【題目】CH4和H2O在一定條件下, 可以轉(zhuǎn)化為合成一系列有機(jī)化合物、氨的重要原料(CO+H2),這種方法稱作甲烷水蒸氣重整法制合成氣,其能量變化如圖:
(1)甲烷水蒸氣重整法制合成氣的熱化學(xué)方程式為_______;該反應(yīng)只有在_____(填“高溫”、“低溫”或“常溫”)才自發(fā)進(jìn)行。
(2)下列有關(guān)甲烷水然氣重整法制合成氣的說法正確的是_____(填字母)。
A.相同條件下,該反應(yīng)的逆反應(yīng)更易發(fā)生
B.恒溫恒容時(shí)充入一定量CO2,可促進(jìn)CH4轉(zhuǎn)化并可調(diào)節(jié)CO和H2的比例
C.若反應(yīng)的高效催化劑為A,則A一定是CO和H2合成CH4的高效催化劑
D.恒溫時(shí)向上述平衡體系中充入少量Ar,平衡一定不移動(dòng)
E.有副反應(yīng):H2O+COCO2+H2
(3)在恒容密閉容器中充入2mol的CH4和H2O(g)混合氣體,且CH4和H2O(g)的物質(zhì)的量之比為x,相同溫度下測(cè)得H2平衡產(chǎn)率與x的關(guān)系如圖所示。請(qǐng)問a、b兩點(diǎn)比較(填“>”、“<”、“=”);CH4的轉(zhuǎn)化率a點(diǎn)____b點(diǎn),a點(diǎn)CH4的濃度_____b點(diǎn)H2O(g)的濃度,氫氣的產(chǎn)率a點(diǎn)_____b點(diǎn)。
(4)當(dāng)充入CH4和H2O(g)物質(zhì)的量之比1:2.2時(shí),溫度、壓強(qiáng)p對(duì)平衡時(shí)CO體積分?jǐn)?shù)φ(CO)的影響如圖,則壓強(qiáng)由大到小的排序是_____;當(dāng)T<450℃和T≥1000℃時(shí),壓強(qiáng)p對(duì)φ(CO)幾乎無影響的原因是_____________________。
(5)在下圖左室充入1molCH4和H2O(g)混合氣體(物質(zhì)的量之比為1:1),恒溫條件下反應(yīng)建立平衡,測(cè)得CH4的轉(zhuǎn)化率為50%,則其平衡常數(shù)為_________ 。
【答案】 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.1 kJ/mol 高溫 ABCE > = = p3>p2>p1 當(dāng)T<450℃時(shí),幾乎不反應(yīng),所以壓強(qiáng)的改變對(duì)φ(CO) 幾乎無影響;當(dāng)T≥1000℃時(shí),φ(CO)已經(jīng)很大,甲烷的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到了90%以上,所以壓強(qiáng)的改變對(duì)φ(CO)影響很小。 0.75
【解析】(1)本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫,以及反應(yīng)反應(yīng)方向的進(jìn)行,根據(jù)能量變化圖,熱反應(yīng)方程式為CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=(240.1-34.0)kJ·mol-1=+206.1kJ·mol-1;根據(jù)△G=△H-T△S,此反應(yīng)是吸熱反應(yīng),即△H<0,此反應(yīng)是熵增,即△S>0,因此能自發(fā)進(jìn)行,△G<0,即在高溫下;(2)本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,A、根據(jù)圖像,逆反應(yīng)的活化能小,因此逆反應(yīng)更易發(fā)生,故A正確;B、反應(yīng)體系中存在CO+H2O CO2+H2反應(yīng),恒溫恒容時(shí)充入一定量的CO2,可促進(jìn)產(chǎn)物中H2反應(yīng),提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率,并適當(dāng)減少H2的物質(zhì)的量,增加CO的物質(zhì)的量,調(diào)節(jié)CO和H2的比例,故B正確;C、使用催化劑降低反應(yīng)的活化能,某可逆反應(yīng)的正反應(yīng)使用催化劑一定也是逆反應(yīng)的催化劑,故C正確;D、恒溫恒容時(shí)充入非反應(yīng)氣體,組分的濃度不變,平衡不移動(dòng),如果是恒溫恒壓下,充入非反應(yīng)氣體,組分的濃度降低,平衡正向移動(dòng),故D錯(cuò)誤;E、反應(yīng)體系中存在CO+H2O CO2+H2反應(yīng),故E正確;(3)本題是影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素以及化學(xué)平衡的計(jì)算,x越大,甲烷的量越多,因此甲烷的轉(zhuǎn)化率降低,即a點(diǎn)甲烷的轉(zhuǎn)化率大于b點(diǎn)甲烷轉(zhuǎn)化率;當(dāng)比值為9:11,設(shè)甲烷為9mol,H2O為11mol, CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
