【題目】工業(yè)上利用CO和H2合成甲醇,而CO和H2來源于煤的氣化;卮鹣铝袉栴}。
(I).(1)己知:①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H1=-241.8kJ/mol
②C(s)+ O2(g)=CO(g) △H2=-110.5kJ/mol
則焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式為_____________。
(2)已知反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-99kJ/mol中的相關化學鍵鍵能如下:
則x=________
(II)(3)在一容積可變的密閉容器中,lmolCO與2molH2發(fā)生反應:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g), CO在不同溫度下的平衡轉化率(a)與總壓強的關系如下圖所示。
①該反應的△S_____0,圖中的Tl____T2(填“>”、“<”或“=”)。
②該合成反應的溫度一般控制在240~270℃,選擇此溫度范圍的原因有:________。
③圖中a點時以CH3OH的物質的量分數(shù)為_______,該反應的壓強平衡常數(shù)為Kp=______(KPa)-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))。
(4)利用合成氣(主要成分為CO和H2)合成甲醇,發(fā)生主要反應如下:
I: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1
II:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2
III:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H31
上述反應對應的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,它們隨溫度變化曲線如下圖所示。
則△H1______△H3(填“>”、“<”或“=”)。理由是____________。
【答案】 C(s)+H2O(g)===CO(g) + H2 (g) △H2=+131. 3 kJ/mol 1076 < < 此溫度范圍下的催化劑活性高;溫度低于240℃,反應速率太慢;同時該反應為放熱反應,溫度高于270℃,化學平衡逆向移動,轉化率降低 0.25 1.6×10-7 < 由圖可知,隨著溫度升高,K2減小,則△H2>0,根據(jù)蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2,所以△H1<△H3(1分)
【解析】(I)(1)己知:①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H1=-241.8kJ/mol,
②C(s)+ O2(g)=CO(g) △H2=-110.5kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律可知由②-①可得C(s)+H2O(g)===CO(g) + H2 (g) ,則△H2=(-110.5kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+131. 3 kJ/mol ;即焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式為C(s)+H2O(g)===CO(g) + H2 (g) △H2=+131. 3 kJ/mol ;
(2)反應焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和,即CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),x+2×436-413×3-343-465=-99,解之得x=1076;
(II)①反應CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)正方向是氣體物質的量總和減小的方向,則△S<0,壓強相同時一氧化碳的轉化率高,所以平衡正向移動,而正反應是放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動,CO的平衡轉化率減小,故Tl<T2;
②當溫度低于240℃,反應速率太慢;同時該反應為放熱反應,溫度高于270℃,化學平衡逆向移動,轉化率降低,可見該合成反應的溫度一般控制在240~270℃,并且此時催化劑活性高;
③a點的一氧化碳轉化率為50%,總壓為0.5MPa,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol)12 0
變化量(mol)x2xx
平衡量(mol)1-x2-2x x
而一氧化碳轉化率為50%,所以x=0.5mol,a點時以CH3OH的物質的量分數(shù)為×100%=25%;Kp==1.6×10-7(kPa)-2;
(4)由圖可知,隨著溫度升高,K2減小,則△H2>0,根據(jù)蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2,所以△H1<△H3。
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【題目】足量的鋅和下列酸反應,產(chǎn)生H2的物質的量最多的是( )
A.10mL 18.4mol/L H2SO4 B.30mL 3mol/L鹽酸
C.30mL 2mol/L H2SO4 D.30mL 5mol/L HNO3
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某興趣小組同學對實驗室制備氧氣的條件進行如下探究。
【提出問題】①氧化銅是否也能做氯酸鉀分解的催化劑?它是否比二氧化錳催化效果好?
【查閱資料】研究表明,許多金屬氧化物對氯酸鉀的分解有催化作用。分別用下列金屬氧化物作催化劑,氯酸鉀開始發(fā)生分解反應和反應劇烈時的溫度如下表所示:
催化劑 溫度 反應程度 | 氧化鐵 | 氧化鋁 | 氧化銅 | 氧化鎂 |
開始反應 | 420℃ | 515℃ | 305℃ | 490℃ |
劇烈反應 | 490℃ | 540℃ | 350℃ | 545℃ |
實驗室用氯酸鉀制取氧氣,如果不用二氧化錳作催化劑,最好選用的金屬氧化物是___________。
【設計并完成實驗】
Ⅰ. 將3.0g氯酸鉀放在試管中加熱
Ⅱ. 將3.0g氯酸鉀與1.0g二氧化錳均勻混合加熱
Ⅲ. 將3.0g氯酸鉀與Xg氧化銅均勻混合加熱
【實驗現(xiàn)象分析】
Ⅲ中X的值應為_____________,實驗Ⅰ和Ⅲ比較可證明______________________。 現(xiàn)象與實驗Ⅲ相同.實驗Ⅱ和Ⅲ對比的目的是______________________。將實驗Ⅲ反應后的固體加水溶解、過濾、洗滌、干燥,然后進行稱量的目的是_____________________________,最后還要再將黑色粉末和_______________混合加熱進行實驗。
【結論】氧化銅也能作氯酸鉀分解的催化劑,實驗Ⅲ中的化學反應的化學方程式為_____________________________________________________。
【實驗反思】MnO2的用量對 H2O2分解反應有何影響?
