【題目】甲烷是最簡(jiǎn)單的烴,是一種重要的化工原料。
(1)以甲烷為原料,有兩種方法合成甲醇:
方法Ι:①CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2(g) △H1=-35.4kJ/mol
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2 =-90.1kJ/mol
方法Ⅱ: ③2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g) △H3 =______kJ/mol
(2)在密閉容器中充入2molCH4 (g) 和1molO2 (g),在不同條件下反應(yīng):2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖所示。
①P1時(shí)升高溫度,n(CH3OH)_______________(填“增大”、“減小”或“不變”);
②E、F、N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率由大到小的順序?yàn)?/span>____________(用V(E)、V(F)、V(N)表示);
③下列能提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的措施是_______________(填序號(hào))
a.選擇高效催化劑 b.增大投料比 c.及時(shí)分離產(chǎn)物
④若F點(diǎn)n (CH3OH)=1mol,總壓強(qiáng)為2.5MPa,則T0時(shí)F點(diǎn)用分壓強(qiáng)代替濃度表示的平衡常數(shù)Kp=_____________________ ;
(3)使用新型催化劑進(jìn)行反應(yīng)2CH4(g)+O2 (g)2CH3OH(g)。隨溫度升高CH3OH的產(chǎn)率如圖所示。
①CH3OH的產(chǎn)率在T1至T2時(shí)很快增大的原因是______________;
②T2后CH3OH產(chǎn)率降低的原因可能是__________________。
【答案】-251.0 減小 V(N)>V(F)>V(E) c 2MPa- l 溫度升高反應(yīng)速率加快,且在此溫度下催化劑活性增強(qiáng) 該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CH3OH產(chǎn)率降低
【解析】
(1)①×2+②×2,整理可得相應(yīng)的熱化學(xué)方程式;
(2)①在壓強(qiáng)不變時(shí),根據(jù)溫度對(duì)甲醇的物質(zhì)的量的影響分析;
②根據(jù)相同溫度時(shí),壓強(qiáng)越大,速率越快;相同壓強(qiáng)時(shí),溫度越高,速率越快分析;
③能提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率,就是是平衡正向移動(dòng),根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析;
④根據(jù)物質(zhì)的量的比等于壓強(qiáng)比,計(jì)算平衡時(shí)各種氣體的分壓,帶入平衡常數(shù)表達(dá)式可得Kp。
(3)①在T2以前,反應(yīng)未達(dá)到平衡,溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率加快;
②該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響分析。
(1)根據(jù)蓋斯定律,將①×2+②×2,整理可得相應(yīng)的熱化學(xué)方程式2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g) △H3 =-251.0kJ/mol;
(2)①根據(jù)圖象可知:在壓強(qiáng)不變時(shí),升高溫度,平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量減;
②對(duì)于反應(yīng)2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g),升高溫度,甲醇的平衡物質(zhì)的量減小,說(shuō)明升高溫度,平衡逆向移動(dòng),逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng);在溫度為T0時(shí),F點(diǎn)甲醇的物質(zhì)的量大于E點(diǎn),說(shuō)明平衡正向移動(dòng),由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),甲醇物質(zhì)的量增大,所以壓強(qiáng)p1>p2,反應(yīng)速率V(F)>V(E);F、N兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同,由于溫度N>F,升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率加快,所以V(N)>V(F),因此E、F、N三點(diǎn)的速率大小關(guān)系為:V(N)>V(F)>V(E);
③a.催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng),因此選擇高效催化劑對(duì)甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率無(wú)影響,a錯(cuò)誤;
b.增大投料比,相對(duì)于O2的濃度不變,增大甲烷的濃度,平衡正向移動(dòng),但平衡移動(dòng)的趨勢(shì)是微弱的,總的來(lái)說(shuō)甲烷的轉(zhuǎn)化率降低,b錯(cuò)誤;
c.及時(shí)分離產(chǎn)物,即降低生成物的濃度,平衡正向移動(dòng),甲烷的轉(zhuǎn)化率提高,c正確;
故合理選項(xiàng)是c;
