【題目】為解決燃料危機(jī)和溫室效應(yīng),科學(xué)家嘗試用CO2CH4制取COH2。

1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.1kJ·mol-1

2H2(g)+CO(g)CH3OH(1) ΔH2=128.3kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH3=483.6kJ·mol-1

2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(1) H4

在合適的催化劑作用下,采用甲烷和氧氣一步合成液態(tài)甲醇在低溫下能否自發(fā)進(jìn)行____(”),理由是____。

2)某溫度下,CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),將1molCH4(g)1molH2O(g)加入100kPa的密閉容器中,正反應(yīng)速率v=k×p(CH4)×p(H2O),逆反應(yīng)速率v=k×p(CO)×p3(H2),p為分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)),則該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=____(k、k表示)。若k=4.4×104kPa-1·s-1,當(dāng)CH4分解20%時(shí),v=____kPa·s-1(保留兩位有效數(shù)字)。

3CO2用于生產(chǎn)乙烯,已知:2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) ΔH=QkJ/mol。

一定條件下,按不同的投料比向某容積可變的恒壓密閉容器中充入CO2、H2,測得不同投料比時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。

X1____X2(填,后同),Q____0

②圖中A、BC三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為_____。

4)常溫下,用NaOH溶液作CO2捕捉劑不僅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工產(chǎn)品Na2CO3。

①若某次捕捉后得到pH=10的溶液,則溶液中c(CO32-)c(HCO3-)=____

[常溫下K1(H2CO3)=4.4×10-7、K2(H2CO3)=5×10-11]

②欲用5LNa2CO3溶液將23.3gBaSO4固體全都轉(zhuǎn)化為BaCO3,則所用的Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度至少為____。[已知:常溫下Ksp(BaSO4)=1×10-7Ksp(BaCO3)=2.5×10-6]。(忽略溶液體積的變化)

【答案】 2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(1) H4=-328.0kJ·mol-1<0,根據(jù)方程式可判斷反應(yīng)的△S<0,故在低溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行 4.9×107 kPa·s-1 > < KA>KB=KC 12 0.52mol/L

【解析】

1)將①②③式作如下處理得到④式:①×2+②×2+③=④,所以△H4=2ΔH1+2ΔH2+ΔH3=2×(+206.1kJ·mol-1)-2×(128.3kJ·mol-1)- 483.6kJ·mol-1=-328.2 kJ·mol-1,所以2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(1)的△H0,且該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),熵減,<0,當(dāng)ΔH-TΔS<0時(shí),反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,即T比較小的時(shí)候才能滿足,所以低溫時(shí),能自發(fā)進(jìn)行,故答案為:能;2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(1) H4=-328.0kJ·mol-1<0,根據(jù)方程式可判斷反應(yīng)的△S<0,故在低溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行;

2)因?yàn)檎磻?yīng)速率v=k×p(CH4)×p(H2O),逆反應(yīng)速率v=k×p(CO)×p3(H2),所以p(CH4)×p(H2O)=,p(CO)×p3(H2)=,由CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)可知,Kp=== ,平衡時(shí):,所以Kp=,將1molCH4(g)1molH2O(g)加入100kPa的密閉容器中,CH4分解20%時(shí)有 ,總壓=100 kPa,所以CH4分解20%時(shí)p(CH4)=100 kPa×=kPap(H2O)= 100 kPa×=kPa,v=k×p(CH4)×p(H2O)=4.4×104kPa-1·s-1×kPa×kPa4.9×107 kPa·s-1,故答案為:;4.9×107 kPa·s-1

3)①當(dāng)其他條件一定時(shí),充入的H2量越多,CO2轉(zhuǎn)化率越高,對(duì)應(yīng)的X越大,則X1>X2,在其它條件不變時(shí),結(jié)合圖象可知:溫度升高,CO2的轉(zhuǎn)化率降低,可推知該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),則Q0,故答案為:﹥;﹤;

