除去雜質(zhì)后的水煤氣主要含H2、CO,是理想的合成甲醇的原料氣。
(1)生產(chǎn)水煤氣過程中有以下反應(yīng):①C(s)+CO2(g)2CO(g)  △H1;
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  △H2;③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)  △H3;
上述反應(yīng)△H3與△H1、△H2之間的關(guān)系為                       。
(2)將CH4轉(zhuǎn)化成CO,工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù),其反應(yīng)原理為:2CH4(g)+3O2(g)4CO(g)+4H2O(g)   △H=-1038kJ/mol。工業(yè)上要選擇合適的催化劑,分別對X、Y、Z三種催化劑進(jìn)行如下實驗(其他條件相同):
①X在750℃時催化效率最高,能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍;
②Y在600℃時催化效率最高,能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍;
③Z在440℃時催化效率最高,能使逆反應(yīng)速率加快約1×106倍;
根據(jù)上述信息,你認(rèn)為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是      (填“X”或“Y”或“Z”),選擇的理由是                                                      
(3)請在答題卡中,畫出(2)中反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖,并進(jìn)行必要標(biāo)注。
(4)合成氣合成甲醇的主要反應(yīng)是:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=-90.8kJ·mol-1,T℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。
此溫度下,在密閉容器中開始只加入CO、H2,反應(yīng)10min后測得各組分的濃度如下:

物質(zhì)
H2
CO
CH3OH
濃度/(mol·L-1
0.20
0.10
0.40
 
①該時間段內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2)=                       。
②比較此時正、逆反應(yīng)速率的大。簐(正)      v (逆)(填“>”、“<”或“=”)
(5)生產(chǎn)過程中,合成氣要進(jìn)行循環(huán),其目的是                                 。

(16分)
(1)△H3=△H1+△H2(2分)
(2)Z(2分) 催化效率高且活性溫度低,節(jié)能(或催化活性高、速度快,反應(yīng)溫度低)(3分)
(3)畫圖如下(3分):

(4)①0.080 mol·L-1·min-1 (2分)   ②>(2分)
(5)提高原料利用率(或提高產(chǎn)量、產(chǎn)率也可)(2分)

解析試題分析:(1)觀察3個熱化學(xué)方程式,發(fā)現(xiàn)①+②=③,根據(jù)蓋斯定律,△H3=△H1+△H2;(2)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,不利于甲烷轉(zhuǎn)化為CO,因此選擇Z催化劑,因為催化效率高且活性溫度低,節(jié)能(或催化活性高、速度快,反應(yīng)溫度低);(3)畫圖要點:反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量;無催化劑時正、逆反應(yīng)的活化能較高;催化劑能降低正、逆反應(yīng)的活化能,對焓變、反應(yīng)物或生成物的總能量無影響,有催化劑時正、逆反應(yīng)的活化能較低;標(biāo)注反應(yīng)物、生成物、△H、無催化劑、有催化劑;(4)①先用定義式求v(CH3OH),再用系數(shù)之必等于速率之比求v(H2),即v(CH3OH)=△c(CH3OH)/△t=(0.40—0)mol/L÷10min=0.040mol/(L?min),由于v(H2)/v(CH3OH)=2/1,則v(H2)=2v(CH3OH)= 0.080mol/(L?min),保留兩位有效數(shù)字;②此時c(CH3OH)/[ c2(H2)?c(CO)]=0.40/[0.202×0.10]=100,由于100<K=160,為了能達(dá)到該溫度下的平衡常數(shù),說明該反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,即v(正)> v(逆);(5)合成氣循環(huán)利用的目的是提高原料利用率(或提高產(chǎn)量、產(chǎn)率也可)。
考點:考查化學(xué)反應(yīng)原理,涉及蓋斯定律、催化劑的選擇及解釋原因、有無催化劑時體系能量變化示意圖、平均反應(yīng)速率的計算、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用、循環(huán)利用合成氣的目的等。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

