【題目】工業(yè)上可利用CO2來制備清潔液體顏料甲醇,有關化學反應如下:
反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=﹣49.6kJmol-1
反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) △H2=+41kJmol-1
(1)反應Ⅰ在___(填“低溫”或“高溫”)下可自發(fā)反應。
(2)有利于提高上述反應甲醇平衡產(chǎn)率的條件是___。
A.高溫高壓 B.低溫低壓 C.高溫低壓 D.低溫高壓
(3)在Cu﹣ZnO/ZrO2催化下,CO2和H2混合氣體,體積比1:3,總物質的量amol進行反應,測得CO2轉化率、CH3OH和CO選擇性隨溫度、壓強變化情況分別如圖所示(選擇性:轉化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比)。
①下列說法正確的是___。
A.壓強可影響產(chǎn)物的選擇性
B.CO2平衡轉化率隨溫度升高先增大后減小
C.由圖1可知,反應的最佳溫度為220℃左右
D.及時分離出甲醇和水以及使氫氣和二氧化碳循環(huán)使用,可提高原料利用率
②250℃時,反應Ⅰ和Ⅱ達到平衡,平衡時容器體積為VL,CO2轉化率為25%,CH3OH和CO選擇性均為50%,則該溫度下反應Ⅱ的平衡常數(shù)為___。
③分析圖2中CO選擇性下降的原因___。
【答案】低溫 D ACD 增大壓強,有利于反應Ⅰ平衡正向移動,使反應物濃度減小,從而使反應Ⅱ逆向移動,CO選擇性下降
【解析】
根據(jù)吉布斯自由能判斷反應自發(fā)進行的條件;根據(jù)平衡移動原理分析解答;根據(jù)轉化率、平衡常數(shù)的表達式分析解答。
(1)對于反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=﹣49.6kJmol﹣1,△H<0,△S<0,則如反應能自發(fā)進行,應滿足△H﹣T△S<0,低溫下即可進行,故答案為:低溫;
(2)反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=﹣49.6kJmol﹣1,由化學計量數(shù)可知,增大壓強,平衡正向移動,且正反應為放熱反應,降低溫度,平衡正向移動,則低溫高壓有利于提高甲醇的產(chǎn)率,故答案為:D;
(3)①A.增大壓強,反應Ⅰ正向移動,甲醇的產(chǎn)率增大,說明壓強影響產(chǎn)物的選擇性,故A正確;
B.反應Ⅰ為放熱反應,生成溫度,平衡逆向移動,二氧化碳的平衡轉化率減小,故B錯誤;
C.由圖1可知,反應的溫度控制在220℃左右時,二氧化碳的轉化率、甲醇的含量較大,CO的含量較小,升高到240℃以后,甲醇的選擇性減小,則反應的最佳溫度為220℃左右,故C正確;
D.及時分離出甲醇和水,可使平衡正向移動,且循環(huán)使用氫氣和二氧化碳,可提供原料的利用率,故D正確,故答案為:ACD;
②在Cu﹣ZnO/ZrO2催化下,CO2和H2混合氣體,體積比1:3,總物質的量amol進行反應,
250℃時,反應Ⅰ和Ⅱ達到平衡,平衡時容器體積為VL,CO2轉化率為25%,CH3OH和CO選擇性均為50%,由方程式可知,消耗n(CO2)= ×25%mol=mol,生成CH3OH和CO共mol,分別為mol,生成n(H2O)=mol,兩個反應消耗氫氣的物質的量為mol×3+mol=mol,則剩余氫氣的物質的量為mol﹣mol=mol,,則反應Ⅱ的平衡常數(shù),故答案為: ;
③對于反應Ⅱ,增大壓強平衡不移動,但對應反應Ⅰ,增大壓強,平衡正向移動,導致反應物的濃度降低,生成水的濃度增大,則導致反應Ⅱ平衡逆向移動,CO的選擇性下降,故答案為:增大壓強,有利于反應Ⅰ平衡正向移動,使反應物濃度減小,從而使反應Ⅱ逆向移動,CO選擇性下降。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】298K時,向20mL0.1mol·L-1MOH溶液中滴加0.1mol·L-1CH3COOH溶液,所得溶液的pH及導電能力變化如圖所示。下列敘述正確的是( )
A. MOH是強電解質 B. b點對應的鹽不水解
C. 水的離子積Kw:b>c>a D. c點溶液中c(CH3COO-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列對化學平衡移動的分析中,不正確的是
①已達平衡的反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),當增加反應物物質的量時,平衡一定向正反應方向移動、谝堰_平衡的反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g),當增大N2的濃度時,平衡向正反應方向移動,N2的轉化率一定升高 ③有氣體參加的反應達到平衡時,若減小反應器容積時,平衡一定向氣體體積增大的方向移動、苡袣怏w參加的反應達平衡時,在恒壓反應器中充入稀有氣體,平衡一定不移動
A.①④B.①②③C.②③④D.①②③④
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】氫氣是一種新型的綠色能源,又是一種重要的化工原料。以生物材質(以C計)與水蒸氣反應制取H2是一種低耗能,高效率的制H2方法。該方法由氣化爐制造H2和燃燒爐再生CaO兩步構成。氣化爐中涉及的反應有:
Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) K1;
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K2;
Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s) K3;
燃燒爐中涉及的反應為:
Ⅳ.C(s)+O2(g)=CO2;
Ⅴ.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)。
