【題目】甲醇被稱為2l世紀的新型燃料,工業(yè)上可以用CH4和H2O為原料來制備甲醇.
(1)將1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入容積為10L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)
Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖甲:
已知100℃,壓強為P1時,達到平衡所需的時間為5min,
①則用 H2 表示的平均反應(yīng)速率為______.
②在其它條件不變的情況下升高溫度,化學(xué)平衡常數(shù)將____(填“增大”“減小”或“不變”).
③圖中的P1____P2(填“<”、“>”或“=”),在100℃,壓強為P1時平衡常數(shù)為_______.
④保持反應(yīng)體系100℃,壓強為P1,5min后再向容器中沖入H2O、 H2各0.5mol,化學(xué)平衡將向___移動(填“向左”“向右或“不”).
(2)在一定條件下,將a mol CO與 3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)發(fā)生反應(yīng)
Ⅱ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
①該反應(yīng)的△H___0,△S___0(填“<”、“>”或“=”).
②若容器容積不變,下列措施可以提高CO轉(zhuǎn)化率的是____.
A.升高溫度
B.將CH3OH(g)從體系中分離出來
C.充入He,使體系總壓強增大
D.再充入1mol CO和3mol H2.
【答案】0.030molL-1min-1 增大 < 2.25×10-2 向左 < < BD
【解析】
(1)①根據(jù)圖知道平衡時甲烷的轉(zhuǎn)化率,求出c(CH4),根據(jù)v=c/t 計算v(CH4),利用速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v(H2);
②轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強圖象有三個變量,應(yīng)“定一議二”;
③根據(jù)定一議二原則,定溫度同,再比較壓強,即作垂直x軸的輔助線,比較平衡時甲烷的轉(zhuǎn)化率,由此判斷;平衡常數(shù)k=c(CO)c2(H2)/c(CH4)c(H2O),計算出平衡時各組分的濃度,代入平衡常數(shù)表達式計算;
④保持反應(yīng)體系為100℃,5min后再向容器中沖入H2O、H2各0.5mol,根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)的相對大小的判斷;
(2)①混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇,則說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng);
②容器容積不變,增加甲醇產(chǎn)率,平衡向正反應(yīng)移動,根據(jù)外界條件對平衡的影響分析。
(1)①由100℃平衡CH4的轉(zhuǎn)化率為0.5可以知道,消耗CH4為1×0.5=0.5mol,平衡時甲烷的濃度變化量為:0.5/10=0.05mol/L,根據(jù)甲烷與氫氣的計量數(shù)關(guān)系,則: v(H2)=3 v(CH4)=3×0.05/5=0.030molL-1min-1;因此,本題正確答案是: 0.030molL-1min-1。
②當(dāng)壓強為p1時,升高溫度,甲烷的轉(zhuǎn)化率提高,平衡向正向移動,所以正向為吸熱反應(yīng),所以升高溫度平衡常數(shù)變大;綜上所述,本題答案是:增大。
③通過圖表可以知道當(dāng)溫度相同時,p2→p1時,甲烷的轉(zhuǎn)化率提高,平衡向正向移動,正向為氣體系數(shù)增大的反應(yīng),根據(jù)減小壓強平衡向系數(shù)增大的方向移動可得出p1< p2;因此,本題正確答案是: <。
④ CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
初始濃度: 0.1 0.2 0 0
變化濃度: 0.05 0.05 0.05 0.15
平衡濃度: 0.05 0.15 0.05 0.15
100℃時平衡常數(shù)=0.05×(0.15)3/0.05×0.15= 2.25×10-2;5min后再向容器中沖入H2O、 H2各0.5mol,各物質(zhì)濃度為:c(H2O)=0.15+0.05=0.2mol/L,c(H2)= =0.15+0.05=0.2mol/L,QC=0.23×0.05/0.05×0.2=0.04> 2.25×10-2,正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率,平衡向左移動;綜上所述,本題答案是:2.25×10-2,向左。
(2)①混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇,則說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以△H<0 ;正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),氣體的物質(zhì)的量越多,其熵越大,所以△S<0;因此,本題正確答案是:<, <。
②A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向吸熱方向移動,即向逆反應(yīng)方向移動, CO轉(zhuǎn)化率降低,故A錯誤;
B.將 CH3OH(g)從體系中分離,產(chǎn)物的濃度降低,平衡向正反應(yīng)移動,CO轉(zhuǎn)化率增大,故B正確;
C.充入He,使體系總壓強增大,容器容積不變,反應(yīng)混合物各組分濃度不變,平衡不移動, CO轉(zhuǎn)化率不變,故C錯誤;
D.再充入1mol CO和3mol H2,可等效為壓強增大,平衡向體積減小的方向移動,即向正反應(yīng)方向移動,CO轉(zhuǎn)化率增大,故D正確;
因此,本題正確答案是:BD。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-569.6kJ/mol,2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+482.1 kJ/mol,F(xiàn)有1g液態(tài)H2O,蒸發(fā)時吸收的熱量是 ( )
