容密閉容器中充入2mol的CH4和H2O(曲混合氣體,且CH4和H2O(g)的物質的量之比為x,相同溫度下測得H2平衡產率與x的關系如圖2所示。請比較a、b兩點CH4的轉化率a點___b點(填“>”、“<”、“=”下同),a點c(CH4)___b點c[H2O(g)]。當x=1時,下列敘述正確的是____(填序號)。
A.平衡常數(shù)K最大 B.CH4的轉化率最大
C.氫氣的產率最大 D.合成氣的濃度最大
【答案】+211.4kJmol-1 28.7kJmol-1 Kp(C)>Kp(B)>Kp(A) P3>P2>P1 其他條件不變時,壓強增大,平衡左移,甲烷的轉化率減小 > = CD
【解析】
(1)根據(jù)蓋斯定律計算;正反應為吸熱反應,正反應活化能等于逆反應活化能與反應熱之和;
(2)用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù),平衡常數(shù)Kp等于生成物分壓冪之積與反應物分壓冪之積比值;
反應CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)為放熱反應,溫度越高,平衡常數(shù)越大;
②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)是氣體體積增大的反應,由圖知溫度不變時壓強P1、P2、P3下甲烷轉化率逐漸減。
(3)兩種反應物存在,增加其中一種反應物的量,能使另一種反應物的轉化率提高。
(1)(1)已知:①H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H1=-242kJmol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-576kJmol-1
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H3=-802.6KJmo1-1
由③-①×3-②×得CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H4=△H3-△H1×3-△H2×=+211.4kJmol-1。
正反應活化能等于逆反應活化能與反應熱之和,逆反應的活化能E2=E1-△H4=240.1kJmol-1-211.4kJmol-1=28.7kJmol-1,故答案為:+211.4kJmol-1;28.7kJmol-1;
(2)①假設甲烷有1mol,水蒸氣有1mol,則
平衡后混合氣體的總量:(0.8+0.8+0.2+0.6)mol=2.4mol,P(CH4)=P(H2O)=×4.0MPa=Mpa,P(CO)=×4.0MPa=Mpa,P(H2)=×4.0MPa=1Mpa,A點的平衡常數(shù)Kp=;
反應CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)為放熱反應,溫度升高,平衡右移,平衡常數(shù)增大,由圖知,ABC三點溫度依次升高,故平衡常數(shù)大小關系為Kp(C)>Kp(B)>Kp(A),
故答案為:;Kp(C)>Kp(B)>Kp(A);
②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)是氣體體積增大的反應,增大壓強,平衡左移,甲烷轉化率減小,由圖知溫度不變時壓強P1、P2、P3下甲烷轉化率逐漸減小,所以壓強P1、P2、P3由大到小的順序為P3>P2>P1,故答案為:P3>P2>P1;其他條件不變時,壓強增大,平衡左移,甲烷的轉化率減。
(3)兩種反應物存在,增加其中一種反應物的量,能使另一種反應物的轉化率提高,a點H2O的含量相對較大,所以a點CH4的轉化率更高;根據(jù)反應方程式分析,CH4和H2O是按照1:1反應的,a點CH4和
A.平衡常數(shù)K只與溫度有關,溫度不變,K不變,故A錯誤;
B.H2O(g)濃度越大,X越小,CH4的轉化率越大,故C錯誤;
C.由圖知當x=1時,氫氣的產率最大,故C正確;
D.當x=1時,合成氣的濃度最大,故D正確。故答案為:>;=;CD。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】輕質碳酸鈣(CaCO3)是一種重要的化工產品,廣泛應用于油漆、塑料、橡膠和造紙等工業(yè)。一種以低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3)為原料生產高純度輕質碳酸鈣的循環(huán)工藝流程如圖:
回答下列問題:
(1)氣體A為:______,濾渣的主要成分是______。
(2)“沉鈣”過程中發(fā)生的化學反應方程式為______。
(3)在NH4C1尾液中加入氧化鎂并加熱,發(fā)生反應的離子方程式為______。
(4)“系列操作”包含有:______。
(5)氧化鎂可以在尾液處理中循環(huán)使用,______和_______可循環(huán)使用于石灰石制備輕質碳酸鈣的過程中。
(6)輕質碳酸鈣的工業(yè)生產還可以使用“石灰碳化法”:用高品位石灰石焙燒制得生石灰,生石灰消化制得氫氧化鈣,再通入二氧化碳制得碳酸鈣;本題工藝流程與“石灰碳化法,相比,優(yōu)點是:______,______。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知Ksp(CaCO3)=2.8×10-9及表中有關信息:
弱酸 | CH3COOH | H2CO3 |
電離平衡常數(shù)(常溫) | Ka=1.8×10-5 | Ka1=4.3×10-7; Ka2=5.6×10-11 |
下列判斷正確的是
A. 向Na2CO3溶液中滴入酚酞,溶液變紅,主要原因是CO32-+2H2OH2CO3+2OH-
B. 常溫時,CH3COOH與CH3COONa混合溶液的pH=6,則c(CH3COOH)/c(CH3COO-)=18
C. NaHCO3溶液中:c(OH-)-c(H+)=c(H2CO3)-c(CO32-)
D. 2×10-4 mol/L的Na2CO3溶液與CaCl2溶液等體積混合出現(xiàn)沉淀,則CaCl2溶液的濃度一定是5.6×10-5 mol/L
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】二氧化氯(C1O2)易溶于水,是一種處理水的高效安全消毒劑。實驗室以NH4C1、鹽酸、NaClO2為原料制備C1O2的流程如下。已知NCl3晶體在95℃就會發(fā)生爆炸性分解,在熱水中易分解,在空氣中易揮發(fā)。下列說法錯誤的是( )
