【題目】CO2 可用于合成多種化工原料。用 CO2 生產(chǎn)綠色燃料甲醇時(shí)發(fā)生反應(yīng)A: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
(1)反應(yīng) A 的平衡常數(shù)表達(dá)式是_____。在恒溫恒容的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng),下列說法正確的是_____(填字母)。
A.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),容器的總壓強(qiáng)不再改變
B.加入合適的催化劑,可以提高 CO2 的轉(zhuǎn)化率
C.將初始投料增加 1 倍,可以提高CO2 的轉(zhuǎn)化率
D.充入一定量的He 氣,可以提高CO2 的轉(zhuǎn)化率
(2)在體積為 1 L 的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng) A,如圖是在三種投料,即[n(CO2),n(H2)]分別為:[1mol,3mol]、[1mol,4mol]、[1mol,6mol]下,反應(yīng)溫度對(duì) CO2 平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。
① 反應(yīng) A 的ΔH1_____0(填“>”或“<”)。
② 曲線 c 對(duì)應(yīng)的投料是_____。
③ T1℃時(shí),曲線c 對(duì)應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)_____1(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)在一定條件下,利用 CO2 合成 CH3OH 的反應(yīng)過程中會(huì)有副反應(yīng):CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)。壓強(qiáng)一定時(shí),將初始投料比一定的 CO2 和H2 按一定流速通過催化劑甲,經(jīng)過相同時(shí)間(反應(yīng)均未達(dá)到平衡)時(shí),溫度對(duì) CH3OH、CO 的產(chǎn)率影響如圖 1 所示,溫度對(duì) CO2 的轉(zhuǎn)化率影響如圖 2 所示。
由圖像可知,升高溫度,CO2的實(shí)際轉(zhuǎn)化率提高而甲醇的產(chǎn)率降低,其原因是_____。
(4)以 CO2 和 H2O 為原料合成 CH4,可以借助氮化鎵(GaN)與 Cu 組成的人工光合系統(tǒng), 裝置如圖所示。
① GaN 電極上的電極反應(yīng)式是_____。
② 當(dāng)有 0.4mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí),銅電極上生成的CH4在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是_____L。
【答案】 AC < [1mol,6mol] 小于 升高溫度,反應(yīng) B(副反應(yīng))的速率比反應(yīng)(A)快 2H2O-4e-=O2+4H+ 1.12
【解析】
根據(jù)可逆反應(yīng)化學(xué)方程式寫出平衡常數(shù)表達(dá)式,由影響平衡移動(dòng)的因素判斷移動(dòng)的方向;根據(jù)題中圖示,判斷反應(yīng)放熱還是吸熱;根據(jù)化學(xué)平衡“三段式”計(jì)算平衡常數(shù);根據(jù)題中圖1和圖2,分析CO2轉(zhuǎn)化率升高而CH3OH產(chǎn)率減小原因;根據(jù)題圖所給信息,判斷正負(fù)極,寫出電極反應(yīng),由電子守恒和電極反應(yīng)計(jì)算CH4的體積(標(biāo)況)。
(1)由CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)反應(yīng)可知,平衡常數(shù)表達(dá)式為K= ,答案為。
A.由CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)反應(yīng)可知,是一個(gè)氣體體積縮小的反應(yīng),總壓強(qiáng)是一個(gè)變量,若反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的量不再變化,容器的總壓強(qiáng)也不再改變,故A正確;
B.加入合適的催化劑,可以改變達(dá)到平衡的時(shí)間,但不影響平衡移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率不變,故B錯(cuò)誤;
C.將初始投料增加 1 倍,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),此反應(yīng)是一個(gè)氣體體積縮小的反應(yīng),平衡向右移動(dòng),可以提高CO2的轉(zhuǎn)化率,故C正確;
D.充入一定量的He 氣,由于整個(gè)體系恒溫恒容,對(duì)平衡體系無(wú)影響,故D錯(cuò)誤;
答案為AC。
(2)①由題中圖示可知,隨著溫度升高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,則平衡逆向移動(dòng),升高溫度,向吸熱方向移動(dòng),故該反應(yīng)正反應(yīng)放熱反應(yīng),ΔH1<0;答案為<。
②當(dāng)其他條件不變時(shí),增大反應(yīng)物氫氣的濃度,平衡正向移動(dòng),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,由題給圖象知相同溫度下,曲線c二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率最大,故曲線c對(duì)應(yīng)的投料是n(CO2)=1mol,n(H2)=6mol;答案為n(CO2)=1mol,n(H2)=6mol。
③曲線c對(duì)應(yīng)的投料是n(CO2)=1mol,n(H2)=6mol,T1℃時(shí),二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為65%,轉(zhuǎn)化的二氧化碳為0.65mol,容器體積為1L,則:則平衡常數(shù)K==<1;答案為小于。
(3)因?yàn)?/span>A:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1<0,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CH3OH的產(chǎn)率減小,符合圖1,溫度升高,而一氧化碳產(chǎn)率增大,可判斷副反應(yīng)B:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡正向移動(dòng),△H2>0,所以升高溫度時(shí)副反應(yīng)B:CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)△H2>0,速率比A更快,平衡正向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化率更大,對(duì)于A來說,平衡逆向移動(dòng),CH3OH的產(chǎn)率減;答案為升高溫度,反應(yīng) B(副反應(yīng))的速率比反應(yīng)A快。