②結(jié)合圖象可知該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)減小,而且化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),根據(jù)圖象知A點(diǎn)的溫度低于B、C兩點(diǎn),而且BC兩點(diǎn)溫度相同,則三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)的大小關(guān)系為:KA>KB=KC,故答案為:KA>KB=KC;

4)①由題意pH=10,可計(jì)算c(H+)=1×1010mol/L,由HCOCO+H+可得:Ka2==5×1011,所以=12,故答案為:12

②設(shè)至少需要物質(zhì)的量濃度為xmol/LNa2CO3溶液,當(dāng)BaSO4完全溶解后,23.3gBaSO4的物質(zhì)的量為n(BaSO4)=23.3g÷233g/mol=0.1mol,所得5L溶液中c(SO)=0.1mol÷5L=0.02mol/L,此時(shí)溶液中c(CO)=(x-0.02)mol/L,由BaSO4+CO=BaCO3+SO可知,此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K==0.04=;②設(shè)至少需要物質(zhì)的量濃度為xmol/LNa2CO3溶液,當(dāng)BaSO4完全溶解后,所得5L溶液中cSO=0.02mol/L,此時(shí)溶液中c(CO)=(x-0.02)mol/L,由BaSO4+CO=BaCO3+SO可知,此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K==0.04=,解得x=0.52mol/L,故答案為:0.52 mol/L。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是(

A.CH3COOCH2CH3 CH3CH2COOCH3 中均含有甲基、乙基和酯基,為同一種物質(zhì)

B. 為同一物質(zhì)

C.CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CHCH32 互為同素異形體

D.CH3CH2OH CH2OHCHOHCH2OH 具有相同的官能團(tuán),互為同系物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】丙烯通入溴水中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式_______________________________________。實(shí)驗(yàn)室制取乙烯的化學(xué)反應(yīng)方程式_____________________________________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于苯的敘述正確的是(

A.苯的分子式為C6H6,它不能使酸性KMnO4溶液褪色,屬于飽和烴

B.從苯的凱庫勒式()看,苯分子中含有碳碳雙鍵,應(yīng)屬于烯烴

C.在催化劑作用下,苯與液溴反應(yīng)生成溴苯,發(fā)生了加成反應(yīng)

D.苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu),6個(gè)碳原子之間的價(jià)鍵完全相同

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某學(xué)習(xí)小組對(duì)人教版教材實(shí)驗(yàn)“在200mL燒杯中放入20g蔗糖(C12H22O11),加入適量水,攪拌均勻,然后再加入15mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%濃硫酸,迅速攪拌”進(jìn)行如下探究;

(1)觀察現(xiàn)象:蔗糖先變黃,再逐漸變黑,體積膨脹,形成疏松多孔的海綿狀黑色物質(zhì),同時(shí)聞到刺激性氣味,按壓此黑色物質(zhì)時(shí),感覺較硬,放在水中呈漂浮狀態(tài),同學(xué)們由上述現(xiàn)象推測出下列結(jié)論:

①濃硫酸具有強(qiáng)氧化性 ②濃硫酸具有吸水性 ③濃硫酸具有脫水性④濃硫酸具有酸性 ⑤黑色物質(zhì)具有強(qiáng)吸附性

其中依據(jù)不充分的是_________(填序號(hào));

(2)為了驗(yàn)證蔗糖與濃硫酸反應(yīng)生成的氣態(tài)產(chǎn)物,同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如下裝置:

試回答下列問題:

①圖1的A中最好選用下列裝置_________(填編號(hào));

②圖1的 B裝置所裝試劑是_________;D裝置中試劑的作用是_________;E裝置中發(fā)生的現(xiàn)象是_________;

③圖1的A裝置中使蔗糖先變黑的化學(xué)反應(yīng)方程式為_________,后體積膨脹的化學(xué)方程式為:_________;

④某學(xué)生按圖2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)D瓶品紅不褪色,E裝置中有氣體逸出,F(xiàn)裝置中酸性高錳酸鉀溶液顏色變淺,推測F裝置中酸性高錳酸鉀溶液顏色變淺的原因_________,其反應(yīng)的離子方程式是_________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】硫代硫酸鈉可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應(yīng)制得:Na2SO3+S=Na2S2O3。常溫下溶液中析出晶體為Na2S2O35H2O。Na2S2O35H2O4045℃熔化,48℃分解:Na2S2O3 易溶于水,不溶于乙醇。在水中有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線 如圖所示。

