【題目】以CH4和H2O為原料,通過下列反應(yīng)來制備甲醇。
I:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) △H=+206.0kJ·mol-1
II:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H=-129.0kJ·mol-1
(1)一定溫度下,在容積2L且固定的兩個密閉容器中,按如下方式加入反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)I,一段時間后達到平衡。
容 器 | 甲 | 乙 |
反應(yīng)物投入量 | 1molCH4、1molH2O | a molCH4、a molH2O、b molCO、c molH2 |
經(jīng)測定甲容器經(jīng)過5min達到平衡,平衡后甲中氣體的壓強為開始的1.2倍,若要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等,且起始時維持化學反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,則b的取值范圍為__________。
(2)將1.0molCH4和2.0molH2O(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,測得在一定的壓強下CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖。
①假設(shè)100 ℃時達到平衡所需的時間為5min,則用H2表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率為______。
②100℃時反應(yīng)I的平衡常數(shù)為____________。
(3)若在恒溫恒壓容器內(nèi)進行反應(yīng)II,下列能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的有________(填序號)。
A.有2個H—H鍵生成的同時有 3個C—H鍵斷裂
B.CO百分含量保持不變
C.容器中混合氣體的壓強保持不變
D.容器中混合氣體的密度保持不變
(4)在壓強為0.1MPa、溫度為300℃條件下,將amol CO與3amol H2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)II生成甲醇,平衡后將容器的容積壓縮到原來的l/2,其他條件不變,對平衡體系產(chǎn)生的影響是__________(填序號)。
A.c(H2) 減少 B.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢
C.n(CH3OH) 增加 D.減小 E.平衡常數(shù)K增大
【答案】0.2<b≤1 0.03mol·L-1·min-1 2.25×10—2 BD CD
【解析】
(1)設(shè)反應(yīng)的甲烷的物質(zhì)的量為x,
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始(mol)1 1 0 0
反應(yīng)(mol)x x x 3x
平衡(mol)1-x 1-x x 3x
平衡后甲中氣體的壓強為開始的1.2倍,即物質(zhì)的量為開始時的1.2倍,則(1mol-x)+(1mol-x)+x+3x=(1 mol +1 mol)×1.2,解得x=0.2mol;若要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等,即甲乙等效,由于該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不等,在等溫等體積時,需要轉(zhuǎn)換到方程式一邊,物質(zhì)的量分別相等,則b的最大值為1mol,起始時要維持化學反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,則b要大于0.2mol,因此0.2<b≤1,故答案為:0.2<b≤1;
(2)將1.0mol CH4和2.0mol H2O ( g )通入容積固定為10L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I,由圖象可知100℃甲烷轉(zhuǎn)化率為50%,故參加反應(yīng)的甲烷為1mol×50%=0.5mol,則:
CH4 (g)+H2O (g)CO (g)+3H2 (g)
起始量(mol):1.0 2.0 0 0
變化量(mol):0.5 0.5 0.5 1.5
平衡量(mol):0.5 1.5 0.5 1.5
①假設(shè)100℃時達到平衡所需的時間為5min,則用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率==0.03 molL-1min-1,
②100℃時反應(yīng)I的平衡濃度為c(CH4)=0.05mol/L,c(H2O)=0.15mol/L,c(CO)=0.05mol/L,c(H2)=0.15mol/L,平衡常數(shù)K==2.25×10-2;
(3)A、有2個H - H鍵生成的同時有3個C - H鍵斷裂,只說明逆反應(yīng)速率,不能說明反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài);
