工業(yè)上在催化劑作用下可利用CO合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),圖1表示反應過程中能量的變化情況。
請回答下列問題:
(1)在圖I中,曲線______(填“a”或“b”)表示使用了催化劑;該反應屬于______(填“吸熱”或“放熱”)反應。
(2)為探究外界條件對合成甲醇化學反應速率的影響規(guī)律,某科技工作者設計了以下三組實驗,部分數(shù)據(jù)已填人表中,請補充完整。
實驗組 | T/℃ | 起始濃度/mol?L-1 | 等質量催化劑的 比表面積/m2?g-1 | |
CO | H2 | |||
① | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
② | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 124 |
③ | 350 | | | 124 |
(15分)
(1)b(2分) 放熱(2分)
(2)1.20×10-3(1分) 5.80×10-3(1分) 探究等質量催化劑的比表面積不同時對合成甲醇化學反應速率的影響規(guī)律(2分,其它合理答案也給分)
(3)CO的轉化率隨溫度的升高而降低(2分)
(4)H2 —2e-+2OH-=2H2O(3分)
解析試題分析:(1)讀圖1,催化劑能降低反應的活化能,曲線a代表正或逆反應的活化能高于曲線b,所以b表示使用了催化劑,a表示未使用催化劑;放熱反應中反應物總能量高于生成物總能量,吸熱反應中反應物總能量低于生成物總能量,圖中1molCO和2molH2的總能量高于1molCH3OH(g)的總能量,所以該反應是放熱反應,△H=—91kJ/mol;(2)只改變一個變量進行探究,才能更快得外界條件影響化學反應速率的規(guī)律,這是設計實驗的基本原則,實驗②③的溫度分別是280℃、350℃,則CO和H2的起始濃度、等質量催化劑的比表面積都應該相同,所以CO和H2的起始濃度分別為1.20×10-3mol/L、5.80×10-3mol/L;實驗①②的溫度、CO和H2的起始濃度都相同,等質量催化劑的比表面積分別為82m2/g、124m2/g,所以這組實驗的目的是探究等質量催化劑的比表面積不同時對合成甲醇化學反應速率的影響規(guī)律;(3)讀圖2,橫縱坐標分別表示溫度、CO轉化率,當壓強不變時,曲線表示CO的轉化率隨溫度升高而降低;當溫度不變時,由于正反應是氣體體積減小的反應,增大壓強平衡向正反應方向移動,CO的平衡轉化率增大,由此推斷p2時曲線高于p1時曲線;(4)反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)中出碳元素由+2降為—2,氫元素由0升為+1,說明CO得到電子,發(fā)生還原反應,而H2失去電子,發(fā)生氧化反應,因此負極的主要反應物和產(chǎn)物是氫氣和水,由此先得出H2 —2e-→H2O;堿性條件下只能用氫氧根離子使左右電荷守恒,則H2 —2e-+2OH-→H2O;電極反應式遵循質量守恒定律,根據(jù)氫、氧原子個數(shù)守恒,則該電池負極反應式為H2 —2e-+2OH-=2H2O。
考點:考查化學反應原理,涉及化學反應過程中體系能量變化圖與有無催化劑的關系、放熱反應與吸熱反應、控制變量設計探究實驗方案、對比實驗的目的、溫度和壓強對平衡移動的影響規(guī)律、負極反應式。
科目:高中化學 來源: 題型:填空題
實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策,是應對全球氣候問題、建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇;ば袠I(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求。試運用所學知識,解決下列問題:
⑴已知某反應的平衡表達式為:
它所對應的化學反應方程式為:
⑵利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ·mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.5kJ·mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g);ΔH=-41.3kJ·mol
總反應:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=__________
(3)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時,會發(fā)生如下反應:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),該反應平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示:
溫度/℃ | 400 | 500 | 800 |
平衡常數(shù)K | 9.94 | 9 | 1 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
(1)醫(yī)療上常用濃度為75%的某有機物水溶液作皮膚消毒液。該有機物的結構簡式是 。
(2)一定條件下,0.1mol氨氣與氧氣反應生成兩種無毒氣體,放出31.67kJ熱量。寫出核反應的熱化學方程式: 。
(3)現(xiàn)有固體X,可能含有Cu、SiO2、KNO3、NH4Cl中的一種或幾種。為了探究其成分,某學習小組取該樣品進行如下實驗(部分產(chǎn)物已略去)。
①步驟I中發(fā)生反應的離子方程式為 。
②20.00gX中Cu的質量分數(shù)為 。
③為進一步確定固體X的組成,常溫下,學習小組另取固體X加水,充分攪拌后過濾,測得濾液的pH<7。他們判斷一定有NH4Cl,理由是 。
(4)工業(yè)上常用電滲析法生產(chǎn)HI,其模擬實驗如圖。寫出陰極的電極反應式: 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法,發(fā)生的主要反應為:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H= -28.5 kJ·(mol-1
(1)已知:C(石墨)+CO2(g)2CO(g) △H=" +" 172.5 kJ·mol-1
則反應:Fe2O3(S) +3C(石墨)2Fe(s)+3CO(g) △H= kJ·mol-1
(2)冶煉鐵反應 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ·mol-1的平衡常數(shù)表達式K= ,溫度降低后,K值 .(填“增大”、“不變”或“減小”)。
(3)在ToC時,該反應的平衡常數(shù)K=27,在1L恒容密閉容器甲和乙中,分別按下表所示加入物質,反應經(jīng)過一段時間后達到平衡.