④可逆反應(yīng)2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)
n(開(kāi)始)mol 2 1 0
n(變化)mol 1 0.5 1
n(開(kāi)始)mol 1 0.5 1
n(總)=1mol+0.5mol+1mol=2.5mol,平衡分壓:Kp(CH4)==1Mpa;Kp(O2)==0.5Mpa;Kp(CH3OH)==1Mpa,所以該反應(yīng)用平衡分壓表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp==2MPa-l;
(3)①根據(jù)圖象可知:在T2以前,反應(yīng)未達(dá)到平衡,溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率加快,更多的反應(yīng)物變?yōu)樯晌锛状迹以诖藴囟认麓呋瘎┗钚栽鰪?qiáng),因此甲醇的產(chǎn)率提高;
②該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng),因此甲醇的產(chǎn)率降低。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知:A.金剛石、B.MgF2、C.NH4Cl、D.NaNO3、E.干冰、F.固體碘,填寫下列空白。(用序號(hào)填寫)
(1)熔化時(shí)不需破壞化學(xué)鍵的是________,熔化時(shí)只需破壞共價(jià)鍵的是________,熔點(diǎn)最低的是________,
晶體中既存在離子鍵又存在共價(jià)鍵的是________。
(2)意大利羅馬大學(xué)的Fulvio Cacace等人獲得了極具理論研究意義的N4分子。N4分子結(jié)構(gòu)如圖所示,已知斷裂1 mol N—N鍵吸收167 kJ熱量,生成1 mol N≡N鍵放出942 kJ熱量。根據(jù)以上信息和數(shù)據(jù),則1 mol N4生成N2的ΔH=______ kJ·mol-1
(3) 50 mL 0.50 mol/L的鹽酸與50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
從實(shí)驗(yàn)裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃儀器是_____,燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是______。大燒杯上如不蓋硬紙板,則求得的中和熱數(shù)值_______(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示為從固體混合物中分離X的兩種方案,請(qǐng)根據(jù)方案1和方案2指出下列說(shuō)法中合理的是
A.方案2中加入HCl溶液可以分離出BaSO4和Fe2O3混合物中的BaSO4
B.方案2中加入的試劑一定能夠與除X外的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
C.方案1中的殘留物應(yīng)該具有的性質(zhì)是受熱易揮發(fā)
D.可以選用方案1分離碳酸鈉中含有的氫氧化鈉
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】25℃將濃度均為0.1 mol/L的HA溶液和BOH溶液按體積分別為Va和Vb混合,保持Va+Vb=100 mL,且生成的BA可溶于水。已知Va、Vb與混合液pH關(guān)系如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 曲線II表示HA溶液體積
B. x點(diǎn)存在c(A-)+c(OH-)=c(B+)+c(H+)
C. 電離平衡常數(shù)K(HA)>K(BOH)
D. 向z點(diǎn)溶液加入NaOH,水的電離程度減小
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】氮是地球上含量豐富的一種元素,氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)下圖是1 mol NO2和1 mol CO反應(yīng)生成CO2 和NO過(guò)程中的能量變化示意圖,請(qǐng)寫出NO2 和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 _______________________________________。
(2)在0.5 L的密閉容器中,一定量的氮?dú)夂蜌錃膺M(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表:
T/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K2 | 0.5 |
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
①試比較K1、K2的大小,K1_________K2(填”>”“=“或”<”)。
②下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_________(填序號(hào)字母)。
a.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1:3:2 b.3v正(N2)= v逆(H2)
c.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 d.混合氣體的密度保持不變
③400℃時(shí),反應(yīng)2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)K為______。當(dāng)測(cè)得NH3、N2、H2的濃度分別為3 mol L1、2 mol L1、1 mol L1時(shí),則該反應(yīng)的v正(N2)____v逆(N2)(填”>”“=“或”<”)。