B、CO百分含量保持不變,證明各組分不再變化,該反應(yīng)已經(jīng)達到了化學平衡狀態(tài);
C、該容器為恒溫恒壓容器,混合氣體的壓強始終不變,容器中混合氣體的壓強不變化不能說明反應(yīng)是否達到了平衡狀態(tài);
D、該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),在恒溫恒壓容器中建立平衡時氣體體積減小,混合氣體質(zhì)量守恒,混合氣體密度增大,所以容器中混合氣體的密度保持不變說明達到平衡狀態(tài);
答案選BD;
(4)A.平衡后將容器的容積壓縮到原來的,壓強增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,生成物的濃度增大,由于平衡常數(shù)不變,結(jié)合平衡常數(shù)可知,平衡時反應(yīng)物各組分的濃度都增大,選項A錯誤;
B.壓強增大,正、逆反應(yīng)速率都增大,但正反應(yīng)速率增大更多,選項B錯誤;
C.壓強增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,CH3OH 的物質(zhì)的量增加,選項C正確;
D.壓強增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,氫氣的物質(zhì)的量減小、甲醇的物質(zhì)的量增大,故重新平衡減小,選項D正確;
E.平衡常數(shù)只受溫度影響,溫度不變,平衡常數(shù)不變,選項E錯誤。
答案選CD。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知濃硫酸和木炭粉在加熱條件下反應(yīng):C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O,根據(jù)如圖回答問題:
(1)上述裝置中,在反應(yīng)前用手掌緊貼燒瓶外壁檢查裝置的氣密性,如觀察不到明顯的現(xiàn)象,還可以用什么簡單的方法證明該裝置不漏氣?__。
(2)如果用圖中的裝置檢驗上述反應(yīng)的全部產(chǎn)物,寫出下面標號所表示的儀器中應(yīng)加入的試劑的名稱及其作用:
①A中加入的試劑是___,作用是___;
②B中加入的試劑是___,作用是___;
③C中加入的試劑是___,作用是___;
④D中加入的試劑是___,作用是___。
(3)實驗時,C中應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是___。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)有機物的說法正確的是( )
A.分子式為C9H18O2的酯,在酸性條件下加熱可水解產(chǎn)生相對分子質(zhì)量相同的兩種有機物,則符合此條件的C9H18O2的結(jié)構(gòu)有18種
B.甲苯和Cl2在光照下的反應(yīng)與乙醇和乙酸在濃硫酸作用下的反應(yīng)屬于同一類型的反應(yīng)
C.lmol與NaOH溶液反應(yīng),最多可消耗3molNaOH
D.淀粉、油脂和蛋白質(zhì)都能在NaOH作用下發(fā)生水解反應(yīng)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】利用如圖裝置可以驗證非金屬性的變化規(guī)律。
(1)儀器A的名稱為________,干燥管D的作用是________________。
(2)已知在常溫下,高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)能生成氯氣。實驗室中現(xiàn)有藥品Na2S溶液、KMnO4、濃鹽酸、MnO2,請選擇合適藥品設(shè)計實驗驗證氯的非金屬性大于硫的;裝置A、B、C中所裝藥品分別為________、________、________,裝置C中的實驗現(xiàn)象為_________________,離子方程式為______。
(3)若要證明非金屬性:S>C>Si,則A中加________、B中加Na2CO3、C中加________。
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【題目】某化學課外活動小組利用廢鐵屑(含少量硫等元素)為原料制備硫酸亞鐵銨晶體[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O],并設(shè)計了如圖所示的裝置(夾持儀器略去)。
稱取一定量的表面除去油污的廢鐵屑于錐形瓶中,加入適量的稀硫酸,在通風櫥中置于50~60℃熱水浴中加熱充分反應(yīng)。待錐形瓶中溶液冷卻至室溫后加入氨水,使其反應(yīng)完全,制得淺綠色懸濁液。
(1)相比通常鐵與稀硫酸生成氫氣的條件,在實驗中選擇50~60℃熱水浴的原因是___;錐形瓶中溶液冷卻至室溫后再加入氨水的原因__。
(2)C瓶中KMnO4溶液的作用是__。
(3)若要確保獲得淺綠色懸濁液,下列符合實驗要求的是__(填字母)。
a.保持鐵屑過量
b.控制溶液呈強堿性
c.將稀硫酸改為濃硫酸
(4)莫爾鹽是一種重要化學藥品,較綠礬穩(wěn)定,不易被空氣氧化,是化學分析中常用的基準物之一。其組成可用(NH4)2SO4FeSO46H2O或(NH4)2Fe(SO4)26H2O表示。一定條件下,(NH4)2Fe(SO4)2發(fā)生分解:4(NH4)2Fe(SO4)2=2Fe2O3+5SO2↑+3SO3↑+N2↑+6NH3↑+7H2O下列敘述正確的是__。
