【題目】CH4超干重整CO2技術(shù)可得到富含CO的化工原料;卮鹣铝袉(wèn)題:
(1)CH4超干重整CO2的催化轉(zhuǎn)化如圖所示:
①已知:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206.2kJ/mol ;
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H2=-165kJ/mol;
過(guò)程I的熱化學(xué)方程式為_______。
②關(guān)于上述過(guò)程II的說(shuō)法不正確的是______(填字母)。
a.實(shí)現(xiàn)了含碳物質(zhì)與含氫物質(zhì)的分離 b.可表示為CO2+H2H2O(g)+CO c.CO未參與反應(yīng) d.Fe3O4、CaO為催化劑,降低了反應(yīng)的ΔH
③其他條件不變,在不同催化劑(I、II、III)作用下,反應(yīng)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)進(jìn)行相同時(shí)間后,CH4的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示。a點(diǎn)是否達(dá)到平衡狀態(tài)?________(填“是”或“否”);b點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化率高于c點(diǎn),原因是________。
(2)在剛性密閉容器中,加入CH4和CO2,二者分壓分別為20 kPa、25 kPa,加入Ni/α-Al2O3催化劑并加熱至1123 K使其發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率v(CO)=1.3×10-2·p(CH4) ·p(CO2)。(單位忽略),某時(shí)刻測(cè)得p(CO)=20 kPa,則p(CO2)=________kPa,v(CO)=________(單位忽略)。
②達(dá)到平衡后測(cè)得體系壓強(qiáng)是起始時(shí)的1.8倍,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的計(jì)算式為Kp=________。(用各物質(zhì)的分壓計(jì)算)
【答案】CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol-1 cd 否 b和c都未達(dá)平衡,b點(diǎn)溫度高,反應(yīng)速率快,相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率高 15 1.95
【解析】
根據(jù)蓋斯定律,由已知熱化學(xué)方程式求出所求熱化學(xué)方程式;由題中圖示可知,過(guò)程II的反應(yīng)分兩步,依據(jù)各步反應(yīng)可判斷;根據(jù)催化劑只影響化學(xué)反應(yīng)速率,不影響化學(xué)平衡移動(dòng),則使用不同的催化劑,達(dá)平衡時(shí)CH4轉(zhuǎn)化率是一樣的予以判斷;根據(jù)化學(xué)平衡“三段式”計(jì)算CO2的分壓,v(CO),Kp的值。
(1)①由題圖可知,過(guò)程I發(fā)生CH4+CO2 2CO+2H2反應(yīng),根據(jù)I.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206.2kJ/mol ;II.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H2=-165kJ/mol;則I×2+II得:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=2△H1+△H2=2×206.2kJ/mol+(-165kJ/mol)=+247.4kJ/mol;答案為CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+247.4kJ/mol。
②過(guò)程Ⅱ的反應(yīng)第一步是CO+CO2+H2+Fe3O4+CaO→H2O+Fe+CaCO3,第二步反應(yīng):Fe+CaCO3+稀有氣體→稀有氣體+Fe3O4+CaO+CO,
a.上述分析可知,兩步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了含碳物質(zhì)與含氫物質(zhì)的分離,故a正確;
b.反應(yīng)過(guò)程中有催化劑(Fe3O4、CaO)和中間產(chǎn)物(Fe、CaCO3),總反應(yīng)可表示為CO2+H2=H2O (g)+CO,故b正確;
c.CO最后剩余是一氧化碳參與反應(yīng)過(guò)程,最后又生成CO,故c錯(cuò)誤;
d.Fe3O4、CaO為催化劑,僅改變反應(yīng)速率不能改變反應(yīng)的△H,故d錯(cuò)誤;
答案為cd。
③因?yàn)榇呋瘎┲桓淖兎磻?yīng)速率不改變平衡移動(dòng),所以最終不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下達(dá)平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率相同,故a點(diǎn)所代表的狀態(tài)不是平衡狀態(tài),此時(shí)反應(yīng)一直向正反應(yīng)方向移動(dòng),b和c都沒(méi)平衡,b點(diǎn)溫度高,反應(yīng)速率快,相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率高,所以b點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化率高于c點(diǎn);答案為否,b和c都沒(méi)平衡,b點(diǎn)溫度高,反應(yīng)速率快,相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率高。
(2)①在剛性密閉容器中,CH4和CO2的分壓分別為20kPa、25 kPa,加入Ni/α-A12O3催化劑并加熱至 1123K 使其發(fā)生反應(yīng):某時(shí)刻測(cè)得p(CO)=20kPa, 則p(CO2)=15kPa,v(CO)=1.3×10-2·p(CH4) ·p(CO2)= 1.3×10-2×10×15=1.95;答案為15,1.95。
