題目列表(包括答案和解析)
1.(09全國卷Ⅰ7)將15ml.2mol•.溶液逐滴加入到40 ml.0.5mol•.鹽溶液中,恰好將溶液中的離子完全沉淀為碳酸鹽,則中n值是
A. 4 B. 3 C. 2 D. 1
答案:B
解析:
M的化合價為+n,Na2CO3與MCln反應(yīng)對應(yīng)的關(guān)系式為:2Mn+ ~ nCO32 -
2 n
15×10-3×2 40×10-3×0.5
可得n=3,故選B。
29.(2010四川理綜卷)(16分)四川攀枝花蘊(yùn)藏豐富的釩、鈦、鐵資源。用鈦鐵礦渣(主要成分為TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合價為+4)作原料,生產(chǎn)白色顏料二氧化鈦的主要步驟如下
請回答下列問題:
硫酸與二氧化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________。
(1) 向?yàn)V液I中加入鐵粉,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:_________________________、_______________________。
(2) 在實(shí)際生產(chǎn)過程中,向沸水中加入濾液Ⅲ,使混合液pH達(dá)0.5,鈦鹽開始水解。水解過程中不斷通入高溫水蒸氣,維持溶液沸騰一段時間,鈦鹽充分水解析出水合二氧化鈦沉淀。請用所學(xué)化學(xué)平衡原理分析通入高溫水蒸氣的作用:_______________________________________________。
過濾分離出水合二氧化鈦沉淀后,將濾液返回的主要目的是充分利用濾液中的鈦鹽、___________、______________、_______________________(填化學(xué)式),減少廢物排放。
(4)A可用于生產(chǎn)紅色顏料(Fe2O3),其方法是:將556a kgA(摩爾質(zhì)量為278 g/mol)溶于水中,加入適量氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng),鼓入足量空氣攪拌,產(chǎn)生紅褐色膠體;再向紅褐色膠體中加入3336b kg A和112c kg鐵粉,鼓入足量空氣攪拌,反應(yīng)完成后,有大量Fe2O3附著在膠體粒子上以沉淀形式析出;過濾后,沉淀經(jīng)高溫灼燒得紅色顏料。若所得濾液中溶質(zhì)只有硫酸鈉和硫酸鐵,則理論上可生產(chǎn)紅色顏料_______________________kg。
答案:(1) 或
(2)
(3) 加水促進(jìn)鈦鹽水解,加熱促進(jìn)鈦鹽水解,降低濃度促進(jìn)鈦鹽水解
(4)
解析:本題屬于化工生產(chǎn)流程題。(1)考查酸的通性,可以與金屬氧化物反應(yīng),又知道TI的化合價,可以寫出化學(xué)方程式。(2)加入濃硫酸后,濃硫酸可以氧化亞鐵離子,再加入鐵粉,鐵粉可以還原鐵離子。除此外,鐵粉還可以與溶液中的H+反應(yīng)、(3)考查了影響鹽類水解的因素。(4)考慮最后溶質(zhì)是只有硫酸鈉和硫酸鐵,根據(jù)開始加入A為2a×103mol加入適量氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng).,說明加入氫氧化鈉的物質(zhì)的量為4a×103mol,后來又加入12b×103mol的A,和2c×103mol的鐵。根據(jù)電荷守恒,溶質(zhì)中硫酸鈉消耗硫酸根離子為2a×103mol,。而溶液中加入的硫酸根離子物質(zhì)的量共計(jì)為(2a+12b)×103mol,這樣剩下的硫酸根就與鐵離子結(jié)合?芍蔫F離子為8b×103mol,根據(jù)鐵元素守恒。nFe=(2a+4b+2c) ×103mol,n Fe2O3=(a+2b+c) ×103mol,計(jì)算得mFe2O3=kg.
