【題目】氫氣、碳氧化物是合成可再生能源甲醇的基礎(chǔ)原料,具有重要的應(yīng)用前景。
(1)已知H2(g)、CO(g)和CH4(g)的燃燒熱分別為285.8 kJ·mol-1、283.0 kJ·mol-1和890.0 kJ·mol-1。一定條件下,CO與H2合成甲烷的熱化學(xué)方程式為:CO(g)+3H2(g)==CH4(g)+H2O(1)△H
則△H=________;該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是_____________________________________。
(2)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)I:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
反應(yīng)II:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
①一定溫度下,在體積可變的恒壓密閉容器中加入4molH2和一定量的CO發(fā)生反應(yīng)I,開始時(shí)容器體積為2L,CO和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖1。10min達(dá)到平衡,則反應(yīng)I的化學(xué)平衡常數(shù)為______________(結(jié)果保留一位小數(shù))。
②恒溫恒容條件下,在密閉容器中通入等物質(zhì)的量的CO2和H2,下列描述能說明反應(yīng)II已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________________(填序號)。
A.容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不再變化 B.當(dāng)CO2和H2轉(zhuǎn)化率的比值不再變化
C.當(dāng)水分子中斷裂2NA個(gè)O-H鍵,同時(shí)氫分子中斷裂3NA個(gè)H-H鍵
D.容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量達(dá)到34.5,且保持不變
(3)用KOH作電解質(zhì)的CO堿性燃料電池(如圖2)作電源,用惰性電極電解含CN-廢水,將CN-徹底氧化為無害氣體,以凈化廢水。該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_____________;若開始時(shí)正、負(fù)兩電極區(qū)溶液質(zhì)量相等,當(dāng)除去1molCN-時(shí),理論上兩電極區(qū)溶液的質(zhì)量差為______g。
(4)工業(yè)上通過CO與甲醇制取甲酸甲酯,熱化學(xué)方程式為:CO(g)+ CH3OH(g) HCOOCH3(g)△H =-29kJ·mol-1 ?蒲腥藛T對該反應(yīng)進(jìn)行了研究,部分研究結(jié)果如圖3。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80℃,其理由是__________________________。
【答案】 -250.4 kJ·mol-1 該反應(yīng)焓變數(shù)值較大,且小于0 0.1 C CO+4OH--2e-═CO32-+2H2O 200 高于80℃,溫度對反應(yīng)速率影響較;且反應(yīng)放熱,升溫平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率降低
【解析】試題分析:(1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算CO(g)+3H2(g)==CH4(g)+H2O(1)的△H;根據(jù)焓判據(jù),化學(xué)反應(yīng)易向放熱方向進(jìn)行;(2)①開始時(shí)容器體積是2L,CO濃度是1mol/L,則CO的物質(zhì)的量是2mol,設(shè)反應(yīng)消耗CO的物質(zhì)的量為xmol,平衡后容器體積為vL,
,得 ;根據(jù) 計(jì)算平衡常數(shù);②根據(jù)平衡標(biāo)志分析;(3)用KOH作電解質(zhì)的CO堿性燃料電池,通入CO的電極是負(fù)極,CO失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO32-;除去1molCN-時(shí)轉(zhuǎn)移電子5mol,根據(jù)電子守恒,正極需通入1.25mol氧氣,負(fù)極通入2.5molCO,5molOH-從陰離子交換膜的左側(cè)移動到右側(cè);(4)高于80℃,溫度對反應(yīng)速率影響較;且CO(g)+ CH3OH(g) HCOOCH3(g)反應(yīng)放熱,升溫平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率降低。
解析:H2(g)、CO(g)和CH4(g)的燃燒熱分別為285.8 kJ·mol-1、283.0 kJ·mol-1和890.0 kJ·mol-1,則①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1;②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1;③CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = -890 kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律② +①-③得 CO(g)+3H2(g)==CH4(g)+H2O(1)△H=-250.4 kJ·mol-1;根據(jù)焓判據(jù),該反應(yīng)焓變數(shù)值較大,且小于0,所以該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。(2)①開始時(shí)容器體積是2L,CO濃度是1mol/L,則CO的物質(zhì)的量是2mol,設(shè)反應(yīng)消耗CO的物質(zhì)的量為xmol,平衡后容器體積為vL,
,得 ; = 0.1 ;②,