【設計并完成實驗】利用圖甲裝置探究“MnO2的用量對 H2O2分解反應的影響”,實驗中為3% H2O2溶液,裝置中產(chǎn)生氧氣的量可以用壓強傳感器測出(在等溫條件下,產(chǎn)生氧氣體積與裝置內壓強成正比,反應放熱忽略不計。)
【討論交流】(1)圖乙是“0.1克MnO2與不同體積的3%H2O2溶液混合”的實驗結果,從圖中可以看出________________________________。圖丙是“不同質量的MnO2與相同體積的3%H2O2溶液混合”的實驗結果,從圖中可以看出____________________________________。
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【題目】近現(xiàn)代中國科學家在化學領域取得了卓越的成就,下列過程不涉及化學變化的是
侯氏制堿法 | 人工合成牛胰島素 | 用青蒿素治療瘧疾 | 獨創(chuàng)無氰電鍍新工藝 |
A.以NH3、CO2、NaCl為原料最終制得純堿 | B.由有機小分子合成有機高分子 | C.用萃取原理從青蒿中提取青蒿素 | D.以銅鹽、堿等溶液為電解液鍍銅 |
A. A B. B C. C D. D
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑,也常用來漂白織物等,其一種生產(chǎn)工藝如下:
回答下列問題:
(1)NaClO2中Cl的化合價為_______。
(2)寫出“反應”步驟中生成ClO2的化學方程式__________________________________。
(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成,精制時,為除去Mg2+和Ca2+,要加入的試劑分別為________、________。“電解”中陰極反應的主要產(chǎn)物是______。
(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應中,氧化劑與還原劑的物質的量之比為________,該反應中氧化產(chǎn)物是_________。
(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力,其定義是:每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為____。(計算結果保留兩位小數(shù))
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】將足量CO2氣體通入水玻璃中,然后加熱蒸干,再在高溫下充分燃燒,最后所得的固體物質是( )
A.硅酸鈉 B.碳酸鈉、硅酸鈉
C.碳酸鈉、二氧化硅 D.二氧化硅
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】煤是一種重要能源,工業(yè)上常把煤進行氣化和液化處理,變?yōu)榍鍧嵞茉。由水蒸氣和熾熱的無煙煤作用可得水煤氣,水煤氣是混合氣體,主要由兩種無色無味氣體組成,是重要的工業(yè)原料。
(1)在工業(yè)生產(chǎn)水煤氣時,燃料層的溫度會下降,這說明____________________________。
(2)提出猜想:水煤氣的成分可能是 ①______和氫氣,②________和氫氣;提出以上猜想的依據(jù)是____________(填元素符號)。
設計實驗:請從下列裝置中選擇一種,設計簡單的實驗證明猜想。
(3)你選擇裝置是(填字母代號)________。
(4)實驗結論:如果__________,那么猜想_________(填序號)是合理。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列說法中正確的是( )
A. 同溫同壓下,具有相同數(shù)目分子的氣體必具有相同的體積
B. 等質量的O2和H2的物質的量之比為16∶1
C. 不同的氣體若體積不等,則它們所含的分子數(shù)一定不等
D. 同溫同體積下,兩種氣體的物質的量之比等于密度之比
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某混合物漿液含有Al(OH) 3、MnO2和少量Na2CrO4。考慮到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小組利用某種方法,使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液,并回收利用,回答有關問題。
(流程圖中的部分分離操作和反應條件未標明)
(1)反應①所加試劑NaOH的電子式為______________。C→Al的制備方法稱為_____________。
(2)該小組探究反應②發(fā)生的條件。D與濃鹽酸混合,不加熱,無變化;加熱有Cl2生成,當反應停止后,固體有剩余,此時滴加硫酸,又產(chǎn)生Cl2 。由此判斷影響該反應有效進行的因素有(填序號)____________。
a、溫度 b、Cl﹣的濃度 c、溶液的酸度
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