(3)在容積為2 L的密閉容器中,充入一定量CO2和H2合成甲醇(CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58 kJ·mol1),在其他條件不變時(shí),溫度T1、T2對(duì)反應(yīng)的影響圖像如圖。
①溫度為T1時(shí),從反應(yīng)到平衡,生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)=______mol·L1·min1。
②圖示的溫度T1______T2(填寫“>”、“<”或“=”)。
(4)以甲烷為燃料的新型電池的成本大大低于以氫氣為燃料的傳統(tǒng)燃料電池,下圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池的工作原理示意圖。
①B電極的反應(yīng)式為_____________________________________。
②若用該燃料電池作電源,用石墨作電極電解100 mL 1 mol·L1的硫酸銅溶液,當(dāng)兩極收集到的氣體體積相等時(shí),理論上消耗甲烷的體積為_________(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用,它的充、放電反應(yīng)按下式進(jìn)行:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O,有關(guān)這個(gè)電池的說(shuō)法正確的是( )
A.原電池時(shí)的正極反應(yīng)是:Cd(OH)2+2e-=Cd+OH-
B.原電池時(shí)的負(fù)極反應(yīng)是:Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
C.放電時(shí)負(fù)極附近的溶液的堿性不變
D.放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH-向正極移動(dòng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知常溫下部分弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)如下表:
化學(xué)式 | HF | HClO | H2CO3 | NH3·H2O |
電離常數(shù) | 6.8×104 | 4.7×108 | K1=4.3×107 K2=5.6×1011 | Kb=1.7×105 |
(1)常溫下,物質(zhì)的量溶度相同的三種溶液①NaF溶液 ②NaClO溶液 ③Na2CO3溶液,其PH由大到小的順序是___________(填序號(hào))
(2)25°C時(shí),PH=4的NH4Cl溶液中各離子濃度的大小關(guān)系為___________________
(3)NaClO溶液中的電荷守恒關(guān)系為_________________
(4)向NaClO溶液中通入少量的CO2,所發(fā)生的離子方程式為_________
(5)常溫下,0.1mol/L的氨水和0.1mol/L的NH4Cl溶液等體積混合,判斷混合溶液的酸堿性____________(填“酸性”“堿性”“中性”)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】CoCO3是一種制造鋰電池電極的原料。以含鈷廢渣(主要成分CoO、Co2O3,還含有Al2O3、ZnO等雜質(zhì))為原料制備CoCO3的一種工藝流程如下:
下表列出了相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開(kāi)始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol/L計(jì)算)
(1)“酸浸”時(shí)通入SO2的目的是__。
(2)“除鋁”時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH范圍為__,該過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為__。
(3)“萃取”過(guò)程可表示為ZnSO4(水層)+2HX(有機(jī)層)ZnX2(有機(jī)層)+H2SO4(水層),由有機(jī)層獲取ZnSO4溶液的操作是__。
(4)“沉鈷”時(shí)Na2CO3溶液需緩慢滴加的原因是 __。
(5)CoCO3隔絕空氣灼燒可以生成Co2O3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______ 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】(1)現(xiàn)將200mL0.30mol/L的鹽酸與50mL0.80mol/LCaCl2溶液混合(混合后體積變化忽略不計(jì)),所得溶液中Cl-的物質(zhì)的量濃度是___。
(2)將20.0g氫氧化鈉固體溶于水配成100mL溶液,其密度為1.25g·mL-1。該溶液中氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度為___,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___,從該溶液中取出10 mL,將其加水稀釋到100 mL,稀釋后溶液中氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度為___,將一定體積的原溶液和稀釋后的溶液按1:4的體積比混合(忽略混合時(shí)溶液體積變化),所得混合溶液中氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度為___。
(3)氣體化合物A分子式可表示為OxFy,已知同溫同壓下10mLA受熱分解生成15mLO2和10mLF2,則A的化學(xué)式為___,推斷的依據(jù)為___;
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