能源是現(xiàn)代社會發(fā)展的支柱之一。
(1)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。
①下列反應(yīng)中,屬于放熱反應(yīng)的是___________(填序號)。
a. Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl混合攪拌
b. 高溫煅燒石灰石
c. 鋁與鹽酸反應(yīng)
②某同學(xué)進(jìn)行如下圖所示實驗,測量稀鹽酸與燒堿溶液中和反應(yīng)的能量變化。實驗表明:反應(yīng)溫度升高,由此判斷該反應(yīng)是_______(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng),其離子方程式是_______________。

(2)電能是現(xiàn)代社會應(yīng)用最廣泛的能源之一。
下圖所示的原電池裝置中,其負(fù)極是_____________________,正極上能夠觀察到的現(xiàn)象是____________________________,正極的電極反應(yīng)式是_________________________。
原電池工作一段時間后,若消耗鋅6.5g,則放出氣體__________g。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題

化學(xué)反應(yīng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義。
(1)合成氨用的氫氣有多種制取方法:請你寫出用C制備水煤氣的化學(xué)反應(yīng)方程式    。還可以由天然氣或重油制取氫氣:CH4+H2O(g) 高溫催化劑CO+3H2;比較以上兩種方法轉(zhuǎn)移6mol電子時,C和CH4的質(zhì)量之比是        。
(2)工業(yè)生產(chǎn)可以用NH3(g)與CO2(g)經(jīng)過兩步反應(yīng)生成尿素,兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下:

則NH3(g)與CO2(g)反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為                  。
(3)已知反應(yīng)Fe(s)+CO2(g)=FeO(s)+CO(g) △H=akJ/mol。測得在不同溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如下:

①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=     ,a    0(填“>”、“<”或“:”)。在500℃2L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),F(xiàn)e和CO2的起始量均為4 mol,則5min后達(dá)到平街時CO2的轉(zhuǎn)化率為   ,生成CO的平均速率v(CO)為    
②700℃反應(yīng)達(dá)到平衡后,要使該平衡向右移動,其他條件不變時,可以采取的措施有   (填字母)。

A.縮小反應(yīng)器容積B.增加Fe的物質(zhì)的量
C.升高溫度到900℃D.使用合適的催化劑

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題

)含硫化合物在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的用途。
(1)SO2可用于工業(yè)生產(chǎn)SO3
①在一定條件下,每生成8g SO3氣體,放熱9.83kJ。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為__________________
②在500℃,催化劑存在的條件下,向容積為1L的甲、乙兩個密閉容器中均充入2 mol SO2和1 mol O2。甲保持壓強(qiáng)不變,乙保持容積不變,充分反應(yīng)后均達(dá)到平衡。
I.平衡時,兩容器中SO3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系為:甲_______乙(填“>”、“<”或“ =”)。
II.若乙在t1 min時達(dá)到平衡,此時測得容器乙中SO2的轉(zhuǎn)化率為90%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______;保持溫度不變,t2 min時再向該容器中充入1 mol SO2和1 mol SO3,t3 min時達(dá)到新平衡。請在下圖中畫出t2~t4min內(nèi)正逆反應(yīng)速率的變化曲線(曲線上必須標(biāo)明V、 V

(2)硫酸鎂晶體(MgSO4·7H2O )在制革、醫(yī)藥等領(lǐng)域均有廣泛用途。4.92g硫酸鎂晶體受熱脫水過程的熱重曲線(固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如右圖所示。

①固體M的化學(xué)式為__________。
②硫酸鎂晶體受熱失去結(jié)晶水的過程分為_________個階段。
③N轉(zhuǎn)化成P時,同時生成另一種氧化物,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題

金屬鐵用途廣泛,高爐煉鐵的總反應(yīng)為:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g),請回答下列問題:
(1)一定溫度下,在體積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),可以判斷該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是     

