【題目】甲醇作為基本的有機(jī)化工產(chǎn)品和環(huán)保動力燃料具有廣闊的應(yīng)用前景,CO2加氫合成甲醇是合理利用CO2的有效途徑。由CO2制備甲醇過程可能涉及反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.19 kJ·mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2
反應(yīng)Ⅲ:CO2(g)+3H2g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=-49.58 kJ·mol-1
回答下列問題:
(1)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的化學(xué)平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3、則K3=__________(用K的代數(shù)式表示)
(2)在恒壓密閉容器中,充入一定量的 H2 和 CO2(假定僅發(fā)生反應(yīng)Ⅲ),實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)物在不同溫度下,反應(yīng)體系中 CO2 的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖 1 所示。
①比較 T1 與 T2 的大小關(guān)系:T1____________T2(填“<”、“=”或“>”)
②在 T1 和 p6 的條件下,往密閉容器中充入 3 mol H2 和 1 mol CO2,該反應(yīng)在第 5 min 時達(dá)到平衡,此時容器的體積為 1.8 L,則該反應(yīng)在此溫度下的平衡常數(shù)為________。
a.若此條件下反應(yīng)至 3 min 時刻,改變條件并于 A 點(diǎn)處達(dá)到平衡,CH3OH 的濃度隨反應(yīng)時間的變化趨勢如圖 2所示(3~4 min 的濃度變化未表示出來),則改變的條件為 __________,請用 H2 的濃度變化計(jì)算從4 min開始到 A點(diǎn)的反應(yīng)速率v(H2)= _________(保留兩位小數(shù))。
b.若溫度不變,壓強(qiáng)恒定在 p8 的條件下重新達(dá)到平衡時,容器的體積變?yōu)?/span>_______L
【答案】K3=K1χK2 < 4/27 或0.148 減小壓強(qiáng) 0.08 mol·L-1·min-1 8/15 或0.533
【解析】
(1)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義進(jìn)行分析;
(2)①由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng),因此在壓強(qiáng)相等時溫度升高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低,所以根據(jù)圖像可知T1<T2;
②根據(jù)三段式進(jìn)行分析計(jì)算。
(1)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義,反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡常數(shù)K1=[c(CO)c(H2O)]/[c(CO2)c(H2)],
反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)平衡常數(shù)K2=[c(CH3OH)]/[c(CO)c2(H2)] ,反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡常數(shù)K3=
[c(CH3OH)c(H2O)]/[c(CO2)c3 (H2)],則K3=K1×K2,故答案為:K3=K1×K2。
(2)①由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng),因此在壓強(qiáng)相等時溫度升高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低,所以根據(jù)圖像可知T1<T2,故答案為:<。
②根據(jù)圖像可知在T1和P6的條件下二氧化碳的轉(zhuǎn)化率是40%,往密閉容器中充入3molH2和1molCO2,該反應(yīng)在第5min時達(dá)到平衡,此時容器的體積為1.8L,則此時反應(yīng)的二氧化碳是0.4mol,所以
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
初始量(mol)1 3 0 0
變化量(mol)0.4 1.2 0.4 0.4
平衡量(mol)0.6 1.8 0.4 0.4
所以平衡時二氧化碳、氫氣、甲醇和水蒸氣的濃度分別是(mol/L)1/3、1、2/9、2/9
因此該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2/9×2/9÷1/3×13=4/27=0.148。
a.若此條件下反應(yīng)至3min時刻,改變條件并于A點(diǎn)處達(dá)到平衡,CH3OH的濃度隨反應(yīng)時間的變化趨勢如圖2所示,此時需要的時間是6min>5min,這說明反應(yīng)速率降低,因此改變的條件為降低壓強(qiáng),由圖2可知,從4 min開始到 A點(diǎn)的反應(yīng)速率v(CH3OH)=(0.21-0.15)mol/L/(6.3-4)min= 0.026 mol·L-1·min-1,由反應(yīng)方程式v(H2):v(CH3OH)=3:1,故用 H2 的濃度變化計(jì)算從4 min開始到 A點(diǎn)的反應(yīng)速率v(H2)= 0.08 mol·L-1·min-1,故答案為:減小壓強(qiáng),0.08 mol·L-1·min-1。
b.若溫度不變,壓強(qiáng)恒定在P8的條件下重新達(dá)到平衡時二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為60%,則
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
初始量(mol)1 3 0 0
變化量(mol)0.6 1.8 0.6 0.6
平衡量(mol)0.4 1.2 0.6 0.6
所以0.6/V×0.6/V÷0.4/V×(1.2/V)3=4/27
解得V=8/15L= 0.533L
故答案為:8/15或 0.533。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】對于平衡體系mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ΔH<0,下列結(jié)論中不正確的是
A. 若溫度不變,將容器的體積縮小到原來的一半,此時A的濃度為原來的2.1倍,則m+n<p+q
B. 若平衡時,A、B的轉(zhuǎn)化率相等,說明反應(yīng)開始時,A、B的物質(zhì)的量之比為m∶n
C. 若m+n=p+q,則往含有a mol氣體的平衡體系中再加入a mol的B,達(dá)到新平衡時,氣體的總物質(zhì)的量等于2a mol
D. 若溫度不變時,在恒容條件下充入稀有氣體增大壓強(qiáng),該反應(yīng)速率加快
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】H2A為二元弱酸。20℃時,配制一組c(H2A)+c(HA﹣)+c(A2﹣)=0.100molL﹣1的H2A和NaOH的混合溶液,溶液中部分微粒的物質(zhì)的量濃度隨pH的變化曲線如下圖所示。下列指定溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系一定正確的是( )
