【題目】CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對(duì)溫室氣體的減排具有重要意義。
已知:CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)ΔH=-319kJ·mol1
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH=-283kJ·mol1
回答下列問(wèn)題:
(1)寫(xiě)出CH4-CO2催化重整反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:_______________________________。
(2)某溫度下,向密閉容器中充入CH4與CO2,發(fā)生CH4-CO2催化重整反應(yīng)。測(cè)得平衡混合物中CO(g)的體積分?jǐn)?shù)[φ(CO)]與起始投料比Z[Z=n(CH4)/n(CO2)]的關(guān)系如圖所示;
①當(dāng)Z=2時(shí),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率ɑ=__________%。
②當(dāng)Z=3時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后,CO的體積分?jǐn)?shù)可能是圖1中的_________點(diǎn)(填“C”、“D”或“E”)。
(3)若CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與溫度(T)、壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。
①由圖可知壓強(qiáng)p1__________p2(選填“>”、“<“或“=”);
②在溫度為T5℃,壓強(qiáng)為P1條件下,向2L密閉容器中充入1molCH4與1molCO2發(fā)生CH4-CO2催化重整反應(yīng),則此條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為:_____________________;達(dá)平衡后若再充入1.5molCH4、1.5molCO2、1molCO、1molH2,則此時(shí)v正_______v逆(選填“>”、“<“或“=”);在該條件下,以下能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)平衡的是________________。
A.CH4與CO2的物質(zhì)的量比為1:1
B.氫氣的體積分?jǐn)?shù)不變
C.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
D.當(dāng)消耗1mol的CO2同時(shí),有2mol的CO生成
【答案】CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+247 kJ·mol1 37.5 E < 1 = BC
【解析】
(1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算;
(2) ①列出三行式,找出各量,利用已知條件,列方程求解;
②反應(yīng)物按方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比投料時(shí)產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)最大。
(3)①其他條件相同時(shí),壓強(qiáng)越大CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)越。
②列出三行式,依據(jù)三行式計(jì)算比較;可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),同種物質(zhì)的正逆速率相等,各組分濃度、含量保持不變,由此衍生的其它一些量不變,判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化,該物理量由變化到不變化說(shuō)明達(dá)到平衡。
(1)已知①CH4(g) +O2(g)=CO2(g) +2H2(g)ΔH=-319 kJ·mol1
②CO(g) +1/2O2(g) = CO2(g)ΔH=-283 kJ·mol1
根據(jù)蓋斯定律可知①-②2即得到催化重整反應(yīng):CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) 的△H=(-319 kJ·mol1)-(-283 kJ·mol1 )2=+247 kJ·mol1 ;
故答案為:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+247 kJ·mol1;
(2)①n(CH4 )/n(CO2 )=2,若設(shè)n(CH4)=2amol,則n(CO2)=amol,轉(zhuǎn)化的CO2的物質(zhì)的量為xmol,
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
起始(mol) 2a a 0 0
轉(zhuǎn)化(mol) x x 2x 2x
平衡(mol)2a-x a-x 2x 2x
由圖可知,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),CO的體積分?jǐn)?shù)為20%,則100%=20%,解得x=,
則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率ɑ=100%=37.5%;
②反應(yīng)物按方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比投料時(shí)產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)最大,否則都會(huì)使體積分?jǐn)?shù)減小,故應(yīng)選E點(diǎn);
故答案為:37.5 ;E;
(3)①在相同溫度下,增大壓強(qiáng),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)降低,由圖可知,壓強(qiáng)p1 < p2;
②在溫度為T5℃,壓強(qiáng)為P1條件下,由圖可知,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)為0.5,則,
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
起始(mol) 1 1 0 0
轉(zhuǎn)化(mol) 0.5 0.5 1 1
平衡(mol) 0.5 0.5 1 1
CH4、CO2、 CO、H2平衡時(shí)的濃度分別為:0.25mol/L、0.25mol/L、0.5mol/L、0.5mol/L,
則此條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K===1;
達(dá)平衡后若再充入1.5mol CH4 、1.5mol CO2、 1mol CO、1mol H2,
此時(shí)CH4、CO2、 CO、H2的濃度分別為:1mol/L、1mol/L、1mol/L、1mol/L,
濃度商Qc===1=K,說(shuō)明處于平衡狀態(tài),則此時(shí)v正 =v逆;
A.CH4與CO2的起始量和轉(zhuǎn)化量的物質(zhì)的量比均為1:1,所以比值始終不變,不能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)平衡,故不選A;
