【題目】甲醇被稱為2l世紀(jì)的新型燃料,工業(yè)上通過下列反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O為原料來制備甲醇.
(1)將1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入容積為10L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖:
①已知100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,則用H2表示的平均反應(yīng)速率為 .
②在其它條件不變的情況下升高溫度,化學(xué)平衡常數(shù)將(填“增大”“減小”或“不變”).
③圖中的P1P2(填“<”、“>”或“=”),100℃時(shí)平衡常數(shù)為 .
④保持反應(yīng)體系為100℃,5min后再向容器中沖入H2O,H2各0.5mol,化學(xué)平衡將向移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不”).
(2)在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下,將a mol CO與 3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)發(fā)生反應(yīng)Ⅱ:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
①該反應(yīng)的△H0,△S0(填“<”、“>”或“=”).
②若容器容積不變,下列措施可以提高CO轉(zhuǎn)化率的是 .
A.升高溫度
B.將CH3OH(g)從體系中分離出來
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大
D.再充入1mol CO和3mol H2 .
【答案】
(1)0.030mol?L﹣1?min﹣1;增大;<;2.25×10﹣2;向左
(2)<;<;BD
【解析】解:第(1)問:①由100℃平衡CH4的轉(zhuǎn)化率為0.5可知,消耗CH4為1mol×0.5=0.5mol,平衡時(shí)甲烷的濃度變化量為: =5×10﹣2mol/L,根據(jù)甲烷與氫氣的計(jì)量數(shù)關(guān)系,則:v(H2)=3v(CH4)=3× =0.030molL﹣1min﹣1 ,
所以答案是:0.030molL﹣1min﹣1;②通過圖表可知當(dāng)溫度相同時(shí),p2→p1時(shí),甲烷的轉(zhuǎn)化率提高,平衡向正向移動(dòng),正向?yàn)闅怏w系數(shù)增大的反應(yīng),根據(jù)減小壓強(qiáng)平衡向系數(shù)增大的方向移動(dòng)可得出p1<p2;當(dāng)壓強(qiáng)為p1時(shí),升高溫度,甲烷的轉(zhuǎn)化率提高,平衡向正向移動(dòng),所以正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng),所以升高溫度平衡常數(shù)變大,所以答案是:增大;③由圖可知溫度相同時(shí),到達(dá)平衡時(shí),壓強(qiáng)為P1的CH4轉(zhuǎn)化率高,正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),甲烷的轉(zhuǎn)化率降低,故壓強(qiáng)P1<P2 ,
CH4(g) | + | H2O(g) | = | CO(g) | + | 3H2(g) | |
初始濃度: | 0.1 | 0.2 | 0 | 0 | |||
變化濃度: | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.15 | |||
平衡濃度: | 0.05 | 0.15 | 0.05 | 0.15 |
100℃時(shí)平衡常數(shù)= (mol/L)2=2.25×10﹣2 (mol/L)2 ,
所以答案是:<;2.25×10﹣2;④保持反應(yīng)體系為100℃,5min后再向容器中沖入H2O、H2各0.5mol,Qc= =4×10﹣2>K,所以平衡向左移動(dòng),所以答案是:向左;
第(2)問:①混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇,則說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以△H<0;正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),氣體的物質(zhì)的量越多,其熵越大,所以△S<0,所以答案是:<;<;②A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向吸熱方向移動(dòng),即向逆反應(yīng)方向移動(dòng),甲醇的產(chǎn)率降低,故A錯(cuò)誤;
B.將CH3OH(g)從體系中分離,產(chǎn)物的濃度降低,平衡向正反應(yīng)移動(dòng),甲醇的產(chǎn)率增加,故B正確;
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大,容器容積不變,反應(yīng)混合物各組分濃度不變,平衡不移動(dòng),甲醇的產(chǎn)率不變,故C錯(cuò)誤;
D.再充入1mol CO和3mol H2 , 可等效為壓強(qiáng)增大,平衡向體積減小的方向移動(dòng),即向正反應(yīng)方向移動(dòng),甲醇的產(chǎn)率增加,故D正確,
所以答案是:BD.
【考點(diǎn)精析】通過靈活運(yùn)用化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征,掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:“等”即 V正=V逆>0;“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡,平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行;“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變;“變”即條件改變,平衡被打破,并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡;與途徑無關(guān),外界條件不變,可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,都可建立同一平衡狀態(tài)(等效)即可以解答此題.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】運(yùn)用所學(xué)知識(shí),回答下列問題.
(1)Cl2是一種重要的化工原料,運(yùn)輸氯氣的鋼瓶上應(yīng)貼的標(biāo)簽為 .
A.腐蝕品
B.爆炸品
C.有毒品
D.易燃品
(2)實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳制備氯氣的離子方程式為 .
(3)實(shí)驗(yàn)室也可以用KMnO4與濃鹽酸在常溫下制備Cl2 . 高錳酸鉀溶液常用于物質(zhì)的定性檢驗(yàn)與定量分析.某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室里欲用KMnO4固體來配制500mL 0.1mol/L的KMnO4溶液. ①需用的儀器有托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、 .