A. H2A的Ka1=10﹣1.2
B. pH=4.2的溶液中:c(HA﹣)=c(A2﹣)=0.050 molL﹣1
C. pH=7的溶液中:c(Na+)>2c(A2﹣)+c(H+)
D. c(Na+)=0.150 molL﹣1的溶液中:2c(OH﹣)+c(HA﹣)+3c(H2A)=2c(H+)+c(A2﹣)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】CO2是一種廉價的碳資源,其綜合利用具有重要意義;卮鹣铝袉栴}:
(1)CO2與CH4經(jīng)催化重整,制得合成氣:CH4(g)+ CO2(g)2CO (g)+ 2H2(g)
①已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:
化學(xué)鍵 | C—H | C=O | H—H | CO(CO) |
鍵能/kJ·mol1 | 413 | 745 | 436 | 1075 |
則該反應(yīng)的ΔH=_________。分別在v L恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓,容積可變)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合氣體。兩容器中反應(yīng)達(dá)平衡后放出或吸收的熱量較多的是_______(填“A” 或“B ”)。
(2)CO2可以被NaOH溶液捕獲。
①若所得溶液pH=13,CO2主要轉(zhuǎn)化為_______(寫離子符號);若所得溶液c(HCO3)∶c(CO32)=2∶1,溶液pH=___________。(室溫下,H2CO3的K1=4×107;K2=5×1011)
②當(dāng)2molCO2通入3molNaOH被吸收時,溶液中離子濃度關(guān)系正確的是(選填字母)________。
a.c(Na+)+c(H+)=c(CO32)+c(HCO3-)+c(OH-)
b.c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32)> c(OH-)>c(H+)
c.3c(Na+)=2[c(CO32)+c(HCO3-) +c(H2CO3)]
(3)CO2輔助的CO—O2燃料電池,工作原理如圖所示,固體介質(zhì)中CO32— 可定向移動。電池的負(fù)極反應(yīng)式:________________________________電池工作時需向某電極通入CO2以觸發(fā)反應(yīng),該電極為_____________(填“甲”或“乙”)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】K4[Fe(CN)6]可用于生產(chǎn)油漆、藥物等。
(1)Fe2+的核外電子排布式為_____。
(2)CN﹣中C原子軌道的雜化類型為_____。與CN﹣互為等電子體的一種分子的結(jié)構(gòu)式為_____。
(3)[Cu(H2O)4]2+結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。[Fe(CN)6]4﹣結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,請?jiān)趫D中相應(yīng)位置補(bǔ)填配體_________。
(4)已知3K4Fe(CN)612KCN+Fe3C+3C+(CN)2↑+2N2↑.(CN)2分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比n(σ):n(π)=_____。
(5)鐵觸媒是合成氨反應(yīng)的催化劑,其表面存在氮原子。氮原子在鐵表面上的單層附著局部示意如圖所示。則鐵表面上氮原子與鐵原子的數(shù)目比為_____。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(1)質(zhì)量比為16∶7∶6的三種氣體SO2、CO、NO,分子個數(shù)之比為_____________;氧原子個數(shù)之比為____________。
(2)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,6.8g PH3與標(biāo)準(zhǔn)狀況下_______L CH4含有相同數(shù)目的H原子。
(3)某氣體氧化物化學(xué)式為RO2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1.28 g該氧化物的體積為448 mL,則該氧化物的摩爾質(zhì)量為________,R的相對原子質(zhì)量為________。
(4)273 K、1.01×105 Pa時氣態(tài)單質(zhì)X2的密度為1.25 g·L-1,則X的相對原子質(zhì)量為________
(5)相同溫度和壓強(qiáng)條件下,一定體積的氣態(tài)氫化物H2R的質(zhì)量是等體積NH3的2倍,則R的相對原子質(zhì)量為____________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】寫出下列轉(zhuǎn)化過程的化學(xué)方程式。單質(zhì)、氧化物、酸、堿和鹽的相互關(guān)系,可以用下圖簡單表示,限選擇鐵、碳、氧氣、鹽酸、氧化鈣、二氧化碳、水、氫氧化鈣8種物質(zhì)作為反應(yīng)物,將圖中指定序號的轉(zhuǎn)變用化學(xué)方程式表示(所寫化學(xué)方程式不得重復(fù))。
①______,②_______,③_______,④________,⑤____,⑥_______,⑦______。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】著名的“侯氏制堿法”主要反應(yīng)原理是:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl。若實(shí)驗(yàn)室根據(jù)此原理制備少量的Na2CO3,主要實(shí)驗(yàn)包括:制取NH3和CO2→生成NaHCO3→分離NaHCO3→制取Na2CO3 四個步驟。下列實(shí)驗(yàn)選用的主要儀器或主要步驟不正確的是
A. 制取氨氣,可選用②③
B. 分離 NaHCO3,可選用④⑤⑦
C. 制取 Na2CO3,可選用①②⑦⑧
D. 制取 NaHCO3時,應(yīng)先在⑨中通入CO2后再加入氨水
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】常溫下,向20 mL 0.2 mol·L-1二元酸H2A溶液中滴加0.2 mol·L-l NaOH溶液,有關(guān)微粒物質(zhì)的量變化如圖。下列敘述正確的是( )
A. 當(dāng)V(NaOH)="20" mL時,溶液中各離子濃度的大小順序?yàn)椋?/span>c(Na+)>c(HA-)>c( A2-)>c( OH-)> ((H+)
B. 等體積等濃度的NaOH溶液與H2A溶液混合后,其溶液中水的電離程度比純水中的大
C. 等濃度H2A和NaHA的混合溶液中無論加入少量的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿,溶液的pH變化都不大
D. 當(dāng)V(NaOH) ="40" mL時,升高溫度,c(Na+)/c(A2-)減小
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