B.氫氣的體積分?jǐn)?shù)不變,則各物質(zhì)的含量都保持不變,能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)平衡,故選B;
C.該反應(yīng)前后混合氣體的總質(zhì)量不變,物質(zhì)的量發(fā)生改變,根據(jù)M=,若混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變,則能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)平衡,故選C;
D.由方程式可知,當(dāng)消耗1mol的CO2時(shí),必然生成2mol的CO,不能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)平衡,故不選D;故選BC。
故答案為:< ;1;= ;BC。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)探究二價(jià)鐵的還原性。
序號(hào) | 實(shí)驗(yàn)方案 | 現(xiàn)象 |
Ⅰ | 現(xiàn)象a:生成白色沉淀,3min后沉淀基本變?yōu)榧t色 | |
Ⅱ | 現(xiàn)象b:生成白色沉淀,3min后沉淀顏色幾乎不變 |
(1)實(shí)驗(yàn)所用的FeSO4溶液由Fe2(SO4)3溶液和足量鐵粉反應(yīng)制得,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______。
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中白色沉淀變?yōu)榧t褐色,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。
(3)探究實(shí)驗(yàn)Ⅱ中白色沉淀的組成。
①預(yù)測(cè)沉淀的組成。已知Fe(HCO3)2在水中不存在。
假設(shè)a:依據(jù)NaHCO3溶液顯___性,推測(cè)白色沉淀可能為Fe(OH)2
假設(shè)b:白色沉淀還可能為______(填化學(xué)式)。
②實(shí)驗(yàn)探究沉淀的組成。
i.取少量白色沉淀,充分洗滌,向其中加入稀硫酸,沉淀完全溶解,產(chǎn)生無(wú)色氣泡。
ii向i所得溶液中滴入KSCN溶液,溶液幾乎不變紅。
iii向ⅱ溶液中再滴入少量H2O2,溶液立即變?yōu)榧t色。
由此可知,白色沉淀中一定含有的離子為________________(填離子符號(hào))。
③探究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)白色沉淀在空氣中久置,最終變?yōu)榧t褐色。則該沉淀比實(shí)驗(yàn)Ⅰ中所得的Fe(OH)2_________(填“難”或“易”)于被空氣氧化。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】普通水泥在固化過(guò)程中其自由水分子減少并形成堿性溶液。根據(jù)這一物理化學(xué)特點(diǎn),科學(xué)家發(fā)明了電動(dòng)勢(shì)法測(cè)水泥的初凝時(shí)間。此法的原理如圖所示,反應(yīng)的總方程式為:2Cu+Ag2O=Cu2O+2Ag。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是
A.2molCu與1 molAg2O的總能量低于1 molCu2O與2molAg具有的總能量
B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O
C.測(cè)量原理示意圖中,電流方向從Cu流向Ag2O
D.電池工作時(shí),OH-向Ag電極移動(dòng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖是課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說(shuō)法正確的是
A. 鋅是負(fù)極,電子從銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片
B. 銅片上的電極反應(yīng)式為2H+ + 2e- =H2↑
C. 如果將銅片換成鐵片,電路中的電流方向?qū)⒏淖?/span>
D. 裝置中只存在“化學(xué)能→電能”的轉(zhuǎn)換
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】N2+3H2 2NH3,是工業(yè)上制造氮肥的重要反應(yīng)。下列關(guān)于該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是
A. 降低體系溫度能加快反應(yīng)速率
B. 使用恰當(dāng)?shù)拇呋瘎┠芗涌旆磻?yīng)速率,又能提高N2的轉(zhuǎn)化率
C. 達(dá)到反應(yīng)限度時(shí)各組分含量之比一定等于3∶1∶2
D. 若在反應(yīng)的密閉容器加入1mol N2和過(guò)量的H2,最后不能生成2mol NH3
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】根據(jù)元素周期表和元素周期律,判斷下列敘述不正確的是
A. 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:H2O>NH3>SiH4
B. 氫元素與其他元素可形成共價(jià)化合物或離子化合物
C. 上圖所示實(shí)驗(yàn)可證明元素的非金屬性:Cl>C>Si
D. 用中文“”(ào)命名的第118號(hào)元素在周期表中位于第七周期0族
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖表示構(gòu)成細(xì)胞的元素、化合物及其作用,a、b、c、d代表不同的小分子物質(zhì),A、B、C代表不同的大分子,請(qǐng)回答:
(1)真核細(xì)胞中染色體的主要成分是______,物質(zhì)d的名稱是______。
(2)物質(zhì)b的結(jié)構(gòu)通式為______,b之間發(fā)生脫水縮合的場(chǎng)所是______(填細(xì)胞器)。
(3)組成物質(zhì)C的基本組成單位是______(填物質(zhì)名稱)。
(4)物質(zhì)A為淀粉,組成A的基本組成單位是______(填物質(zhì)名稱)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在一容積可變的密閉容器中加入WO3和H2進(jìn)行反應(yīng):WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g),下列說(shuō)法不正確的是( )
A.將容器的體積縮小一半,其反應(yīng)速率增大
B.保持體積不變,充入氬氣,其反應(yīng)速率不變
C.保持壓強(qiáng)不變,充入氖氣,H2O(g)的生成速率增大
D.保持壓強(qiáng)不變,充入氖氣,H2O(g)、H2(g)的生成速率減小
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】化學(xué)與生活密切相關(guān)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. PM2.5是指粒徑不大于2.5μm的可吸入懸浮顆粒物
B. 綠色化學(xué)要求從源頭上消除或減少生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染
C. 燃煤中加入CaO可以減少酸雨的形成及溫室氣體的排放
D. 天然氣和液化石油氣是我國(guó)目前推廣使用的清潔燃料
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