2009年高考化學(xué)試題
20.(2010江蘇卷)(10分)以水氯鎂石(主要成分為)為原料生產(chǎn)堿式碳酸鎂的主要流程如下:
(l)預(yù)氨化過程中有Mg(OH)2沉淀生成,已知常溫下Mg(OH)2的,若溶液中,則溶液中= 。
(2)上述流程中的濾液濃縮結(jié)晶,所得主要固體物質(zhì)的化學(xué)式為 。
(3)高溫煅燒堿式碳酸鎂得到。取堿式碳酸鎂4.66g,高溫煅燒至恒重,得到固體2.00g和標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.896L,通過計(jì)算確定堿式碳酸鎂的化學(xué)式。
(4)若熱水解不完全,所得堿式碳酸鎂中將混有,則產(chǎn)品中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ▲ (填 “升高”、“降低”或“不變”)。
[答案]
(1)2.0mol.L-1
(2)NH4Cl
(3)Mg(OH)24MgCO34H2O
(4)升高
[解析]本題主要考查的是有關(guān)Ksp的計(jì)算和無機(jī)化工流程和化學(xué)計(jì)算。(1)依據(jù)Ksp計(jì)算的公式可知c(Mg2+)=Ksp/c2(OH-)= 2.0mol/L;(2)通過流程分析,最后 綜上分析可知,濾液中的主要成分為NH4Cl,濃縮以后得到的固體物質(zhì)為NH4Cl;(3)根據(jù)題給相關(guān)物質(zhì)的數(shù)據(jù)可有以下計(jì)算
所以,,從而得到其化學(xué)組成為;Mg(OH)24MgCO34H2O
(4)因?yàn)镸gCO3中Mg的含量比堿式碳酸鎂的含量高,因此,混有MgCO3后,Mg的含量升高。
30.(2010上海卷)Na2SO3·7H2O是食品工業(yè)中常用的漂白劑、抗氧化劑和防腐劑。Na2SO3在30℃時的溶解度為35.5g/100gH2O。
1)計(jì)算30℃時Na2SO3飽和溶液中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(保留2位小數(shù))
2)計(jì)算30℃時271g Na2SO3飽和溶液中水的質(zhì)量。
3)將30℃的Na2SO3飽和溶液271g冷卻到10℃,析出Na2SO3·7H2O晶體79.5g。計(jì)算10℃時Na2SO3在水中的溶解度。
答案:1);2)135.5:100=271:x;x=200(g);3)Na2SO3.7H2O中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.50,。
解析:此題考查了溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溶劑的質(zhì)量、溶解度等化學(xué)計(jì)算知識。1)根據(jù)Na2SO3的溶解度,其飽和溶液中溶質(zhì)為35.5g;溶劑為100g;溶液總質(zhì)量為135.5g,則;2)271g飽和溶液中,假設(shè)其含有的溶劑為x,則135.5:100=271:x;x=200(g);3)冷卻溶液后,析出晶體79.5g,根據(jù)其晶體的組成,其中含有水和亞硫酸鈉各一半,列式得:。
(2010上海卷)31.白磷(P4)是磷的單質(zhì)之一,易氧化,與鹵素單質(zhì)反應(yīng)生成鹵化磷。鹵化磷通常有三鹵化磷或五鹵化磷,五鹵化磷分子結(jié)構(gòu)(以PCl5為例)如右圖所示。該結(jié)構(gòu)中氯原子有兩種不同位置。
1)6.20g白磷在足量氧氣中完全燃燒生成氧化物,反應(yīng)所消耗的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 L。
上述燃燒產(chǎn)物溶于水配成50.0mL磷酸(H3PO4)溶液,該磷酸溶液的物質(zhì)的量濃度為 mol·L-1。
2)含0.300mol H3PO4的水溶液滴加到含0.500mol Ca(OH)2的懸浮液中,反應(yīng)恰好完全,生成l種難溶鹽和16.2g H2O。該難溶鹽的化學(xué)式可表示為 。
3)白磷和氯、溴反應(yīng),生成混合鹵化磷(,且x為整數(shù))。
如果某混合鹵化磷共有3種不同結(jié)構(gòu)(分子中溴原子位置不完全相同的結(jié)構(gòu)),該混合鹵化磷的相對分子質(zhì)量為 。
4)磷腈化合物含有3種元素,且分子中原子總數(shù)小于20。0.10mol PCl5和0.10mol NH4Cl恰好完全反應(yīng),生成氯化氫和0.030mol磷腈化合物。推算磷腈化合物的相對分子質(zhì)量(提示:M>300)。
答案:1)5.6;4.00;2)Ca5(PO4)3(OH);3)297.5或342;4)348或464。