A.除去C1O2中的NH3可選用飽和食鹽水
B.電解時,發(fā)生反應的化學方程式為NH4C1+2HCl3H2↑+NCl3
C.X溶液中大量存在的離子是Na+、C1-、H+
D.為保證實驗的安全,在電解時要控制好反應溫度
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【題目】一定溫度下,下列溶液的離子濃度關系式正確的是
A.pH=5的H2S溶液中,c(H+)= c(HS-)=1×10-5 mol·L-1
B.pH=a的氨水溶液,稀釋10倍后,其pH=b,則a=b+1
C.pH=2的H2CO3溶液與pH=12的NaOH溶液任意比例混合:c(Na+)+ c(H+)= c(OH-)+c( HCO3-)+c( CO32-)
D.pH相同的①CH3COONa②NaHCO3③NaClO三種溶液的c(Na+):①>②>③
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【題目】常溫下,下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是( )
A.pH=1的溶液中:Fe2+、NO3-、SO42-、Na+
B.由水電離的c(H+)=1×10-14mol·L-1的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、HCO3-
C.=1012的溶液中:NH4+、Al3+、NO3-、Cl-
D.NaHS溶液中:K+、S2-、SO42-、Al3+
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【題目】過氧乙酸(CH3COOOH)是一種高效消毒劑,具有很強的氧化性和腐蝕性,它可由冰醋酸與過氧化氫在一定條件下制得;它可以迅速殺滅多種微生物,包括多種病毒(如:SARS病毒、禽流感病毒)、細菌、真菌及芽孢。下面是市售過氧乙酸商品標簽:
有關資料:H2O2是極弱的電解質,在酸性介質中才能穩(wěn)定存在,是一種強氧化劑。過氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后,反應生成過氧乙酸(CH3COOOH)。CH3COOOH容易放出氧原子,它與空氣中微生物機體作用,達到滅菌目的,是消毒液的主要成分。
(1)某研究性學習小組為了弄清配制過氧乙酸消毒液的甲、乙溶液的主要成分各是什么?進行以下科學探究,請你完成下列相關內容:
①提出假設:甲溶液的主要成分為_________,乙溶液的主要成分為_________。
②實驗驗證:取甲、乙兩種溶液少許,分別加入幾滴_________試液,若①中假設正確,則甲溶液的現(xiàn)象為_____________________,乙溶液的現(xiàn)象為__________。
(2)有關過氧乙酸的敘述正確的是_________ (填編號)
A.過氧乙酸與羥基乙酸(HOCH2COOH)互為同分異構體
B.過氧乙酸與苯酚混合使用可增強消毒效果
C.過氧乙酸與乙酸屬于同系物
D.氧元素的化合價為-2價
(3)實驗室制備少量過氧乙酸,可由冰醋酸和過氧化氫在濃硫酸催化作用下制得,實驗裝置和步驟如下:
①在三頸燒瓶中加入一定量冰醋酸與濃H2SO4的混合液體,再緩緩加入適量30%的雙氧水。
②不斷攪拌并控制B中混合液的溫度為20~30℃至反應結束。
③接入冷凝管和抽氣泵,在錐形瓶中收集得到產品。
請回答下列問題:
①儀器C的名稱是_______________;
②為更好地控制反應溫度,應采用方法是_________________;
③生成過氧乙酸的化學方程式為________________________________________;
④碘量法取2.00mL過氧乙酸試樣稀釋成100mL,從中取出5.00mL,滴加酸性KMnO4溶液至恰好粉紅色以除去殘余H2O2,再加入10mL 10%KI溶液和幾滴淀粉溶液,搖勻,反應完全后再用0.1000mol/L的Na2S2O3標準液滴定至終點(反應方程式為2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),共消耗14.30mL Na2S2O3標準液。該樣品中過氧乙酸的物質的量濃度是_____mol/L。(結果保留小數(shù)點后兩位)(提示:CH3COOOH+2I+2H+ =I2+CH3COOH +H2O)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】關于化學反應中的能量變化,下列說法中不正確的是( )
A. 燃燒反應都是放熱反應
B. 對于可逆反應:aA(g)+bB(g)bC(g)+dD(g),如果正反應放熱,逆反應一定吸熱
C. 氫氣燃燒生成水是一個放熱的化學反應,說明1 mol H2的能量高于1 mol H2O的能量
D. 只有放熱的氧化還原反應才可以設計為原電池
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【題目】近來,鄭州大學藥學院某研究小組合成出具有抗腫瘤活性的化合物X,其合成路線如下圖所示:
已知:
a.R-SH+R’Cl→RS-R’
b
c
請回答:
(1)化合物F的結構簡式_________________,推測E和ClCH2COCl反應得到化合物F的過程中, 二氯甲烷(CH2Cl2)是反應的溶劑,那(CH3CH2)3N的作用是_________________。
(2)下列說法正確的是___________________。
A. 化合物D可與鈉反應
B. 上述生成B、F、化合物X的反應均為取代反應
C. 1 mol 化合物B可以與5 mol H2發(fā)生加成反應
D. 化合物X分子式為C18H18N6OS2
(3)A→B的化學方程式為__________________________________。
(4)寫出同時符合下列條件的的同分異構體的結構簡式:______________。
①紅外光譜顯示分子中含有一個甲基,1H-NMR譜圖顯示苯環(huán)上有兩種化學環(huán)境的氫;
②分子能水解,且能發(fā)生銀鏡反應
(5)設計以甲苯、甲醇為原料合成化合物(用流程圖表示,無機試劑任選)________________________________。
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