【題目】CO、H2是煤的氣化產(chǎn)物,在生產(chǎn)生活中用途廣泛。
(1)CO還原法處理大氣污染物SO2
①2CO(g) + SO2(g) S(s)+2CO2(g) H = -270 kJ·mol-1,該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為__。
②在絕熱恒容的密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng),下列說法正確的是_____。
a 若混合氣體密度保持不變,則已達(dá)平衡狀態(tài)
b 達(dá)平衡后若再充人一定量CO2,平衡常數(shù)保持不變
c 分離出部分S,正、逆反應(yīng)速率均保持不變,平衡不移動
d 從反應(yīng)開始到平衡,容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變
③向2 L恒溫恒容密閉容器中通人2 mol CO、1 mol SO2,分別進(jìn)行a、b、c三組實(shí)驗(yàn)。在不同催化劑件下發(fā)生反應(yīng):2CO(g) + SO2(g) S(s)+2CO2(g) H = -270 kJ·mol-1,反應(yīng)體系總壓隨時間的變化如下表所示,則三組實(shí)驗(yàn)溫度的大小關(guān)系是_____(用a、b、c表示),實(shí)驗(yàn)a從反應(yīng)開始至45s達(dá)到平衡,則該過程反應(yīng)速率v(SO2)__________(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
0s | 40s | 45s | 60s | |
a | 175 | 142 | 140 | 140 |
b | 160 | 120 | 120 | 120 |
c | 160 | 130 | 125 | 120 |
(2)利用CO、H2可制備天然氣,主要反應(yīng)為:
CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) H1=-206.2 kJ·mol1;
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) H2 = -41.0 kJ·mol-1;
H2O(l) ═H2O(g) H3 =+44 kJ·mol-1 。
回答下列問題:
①反應(yīng)CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(l) 的H4 = ________ kJ·mol-1。某溫度下,分別在起始容積相同的恒壓容器A、恒容容器B中加人1molCO2和4molH2的混合氣體,兩容器反應(yīng)達(dá)到平衡后放出或吸收的熱量較多的是__( 填“A”或“B")。
②在恒壓管道反應(yīng)器中按n(H2):n(CO) = 3:1通入原料氣,在催化劑作用下制備合成天然氣,400 ℃ p總為100 kPa時反應(yīng)體系平衡組成如下表所示:
組分 | CH4 | H2O | H2 | CO2 | CO |
體積分?jǐn)?shù)/% | 45.0 | 42.5 | 10.0 | 1.50 | 1.00 |
則該條件下CO的總轉(zhuǎn)化率α=____。
③制備合成天然氣采用在原料氣中通入水蒸氣來緩解催化劑積碳。
積碳反應(yīng)為:反應(yīng)I :CH4(g) C(s) + 2H2(g) H = +75 kJ·mol-1;
反應(yīng)Ⅱ:2CO(g) C(s) + CO2(g) H = -172 kJ·mol-1,
平衡體系中水蒸氣濃度對積碳量的影響如圖所示,下列說法正確的是__。
A 曲線1在700 ~ 800℃積碳量減小的原因可能是反應(yīng)Ⅱ逆向移動
B 曲線1在550 ~700℃積碳量增大的原因可能是反應(yīng)I、Ⅱ的速率增大
C 曲線2、3在550 ~800℃積碳量較低的原因是水蒸氣稀釋作用使積碳反應(yīng)速率減小
D 水蒸氣能吸收反應(yīng)放出的熱量,降低體系溫度至550℃以下,有利于減少積碳
【答案】 a c a>b=c 0.0067 mol/(L·s) -253.2 A 97.9% AD
【解析】
(1) ①平衡常數(shù)直接根據(jù)表達(dá)式得出答案;②氣相為主的反應(yīng)中,固相物質(zhì)的濃度項(xiàng)不列入反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式,結(jié)合常用判斷化學(xué)平衡的方法判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡,據(jù)此逐項(xiàng)分析;③理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT,結(jié)合表格數(shù)據(jù),可以比較出溫度大。挥(jì)算反應(yīng)速率,要計(jì)算出過程中SO2的消耗量即可。