解析:此題考查了元素化合物、化學(xué)計(jì)算知識。1)白磷燃燒生成五氧化二磷,白磷的相對分子質(zhì)量為:128,則其6.20g的物質(zhì)的量為:0.05mol,其完全燃燒消耗氧氣0.25mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為5.6L;將這些白磷和水反應(yīng)生成磷酸0.20mol,溶液體積為50mL,也就是0.05L,則磷酸溶液的物質(zhì)的量濃度為4.00mol/L;2)根據(jù)該水溶液中含有溶質(zhì)的物質(zhì)的量和氫氧化鈣懸濁液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量,根據(jù)質(zhì)量守恒,可知該物質(zhì)中含有5個鈣離子和3個磷酸根離子,結(jié)合電荷守恒,必還含有1個氫氧根離子,寫作:Ca5(PO4)3(OH);3)根據(jù)題意x為整數(shù),其可能為:PCl4Br、PCl3Br2、PCl2Br3、PClBr4四種,要是有三種不同結(jié)構(gòu)的話,結(jié)合PCl5的結(jié)構(gòu),其可能為:PCl3Br2或PCl2Br3,則其相對分子質(zhì)量可能為:297.5或342;4)根據(jù)題意和質(zhì)量守恒定律,可求出化合物提供的Cl原子的物質(zhì)的量為:0.1mol×5+0.1mol×1=0.6mol;由于磷腈化合物中只含有三種元素,故必須將其中的氫原子全部除去;兩物質(zhì)提供的H原子的物質(zhì)的量為:0.1mol×4=0.4mol,則生成的氯化氫的物質(zhì)的量為:0.1mol×4=0.4mol;則磷腈化合物中含有的Cl原子為:0.2mol、P原子為:0.1mol、N原子為:0.1mol,則該化合物的最簡式為:PNCl2;假設(shè)其分子式為(PNCl2)x,由其含有的碳原子總數(shù)小于20,則知:4x<20,故x<5;假設(shè)x=4,其分子式為: P4N4Cl8,相對分子質(zhì)量為464;假設(shè)x=3,其分子式為: P3N3Cl6,相對分子質(zhì)量為:348;假設(shè)x=2,其分子式為:P2N2Cl4,相對分子質(zhì)量<300 舍去。故其相對分子質(zhì)量可能為:348或464。
(2010江蘇卷)18.(12分)正極材料為的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。但鈷的資源匱乏限制了其進(jìn)一步發(fā)展。
(1)橄欖石型是一種潛在的鋰離子電池正極材料,它可以通過、與溶液發(fā)生共沉淀反應(yīng),所得沉淀經(jīng)80℃真空干燥、高溫成型而制得。
①共沉淀反應(yīng)投料時,不將和溶液直接混合的原因是 。
②共沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
③高溫成型前,常向中加入少量活性炭黑,其作用除了可以改善成型后的的導(dǎo)電性能外,還能 。
(2)廢舊鋰離子電池的正極材料試樣(主要含有及少量AI、Fe等)可通過下列實(shí)驗(yàn)方法回收鈷、鋰。
① 在上述溶解過程中,被氧化成,在溶解過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
② 在空氣中加熱時,固體殘留率隨溫度的變化
如右圖所示。已知鈷的氫氧化物加熱至290℃時已完全
脫水,則1000℃時,剩余固體的成分為 。(填化學(xué)式);
在350~400℃范圍內(nèi),剩余固體的成分為 。(填化學(xué)式)。
[答案]
(1)
①Fe2+在堿性條件下更易被氧化(凡合理答案均可)
②(NH4)2Fe(SO4)2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O
③與空氣中O2反應(yīng),防止LiFePO4中的Fe2+被氧化
(2)
①
② 、
[解析]本題考察的知識比較散,涉及到能源利用,物質(zhì)性質(zhì)、化工流程分析,圖表分析,覆蓋面比較廣。(1)①不能直接混合的原因是Fe2+在堿性條件下更容易被氧化;②根據(jù)題給的信息,發(fā)生的反應(yīng)為(NH4)2Fe(SO4)2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O③消耗空氣中的O2,保護(hù)Fe2+,防止Fe2+被氧化;(2)①通過題給信息可知LiCoO2與Na2S2O3發(fā)生了氧化還原反應(yīng),反應(yīng)為8 LiCoO2+ Na2S2O3+11H2SO4=4Li SO4+8CoSO4+ Na2SO4+11 H2O②根據(jù)質(zhì)量的變化,在變化過程中,Co的質(zhì)量沒有變,通過題給數(shù)據(jù)看,在10000C是Co(OH)2完全分解,則產(chǎn)物CoO,在350-4000C時,固體的質(zhì)量在89.25%-86.38%之間,可以通過極點(diǎn)進(jìn)行分析,在2920C,n(Cr)n(O)=100/93:(89.25-100*59/93)/16=2:3,其化學(xué)式為Co2O3在5000C n(Cr)n(O)= 100/93:(86.38-100*59/93)/16=3:4其化學(xué)式為Co3O4 ,所以可以確定在350-4000C時的化學(xué)式為Co2O3和Co3O4
25.(2010上海卷)接觸法制硫酸工藝中,其主反應(yīng)在450℃并有催化劑存在下進(jìn)行:
1)該反應(yīng)所用的催化劑是 (填寫化合物名稱),該反應(yīng)450℃時的平衡常數(shù) 500℃時的平衡常數(shù)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
2)該熱化學(xué)反應(yīng)方程式的意義是 .