| Fe2 O3 | CO | Fe | CO2 |
甲容器 | 1.0 mol | 1.0 mol | 1.0 mol | 1.0 mol |
乙容器 | 1.0 mol | 2.0 mol | 1.0 mol | 1.0 mol |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
氮是地球上含量豐富的一種元素,氮元素的單質和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有重要用途。
(1)根據(jù)右下能量變化示意圖:
寫出CO和NO2反應生成NO和CO2的熱化學方程式
(2)在固定體積的密閉容器中,進行如下化學反應:N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) ΔH<0,
其平衡常數(shù)K與溫度T的關系如下表,試判斷K1 K2(填“>”、“=”或“<”)
T /K | 298 | 398 |
平衡常數(shù)K | K1 | K2 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
合成氨工業(yè)對國防具有重要意義,如制硝酸、合成纖維以及染料等
(1)已知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:
化學鍵 | N≡N | H—H | N—H |
鍵能kJ·mol-1 | 946 | 436 | 390 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
工業(yè)上以NH3為原料經(jīng)過一系列反應可以得到HNO3。
(1)工業(yè)上NH3的催化氧化反應方程式為 ;為了盡可能多地實現(xiàn)向的轉化,請你提出一條可行性建議 。
(2)將工業(yè)廢氣NO與CO混合,經(jīng)三元催化劑轉化器處理如下:2CO+2NO2CO2+N2。
已知:
CO(g)+ O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.0kJ·mol-1
三元催化劑轉化器中發(fā)生反應的熱化學方程式為 ;
為了測定在某種催化劑作用下的反應速率,在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度部分數(shù)據(jù)記錄如下:
時間/s | 0 | 2 | 3 | 4 |
c(NO)/mol·L-1 | 1.00×10-3 | 1.50×10-4 | 1.00×10-4 | 1.00×10-4 |
C(CO)/mol·L-1 | | 2.70×10-3 | |
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科目:高中化學 來源: 題型:問答題
(12分) (1)已知:蒸發(fā)1 mol Br2(l)需要吸收的能量為 30 kJ,其他相關數(shù)據(jù)如下表:
物質 | H2(g) | Br2(g) | HBr(g) |
1 mol分子中化學鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ | 436 | 200 | 369 |
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科目:高中化學 來源: 題型:計算題
I.高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法,發(fā)生的主要反應為:
Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H
(1)已知:①Fe2O3(s) + 3C(石墨)="2Fe(s)" + 3CO(g) △H1
②C(石墨)+ CO2(g) = 2CO(g) △H2
則△H___________________(用含△H1 、△H2的代數(shù)式表示)。
(2)高爐煉鐵反應的平衡常數(shù)表達式K=____________________________。
(3)在某溫度時,該反應的平衡常數(shù)K=64,在2L恒容密閉容器甲和乙中,分別按下表所示加入物質,反應經(jīng)過一段時間后達到平衡。
| Fe2O3 | CO | Fe | CO2 |
甲/mol | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
乙/mol | 1.0 | 1.5 | 1.0 | 1.0 |
編號 | 溫度/K | 反應時間/h | 反應物物質的量配比 | 實驗目的 |
① | 378 | 4 | 3∶1 | 實驗②和④探究________ ______________________ 實驗②和__________探究 反應時間對產(chǎn)率的影響。 |
② | 378 | 4 | 4∶1 | |
③ | 378 | 3 | _______ | |
④ | 398 | 4 | 4∶1 |
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