②達(dá)到平衡后測(cè)得體系壓強(qiáng)是起始時(shí)的1.8倍,設(shè)達(dá)到平衡狀態(tài)消耗甲烷分壓x則=1.8,解得x=18,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的計(jì)算式為Kp== = ;答案為。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是
A.溴水中存在Br2+H2OHBr+HBrO,當(dāng)加入硝酸銀溶液后,溶液顏色變淺
B.反應(yīng)CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g) ΔH<0,平衡后,升高溫度體系顏色變深
C.用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl
D.合成氨反應(yīng),為提高氨的產(chǎn)率,可加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎?/span>
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某溫度下,向一定體積0.1mol·L-1的氨水中逐滴加入等濃度的鹽酸,溶液中pOH [pOH=-lg c(OH-)]與pH的變化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是
A.M點(diǎn)和N點(diǎn)溶液中H2O的電離程度相同
B.Q點(diǎn)溶液中,c(H+)=c(OH-),pH =7
C.M點(diǎn)溶液的導(dǎo)電性小于Q點(diǎn)溶液的導(dǎo)電性
D.N點(diǎn)溶液加水稀釋,變小
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程中,金屬起著重要的作用。
(1)以下有關(guān)金屬單質(zhì)的敘述正確的是_______。
A.金屬鈉非;顫,在實(shí)驗(yàn)室中保存在石蠟油或煤油中
B.用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔,在酒精燈上加熱,可觀察到鋁箔熔化,并有熔融物滴下
C.鐵單質(zhì)與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+3H2O(g)=Fe2O3+3H2
(2)把NaOH、MgCl2、AlCl3三種固體組成的混合物溶于足量水后有1.16 g白色沉淀,在所得的濁液中逐滴加入1 mol·L-1 HCl溶液,加入HCl溶液的體積與生成沉淀的質(zhì)量關(guān)系如下圖所示,試回答:
①A點(diǎn)的沉淀物的化學(xué)式為________;B點(diǎn)的沉淀物的化學(xué)式為________________________;寫(xiě)出A→B段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_____________________________。
②原混合物中MgCl2的質(zhì)量是________g,AlCl3的質(zhì)量是________g,NaOH的質(zhì)量是________g。
③Q點(diǎn)HCl溶液加入量是________mL。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】白磷在過(guò)量氫氧化鉀溶液中可以發(fā)生反應(yīng):P4+3KOH+3H2O = PH3↑+3KH2PO2。若用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.3.1 g白磷所含共價(jià)鍵的數(shù)目為0.15NA
B.KH2PO2為正鹽,且10.4 g該固體物質(zhì)中含離子數(shù)目為0.2NA
C.2.8 g KOH參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.05NA
D.室溫下,10 mL pH=11的KOH溶液稀釋100倍,水電離出的OH-的數(shù)目約為10-5NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】對(duì)于反應(yīng)3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,以下敘述正確的是( 。
A.Cl2是氧化劑,NaOH是還原劑
B.被氧化的氯原子和被還原的氯原子的物質(zhì)的量之比為5∶1
C.Cl2既做氧化劑又做還原劑
D.氧化劑得電子數(shù)與還原劑失電子數(shù)之比為5∶1
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2X(g)+Y(s)2Z(g) ΔH<0,達(dá)到平衡時(shí),下列說(shuō)法正確的( )
A.減小容器體積,平衡正向移動(dòng)B.再加入Z,達(dá)平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)增大
C.再加入X,X的轉(zhuǎn)化率減小D.降低溫度,Y的轉(zhuǎn)化率增大
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】莽草酸的一種異構(gòu)體A在濃硫酸作用下加熱可得到B.下列說(shuō)法不正確的是( 。
A. X的化學(xué)式為H20
B. A既能使溶液褪色,又能使酸性溶液褪色
C. B所有碳原子在同一平面上
D. 與B分子式相同,有三個(gè)官能團(tuán)且苯環(huán)上的一氯取代物有兩種的異構(gòu)體只有一種
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列離子方程式正確的是 ( )
A.Na與H2O反應(yīng):Na+H2O=Na++OH-+H2↑
B.向Ca(HCO3)2溶液中加入足量的NaOH溶液:Ca2++HCO+OH-=CaCO3↓+H2O
C.向含0.2 mol FeI2的溶液中滴加含0.25 mol Cl2的氯水:2Fe2++8I-+5Cl2=2Fe3++4I2+10Cl-
D.電解MgCl2溶液:2H2O+2Cl-2OH-+H2↑+Cl2↑
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