a. b.容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化
c.容器中氣體的密度不隨時間而變化 d.容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化
4)在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20 mol SO2和0.10molSO2,半分鐘后達(dá)到平衡,測得容器中含SO30.18mol,則= mol.L-1.min-1:若繼續(xù)通入0.20mol SO2和0.10mol O2,則平衡 移動(填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向” 或“不”),再次達(dá)到平衡后, mol<n(SO3)< mol。
答案:1)五氧化二釩(V2O5);大于;2)在450℃時,2molSO2氣體和1molO2氣體完全反應(yīng)生成2molSO3氣體時放出的熱量為190kJ;3)bd;4)0.036;向正反應(yīng)方向;0.36;0.40。
解析:此題考查了工業(yè)制硫酸、化學(xué)平衡常數(shù)、熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡狀態(tài)、有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算等知識。1)工業(yè)制硫酸時二氧化硫催化氧化使用的催化劑是五氧化二釩;該反應(yīng)正向放熱,故溫度越高化學(xué)平衡常數(shù)越;2)熱化學(xué)方程式表示的是450℃時,2molSO2氣體和1molO2氣體完全反應(yīng)生成2molSO3氣體時放出的熱量為190kJ;3)根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征,容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化、分子總數(shù)不隨時間變化時,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);4)當(dāng)達(dá)到平衡時,容器中SO3的物質(zhì)的量為0.18mol,則v(SO3)=0.072mol.L-1.min-1,則v(O2)=0.036mol.L-1.min-1;再繼續(xù)通入0.20molSO2和0.10molO2時,平衡向正反應(yīng)方向移動,在此達(dá)到平衡時,SO3的物質(zhì)的量介于0.36和0.40之間。
知識歸納:化學(xué)平衡常數(shù)只是和溫度相關(guān)的函數(shù),其隨溫度變化而變化。若正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高K值增大;若正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高K值減小。
27.(2010安徽卷)(14分)鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰貨源成為重要課題:某研究性學(xué)習(xí)小組對廢舊鋰離子電池正極材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上)進(jìn)行資源回收研究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下:
(1)第②步反應(yīng)得到的沉淀X的化學(xué)式為 。
(2)第③步反應(yīng)的離子方程式是 。
(3)第④步反應(yīng)后,過濾Li2CO3所需的玻璃儀器有 。
若過濾時發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁,從實(shí)驗(yàn)操作的角度給出兩種可能的原因:
、 。
(4)若廢舊鋰離子電池正極材料含LiNB2O4的質(zhì)量為18.1 g第③步反應(yīng)中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4溶液。定正極材料中的鋰經(jīng)反應(yīng)③和④完全為Li2CO3,剩至少有 Na2CO3參加了反應(yīng)。
答案:(1)Al(OH)3
(2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O
(3) 漏斗 玻璃棒 燒杯 ; 濾紙破損、濾液超過濾紙邊緣等
(4)5.3
解析:第一步就是鋁溶解在氫氧化鈉溶液中 第二步就是偏鋁酸鈉與二氧化碳生成氫氧化鋁,第三步是氧化還原反應(yīng),注意根據(jù)第一步反應(yīng)LiMn2O4不溶于水。
第(4)小題計(jì)算時要通過計(jì)算判斷出硫酸過量。