(4)①根據(jù)裝置圖,銅電極上通入了CO2,生成了CH4,C元素化合價(jià)降低,得到電子發(fā)生還原反應(yīng),作正極,CaN表面水失電子生成氧氣,O元素的化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng),作負(fù)極,則電極反應(yīng)為2H2O-4e-=O2↑+4H+;答案為2H2O-4e-=O2↑+4H+。
②Cu作正極,電極反應(yīng)為CO2+8e-+8H+=CH4↑+2H2O,當(dāng)有 0.4mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí),銅電極上生成的CH4在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V(CH4)==1.12L;答案為1.12。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一定溫度時(shí),向容積為2L的密閉容器中充入一定量的SO2和O2,發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=-196kJ·moL1,一段時(shí)間后達(dá)平衡,反應(yīng)過程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:
反應(yīng)時(shí)間/min | n(SO2)/mol | n(O2)/mol |
0 | 2 | 1 |
5 | 1.2 | |
10 | 0.4 | |
15 | 0.8 |
下列說法不正確的是
A. 反應(yīng)在前5min的平均速率為v (SO2)=0.08mol·L1·min1
B. 保持溫度不變,向平衡后的容器中再充入1molSO2和0.5molO2時(shí),v (正)> v (逆)
C. 該溫度,反應(yīng)的平衡常數(shù)為11.25L·mol-1
D. 相同溫度下,起始時(shí)向容器中充入1.5mol SO3,達(dá)平衡時(shí)SO3的轉(zhuǎn)化率為40%
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一密閉容器中進(jìn)行,下列說法正確是
A.保持容器體積不變,增加C的物質(zhì)的量,反應(yīng)速率增大
B.保持容器體積不變,充入N2容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大,化學(xué)反應(yīng)速率增大
C.保持壓強(qiáng)不變,充入N2容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,化學(xué)反應(yīng)速率減小
D.保持容器體積不變,隨著反應(yīng)進(jìn)行氣體物質(zhì)的量增多,壓強(qiáng)增大,反應(yīng)速率逐漸加快
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知反應(yīng):2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g) △H=-a kJ·mol-1 (a>0),其反應(yīng)機(jī)理如下
①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g) 快 ②NO(g)+NOBr2(g)2NOBr(g) 慢
下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是( )
A. 該反應(yīng)的速率主要取決于①的快慢
B. NOBr2是該反應(yīng)的催化劑
C. 正反應(yīng)的活化能比逆反應(yīng)的活化能小a kJ·mol-1
D. 增大Br2(g)濃度能增大活化分子百分?jǐn)?shù), 加快反應(yīng)速率
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知汽車尾氣無(wú)害化處理反應(yīng)為2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)。下列說法正確的是
A.升高溫度可使該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率降低
B.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)停止
C.v正(NO)=v正(CO2)時(shí),說明達(dá)到了化學(xué)平衡
D.單位時(shí)間內(nèi)消耗CO和CO2的物質(zhì)的量相等時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知 pOH=-lgc(OH-)。向20mL0.1mol·L-1 的氨水中滴加未知濃度的稀 H2SO4,測(cè)得混合溶液的溫度、pOH隨加入稀硫酸體積的變化如下圖所示,下列說法不正確的是( )
A.稀H2SO4 的物質(zhì)的量濃度為0.05mol·L-1
B.當(dāng)溶液中pH=pOH時(shí),水的電離程度最大
C.a點(diǎn)時(shí)溶液中存在[NH3·H2O]+2[OH-]=[NH4+]+2[H+]
D.a、b、c 三點(diǎn)對(duì)應(yīng) NH4+的水解平衡常數(shù):Kh(b)>Kh(a)>Kh(c)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】室溫時(shí),用0.0200mol/L稀鹽酸滴定20.00mL0.0200mol/LNaY溶液,溶液中水的電離程度隨所加稀鹽酸的體積變化如圖所示(忽略滴定過程中溶液的體積變化),則下列有關(guān)說法正確的是
已知:K(HY)=5.0×10-11
A. 可選取酚酞作為滴定指示劑 B. M點(diǎn)溶液的pH>7
C. 圖中Q點(diǎn)水的電離程度最小,Kw<10-14 D. M點(diǎn),c(Na+)=c(HY)+c(Y-)+c(Cl-)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在一定條件下,反應(yīng)2HI(g)H2(g)+ I2(g)(正反應(yīng)吸熱)達(dá)到平衡時(shí),要使混合氣體的顏色加深,可采取的措施是: ①增大氫氣的濃度 ②升高溫度 ③降低溫度 ④縮小體積 ⑤增大HI的濃度 ⑥減小壓強(qiáng)
A. ①③⑥ B. ③⑤⑥ C. ①③⑤ D. ②④⑤
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下圖是將SO2 轉(zhuǎn)化為重要的化工原料H2SO4的原理示意圖。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)該裝置將________能轉(zhuǎn)化為________能,電流方向?yàn)?/span>________(填“b→a”或“a→b”)。
(2)催化劑b表面O2發(fā)生___________反應(yīng),其附近酸性________(填“增強(qiáng)”、“不變”或“減弱”)。
(3)催化劑a表面的電極反應(yīng)式:_________________________________________。
(4)若得到的硫酸濃度仍為49%,則理論上參加反應(yīng)的SO2與加入的H2O的質(zhì)量比為________。
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