【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對構(gòu)建生態(tài)文明社會具有重要的意義。

(1)CO可用于煉鐵,

已知:Fe2O3(s)+ 3C(s)=2Fe(s)+ 3CO(g) ΔH 1=+489.0 kJ·mol1

C(s) +CO2(g)=2CO(g) ΔH 2 =+172.5 kJ·mol1

CO還原Fe2O3(s)的熱化學(xué)方程式為___________________________________。

(2)分離高爐煤氣得到的CO與空氣可設(shè)計成燃料電池(以KOH溶液為電解液)。寫出該電池的負(fù)極反應(yīng)式:____________________。

(3)CO2H2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圖。①曲線I、Ⅱ對應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K_____K(填“>”“=”“<”)。

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(dá)到平衡。

反應(yīng)物投入量

1molCO2、3molH2

a molCO2、b molH2、

c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

若甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始的0.8倍,要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,且起始時維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則c的取值范圍為________。

一定溫度下,此反應(yīng)在恒壓容器中進(jìn)行,能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_____。

a.容器中壓強(qiáng)不變 b.H2的體積分?jǐn)?shù)不變 c.c(H2)=3c(CH3OH)

d.容器中密度不變 e.2C=O斷裂的同時有3H-H斷裂

(4)將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為:2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)。已知一定條件下,該反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比[n(H2) / n(CO2)]的變化曲線如下圖。若溫度升高,則反應(yīng)的平衡常數(shù)K____(填增大”、“減小不變。下同);若溫度不變,提高投料比n(H2)/n(CO2),則K__________;該反應(yīng)H_________0(填“>”、“<”“=”)。

【答案】Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g);ΔH=-28.5 kJ·mol1 CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O 1c>0.4 bd 減小 不變 <

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律對已知的兩個熱化學(xué)方程式進(jìn)行加合運(yùn)算;

(2)分析CO燃燒反應(yīng)方程式2CO+O2=2CO2,分析元素化合價變化確定負(fù)極原料及電子轉(zhuǎn)移數(shù)目,電解質(zhì)顯強(qiáng)堿性,CO2、H+不能大量存在;

(3) ①一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù),稱之為化學(xué)平衡常數(shù),本題圖像是生成物CH3OH的物質(zhì)的量與時間函數(shù)關(guān)系,“先拐先平”的原則,生成物濃度越大,則反應(yīng)物濃度越小,平衡常數(shù)就越大。因為“要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等”,所以甲、乙互為“等同平衡”,平衡時各組分物質(zhì)的量分別對應(yīng)相等,利用“三段式”確定甲、乙容器中平衡時CH3OH物質(zhì)的量,若使起始時維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則CH3OH初始物質(zhì)的量不能低于平衡時的CH3OH物質(zhì)的量,另外,只有反應(yīng)完全從生成物開始,c才能取最大值。判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志有兩條依據(jù):一是根據(jù)正、逆反應(yīng)速率相等;二是某一物理量不變時,“變量不變”。

(4) 根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式分析反應(yīng)物濃度與生成物濃度的相對變化即可解答。由圖像分析溫度影響平衡移動的方向,再根據(jù)勒夏特列原理分析該反應(yīng)熱H的正負(fù)。

(1)將已知的兩個熱化學(xué)方程式編號:Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g); ΔH1=+489.0 kJ·mol1,②C(s)+CO2(g)=2CO(g);ΔH2=+172.5kJ·mol1。將×3得Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g);ΔH=ΔH13ΔH2=489.0 kJ·mol13×172.5 kJ·mol1=-28.5 kJ·mol1。所以CO還原Fe2O3(s)的熱化學(xué)方程式為Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g);ΔH=-28.5 kJ·mol1。

(2)該燃料電池總反應(yīng)為2CO+O2=2CO2,CO在反應(yīng)中失去電子,所以通入CO的一極是負(fù)極,因為電解質(zhì)溶液是KOH,所以CO2轉(zhuǎn)化成CO32-,根據(jù)碳元素化合價由+2升高到+4,1molCO失去2mol電子,負(fù)極反應(yīng)式為:CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O

(3)①圖像I、II曲線平行于時間軸對應(yīng)的狀態(tài)是平衡狀態(tài),平衡狀態(tài)時CH3OH物質(zhì)的量曲線I比曲線II多,因容器體積一定,所以平衡時曲線I的生成物濃度比曲線II的生成物濃度高,根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式,可知曲線I的平衡常數(shù)比曲線II要大,所以K>K。

利用“三段式”先求出甲容器平衡時各組分物質(zhì)的量。設(shè)甲容器平衡時CH3OH的物質(zhì)的量為x。

恒溫恒容下, ,則有,解得x=0.4mol。甲容器平衡時各組分物質(zhì)的量分別為CO20.6mol、H21.8mol、CH3OH0.4mol、H2O(g)0.4mol。

因為要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,甲、乙互為等同平衡”,所以達(dá)到平衡時甲、乙容器中各組分物質(zhì)的量分別對應(yīng)相等。要使反應(yīng)開始時逆向進(jìn)行則有下列相關(guān)量:

若使起始時維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,初始投入的CH3OHH2O(g)的物質(zhì)的量不能低于它們平衡時的物質(zhì)的量,即c>0.4,