A. 2.43 kJ B. 4.86 kJ C. 43.8 kJ D. 87.5 kJ
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列各圖象能正確反映其對應(yīng)操作中各量變化關(guān)系的是 ( )
A. 用一定質(zhì)量的高錳酸鉀加熱制氧氣
B. 向一定質(zhì)量的石灰石中加入過量的稀鹽酸
C. 向一定溫度下的飽和氫氧化鈣溶液中不斷加入氧化鈣固體
D. 分別向等質(zhì)量的鋁和鐵中加入溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)相同的稀鹽酸至過量
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】目前海水液化可采用雙極膜電液析法、同時獲得副產(chǎn)品,其模擬工作原理如圖所示。其中雙極膜(BP)是陰、陽復(fù)合膜,在直流電的作用下,陰、陽膜復(fù)合層間的H2O解離成H+和OH-,作為H+和OH-離子源。M、N為離子交換膜。下列說法正確的是( )
A. X電極為電解池的陰極,該電極反應(yīng)式為:2H+-2e-=H2↑
B. 電子流向:電源負極→X電極→Y電極→電源正極
C. 電路中每轉(zhuǎn)移1mol電子,X、Y兩極共得到標(biāo)準狀況下16.8L的氣體
D. M為陽離子交換膜,A室獲得副產(chǎn)品NaOH;若去掉B室雙極膜,B室產(chǎn)物不變
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】超順磁性的Fe3O4粒子(粒子平均直徑為25nm)在醫(yī)療上有重要作用,實驗室制備方法如下:在有N2保護和劇烈攪拌條件下,向FeCl3、FeCl2混合溶液中滴加氨水,可得到黑色的Fe3O4。實驗裝置如圖:
請回答下列問題:
(1)恒壓滴液漏斗的優(yōu)點是______________________。
(2)充N2的目的是___________,反應(yīng)溫度應(yīng)控制在50℃,加熱方法為___________。
(3)制備超順磁性Fe3O4粒子反應(yīng)原理的離子方程式為______________________。
(4)充分反應(yīng)后,將三頸燒瓶中的混合物通過離心分離,然后水洗,最后用無水乙醇洗滌,用無水乙醇洗滌的優(yōu)點是___________;為了驗證得到的固體是超順磁性的Fe3O4粒子,實驗操作:_______________。為了檢驗超順磁性粒子中含有+2價的鐵,需要的化學(xué)試劑為___________(填代號)。
A.KSCN溶液 B.HCl溶液 C.H2O2溶液 D.K3[Fe(CN)6]溶液
(5)實驗制得的超順磁性的Fe3O4粒子中含有少量的Fe(OH)3,為測得Fe3O4的含量,稱取mg試樣,放在小燒杯中用足量稀硫酸溶解后定容于100mL容量瓶中,準確量取其中的20.00mL溶液置于錐形瓶中,然后用cmol/L的KMnO4溶液進行滴定,當(dāng)______________________停止滴定,然后重復(fù)二次滴定,平均消耗KMnO4溶液ⅴmL,該樣品的純度為___________。(已知MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知:CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(1) △H = ―Q1 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) △H = ―Q2 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)==2H2O(1) △H = ―Q3kJ/mol
常溫下,取體積比為4:1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L(折合成標(biāo)準狀況),經(jīng)完全燃燒后恢復(fù)至常溫,則放出的熱量為多少kJ
A. 0.4Q1+0.05Q3 B. 0.4Q1+0.05Q2
C. 0.4Q1+0.1Q3 D. 0.4Q1+0.1Q2
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(1)在25℃、101 kPa下,1 g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱22.68 kJ,則該反應(yīng)的燃燒熱的熱化學(xué)方程式應(yīng)為_________________。
(2)化學(xué)反應(yīng)的焓變與反應(yīng)物和生成物的鍵能有關(guān)。所謂鍵能就是:在101kPa、298 K時,斷開1 mol氣態(tài)AB為氣態(tài)A、氣態(tài)B時過程的焓變,用ΔH298(AB)表示;斷開化學(xué)鍵時ΔH>0[如H2(g)=2H(g) ΔH= +436 kJ·mol-1],形成化學(xué)鍵時ΔH<0[如2H(g)=H2(g) ΔH= - 436 kJ·mol-1]。
已知:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH= -185 kJ·mol-1 ΔH298(H2)=+ 436 kJ·mol-1 ,ΔH298(Cl2)= +247 kJ·mol-1則ΔH298(HCl)=__________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】溫度為T1時,將氣體X和氣體Y各1.6mol充入10L恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)X(g)+Y(g)2Z(g),一段時間后達到平衡。反應(yīng)過程中測定的數(shù)據(jù)如表:下列說法正確的是
t/min | 2 | 4 | 7 | 9 |
n(Y)/mol | 1.2 | 1.1 | 1.0 | 1.0 |
A. 反應(yīng)0~4 min的平均速率υ(Z)=0.25 mol/(Lmin)
B. T1時,反應(yīng)的平衡常數(shù)K1=1.2
C. 其他條件不變,9 min后,向容器中再充入1.6 molX,平衡向正反應(yīng)方向移動,再次達到平衡時X的濃度減小,Y的轉(zhuǎn)化率增大
D. 其他條件不變,降溫到T2達到平衡時,平衡常數(shù)K2=4,則此反應(yīng)的△H<0
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