【題目】“一碳化學(xué)”是指以含一個碳原子的化合物(如:CO2、CO、CH4、CH3OH等)為初始反應(yīng)物,合成一系列重要的化工原料和燃料的化學(xué)。
(1)以CO2和NH3為原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應(yīng)可表示如下:
反應(yīng)I:2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(s)△H1
反應(yīng)II:NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+72.49kJ/mol
總反應(yīng):2NH3(g)+CO2(g)==CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3=-86.98kJ/mol
請回答下列問題:
①反應(yīng)I的△H1=______ kJ/mol
②反應(yīng)II一般在_________(填“高溫”或“低溫”)情況下有利于該反應(yīng)的進行。
③一定溫度下,在體積為固定的密閉容器中按計量比進行反應(yīng)I,下列能說明反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)的是__________(填序號)。
A.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化 B.容器內(nèi)氣體總壓強不再變化
C.2V正(NH3)=V逆(CO2) D.容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化
④環(huán)境為真空時,在一敞開容器(非密閉容器)中加入NH2COONH4固體,足夠長時間后,反應(yīng)是否建立平衡狀態(tài)? ___________(填“是”或“否”)
(2)將CO2和H2充入一定體積的密閉容器中,在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間的變化如下圖。
①曲線I.II對應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KI_______KII(填“ >”、“<”或“=”)。
②一定溫度下,在容積相同且固定的兩個密閉容器中,按如下方式加入反應(yīng)物,一段時間后達到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反應(yīng)物投入量 | 1molCO2、3molH2 | amolCO2、bmolH2 cmol CH3OH(g)、cmolH2O(g)(a、b、c均不為零) |
若甲容器平衡后氣體的壓強為開始的0.8倍,則甲容器平衡混合氣體中CH3OH(g)的體積分數(shù)為_______,要使平衡后乙容器與甲容器中相同組分的體積分數(shù)相等,且起始時維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,乙容器中c的取值范圍為________。
(3)以TiO2/Cu2Al2O4為催化劑,可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關(guān)系如下圖,乙酸的生成速率主要取決于溫度影響的范圍是________________。
【答案】 -159.47 高溫 BD 否 > 12.5% 0.4<c<1 300~400℃
【解析】(1)①反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H1=a kJmol-1,反應(yīng)Ⅱ:NH2CO2NH4(s) =CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJmol-1,總反應(yīng)Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g) =CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJmol-1,由蓋斯定律總反應(yīng)Ⅲ-反應(yīng)Ⅱ,得到2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H1=a=-159.47kJmol-1,故答案為:-159.47;
②反應(yīng)Ⅱ:NH2CO2NH4(s) =CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJmol-1,反應(yīng)前后氣體體積增大,△S>0,焓變分析可知是吸熱反應(yīng),△H>0,所以依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)△H-T△S<0,需要在高溫下反應(yīng)自發(fā)進行,故答案為:高溫;
③A.反應(yīng)I中反應(yīng)物為氣體,生成全部為固體,所以在反應(yīng)前后,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變,所以不能作為平衡狀態(tài)的判斷標志,故A錯誤;B.反應(yīng)I中,氣體的物質(zhì)的量減小,所以反應(yīng)的壓強減小,所以容器內(nèi)氣體總壓強不再變化時,說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài),故B正確;C.反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時v正(NH3)=2v逆(CO2),故C錯誤;D.反應(yīng)I中,容器體積不變,氣體質(zhì)量減小,所以當容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化時,說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài),故D正確;故選BD;
④環(huán)境為真空時,在一敞開容器(非密閉容器)中加入NH2COONH4固體,發(fā)生NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g),水蒸氣進入環(huán)境中,濃度近似為0,無論經(jīng)過多長時間,反應(yīng)都不會建立平衡狀態(tài),故答案為:否;
(2)①II平衡時間小于I,說明II反應(yīng)速率大于I,且平衡時II中CH3OH的物質(zhì)的量小于I,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動,則只能是升高溫度,即II的溫度大于I,溫度越高,平衡向逆反應(yīng)方向移動,導(dǎo)致化學(xué)平衡常數(shù)越小,所以KⅠ>KⅡ,,故答案為:>;
②設(shè)二氧化碳反應(yīng)量為x
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
初始量(mol): 1 3 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol): x 3x x x
平衡量(mol):1-x 3-3x x x
甲中平衡后氣體的壓強為開始時的0.8倍,即=0.8 ,解得x=0.4mol,甲容器平衡混合氣體中CH3OH(g)的體積分數(shù)=物質(zhì)的量分數(shù)=×100%=12.5%;依題意:甲、乙為等同平衡,且起始時維持反應(yīng)逆向進行,所以全部由生成物投料,c的物質(zhì)的量為1mol,c 的物質(zhì)的量不能低于平衡時的物質(zhì)的量0.4mol,所以c的物質(zhì)的量為:0.4<c<1mol,故答案為:12.5%;0.4<c<1;
(3)①溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低,在300℃時失去活性,故以后乙酸的生成速率升高是由溫度升高導(dǎo)致的,故乙酸主要取決于溫度影響的范圍為300℃~400℃,故答案為:300℃~400℃。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列每組中各物質(zhì)內(nèi)既有離子鍵又有共價鍵的一組是( )
A.NaOH、H2SO4、(NH4)2SO4B.MgO、Na2SO4、NH4HCO3
C.Na2O2、KOH、Na2SO4D.HCl、Al2O3、MgCl2
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】實驗室有兩瓶失去標簽的溶液,其中一瓶是H2SO4,另一瓶是蔗糖溶液。鑒別時,下列選用的試紙或試劑不正確的是( )
A. pH試紙 B. KCl溶液
C. BaCl2溶液 D. Na2CO3溶液
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列敘述中不正確的是
A.原子半徑:O>S>Cl
B.還原性:Na>Mg>Al
C.穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr
D.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一種“人工固氮”的新方法是在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑表面與水發(fā)生反應(yīng)生成NH3:N2+3H2O2NH3+ O2 , 進一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系,部分實驗數(shù)據(jù)見表(反應(yīng)時間3h):
T/℃ | 30 | 40 | 50 |
生成NH3量/(10﹣6 mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
請回答下列問題:
(1)50℃時從開始到3h內(nèi)以O(shè)2物質(zhì)的量變化表示的平均反應(yīng)速率為molh﹣1 .