(1)氫能被視為最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色能源,該工藝制H2總反應可表示為C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s)+2H2(g),其反應的平衡常數(shù)K=____(用K1、K2、K3的代數(shù)式表示)。
(2)在一容積可變的密閉容器中進行反應Ⅰ,恒溫恒壓條件下,向其中加入1.0mol炭和1.0mol水蒸氣,達到平衡時,容器的體積變?yōu)樵瓉淼?/span>1.25倍,平衡時水蒸氣的平衡轉化率為_____;向該容器中補充amol炭,水蒸氣的轉化率將_____(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(3)對于反應Ⅲ,若平衡時再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,則平衡_____移動( 填“向右”、“向左”或“不”);當重新平衡后,CO2濃度___(填“變大”、“變小”或“不變”)。
(4)一種新型鋰離子二次電池——磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池。作為正極材料的磷酸鐵鋰在充、放電時的局部放大示意圖如圖,寫出該電池充電時的陽極電極反應式:______。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】實驗室制備己二酸的原理為:3+8KMnO4═3KOOC(CH2)4COOK+8MnO2↓+2KOH+5H2O
主要實驗裝置和步驟如下:
①在如圖裝置中加入5mL10%氫氧化鈉溶液和50mL水,攪拌使其溶解,然后加入6.3g高錳酸鉀,小心預熱溶液到40℃。
②從恒壓漏斗中緩慢滴加1.4mL環(huán)己醇,控制滴速,使反應溫度維持在45℃左右,反應20min后,再在沸水浴上加熱5min促使反應完全并使MnO2沉淀凝聚。
③加入適量亞硫酸氫鈉固體除去多余高錳酸鉀。
④通過___操作,得到沉淀和濾液,洗滌沉淀2~3次,將洗滌液合并入濾液。
⑤加熱濃縮使溶液體積減少至10mL左右,趁熱小心加入濃硫酸,使溶液呈強酸性(調節(jié)pH=1~2),冷卻結晶、抽濾、洗滌、干燥,得己二酸白色晶體1.5g。
已知:己二酸的電離平衡常數(shù):Ka1=3.8×10﹣5,Ka2=3.9×10-6;相對分子質量為146;其在水中溶解度如下表
溫度(℃) | 15 | 34 | 50 | 70 | 87 | 100 |
己二酸溶解度(g) | 1.44 | 3.08 | 8.46 | 34.1 | 94.8 | 100 |
(1)步驟②中緩慢滴加環(huán)己醇的原因是___。
(2)步驟④劃線部分操作是___、在第④、⑤布中均要求洗滌沉淀,所用洗滌液依次為___、___。
(3)步驟⑤加入濃硫酸調節(jié)pH成強酸性的原因是___。
(4)己二酸產(chǎn)品的純度可用酸堿滴定法測定。取樣試樣ag(準確至0.0001g),置于250mL錐形瓶中,加入50mL除去CO2的熱蒸餾水,搖動使試樣完全溶解,冷卻至室溫,滴加3滴酚酞溶液,用0.1000molL-1的NaOH標準溶液滴定至微紅色即為終點,消耗NaOH標準溶液體積bmL
①下列說法正確的是___。
A.稱取己二酸樣品質量時,先將錐形瓶放在電子天平秤盤的中央,顯示數(shù)字穩(wěn)定后按“去皮”鍵(歸零鍵),再緩慢加樣品至所需樣品的質量時,記錄稱取樣品的質量
B.搖瓶時,應微動腕關節(jié),使溶液向一個方向做圓周運動,但是勿使瓶口接觸滴定管,溶液也不得濺出
C.滴定時左手輕輕擠壓玻璃球讓液體自行呈線狀流下
D.滴定結束后稍停1﹣2分鐘,等待滴定管內(nèi)壁掛有的溶液完全流下時再讀取刻度數(shù)
E.記錄測定結果時,滴定前仰視刻度線,滴定到達終點時又俯視刻度線,將導致滴定結果偏高
②計算己二酸純度的表達式為___。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知某溫度下CH3COOH和NH3·H2O的電離常數(shù)相等,現(xiàn)向10mL濃度為0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中滴加相同濃度的氨水,在滴加過程中( )
A.水的電離程度始終增大
B.先增大再減小
C.c(CH3COOH)與c(CH3COO-)之和始終保持不變
D.當加入氨水的體積為10mL時,c(NH4+)=c(CH3COO-)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】室溫下,用相同濃度的NaOH溶液,分別滴定濃度均為0.1mol·L-1的三種酸(HA、HB和HD)溶液,滴定的曲線如圖所示,下列判斷錯誤的是( )
A. 三種酸的電離常數(shù)關系:KHA>KHB>KHD
B. 滴定至P點時,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C. pH=7時,三種溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D. 當中和百分數(shù)達100%時,將三種溶液混合后:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知:25 ℃時,CH3COOH和NH3·H2O的電離常數(shù)相等。
(1)25 ℃時,取10 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液測得其pH=3。將溶液加水稀釋至100 mL,溶液pH數(shù)值范圍為___________,溶液中____(填“增大”“減小”“不變”或“不能確定”)。
(2)25 ℃時,0.1 mol·L-1氨水(NH3·H2O溶液)的pH=______;
(3)某溫度下,向V1mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液中逐滴加入等濃度的醋酸溶液,溶液中pOH與pH的變化關系如圖。已知:pOH=- lgc(OH-)。圖中M、Q、N三點所示溶液中水的電離程度最大的點是___________。
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