起始:9 11 0 0
變化:x x x 3x
平衡:9-x 11-x x 3x 氫氣的體積分?jǐn)?shù)為3x/(20+2x) 當(dāng)比值為11:9,設(shè)甲烷為11mol,H2O為9mol,
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
起始:11 9 0 0
變化:y y y 3y
平衡:11-y 9-y y 3y 氫氣的體積分?jǐn)?shù)為3y/(20+2y),因?yàn)樵赼點(diǎn)和b點(diǎn),氫氣的體積分?jǐn)?shù)相等,即推出x=y,a點(diǎn)甲烷的濃度等于b點(diǎn)水蒸氣的濃度;兩點(diǎn)的氫氣產(chǎn)率相等;(4)考查影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素,相同溫度下增大壓強(qiáng),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),CO的體積分?jǐn)?shù)減小,則壓強(qiáng)p3>p2>p1;當(dāng)T<450℃時(shí),幾乎不反應(yīng),所以壓強(qiáng)的改變對(duì)φ(CO) 幾乎無影響;當(dāng)T≥1000℃時(shí),φ(CO)已經(jīng)很大,甲烷的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到了90%以上,所以壓強(qiáng)的改變對(duì)φ(CO)影響很小;(5)考查化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
起始:0.5 0.5 0 0
變化:0.25 0.25 0.25 0.75
平衡:0.25 0.25 0.25 0.75 等溫等壓下,體積之比等于物質(zhì)的量之比,達(dá)到平衡后,容器的體積為1.5L,根據(jù)平衡常數(shù)的定義,K=c3(H2)×c(CO)/[C(CH4)×c(H2O)],代入數(shù)值,解得K=0.75。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在國(guó)際相對(duì)原子質(zhì)量表上查得碳的相對(duì)原子質(zhì)量是12.01,這里的12.01是指( )
A.碳元素的平均相對(duì)原子質(zhì)量
B.碳原子質(zhì)量
C.同位素C﹣12的行相原子質(zhì)量
D.C﹣12的質(zhì)量數(shù)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】CH3CH2CH=CH2是來自石油基本化工原料,現(xiàn)有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系:
己知:C為醛
(l)上述各步反應(yīng)中所屬反應(yīng)類型分別為:______,______,______,______,______。
(2)A、B、C、D、G中官能團(tuán)名稱______,______,______,______,______。(官能團(tuán),是決定有機(jī)化合物的化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團(tuán)。)
(3)B和D反應(yīng)進(jìn)行比較緩慢,請(qǐng)說出提高該反應(yīng)速率的2種方法___________。
(4)寫出屬于醇但不能被O2催化氧化生成醛的B的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式________。
(5)寫出除③外的各步反應(yīng)的化學(xué)方程式:
① A→B:______________;
② B→C: ______________;
④ B+足量D→G: ______________;
⑤ G+ Na0H→B+E: ______________;
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鈉與水反應(yīng)時(shí)的現(xiàn)象中與鈉的下列性質(zhì)無關(guān)的是
A.鈉的熔點(diǎn)低 B.鈉的密度小 C.鈉的硬度小 D.有強(qiáng)還原性
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】A~G是幾種烴分子的球棍模型(如圖),據(jù)此回答下列問題:
(1)常溫下含氫量最高的烴是(填對(duì)應(yīng)字母)________________;
(2)能夠發(fā)生加成反應(yīng)的烴有(填數(shù)字)________種;
(3)G與濃硝酸和濃硫酸的混酸共熱生成的淡黃色晶體的名稱(用系統(tǒng)命名法命名)__________;(不允許寫簡(jiǎn)稱)
(4)寫出A失去一個(gè)氫原子形成的甲基的電子式______________________;
(5)寫出F發(fā)生溴代反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________________