28.(2010山東卷)(14分)硫一碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng):
Ⅰ SO2+2H2O+I2===H2SO4+2HI
Ⅱ 2HIH2+I2
Ⅲ 2H2SO42===2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反應(yīng),下列判斷正確的是 。
a.反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進(jìn)行 b.反應(yīng)Ⅰ中氧化性比HI強(qiáng)
c.循環(huán)過程中需補(bǔ)充H2O d.循環(huán)過程中產(chǎn)生1mol O2的同時產(chǎn)生1mol H2
(2)一定溫度下,向1L密閉容器中加入1mol HI(g),發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,H2物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示。
0~2 min內(nèi)的平均放映速率v(HI)= 。該溫度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K= 。
相同溫度下,若開始加入HI(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍,則 是原來的2倍。
a.平衡常數(shù) b.HI的平衡濃度 c.達(dá)到平衡的時間 d.平衡時H2的體積分?jǐn)?shù)
(3)實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸制取H2,反應(yīng)時溶液中水的電離平衡 移動(填“向左”“向右”或者“不”);若加入少量下列試劑中的 ,產(chǎn)生H2的速率將增大。
a.NaNO3 b.CuSO4 c.Na2SO4 d.NaHSO3
(4)以H2為燃料可制成氫氧燃料電池。
已知 2H2(g)+O2(g)===2H2O(I) △H=-572KJ.mol-1
某氫氧燃料電池釋放228.8KJ電能時,生成1mol液態(tài)水,該電池的能量轉(zhuǎn)化率為 。
解析:(1)H2SO4在常溫下,很穩(wěn)定不易分解,這是常識,故a錯;反應(yīng)Ⅰ中SO2是還原劑,HI是還原產(chǎn)物,故還原性SO2>HI,則b錯;將Ⅰ和Ⅱ分別乘以2和Ⅲ相加得:2H2O==2H2+O2,故c正確d錯誤。
(2) υ (H2)=0. 1mol/1L/2min=0.05 mol·L-1·min-1,則υ (HI)=2 υ (H2)=0.1 mol·L-1·min-1;
2HI(g)==H2(g)+I2(g)
2 1 1
起始濃度/mol·L-1 1 0 0
變化濃度/mol·L-1: 0.2 0.1 0.1
平衡濃度/mol·L-1: 0.8 0.1 0.1
則H2(g)+I2(g)== 2HI(g)的平衡常數(shù)K==64mol/L。
若開始時加入HI的量是原來的2倍,則建立的平衡狀態(tài)和原平衡是等比平衡,HI、H2、I2 的物質(zhì)的量、平衡濃度都是原來的兩倍;各組分的百分含量、體積分?jǐn)?shù)相等,平衡常數(shù)相等(因?yàn)闇囟炔蛔?;因開始時的濃度增大了,反應(yīng)速率加快,達(dá)平衡時間不可能是原來的兩倍,故選b.
(3)水的電離平衡為,硫酸電離出的對水的電離是抑制作用,當(dāng)消耗了,減小,水的電離平衡向右移動;若加入,溶液變成的溶液了,不再生成H2;加入的會和反應(yīng),降低,反應(yīng)速率減慢;的加入對反應(yīng)速率無影響;加入CuSO4 后,與置換出的Cu構(gòu)成原電池,加快了反應(yīng)速率,選b.
(4)根據(jù)反應(yīng)方程式,生成1mol水時放出熱量為:572kJ=286 kJ,故該電池的能量轉(zhuǎn)化率為
答案:(1)c
(2)0.1 mol·L-1·min-1 ;64mol/L;b
(3)向右;b
(4)80%
31.(2010廣東理綜卷)(16分)硼酸(H3BO3)在食品、醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
(1)請完成B2H6氣體與水反應(yīng)的化學(xué)方程式:B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +________。
(2)在其他條件相同時,反應(yīng)H3BO3 +3CH3OHB(OCH3)3 +3H2O中,H3BO 3的轉(zhuǎn)化率()在不同溫度下隨反應(yīng)時間(t)的變化見圖12,由此圖可得出:
①溫度對應(yīng)該反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡移動的影響是____ ___
②該反應(yīng)的_____0(填“<”、“=”或“>”).