②下列操作會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏小的是(填字母).
a.轉(zhuǎn)移時(shí)沒有洗滌燒杯、玻璃棒
b.容量瓶內(nèi)壁附有水珠而未干燥處理
c.顛倒搖勻后發(fā)現(xiàn)凹液面低于刻度線又加水補(bǔ)上
d.加水定容時(shí)俯視刻度線
③用配好的該濃度的KMnO4溶液與300mL 0.2mol/L的KI溶液恰好反應(yīng),生成等物質(zhì)的量的I2和KIO3 , 則消耗KMnO4的體積為mL.(已知MnO4﹣在此條件下被還原為Mn2+)
(4)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為 , 工藝師常用(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖表示不同溫度下水溶液中c(H+)與c(OH﹣)的關(guān)系,下列判斷正確的是( )
A.兩條曲線上任意點(diǎn)均有c(H+)×c (OH﹣)=Kw
B.T<25
C.b點(diǎn)和c點(diǎn)pH均為6,溶液呈酸性
D.只采用升溫的方式,可由a點(diǎn)變成d點(diǎn)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】A,B,C,D是元素周期表中的短周期元素,且原子序數(shù)依次增大.A元素原子中無中子,B元素的一種同位素常用于文物考古,且該元素形成的化合物種類最多,D元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍.回答下列問題:
(1)D元素的符號(hào)是 , C元素組成的單質(zhì)C2的電子式是 .
(2)2016年10月17日7:30分在甘肅的酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地,我國成功發(fā)射“神舟十一號(hào)”載人飛船.火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料更新為液態(tài)偏二甲肼(分子式為C2H8N2),氧化劑為液態(tài)的C2D4 , 燃燒后產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無污染.寫出偏二甲肼與C2D4反應(yīng)的化學(xué)方程式:
(3)C2A4可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料,與氧化劑C2D4反應(yīng)生成C2和A2D.已知:
①C2(g)+2D2(g)═C2D4(L)△H1═﹣19.5kJ/mol
②C2A4(L)+D2(g)═C2(g)+2A2D(g)△H2═﹣534.2kJ/mol
寫出液體燃料C2A4與液態(tài)C2D4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: .
(4)在230℃和催化劑存在的條件下,將BD2與A2轉(zhuǎn)化為BA3DA(g)和A2D(g).如圖為生產(chǎn)1mol BA3DA(g)的能量變化示意圖:
已知破壞1mol不同共價(jià)鍵的能量(kJ)分別是:
B﹣A | B﹣D | B=D | A﹣A | A﹣D |
413.4 | 351 | 745 | 436 | 462.8 |
①寫出BD2和A2轉(zhuǎn)化為1mol BA3DA(g)和A2D(g)的熱化學(xué)方程式:
②已知E1=8.2kJmol﹣1 , 則E2=kJmol﹣1 .
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列溶液中能夠區(qū)別SO2和CO2氣體的是( )
①澄清石灰水 ②H2S溶液 ③KMnO4溶液 ④品紅溶液
A. ①②③B. ①③④C. ②③④D. ①②③④
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】聯(lián)氨(又稱肼,N2H4 , 無色液體)是一種應(yīng)用廣泛的化工原料,可用作火箭燃料.回答下列問題:
(1)聯(lián)氨分子的電子式為 , 其中氮的化合價(jià)為 .
(2)實(shí)驗(yàn)室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 .
(3)①2O2(g)+N2(g)═N2O4(l)△H1
②N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H2
③O2(g)+2H2(g)═2H2O(g)△H3
④2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H4=﹣1048.9kJmol﹣1
上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為△H4= , 聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)?/span> .
(4)聯(lián)氨為二元弱堿,在水中的電離方式與氨相似.聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為(已知:N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107;Kw=1.0×10﹣14).聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為 .
(5)聯(lián)氨是一種常用的還原劑.向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液,觀察到的現(xiàn)象是 . 聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧,防止鍋爐被腐蝕.理論上1kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2kg;與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比,聯(lián)氨的優(yōu)點(diǎn)是 .
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】乙酸丁酯(CH3COOCH2CH2CH2CH3)是具有果香味的香精,經(jīng)酯化反應(yīng)可進(jìn)行乙酸丁酯的合成.有關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)見表.合成過程如下:第一步:將丁醇和過量的乙酸混合加熱發(fā)生酯化反應(yīng);第二步:洗滌提純;第三步:蒸餾提純.
乙酸 | 1﹣丁醇 | 乙酸丁酯 | |
熔點(diǎn)/℃ | 16.6 | ﹣89.5 | ﹣73.5 |
沸點(diǎn)/℃ | 117.9 | 117 | 126.3 |
密度/gcm﹣3 | 1.05 | 0.81 | 0.88 |
水溶性 | 互溶 | 互溶 | 不溶 |
(1)上述是合成和提純乙酸丁酯的有關(guān)裝置圖,請(qǐng)寫出合成和提純乙酸丁酯的操作順序(填字母)
C→F→→→→ .
(2)C裝置中除了裝有1﹣丁醇和過量的乙酸外,還需要加入、 . 裝置C中冷凝管的作用是:;
(3)步驟F:酯化反應(yīng)完成后,向卸下的燒瓶中加入25mL水的作用是 . A裝置中Na2CO3溶液的作用是 .
(4)裝置A的分液漏斗中液體分為兩層,乙酸丁酯應(yīng)在(填上、下)層.
(5)第一步酯化反應(yīng)過程中可能得到的有機(jī)副產(chǎn)物有(寫出兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式).
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某化工廠按如下步驟進(jìn)行生產(chǎn):①以煤為燃料煅燒碳酸鈣;②用飽和Na2CO3溶液吸收步驟①中產(chǎn)生的CO2(轉(zhuǎn)化為小蘇打NaHCO3);③使步驟①中產(chǎn)生的CaO跟水反應(yīng)生成消石灰;④消石灰跟Na2CO3溶液反應(yīng),所得產(chǎn)品之一循環(huán)利用.下列說法不正確的是( )
A.生產(chǎn)過程中沒有涉及到氧化還原反應(yīng)
B.生產(chǎn)過程中沒有涉及到置換反應(yīng)
C.該廠生產(chǎn)的主要原料為煤、純堿
D.該廠生產(chǎn)的最終產(chǎn)品是小蘇打及燒堿
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