A.密閉容器中總壓強(qiáng)不變
B.密閉容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變
C.密閉容器中混合氣體的密度不變
D.c(CO)= c(CO2
E.Fe2O3的質(zhì)量不再變化
(2)一定溫度下,上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為3.0,該溫度下將4molCO、2molFe2O3、6molCO2、5molFe加入容積為2L的密閉容器中,此時反應(yīng)將向      反應(yīng)方向進(jìn)行(填“正”或“逆”或“處于平衡狀態(tài)”);反應(yīng)達(dá)平衡后,若升高溫度,CO與CO2的體積比增大,則正反應(yīng)為      反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”) 。
(3)已知:3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) △H="–47" kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)   △H=" +19" kJ/mol
FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)      △H="–11" kJ/mol
則Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的△H=            。
(4)上述總反應(yīng)在高爐中大致分為三個階段,各階段主要成分與溫度的關(guān)系如下表:
溫度
 250℃ ~  600℃ ~  1000℃ ~  2000℃
主要成分
      Fe2O3        Fe3O4          FeO            Fe
 
800℃時固體物質(zhì)的主要成分為         ,該溫度下若測得固體混合物中m(Fe)︰m(O)=105︰32,則Fe3O4被CO還原為FeO的百分率為            (設(shè)其它固體雜質(zhì)中不含F(xiàn)e、O元素)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題

利用如圖所示裝置測定中和熱的實驗步驟如下:

步驟一:用量筒量取50ml 0.50 mol?L-1鹽酸倒入小燒杯中,測出鹽酸溫度t1;
步驟二:用另一量筒量取50ml 0.55 mol?L-1 NaOH溶液,并用另一溫度計測出其溫度t2;
步驟三:將NaOH溶液倒入小燒杯中,設(shè)法使之混合均勻,測得混合液最高溫度t3
回答下列問題:
(1)步驟三中倒入NaOH溶液的正確操作是__________。
A.沿玻璃棒緩慢倒入          B.分三次少量倒入          C.一次迅速倒入
(2)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是________(填序號)。
A.輕輕地振蕩燒杯            B.揭開硬紙片用玻璃棒攪拌
C.用溫度計小心攪拌         D.用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕地攪動
(3)___________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替NaOH溶液和鹽酸測中和熱,理由是________________________________________。
(4)在反應(yīng)中若因為有放熱現(xiàn)象,而造成少量HCl在反應(yīng)中揮發(fā),則測得的中和熱_______(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題

(10分)實驗室利用如圖裝置進(jìn)行中和熱的測定。

回答下列問題:①如圖裝置中,為了酸堿能更充分地反應(yīng),應(yīng)該增加一個               (填玻璃儀器名稱);大燒杯上沒有蓋上硬紙板,測得的中和熱數(shù)值將會       (填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。
②在操作正確的前提下提高中和熱測定的準(zhǔn)確性的關(guān)鍵是     ( 填代號)
A.進(jìn)行實驗時的氣溫      B.裝置的保溫隔熱效果        C.實驗所用酸堿溶液的體積
③如果用0.5 mol/L的鹽酸和氫氧化鈉固體進(jìn)行實驗,則實驗中所測出的“中和熱”的數(shù)值將     (填“偏大”、“偏小”、“不變”);原因是                                                      。 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題

足量Zn粉與50ml、 0.1mol/L的稀硫酸充分反應(yīng)。為了減慢此反應(yīng)速率而不改變H2的產(chǎn)量,可以使用如下方法中的(   )  
①加Na2SO4溶液;②改用50ml、0.1mol/L的稀鹽酸;③改用50ml、0.05mol/L的硝酸;
④加適量固體醋酸鈉;⑤減壓;⑥冰水浴;⑦加NaCO3溶液;⑧純Zn改為不純的Zn

A.①④⑥B.③⑤⑥⑦⑧C.①②⑤⑥D.全部

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題

在溶液中,CaCl2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HCl在任何條件下都不能發(fā)生,原因是該反應(yīng)的(  )

A.△H >0ΔS>0 B.△H<0ΔS<0 C.△H<0 ΔS>0 D.△H >0ΔS<0

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同步練習(xí)冊答案