(2) ①①CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) H1=-206.2 kJ·mol-1;
②CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) H2 = -41.0 kJ·mol-1;
③H2O(l) ═H2O(g) H3 =+44 kJ·mol-1 。
將方程式①-②-2x③得CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(l),△H進(jìn)行相應(yīng)的改變;A為恒溫恒壓、B為恒溫恒容條件,如果是恒溫恒容,反應(yīng)前后物質(zhì)的量減小、壓強(qiáng)減小,開始時AB壓強(qiáng)相等,B中壓強(qiáng)逐漸減小A中壓強(qiáng)不變,所以反應(yīng)過程中壓強(qiáng)A>B,增大壓強(qiáng)平衡正向移動。
②設(shè)n(H2)=3mol、n(CO)=1mol,恒容恒溫條件下氣體的體積分?jǐn)?shù)之比等于物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比,設(shè)平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為x mol,根據(jù)C原子守恒得,得x=2.11,則CO的轉(zhuǎn)化率=,該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動;
③A.反應(yīng)II的逆反應(yīng)是消碳反應(yīng);B.反應(yīng)I、II的正反應(yīng)都是積碳反應(yīng);C.高溫條件下水蒸氣和C反應(yīng)生成CO和氫氣;D.溫度至550℃以下,幾乎沒有積碳。
(1) ①平衡常數(shù)表達(dá)式,故答案為:;
②絕熱恒容的密閉容器進(jìn)行可以反應(yīng),
a. 混合氣體密度為ρ=m/v,恒容容器容積V不變,反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量發(fā)生改變,則當(dāng)反應(yīng)到達(dá)平衡時,氣體總質(zhì)量m不變,因此若混合氣體密度保持不變可以說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài),可知a正確;
b. 充人一定量CO2,反應(yīng)移向移動,吸熱,容器絕熱,溫度降低,平衡常數(shù)保持變化,b錯誤;
c.固體不影響平衡反應(yīng)進(jìn)行,故都不變,c正確;
d. 反應(yīng)達(dá)到平衡前后,氣體總物質(zhì)的量發(fā)生改變,則體系壓強(qiáng)改變,d錯誤;
ac正確,故答案為:a c;
③體系c和體系b反應(yīng)起始時和平衡時的壓強(qiáng)都相等,則二者平衡常數(shù)相同,體系c和體系b的溫度相等,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,初始時刻壓強(qiáng)a>b,則實(shí)驗(yàn)溫度a>b,因此三組實(shí)驗(yàn)溫度的關(guān)系是a>b=c,故答案為:a>b=c;
實(shí)驗(yàn)a從反應(yīng)開始至平衡時,壓強(qiáng)由175kPa改變至140kPa,設(shè)反應(yīng)過程轉(zhuǎn)化了xmol SO2,由理想氣體狀態(tài)方程可知,壓強(qiáng)與氣體總物質(zhì)的量成正比,所以有,解得x=0.6mol,則反應(yīng)速率,故答案為:0.0067 mol/(L·s);
(2) ①①CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) H1=-206.2 kJ·mol-1;
②CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) H2 = -41.0 kJ·mol-1;
③H2O(l) ═H2O(g) H3 =+44 kJ·mol-1 。
將方程式①-②-2x③得CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(l),△H=-253.2 kJ·mol-1,;A為恒溫恒壓、B為恒溫恒容條件,如果是恒溫恒容,反應(yīng)前后物質(zhì)的量減小、壓強(qiáng)減小,開始時AB壓強(qiáng)相等,B中壓強(qiáng)逐漸減小A中壓強(qiáng)不變,所以反應(yīng)過程中壓強(qiáng)A>B,增大壓強(qiáng)平衡正向移動,故答案為:-253.2;A;
②設(shè)n(H2)=3mol、n(CO)=1mol,恒容恒溫條件下氣體的體積分?jǐn)?shù)之比等于物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比,設(shè)平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為x mol,根據(jù)C原子守恒得,得x=2.11,則CO的轉(zhuǎn)化率=,該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動;
