由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題,如何降低大氣中的CO2含量并加以開(kāi)發(fā)利用,引起了各國(guó)的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇, 一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
(1)寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式:K= ;已知:K(300℃)>K(350℃),則該反應(yīng)是_______反應(yīng)。(填“吸熱”或“放熱”)
(2)下列情況不能說(shuō)明該反應(yīng)一定達(dá)到平衡的是
A混合氣體的平均平均相對(duì)分子質(zhì)量不變 B混合氣體的壓強(qiáng)不變
C單位時(shí)間內(nèi)生成3mol H—H鍵,同時(shí)生成2 mol C=O鍵
D.混合氣體中 c (H2) : c (CH3OH) = 3:1
(3)為探究反應(yīng)原理,現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):在體積為1L的恒容密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如下圖所示。從反應(yīng)開(kāi)始到平衡,用H2濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(H2)為 mol·L-1·min-1
(4)下列措施中能使(3)題中n(CH3OH)/n(CO2)增大的有 。(填字母)
A升高溫度 B加入催化劑 C將H2O(g)從體系中分離
D充入He(g),使體系總壓強(qiáng)增大 E.再充入1molCO2和3molH2
(5)若在另一個(gè)密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,保持壓強(qiáng)不變,并使初始體積與(3)題中容器體積相等,且在相同的溫度下進(jìn)行反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)該容器中的CO2的體積百分?jǐn)?shù) ________(3)題中的CO2的體積百分?jǐn)?shù)。(填“>”或“<”或“=”)
(1)K=c(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2);放熱;(2)CD;(3)0.225;(4)CE;(5)<。
解析試題分析:(1)根據(jù)反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)和化學(xué)平衡常數(shù)的定義寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式:K=c(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2);已知:K(300℃)>K(350℃),則升高溫度,平衡逆向移動(dòng),升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),則該反應(yīng)是放熱反應(yīng);(2)A、根據(jù)M=m/n判斷,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,混合氣體的質(zhì)量不變,物質(zhì)的量發(fā)生變化,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不斷變化,當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變,反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài),錯(cuò)誤;B、根據(jù)阿伏加德羅定律,同溫同體積條件下,氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,隨著反應(yīng)的進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量不斷變化,混合氣體的壓強(qiáng)不斷變化,當(dāng)混合氣體的壓強(qiáng)不變時(shí),反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài),錯(cuò)誤;C、單位時(shí)間內(nèi)生成3mol H—H鍵,同時(shí)生成2 mol C=O鍵 ,二者均為逆反應(yīng)速率,不能說(shuō)明該反應(yīng)一定達(dá)到平衡,正確;D、混合氣體中 c (H2) : c (CH3OH) = 3:1[,不能說(shuō)明該反應(yīng)一定達(dá)到平衡,正確;選CD;(3)根據(jù)題給圖像知,10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),甲醇的濃度變化為0.75mol·L—1,根據(jù)公式v=△c/△t計(jì)算,v(CH3OH)=0.075 mol·L-1·min-1,利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算,v(H2)= 3v(CH3OH)= 0.225 mol·L-1·min-1;(4)A、該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),n(CH3OH)/n(CO2)減小,錯(cuò)誤;B、加入催化劑 ,平衡不移動(dòng),n(CH3OH)/n(CO2)不變,錯(cuò)誤;C、將H2O(g)從體系中分離,平衡正向移動(dòng),n(CH3OH)/n(CO2)增大,正確;D、等溫等容條件下,充入He(g),雖然體系總壓強(qiáng)增大,但與反應(yīng)相關(guān)的物質(zhì)的濃度不變,平衡不移動(dòng),n(CH3OH)/n(CO2)不變,錯(cuò)誤;E、等溫等容條件下,再充入1molCO2和3molH2相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),n(CH3OH)/n(CO2)增大,正確,選CE;(5)若一個(gè)密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,保持壓強(qiáng)不變,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量不斷減小,容器的體積不斷減小,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),達(dá)到平衡時(shí)該容器中的CO2的體積百分?jǐn)?shù) < (3)題中的CO2的體積百分?jǐn)?shù)。
考點(diǎn):考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:單選題
工業(yè)生產(chǎn)硫酸時(shí),其中一步反應(yīng)是2SO2 + O2 2SO3,該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),下列說(shuō)法不正確的是( )
A.升高溫度可提高反應(yīng)速率 |
B.使用催化劑能增大反應(yīng)速率 |
C.增大氧氣濃度可提高SO2的轉(zhuǎn)化率 |
D.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等且都為零 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(8分)將等物質(zhì)的量的A、B混合于2 L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng): 3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),經(jīng)5 min后,測(cè)得D的濃度為0.5 mol/L,c (A)∶c(B)=3∶5,C的平均反應(yīng)速率為0.1 mol/(L·min)。求:
(1)此時(shí)A的濃度c(A)=________mol/L,反應(yīng)開(kāi)始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)= n(B)=________mol;
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=________mol/(L·min);
