【題目】.甲醇作為一種較好的可再生能源,具有廣泛的應(yīng)用前景。
已知在常溫常壓下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1=-90kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g) + H2(g) H2=-41kJ·mol-1
寫(xiě)出由二氧化碳、氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式:___________________。
Ⅱ. 已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示:
化學(xué)反應(yīng) | 平衡 常數(shù) | 溫度 | ||
500℃ | 700℃ | 800℃ | ||
2H2(g) + CO(g) CH3OH(g) | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g) | K2 | 1 | 1.7 | 2.52 |
3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) | K3 |
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)反應(yīng)①是__________(填“吸熱”或“放熱“)反應(yīng)
(2)觀察①②③可推導(dǎo)出K1、K2、K3之間的關(guān)系,則K3=_______(用K1、K2表示)
(3)某溫度時(shí),反應(yīng)①式中各物質(zhì)的平衡濃度符合下式:20×c(CH2OH)=3×c(CO)×c3(H2),試判斷此時(shí)的溫度為____________。
(4)500℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.4 mol· L-1、1 mol·L-1、0.5 mol·L-1、0.4 mol·L-1molL-1,則此時(shí)V(正)______V(逆)(填“>”、 “=”或“<”)。
(5)對(duì)應(yīng)反應(yīng)③,一定條件下將H2(g)和CO2(g)以體積比3:1置于恒溫恒容的密閉容器發(fā)生反應(yīng),下列能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的有_____________。
A.體系密度保持不變
B.H2和CO2的體積比保持不變
C.混合氣體的平均相對(duì)分子量不變時(shí),反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)
D.當(dāng)破壞CO2中2個(gè)碳氧雙鍵,同時(shí)破壞H2O中的2個(gè)氧氫鍵,反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)
【答案】 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H=-49kJ·mol-1· 放熱 K1×K2 800℃ < CD
【解析】I.本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算,目標(biāo)反應(yīng)方程式為CO2+3H2=CH3OH+H2O,①-②得出CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=(-90+41)kJ·mol-1=-49kJ·mol-1;II.本題考查影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素和化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,(1)化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響,根據(jù)表格數(shù)據(jù),隨著溫度的升高,化學(xué)平衡常數(shù)減少,說(shuō)明升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),即正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng);(2)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式,K1=c(CH3OH)/[c2(H2)×c(CO)],K2=[c(H2O)×c(CO)]/[c(H2)×c(CO2)],K3=[c(CH3OH)×c(H2O)]/[c3(H2)×c(CO2)],因此有K3=K1×K2;(3)式子變形得到:c(CH3OH)/[c2(H2)×c(CO)]=3/20=0.15,即溫度為800℃;(4)此時(shí)的Qc=0.4×0.5/(0.43×1)=3.125,此時(shí)的平衡常數(shù)為K3=K2×K1=2.5<3.125,說(shuō)明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,即v(正)<v(逆);(5)A、組分都是氣體,則氣體質(zhì)量不變,容器為恒容狀態(tài),體積不變,因此密度任何時(shí)刻都相同,即密度不變,不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡,故A錯(cuò)誤;B、投入量按照氣體系數(shù)比投入,因此任何時(shí)刻兩者的體積比都相等,不能作為達(dá)到平衡的標(biāo)志,故B錯(cuò)誤;C、氣體質(zhì)量不變,向正反應(yīng)方向進(jìn)行,氣體物質(zhì)的量減少,根據(jù)M=m/n,因此當(dāng)M不再改變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡,故C正確;D、破壞CO2中2個(gè)碳氧雙鍵,說(shuō)明反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,破壞H2O中2個(gè)氫氧鍵,說(shuō)明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,且兩者比值等于系數(shù)之比,因此說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡,故D正確。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在密閉容器中,對(duì)于可逆反應(yīng)A+3B 2C(氣),平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示,下列判斷正確的是( )
A. 若正反應(yīng)方向ΔH<0,則T 1 >T 2
B. 壓強(qiáng)增大時(shí),混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減小
C. B一定為氣體
D. A一定為氣體
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列有關(guān)敘述正確的是
A. 在2L0.2mol/L的Na2CO3溶液中,陰離子總數(shù)小于0.4NA
B. 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,3.36LS03含有的電子數(shù)為6NA
C. 將0.5molNH4N03溶于稀氨水中使溶液呈中性,溶液中NH4+數(shù)目為0.5NA
D. 密閉容器中l(wèi)molNO和0.5molO2充分反應(yīng),產(chǎn)物的分子數(shù)為NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】研究人員最近開(kāi)發(fā)出被稱(chēng)為第五形態(tài)的固體碳,這種新的碳結(jié)構(gòu)被稱(chēng)作“納米泡沫”,納米泡沫碳與金剛石的關(guān)系是( )
A. 同素異形體 B. 同位素 C. 同系物 D. 同分異構(gòu)體
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】目前世界上60%的鎂是從海水中提取的.主要步驟如下:
下列說(shuō)法不正確的是( )
A. 為使海水中的MgSO4轉(zhuǎn)化成Mg(OH)2,試劑①可選擇石灰乳
B. 加入試劑①后,分離得到Mg(OH)2沉淀的方法是過(guò)濾
C. 加入試劑②反應(yīng)的離子方程式為:OH﹣+H+=H2O
D. 通過(guò)電解熔融的無(wú)水MgCl2得到48gMg,共轉(zhuǎn)移4mol電子
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】實(shí)驗(yàn)室里利用以下反應(yīng)制取少量氮?dú)猓篘aNO2+NH4Cl===NaCl+N2↑+2H2O。關(guān)于該反應(yīng)的下列說(shuō)法正確的是( )
A.每生成1 mol N2轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為6 mol
B.N2既是氧化劑,又是還原劑
C.NH4Cl中的氮元素被還原
D.NaNO2是氧化劑
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列物質(zhì)的保存方法中,錯(cuò)誤的是:
A. 氫氟酸要保存在塑料瓶中
B. 新制的氯水要保存在棕色細(xì)口瓶中,并放置在陰暗處
C. 少量液溴要保存在帶有橡膠塞的棕色細(xì)口瓶中,并在液溴上面加水封
D. 單質(zhì)碘要保存在棕色廣口瓶中,并放置在陰涼處
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某溫度下,0.200 molL-1的HA溶液與0.200 molL-1的NaOH溶液等體積混合后,所得溶液中部分微粒組分及濃度如下表,下列說(shuō)法正確的是
微粒 | X | Y | Na+ | A- |
濃度/(mol·L-1) | 8.0010-4 | 2.5010-10 | 0.100 | 9.9210-2 |
A. 0.1mol·L-1HA溶液的pH=1 B. 該溫度下Kw=1.010-14
C. 微粒X表示OH-,Y表示H+ D. 混合溶液中:n(A-)+n(X)=n(Na+)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】NA表示阿伏加德羅常數(shù)。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 7.8 g Na2O2中含有的陰離子數(shù)目為0.2NA
B. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24 L CHCl3的分子數(shù)為0.1NA
C. 1 L 0.1 mol/L Al2(SO4)3溶液中,Al3+的數(shù)目為0.2NA
D. 0.1 mol Fe與足量稀HNO3反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.3NA
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