I.現(xiàn)按如下方法制備Na2S2O35H2O:

將硫化鈉和碳酸鈉按反應(yīng)要求比例一并放入三頸燒瓶中,注入150mL蒸餾水使其溶解,在分液漏斗中,注入濃鹽酸,在裝置2中加入亞硫酸鈉固體,并按如下圖示安裝好裝置。

(1)儀器2的名稱為__________,裝置6中可加入________。

A. BaCl2溶液 B. H2SO4 C.酸性KMnO4溶液 D. NaOH溶液

(2)打開分液漏斗活塞,注入濃鹽酸使反應(yīng)產(chǎn)生的二 氧化硫氣體較均勻的通入Na2SNa2CO3的混合溶液中,并用磁力攪拌器攪動(dòng)并加熱,反應(yīng)原理為:

Na2CO3+SO2═Na2SO3+CO2 Na2S+SO2+H2O═Na2SO3+H2S

2H2S+SO2═3S↓+2H2O Na2SO3+SNa2S2O3

隨著SO2氣體的通入,看到溶液中有大量淺黃色固體析出,繼續(xù)通SO2氣體,反應(yīng)約半小時(shí)。當(dāng)溶液中pH接近或不小于7時(shí),即可停止通氣和加熱。溶液pH要控制不小于7的理由是:______(用文字和相關(guān)離子方程式表示)。

.分離Na2S2O35H2O并測定含量:

(3)為減少產(chǎn)品的損失,操作①為_______,操作②是抽濾、洗滌、干燥,其中洗滌操作是用______(填試劑名稱)作洗滌劑。

(4)蒸發(fā)濃縮濾液,直至溶液呈微黃色渾濁為止。蒸發(fā)時(shí)要控制溫度不宜過高,其原因是_______________。

(5)制得的粗產(chǎn)品中往往含有少量雜質(zhì)。為了測定粗產(chǎn)品中Na2S2O35H2O的含量,一般采用在酸性條件下用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定的方法(假定雜質(zhì)與酸性KMnO4溶液不反應(yīng))。 稱取1.28g粗樣品溶于水,用0.40mol/LKMnO4溶液(加入適量硫酸酸化)滴定,當(dāng)溶液 S2O32-全部被氧化時(shí),消耗KMnO4溶液20.00mL。(5S2O32-+ 8MnO4-+14H+=8Mn2++l0SO42-+7H2O)

試回答:

①滴定終點(diǎn)時(shí)的顏色變化_______________。

②產(chǎn)品中Na2S2O35H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列四組物質(zhì)中:A. B. C. D. E. 。其中__________互為同位素;___________是同分異構(gòu)體;___________是同系物。

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【題目】某烯烴A,分子式為C8H16,A在一定條件下被氧化只生成一種物質(zhì)B。則符合上述條件的烴A有幾種(考慮順反異構(gòu))

已知:

A. 3 B. 4 C. 6 D. 8

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(1)基態(tài)Si原子中,電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為______,該能層具有的原子軌道數(shù)為______

(2)BF3與一定量的水形成(H2O)2BF3晶體Q,Q在一定條件下可轉(zhuǎn)化為R

晶體Q中各種微粒間的作用力有______(填序號(hào))

a.離子鍵b.共價(jià)鍵c.配位鍵d.氫鍵

(3)CuSO4溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2,不考慮空間構(gòu)型,[Cu(OH)4]2的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為______ ,科學(xué)家推測膽礬結(jié)構(gòu)示意圖可簡單表示如圖:膽礬的化學(xué)式用配合物的形式表示為_____________________

(4)第一電離能介于BN之間的第二周期元素有______種.S單質(zhì)的常見形式為S8,其環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖所示,S原子采用的軌道雜化方式是_____

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