(6)寫出實(shí)驗(yàn)室制取D的化學(xué)方程式__________________________
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【題目】某蛋白質(zhì)由2條肽鏈、n個(gè)氨基酸組成。該蛋白質(zhì)至少含有氧原子多少個(gè)
A. n-2 B. n-4 C. n+2 D. n+4
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【題目】某探究小組用HNO3 與大理石反應(yīng)過程中質(zhì)量減小的方法研究影響反應(yīng)速率的因素。所用HNO3濃度為1.00mol/L、2.00mol/L,大理石有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格,實(shí)驗(yàn)溫度為298K、308K,每次實(shí)驗(yàn)HN03 的用量為25.0mL、大理石用量為10.00g。
(1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表,在實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào):
試驗(yàn)編號(hào) | T/K | 大理石規(guī)格 | HNO3濃度mol/L | 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span> |
① | 298 | 粗顆粒 | 2.00 | 實(shí)驗(yàn)①和②探究HNO3 濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響; (II)實(shí)驗(yàn)①和____探究溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響; (III)實(shí)驗(yàn)①和____探究大理石規(guī)格(粗、細(xì))對(duì)該反應(yīng)速率的影響。 |
② | 298 | 粗顆粒 | 1.00 | |
③ | 308 | 粗顆粒 | 2.00 | |
④ | 298 | 細(xì)顆粒 | 2.00 |
(2)實(shí)驗(yàn)①中CO2質(zhì)量隨時(shí)間變化的關(guān)系見圖:
依據(jù)反應(yīng)方程式CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O,計(jì)算實(shí)驗(yàn)①在70~90s范圍內(nèi)HNO3的平均反應(yīng)速率_______。(忽略溶液體積變化)
(3)請(qǐng)?jiān)谏蠄D中,畫出實(shí)驗(yàn)②和③中CO2質(zhì)量隨時(shí)間變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖,并標(biāo)出線的序號(hào)_______。
(4)工業(yè)上己實(shí)現(xiàn)CO2和H2反應(yīng)生成甲醇的轉(zhuǎn)化。己知:在一恒溫、恒容密閉容器中充入1mol CO2和3molH2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。測(cè)得CO2和CH3OH (g)的濃度隨時(shí)間變化如下圖所示。請(qǐng)回答:
①達(dá)到平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為_______。在前10min內(nèi),用CO2表示的反應(yīng)速率:V(CO2)=______mol/(L·min)
②能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_______。
a.容器壓強(qiáng)不變 b.混合氣體中c(CO2)不變
c. v(CH3OH)=v(H2O) d. c(CH3OH)=c(H2O)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列有關(guān)敘述正確的有( )
①標(biāo)準(zhǔn)狀況下,20 g 重水(D2O)中含有的電子數(shù)為 10NA
②0.5 molFe2+被足量的 H2O2 溶液氧化,轉(zhuǎn)移 0.5NA個(gè)電子
③將 2 mol NO 和 1 mol O2 混合后,體系中的分子總數(shù)為 3NA
④乙烯和環(huán)丙烷組成的 42 g 混合氣體中氫原子的個(gè)數(shù)為 6NA
⑤2 molL﹣1 碳酸鈉溶液中 Na+的數(shù)目是 2NA
⑥10LpH=1 的硫酸溶液中含有的 H+數(shù)為 2NA
⑦22.4 L 的 N2 的共用電子對(duì)數(shù)為 3NA
⑧將 0.1mol 氯化鐵溶于 1L 水中,所得溶液含有 NA0.1個(gè) Fe3+.
A.①④⑥ B.②③④ C.①②④ D.①②④⑧
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