【題目】已知甲烷隔絕空氣在不同溫度下有可能發(fā)生如下兩個裂解反應:
①CH4(g)C(s)+2H2(g),②2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)。
某同學為了得到用天然氣制取炭黑的允許溫度范圍和最佳溫度,在圖書館查到如下熱力學數(shù)據(jù):
①反應的ΔH(298 K)=+74.848 kJ/mol,ΔS(298 K)=+80.674 J/(mol·K)
②反應的ΔH(298 K)=+376.426 kJ/mol,ΔS(298 K)=+220.211 J/(mol·K)
已知焓變和熵變隨溫度變化很小。請幫助這位同學考慮如下問題:
(1)反應①屬于 (填“高溫”或“低溫”)自發(fā)反應。
(2)判斷反應①自發(fā)進行是由 (填“焓變”或“熵變”)決定的。
(3)通過計算判斷反應①在常溫下能否自發(fā)進行。_________________________________。
(4)求算制取炭黑的允許溫度范圍:_______________________________。
(5)為了提高甲烷的炭化程度,你認為下面四個溫度中最合適的是 (填字母)。
A.905.2 K B.927 K C.1 273 K D.2 000 K
【答案】(1)高溫 (2)熵變
(3)ΔH-TΔS=74.848 kJ/mol-80.674×10-3 kJ/(mol·K)×298 K≈50.807 kJ/mol>0,所以反應①在常溫下不能自發(fā)進行
(4)927.8~1 709.4 K (5)C
【解析】(1)由于用天然氣制取炭黑的反應是一個吸熱、熵增的反應,只有在高溫下才會有ΔH-TΔS<0,反應正向自發(fā)進行,所以反應①在高溫時能自發(fā)進行。(2)因為反應①吸熱,不利于反應的自發(fā)進行;而熵增有利于反應的自發(fā)進行,所以反應①能否自發(fā)進行由熵變決定。(3)ΔH-TΔS=74.848 kJ/mol-80.674×10-3 kJ/(mol·K)×298 K≈50.807 kJ/mol>0,所以反應①在常溫下不能自發(fā)進行。(4)天然氣裂解為炭黑時,ΔH-TΔS=74.848 kJ/mol-80.674×10-3 kJ/(mol·K)×T<0,得T>927.8 K,即天然氣裂解為炭黑的最低溫度為927.8 K。天然氣裂解為乙炔時,ΔH-TΔS=376.426 kJ/mol-220.211×10-3 kJ/(mol·K)×T<0,得T>1 709.4 K,即溫度高于1 709.4 K時天然氣會自發(fā)裂解為乙炔和氫氣。所以要制取炭黑,溫度需控制在927.8~1 709.4 K之間。(5)根據(jù)(4)中計算出的溫度范圍,可知C項符合題意。
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【題目】在自來水蒸餾實驗中,下列操作敘述正確的是( )
A.在蒸餾燒瓶中盛滿自來水,并放入幾粒沸石
B.將溫度計水銀球插到蒸餾燒瓶自來水中
C.冷水從冷凝器上口入、下口出
D.收集冷凝水時,應棄去開始蒸餾出的部分
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【題目】下列說法正確的是
A.凡是放熱反應都是自發(fā)的,因為吸熱反應都是非自發(fā)的
B.自發(fā)反應的熵一定增大,非自發(fā)反應的熵一定減小
C.常溫下,反應C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自發(fā)進行, 則該反應的ΔH>0
D.反應2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)能自發(fā)進行,則該反應的ΔH>0
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【題目】下列實驗操作能達到目的是( )
A.可用圖①所示裝置收集SO2
B.可用圖②所示裝置比較KMnO4、Cl2、S的氧化性強弱
C.可用圖③所示裝置除去CH4中混有的少量C2H4
D.可用圖④所示裝置防止鐵釘生銹
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【題目】我們常用“往傷口上撒鹽”來比喻某些人乘人之危的行為,其實從化學的角度來說,“往傷口上撒鹽”的做法并無不妥,甚至可以說并不是害人而是救人。這種做法的化學原因是( )
A. 膠體的電泳 B. 血液的氧化還原反應
C. 血液中發(fā)生復分解反應 D. 膠體的聚沉
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【題目】己知3.01×1023個X 氣體分子的質(zhì)量為16g,則X氣體的摩爾質(zhì)量是 ( )
A. 16g B. 32g C. 64g.mol-1 D. 32g.mol-1
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【題目】以下自發(fā)反應能用ΔH判據(jù)來解釋的是( )
A. 硝酸銨自發(fā)地溶于水
B. 2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=+156.7 kJ·mol-1
C. (NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol-1
D. 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
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【題目】下列表達式正確的是( )
A.CH3COOH溶液中CH3COOH的電離:CH3COOH=H ++CH3COO﹣
B.用CuCl2溶液做導電實驗,燈泡發(fā)光:CuCl2 Cu2++2Cl﹣
C.NaHCO3溶液中HCO3﹣的水解:HCO3﹣+H2 O?H3 O ++CO32﹣
D.將FeCl3溶液滴入Na2CO3溶液中:2Fe3++3 CO32 ̄+3 H2 O═2Fe(OH)3↓+3 CO2↑
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【題目】等質(zhì)量的兩塊鈉,第一塊在氧氣中加熱生成Na2O2,第二塊在足量氧氣 (常溫)中充分反應生成Na2O,則下列說法正確的是
A.第一塊鈉失去電子多B.兩塊鈉失去電子一樣多
C.第一塊鈉的反應產(chǎn)物質(zhì)量大D.兩塊鈉的反應產(chǎn)物質(zhì)量一樣大
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