初始時全部由生成物投料c取最大值,即a、b0, (c-0.4mol)=0.6mol,解得c=1,所以c的范圍是1c>0.4。

③a.因為反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行,容器中壓強(qiáng)一直未變化,所以容器中壓強(qiáng)不變不能作為反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù),a項錯誤;

b.反應(yīng)過程中H2的體積分?jǐn)?shù)一直在變化,所以H2的體積分?jǐn)?shù)不變能判斷該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài),b項正確;

c. c(H2)=3c(CH3OH),但反應(yīng)過程中其數(shù)值可能在變也可能不變,所以c(H2)=3c(CH3OH)不能判斷該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài),c項錯誤;

d.根據(jù)質(zhì)量守恒可知反應(yīng)混合物總質(zhì)量[m()]不變,但反應(yīng)過程中氣體的體積(V)一直在變化,根據(jù)密度可知容器中氣體密度一直在變化,所以容器中氣體密度不變可判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),d項正確;

e.CO2結(jié)構(gòu)是O=C=O,H2的結(jié)構(gòu)是H—H,單位時間內(nèi)“2C=O斷裂”是用CO2表示的正反應(yīng)速率,單位時間內(nèi)“3H—H斷裂”是用H2表示的正反應(yīng)速率,無法確定正、逆反應(yīng)速率是否相等,所以2C=O斷裂的同時有3H-H斷裂不能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),e項錯誤;答案選bd。

(4)由圖像知在投料比不變時CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而減小,即生成物濃度越來越小,反應(yīng)物濃度越來越大,根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式推知平衡常數(shù)值越來越小,所以升高溫度,反應(yīng)的平衡常數(shù)K將減小。因為平衡常數(shù)只受溫度的影響,與濃度無關(guān),所以溫度不變時,提高投料比,平衡常數(shù)K不變。由圖像知隨溫度升高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,即平衡向逆反應(yīng)方向移動,根據(jù)勒夏特列原理,逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即該反應(yīng)H<0。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】某化學(xué)興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究電化學(xué)問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時,觀察到電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)說法正確的是(  )

A. 甲裝置是電解池,乙裝置是原電池

B. 當(dāng)甲中產(chǎn)生0.1 mol氣體時,乙中析出固體的質(zhì)量為6.4 g

C. 實驗一段時間后,甲燒杯中溶液的pH減小

D. 將乙中的C電極換成銅電極,則乙裝置可變成電鍍裝置

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下列說法不正確的是

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A. 工業(yè)制取漂白液的化學(xué)反應(yīng)方程式為Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

B. a點時溶液中各離子濃度:c(Na)>c(Cl)>c(ClO3)=c(ClO)>c(OH)>c(H)

C. t2~t4,ClO離子的物質(zhì)的量下降的原因可能是3ClO= 2Cl+ClO3

D. 使用漂白液時,為了增強(qiáng)漂白效果,可以向漂白液中加入濃鹽酸

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【題目】A、B、C、D四種化合物,有的是藥物,有的是香料。它們的結(jié)構(gòu)簡式如下所示:

(1)化合物A的分子式是 ;A中含有的官能團(tuán)的名稱是

(2)A、B、C、D四種化合物中互為同分異構(gòu)體的是(填序號) ;

(3)化合物B的核磁共振氫譜中出現(xiàn) 組峰;

(4)1mol D最多能與 mol的氫氣發(fā)生加成反應(yīng);

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【題目】室溫下,將一元酸HA溶液和KOH溶液等體積混合,實驗數(shù)據(jù)如下表:

實驗編號

起始濃度/(mol·L-1)

反應(yīng)后溶

液的pH

[HA]

[KOH]

0.1

0.1

9

x

0.2

7

下列判斷不正確的是(  )

A. 實驗①反應(yīng)后的溶液中:[K]>[A]>[OH]>[H]

B. 實驗①反應(yīng)后的溶液中:[OH]=[K]-[A]=mol·L-1

C. 實驗②反應(yīng)后的溶液中:[A]+[HA]>0.1 mol·L-1

D. 實驗②反應(yīng)后的溶液中:[K]=[A]>[OH]=[H]

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【題目】下列有關(guān)苯、乙酸、乙醇說法正確的是

A. 都不易溶于水

B. 除乙酸外,其余都不能與金屬鈉反應(yīng)

C. 苯能與溴水在鐵作催化劑下發(fā)生取代反應(yīng)

D. 乙醇與乙酸都能發(fā)生取代反應(yīng)

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【題目】試回答下列各題:

(1)如圖1所示是NO2CO反應(yīng)生成CO2NO過程中能量變化示意圖,請寫出NO2CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: ______________________________。

(2)化學(xué)反應(yīng)的焓變與反應(yīng)物和生成物的鍵能有關(guān)。

①已知:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-185 kJ·mol1

請?zhí)羁眨?/span>

共價鍵

H—H

Cl—Cl

H—Cl

鍵能/(kJ·mol1)

436

247

________

②圖2中表示氧族元素中氧、硫、硒、碲生成氫化物時的焓變數(shù)據(jù),根據(jù)焓變數(shù)據(jù)可確定a、b、c、d分別代表哪種元素,試寫出硒化氫在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,發(fā)生分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: ___________________________________

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