a反應(yīng)生成amolN2時,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6amol
b該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是硫的兩種氧化物
c有amol電子轉(zhuǎn)移時,生成SO2的物質(zhì)的量為0.1amol
d將氣體產(chǎn)物用足量BaCl2溶液吸收,只得到一種沉淀物
(5)實驗探究:影響溶液中Fe2+穩(wěn)定性的因素。
配制0.8mol/L的FeSO4溶液(pH=4.5)和0.8mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2溶液(pH=4.0),各取2ml上述溶液于兩支試管中,剛開始兩種溶液都呈淺綠色,分別同時滴加2滴0.01mol/L的KSCN溶液,過了一會兒觀察可見(NH4)2Fe(SO4)2溶液仍然為淺綠色透明澄清溶液,FeSO4溶液則出現(xiàn)淡黃色渾濁。
(資料)
沉淀 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
開始沉淀pH | 7.6 | 2.7 |
完全沉淀pH | 9.6 | 3.7 |
①請用離子方程式解釋FeSO4溶液產(chǎn)生淡黃色渾濁的原因___。
②討論影響Fe2+穩(wěn)定性的因素,小組同學提出以下3種假設(shè):
假設(shè)1:其它條件相同時,NH4+的存在使(NH4)2Fe(SO4)2溶液中Fe2+穩(wěn)定性較好。
假設(shè)2:其它條件相同時,在一定pH范圍內(nèi),溶液pH越小Fe2+穩(wěn)定性越好。
假設(shè)3:___。
(6)稱取ag所制得的硫酸亞鐵銨晶體,用加熱煮沸的蒸餾水溶解,配成250mL溶液,取出25mL放入錐形瓶中,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定,消耗KMnO4溶液VmL,則硫酸亞鐵銨晶體的純度為___(用含c、V、a的代數(shù)式表示)。
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【題目】已知A為金屬單質(zhì),下列物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化如圖所示:
試回答:
(1)寫出B的化學式_______,D的化學式______。
(2)寫出由E轉(zhuǎn)變成F的化學方程式______。
(3)檢驗G溶液中陽離子的試劑為______,寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______。
(4)向G溶液加入A的有關(guān)離子反應(yīng)方程式______。
(5)某同學取B的溶液酸化后加入碘化鉀淀粉溶液,在空氣中放置一會兒變?yōu)樗{色,寫出與上述變化過程相關(guān)的離子方程式______,______。
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【題目】磷酸氯喹(結(jié)構(gòu)如圖所示)可用于治療新冠肺炎,2020年3月4日印發(fā)的《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》中明確規(guī)定了其用量。下列關(guān)于磷酸氯喹的說法錯誤的是( )
A.化學式為
B.含有2個雜化的氮原子和1個雜化的氮原子
C.所含官能團之一為氯原子(碳氯鍵)
D.可以發(fā)生取代反應(yīng)、加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)
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【題目】在空氣中,有下列反應(yīng)發(fā)生: ①N2 + O2 = 2NO;②2NO+O2=2NO2;③3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO;④ 2SO2+O2 = 2SO3;⑤ SO3 + H2O = H2SO4; ⑥SO2+H2OH2SO3; ⑦3O2 = 2O3,其中屬于氧化還原反應(yīng)的是( )
A. ①②③④ B. ①②③④⑦ C. ①②④⑦ D. ①②③④⑤⑥⑦
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【題目】2019年諾貝爾化學獎花落鋰離子電池,美英日三名科學家獲獎,他們創(chuàng)造了一個可充電的世界。像高能LiFePO4電池,多應(yīng)用于公共交通。電池中間是聚合物的隔膜,主要作用是在反應(yīng)過程中只讓Li+通過。結(jié)構(gòu)如圖所示。
原理如下:(1x)LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC。下列說法不正確的是( )
A.放電時,正極電極反應(yīng)式:xFePO4+xLi++xe-=xLiFePO4
B.放電時,電子由負極經(jīng)導線、用電器、導線到正極
C.充電時,陰極電極反應(yīng)式:xLi++xe-+nC=LixCn
D.充電時,Li+向左移動
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