③A.反應(yīng)II的逆反應(yīng)是消碳反應(yīng),曲線1在700-800℃積碳量減小的原因可能是反應(yīng)Ⅱ逆向移動,且反應(yīng)II的消碳量大于反應(yīng)I的積碳量,故A正確;
B.反應(yīng)I、II的正反應(yīng)都是積碳反應(yīng),曲線1在550-700℃時兩個反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài),都向正反應(yīng)方向移動,導(dǎo)致積碳量增加,故B錯誤;
C.高溫條件下水蒸氣和C反應(yīng)生成CO和氫氣,從而使積碳量減少,故C錯誤;
D.溫度至550℃以下,幾乎沒有積碳,所以水蒸氣能吸收反應(yīng)放出的熱量,降低體系溫度至550℃以下,有利于減少積碳,故D正確;
故選AD。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】有一瓶無色溶液,可能含有、、、、、、、、離子中的幾種.為確定其成分,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):取少許溶液,逐漸加入過量的固體,產(chǎn)生無色無味的氣體和白色沉淀且白色沉淀逐漸增多后又部分溶解;另取部分溶液,加入酸化的溶液,有白色沉淀產(chǎn)生;用潔凈的鉑絲蘸取原溶液在酒精燈火焰上灼燒,觀察到黃色火焰.下列推斷正確的是
A.肯定有、、、
B.肯定有、、、
C.肯定沒有、、
D.肯定沒有、、
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】今有一混合物的水溶液,只可能含有以下離子中的若干種:、、、、、現(xiàn)取兩份200mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):①第一份加足量NaOH溶液,加熱,收集到氣體;②第二份加足量溶液后,得干燥沉淀,經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后,沉淀質(zhì)量為根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),以下推測正確的是
A.一定不存在,可能存在
B.一定存在,可能存在
C.一定存在
D.一定不存在
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】由含碘廢水制取碘酸鉀的一種工藝如下:
(1)H2O2的結(jié)構(gòu)式為___。“制I2”過程中加入的硫酸不能過多的原因是_____。
(2)制CuI(s)步驟反應(yīng)的離子方程式為_________。
(3)工藝中五種物質(zhì)的制備反應(yīng)中,不涉及氧化還原反應(yīng)的步驟是“制___”。
(4)“制KI(aq)”時,該溫度下水的離子積為Kw=1.0×10-13,Ksp[Fe(OH)2]=9.0×10-15。為避免0.9 mol·L-1 FeI2溶液中Fe2+水解生成膠狀物吸附I-,起始加入K2CO3必須保持溶液的pH不大于________。
(5)“制KIO3溶液”反應(yīng)的離子方程式為______。
(6)KCl、KIO3的溶解度曲線如圖所示。流程中由“KIO3(aq)”得到KIO3晶體的操作步驟為____。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氫能源是最具應(yīng)用前景的能源之一。
(1)氫氧燃料電池是一種高效無污染的清潔電池,用KOH溶液作電解質(zhì)溶液,其負(fù)極反應(yīng)式為_____________,理論上,正極消耗氧氣2.8 L(標(biāo)況下)時,電路中有__________mol e-通過。
(2)高純氫的制備是目前的研究熱點(diǎn)。可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫,工作示意圖如下。通過控制雙控開關(guān),可交替得到H2和O2。
①太陽能光伏電池是將光能轉(zhuǎn)化為__________能。
②當(dāng)連接K1時可制得____________氣體。
③當(dāng)連接K2時,電極2附近pH_________(填“變大”、“變小”或“不變”)。
④當(dāng)連接K2時,電極3作______極,其電極反應(yīng)式為________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(1)已知:① C(s) + O2(g)=CO2(g) H=-393.5 kJmol-1
②2CO(g) + O2(g)=2CO2(g) H=-566 kJmol-1
③TiO2(s) + 2Cl2(g)=TiCl4(s) + O2(g) H=+141 kJmol-1
則TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s)=TiCl4(s) + 2CO(g)的H=_________________。
(2)氯化銀在水中存在沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag+(aq) + Cl-(aq)。25℃時,氯化銀的Ksp=1.8×10-10,現(xiàn)將足量的氯化銀加入到0.1 molL-1氯化鋁溶液中,銀離子濃度最大可達(dá)到_____________molL-1。
(3)20 ℃時,0.1 molL-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH=3,則:2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)≈______________molL-1(填數(shù)值)。
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【題目】乙炔加氫是乙烯工業(yè)中的重要精制反應(yīng),利用這一反應(yīng)可以將乙烯產(chǎn)品中的乙炔含量降低,以避免后續(xù)乙烯聚合催化劑的中毒,工業(yè)上稱為碳二加氫過程。
已知:Ⅰ.CHCH(g)+H2(g)→CH2=CH2(g) ΔH1 K1(400K)=4.2×1022
Ⅱ.CHCH(g)+2H2(g)→CH3CH3(g) ΔH2=-311.4kJ·mol-1 K2(400K)=1.4×1038
回答下列問題:
(1)已知幾種化學(xué)鍵的鍵能如下表所示:
△H1=___kJmol-1。
(2)400K時,在密閉容器中將等物質(zhì)的量的CH2=CH2(g)和H2(g)混合,采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┻M(jìn)行反應(yīng),生成CH3CH3(g),達(dá)到平衡時測得=1016,則平衡時c(H2)=___molL-1。
(3)據(jù)前人研究發(fā)現(xiàn)乙炔在PV團(tuán)簇表面催化加氫反應(yīng)的部分歷程如圖1所示,其中吸附在PV表面上的物種用*標(biāo)注。
推測乙烯在PV表面上的吸附為___(填“放熱”或“吸熱”)過程。圖1歷程中最大能金(活化能)E正=___kJ·mol-1,該步驟的化學(xué)方程式為___。
(4)T1℃時,將體積比為1:2的CH≡CH(g)和H2(g)充入剛性密閉容器中,加入催化劑發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,起始體系總壓強(qiáng)為P0 kPa,實(shí)驗(yàn)測得H2的分壓(p)與反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如圖2所示。
①T1℃時,0~4min內(nèi),平均反應(yīng)速率v(HC≡CH)=___kPamin-1(用含p0、p1的代數(shù)式表示,下同)。
②T1℃時,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=___kPa-2(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
③T1℃時,0~2min內(nèi)p(H2)的減小量___(填“>”“<”或“=”)2~4min內(nèi)p(H2)的減小量,理由為___。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證原電池和電解池的實(shí)驗(yàn)裝置,下列有關(guān)說法不正確的是( )
A. 關(guān)閉K2、打開K1,試管內(nèi)兩極都有氣泡產(chǎn)生
B. 關(guān)閉K2、打開K1,一段時間后,發(fā)現(xiàn)左側(cè)試管收集到的氣體比右側(cè)略多,則a為負(fù)極,b為正極
C. 關(guān)閉K2,打開K1,一段時間后,用拇指堵住試管移出燒杯,向試管內(nèi)滴入酚酞,發(fā)現(xiàn)左側(cè)試管內(nèi)溶液變紅色,則a為負(fù)極,b為正極
D. 關(guān)閉K2,打開K1,一段時間后,再關(guān)閉K1,打開K2,檢流計(jì)指針不會偏轉(zhuǎn)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在兩個密閉容器中,分別充有質(zhì)量相同的甲、乙兩種氣體,若兩容器的溫度和壓強(qiáng)均相同,且甲的密度大于乙的密度,則下列說法正確的是
A.甲的相對分子質(zhì)量比乙的相對分子質(zhì)量小B.甲的摩爾體積比乙的摩爾體積小
C.甲的分子數(shù)比乙的分子數(shù)少D.甲中所含的原子數(shù)比乙中的所含的原子數(shù)少
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