容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)= ,容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)是定值,所以CO2的體積分?jǐn)?shù)不再變化,不一定達(dá)到平衡狀態(tài),故A錯誤; CO2和H2轉(zhuǎn)化率的比值=, CO2和H2轉(zhuǎn)化率的比值是定值,所以CO2和H2轉(zhuǎn)化率的比值不再變化,不一定平衡,故B錯誤;當(dāng)水分子中裂2NA個(gè)O-H鍵,同時(shí)氫分子中斷裂3NA個(gè)H-H鍵,說明正逆反應(yīng)速率相等,一定達(dá)到平衡狀態(tài),故C正確;容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不可能達(dá)到34.5,故D錯誤。 (3)用KOH作電解質(zhì)的CO堿性燃料電池,通入CO的電極是負(fù)極,CO失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO32-,負(fù)極反應(yīng)式是CO+4OH--2e-═CO32-+2H2O;除去1molCN-時(shí)轉(zhuǎn)移電子5mol,根據(jù)電子守恒,正極需通入1.25mol氧氣,負(fù)極通入2.5molCO,5molOH-從陰離子交換膜的左側(cè)移動到右側(cè);所以左側(cè)質(zhì)量減少 ,右側(cè)質(zhì)量增加 ,理論上兩電極區(qū)溶液的質(zhì)量差為200g。(4)高于80℃,溫度對反應(yīng)速率影響較小;且CO(g)+ CH3OH(g) HCOOCH3(g)反應(yīng)放熱,升溫平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率降低,所以工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80℃。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】25℃時(shí),將濃度均為0.1mol·L-1,體積分別為Va和Vb的HA溶液與BOH溶液按不同體積比混合,且保持Va+Vb=100mL,Va、Vb與混合液的pH的關(guān)系如圖所示.下列說法正確的是
A. Ka(HA)≈1×10-6
B. c點(diǎn)時(shí), 隨溫度升高而增大
C. a→c過程中水的電離程度始終增大
D. b點(diǎn)時(shí),c(B+)=c(A-)
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【題目】當(dāng)光束通過下列分散系時(shí),能觀察到丁達(dá)爾效應(yīng)的是( )
A.NaCl溶液B.蔗糖溶液
C.CuSO4溶液D.花粉氣溶膠
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【題目】在0.01mol·L-1 的醋酸溶液中逐漸加入冰醋酸至1mol·L-1,隨著濃度的增加,在一定時(shí)間內(nèi)始終保持減小趨勢的是
A. c(H+) B. c(CH3COO-)
C. c(H+)/c(CH3COOH)的比值 D. c(CH3COOH)/c(H+)的比值
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【題目】下列反應(yīng)完畢后有沉淀的是( 。
A.BaCl2溶液與Na2CO3溶液加足量稀醋酸
B.Ba(OH)2溶液與KNO3溶液加足量H2SO4
C.AgNO3溶液與Na2CO3溶液加足量稀硝酸
D.Ca(OH)2溶液與FeCl3溶液加足量稀硝酸
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列關(guān)于NH4Cl的化學(xué)用語正確的是
A. 氯離子的結(jié)構(gòu)示意圖:
B. 其溶液呈酸性的原因:NH4Cl + H2O NH3·H2O +HCl
C. 工業(yè)上“氮的固定”:NH3 + HCl = NH4Cl
D. 比較微粒半徑:N>Cl->H
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【題目】SO2廣泛用于醫(yī)藥、硫酸工業(yè)等領(lǐng)域,回收廢氣中的SO2可用如下方法。
方法Ⅰ | 用堿式硫酸鋁Al2(SO4)x(OH)y溶液吸收富集SO2 |
方法Ⅱ | 在Fe2+或Fe3+催化下,用空氣(O2)將SO2氧化為H2SO4 |
(1)方法Ⅰ的過程如下。
① 制備Al2(SO4)x(OH)y
向Al2(SO4)3溶液中加入CaO粉末,調(diào)pH至3.6。 CaO的作用之一是促進(jìn)_______水解(填離子符號,下同),二是沉淀一部分_______。
② 吸收:Al2(SO4)x(OH)y吸收SO2后的產(chǎn)物是_______(寫化學(xué)式)。
③ 解吸:加熱②中產(chǎn)物,產(chǎn)生SO2,Al2(SO4)x(OH)y再生。
(2)方法Ⅱ中,在Fe2+催化下,SO2、O2和H2O生成H2SO4的化學(xué)方程式是______。
(3)方法Ⅱ中,Fe2+的催化過程可表示如下:
ⅰ:2 Fe2++ SO2+ O2=2 Fe3++ SO42-
ⅱ: ……
① 寫出ⅱ的離子方程式:______。
② 下列實(shí)驗(yàn)方案可證實(shí)上述催化過程。將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。
a.向FeCl2溶液滴入KSCN,無變化
b.向FeCl2溶液通入少量SO2,滴入KSCN,顏色變紅。
c.取b中溶液,_______。
(4)方法Ⅱ中,催化氧化后,采用滴定法測定廢氣中殘留SO2的含量。將V L(已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)廢氣中的SO2用1%的H2O2完全吸收,吸收液用下圖所示裝置滴定,共消耗a mL c mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)液。
① H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式_______。
② 廢氣中殘留SO2的體積分?jǐn)?shù)為_______。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知t℃時(shí)AgCl的溶度積Ksp=4×10-10,在t℃時(shí),Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。請回答下列問題:
(1)Ag2CrO4沉淀溶解平衡的Ksp表達(dá)式為____________________________;
(2)①向Ag2CrO4沉淀中滴加氯化鈉溶液,可見到紅色沉淀慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨恋,寫出沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式______________________________________________________;
②該沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)平衡常數(shù)的值為_____________________。
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