(3)H3BO 3溶液中存在如下反應(yīng):
H3BO 3(aq)+H2O(l) [B(OH)4]-( aq)+H+(aq)已知0.70 mol·L-1 H3BO 3溶液中,上述反應(yīng)于298K達(dá)到平衡時,c平衡(H+)=2. 0 × 10-5mol·L-1,c平衡(H3BO 3)≈c起始(H3BO 3),水的電離可忽略不計(jì),求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(H2O的平衡濃度不列入K的表達(dá)式中,計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
解析:(1)根據(jù)元素守恒,產(chǎn)物只能是H2, 故方程式為B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2。
(2)由圖像可知,溫度升高,H3BO 3的轉(zhuǎn)化率增大,故升高溫度是平衡正向移動,正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),△H>O。
(3) K===
答案:
(1) B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2
(2) ①升高溫度,反應(yīng)速率加快,平衡正向移動 ②△H>O
(3) 或1.43
10.(2010天津卷)(14分)二甲醚是一種重要的清潔燃料,也可替代氟利昂作制冷劑等,對臭氧層無破壞作用。工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚。
請回答下列問題:
⑴ 煤的氣化的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為:___________________________。
⑵ 煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H2S用Na2CO3溶液吸收,生成兩種酸式鹽,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:________________________________________。
⑶ 利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下:
① 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g);ΔH = -90.8 kJ·mol-1
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH= -23.5 kJ·mol-1
③ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g);ΔH= -41.3 kJ·mol-1
總反應(yīng):3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的ΔH= ___________;
一定條件下的密閉容器中,該總反應(yīng)達(dá)到平衡,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是__________(填字母代號)。
a.高溫高壓 b.加入催化劑 c.減少CO2的濃度
d.增加CO的濃度 e.分離出二甲醚
⑷ 已知反應(yīng)②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某溫度下的平衡常數(shù)為400 。此溫度下,在密閉容器中加入CH3OH ,反應(yīng)到某時刻測得各組分的濃度如下:
物質(zhì) |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
濃度/(mol·L-1) |
0.44 |
0.6 |
0.6 |
① 比較此時正、逆反應(yīng)速率的大。v正 ______ v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入CH3OH后,經(jīng)10 min反應(yīng)達(dá)到平衡,此時c(CH3OH) = _________;該時間內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH) = __________。
解析:(1)煤生成水煤氣的反應(yīng)為C+H2OCO+H2。
(2)既然生成兩種酸式鹽,應(yīng)是NaHCO3和NaHS,故方程式為:
Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS。
(3)觀察目標(biāo)方程式,應(yīng)是①×2+②+③,故△H=2△H1+△H2+△H3=-246.4kJ· mol -1。
正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡左移,CO轉(zhuǎn)化率減;加入催化劑,平衡不移動,轉(zhuǎn)化率不變;減少CO2的濃度、分離出二甲醚,平衡右移,CO轉(zhuǎn)化率增大;增大CO濃度,平衡右移,但CO轉(zhuǎn)化率降低;故選c、e。
(4)此時的濃度商Q==1.86<400,反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài),向正反應(yīng)方向移動,故正>逆;設(shè)平衡時生成物的濃度為0.6+x,則甲醇的濃度為(0.44-2x)有:400=,解得x=0.2 mol·L-1,故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1。
由表可知,甲醇的起始濃度度為(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡濃度為0.04 mol·L-1,
10min變化的濃度為1.6 mol·L-1,故(CH3OH)=0.16 mol·L-1·min-1。
答案:(1) C+H2OCO+H2。
(2) Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS
(3) -246.4kJ· mol -1 c、e
(4) ①> ②0.04 mol·L-1 0.16 mol·L-1·min-1
命題立意:本題是化學(xué)反應(yīng)原理的綜合性試題,考查了化學(xué)方程式的書寫、蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡移動原理,和利用濃度商和平衡常數(shù)的關(guān)系判斷平衡移動的方向、平衡常數(shù)和速率的計(jì)算等。
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