(3)x的值為_(kāi)_______。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(5分)在固定容積的密閉容器中,有可逆反應(yīng)nA(g)+mB(g)pC(g)處于平衡狀態(tài)(已知n+m>p,△H>0)。升高溫度時(shí)c(B)/c(C)的比值 ,混合氣體的密度 ;降溫時(shí),混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量 ;加入催化劑,氣體的總物質(zhì)的量 ;充入C,則A、B的物質(zhì)的量 。(填增大、減小、不變、不確定)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
稱取三份鋅粉,分別盛于甲、乙、丙三支試管中,按下列要求另加物質(zhì)后,塞上塞子,定時(shí)測(cè)定生成氫氣的體積。甲加入50 mL pH=3的鹽酸,乙加入50 mL pH=3的醋酸,丙加入50 mL pH=3的醋酸及少量膽礬粉末。若反應(yīng)終了,生成氫氣的體積一樣多,且沒(méi)有剩余的鋅。請(qǐng)用“>”“=”或“<”回答下列各題。
(1)開(kāi)始時(shí),反應(yīng)速率的大小為 。
(2)三支試管中參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量為 。
(3)反應(yīng)終了,所需時(shí)間為 。
(4)在反應(yīng)過(guò)程中,乙、丙速率不同的理由是(簡(jiǎn)要說(shuō)明) 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(18分)能源的開(kāi)發(fā)和利用是當(dāng)前科學(xué)研究的重要課題。
(1)利用二氧化鈰(CeO2)在太陽(yáng)能作用下前實(shí)現(xiàn)如下變廢為寶的過(guò)程:
mCeO2 (m-x)CeO2xCe+xO2
(m-x)CeO2xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO
上述過(guò)程的總反應(yīng)是 ,該反應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為 。
(2)CO、O2和KOH溶液構(gòu)成的燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為 。該電池反應(yīng)可獲得K2CO3溶液,某溫度下0.5molL-1 K2CO3溶液的pH=12,若忽略CO32-的第二級(jí)水解,則CO32- +H2OHCO3-+OH-的平衡常熟Kh= 。
(3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè),下列將電解池與燃料電池相組合的工藝可以節(jié)能30%以上。
①電解過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是 ,陰極附近溶液PH (填“不變”、“升高”或“下降”)。
②如果粗鹽中SO42-含量較高,精制過(guò)程需添加鋇試劑除去SO42-,該鋇試劑可選用下列試劑中的 。
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2
現(xiàn)代工藝中更多使用BaCO3除SO42-,請(qǐng)寫(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 。
③圖中氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)a% b%(填“>”、‘‘=”或“<”),,燃料電池中負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(8分)某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過(guò)程中的速率變化,他在100 mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉,用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣,實(shí)驗(yàn)記錄如下(累計(jì)值,且氣體體積為標(biāo)況體積):
時(shí)間(min) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
氫氣體積(mL) | 50 | 120 | 232 | 290 | 310 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(10分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置(夾持裝置已略去)來(lái)探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。
(1)圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是
__________________________________________
(2)用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以生成15.0mL氣體為計(jì)時(shí)終點(diǎn),
結(jié)果為t1﹥t2
序號(hào) | Ⅴ(H2SO4)/mL | C(H2SO4)/mol·L-1 | t/s |
Ⅰ | 10 | 1 | t1 |
Ⅱ | 10 | 3 | t2 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(本題16分)降低大氣中CO2的含量和有效地開(kāi)發(fā)利用CO2正成為研究的主要課題。
(1)已知在常溫常壓下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ/mol
寫(xiě)出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式: 。
(2)在容積為2L的密閉容器中,充入2mol CO2和6mol H2,在溫度500℃時(shí)發(fā)生反應(yīng):
CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) △H<0。CH3OH的濃度隨時(shí)間變化如圖;卮鹩嘘P(guān)問(wèn)題:
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到20分鐘時(shí),H2的平均反應(yīng)速率v(H2)=_________________。
②從30分鐘到35分鐘達(dá)到新的平衡,改變的條件可能是 。
A. 增大壓強(qiáng) B.加入催化劑 C.升高溫度 D.增大反應(yīng)物的濃度
③列式計(jì)算該反應(yīng)在35分鐘達(dá)到新平衡時(shí)的平衡常數(shù)(保留2位小數(shù))
④如果在30分鐘時(shí),再向容器中充入2mol CO2和6mol H2,保持溫度不變,達(dá)到新平衡時(shí),CH3OH的濃度____________1mol.L-1(填“>”、“<”或“=”)。
(3)一種原電池的工作原理為:2Na2S2 + NaBr3 Na2S4 + 3NaBr。用該電池為電源,以氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)進(jìn)行電解,使CO2在銅電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷。
①該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為: 。
②電解池中產(chǎn)生CH4一極的電極反應(yīng)式為: 。
(4)下圖是NaOH吸收CO2后某種產(chǎn)物的水溶液在pH從0至14的范圍內(nèi)H2CO3、HCO3-、CO32-三種成分平衡時(shí)的組成分?jǐn)?shù)。
下列敘述正確的是 。
A.此圖是1.0 mol·L-1碳酸鈉溶液滴定1.0 mol·L-1 HCl溶液的滴定曲線
B.在pH分別為6.37及10.25時(shí),溶液中c(H2CO3)=c(HCO3-)=c(CO32-)
C.人體血液的pH約為7.4,則CO2在血液中多以HCO3-形式存在
D.若用CO2和NaOH反應(yīng)制取NaHCO3,宜控制溶液的pH為7~9之間
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