(2)該反應(yīng)過程與能量關(guān)系可用如圖表示,則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 .
(3)與目前廣泛應(yīng)用的工業(yè)合成氨方法相比,該方法中固氮反應(yīng)速率較慢.請?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH3生成量的建議: .
(4)工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=﹣92.4kJmol﹣1 . 在某壓強恒定的密閉容器中加入2mol N2和4mol H2 , 達到平衡時,N2的轉(zhuǎn)化率為50%,體積變?yōu)?0L.求: ①該條件下的平衡常數(shù)為;
②若向該容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3 , 且a、b、c均大于0,在相同條件下達到平衡時,混合物中各組分的物質(zhì)的量與上述平衡相同.反應(yīng)放出的熱量(填“>”“<”或“=”)92.4kJ.
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】漂白液、漂白粉和漂粉精既可作棉、麻、紙張的漂白劑,又可用作游泳池及環(huán)境的消毒劑.它們在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用.某實驗小組同學(xué)看到一則報道:某造紙廠誤將槽車中漂白液(NaCl和NaClO的混合液,其中有效成分為NaClO)倒入盛放飽和KAl(SO4)2溶液的池中,造成中毒事件.該小組同學(xué)為探究中毒原因進行了如下實驗.
(1)小組成員甲同學(xué)依據(jù)漂白液具有漂白消毒的性質(zhì)推測,漂白液中ClO﹣具有氧化性.進行如下實驗: Ⅰ.取10mL漂白液,依次加入Na2SO3溶液和BaCl2溶液,觀察到有白色沉淀生成,經(jīng)檢驗白色沉淀不溶于鹽酸.
Ⅱ.另取10mL漂白液,加入品紅溶液,發(fā)現(xiàn)溶液紅色逐漸變淺,一段時間后褪為無色.
Ⅲ.再取10mL漂白液,加入品紅溶液,加入少量稀硫酸酸化后,觀察溶液紅色立即變?yōu)闊o色.
①由實驗Ⅰ得出ClO﹣具有氧化性,寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式 .
②對比實驗Ⅱ和Ⅲ說明ClO﹣氧化性與溶液酸堿性的關(guān)系是 .
(2)小組成員乙同學(xué)依據(jù)(1)中的實驗提出:漂白液在酸性溶液中有Cl2生成,為此進行如下實驗: 首先,他利用pH計分別測得漂白液pH>7,飽和KAl(SO4)2溶液pH<7.然后用下圖1所示的裝置繼續(xù)實驗,探究漂白液在酸性溶液中是否能反應(yīng)生成Cl2 .
①在測定漂白液pH的實驗中,乙同學(xué)沒有選擇pH試紙的理由可能是;
②若打開分液漏斗活塞向燒瓶中加入硫酸,不久燒瓶中有黃綠色氣體產(chǎn)生.A中反應(yīng)的離子方程式 .
③若打開分液漏斗活塞向燒瓶中加入飽和KAl(SO4)2溶液,預(yù)計只有觀察到以下現(xiàn)象 , 才能說明漂白液與酸性溶液混合會產(chǎn)生Cl2 .
(3)為了進一步了解漂白液生產(chǎn)和保存的實際意義,小組其他成員還研究漂白液的穩(wěn)定性,他們查閱資料,下圖是30℃時,pH=11的漂白液中NaClO的質(zhì)量百分含量隨時間變化圖2:
①分析分解速率v(Ⅰ)與v(Ⅱ)的大小關(guān)系,原因是
②4d~8d,Ⅰ中v(NaClO)=mol/(Ld)(常溫下漂白液的密度約為1g/cm3 , 且溶液體積變化忽略不計,結(jié)果保留2位有效數(shù)字.)
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】加熱5.00 g的碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物至反應(yīng)完全,混合物質(zhì)量減少了0.31 g,則原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量為
A. 3.38 g B. 4.16 g C. 4.58 g D. 4.41 g
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】水熱法制備Fe3O4納米顆粒的總反應(yīng):3Fe2++2S2O32﹣+O2+xOH﹣→Fe3O4+S4O62﹣+2H2O,有關(guān)說法正確的是( )
A.每轉(zhuǎn)移1.5mol電子,有1.125mol Fe2+被氧化
B.x=2
C.Fe2+、S2O32﹣都是還原劑
D.每生成1mol Fe3O4 , 轉(zhuǎn)移電子2mol
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】根據(jù)題意解答
(1)相對分子質(zhì)量為72的烷烴,它的一氯代物只有一種,此烷烴的結(jié)構(gòu)簡式為 .
(2)某氣態(tài)烷烴和一氣態(tài)烯烴組成的混合氣體在同溫、同壓下對氫氣的相對密度為13,取標準狀況下此混合氣體4.48L,通入足量的溴水,溴水質(zhì)量增加2.8g,此兩種烴的組成為(填分子式).
(3)有機物的結(jié)構(gòu)可用“鍵線式”表示,如:CH3﹣CH=CH﹣CH3可簡寫為 可簡寫為 .玫瑰的香味物質(zhì)中包含苧烯,苧烯的鍵線式如圖 ,苧烯的分子式為 .
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com