【題目】甲醇是重要的化工原料,又可作為燃料。工業(yè)上利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的主反應(yīng)如下:
①CO(g)+2H2 (g)CH3OH(g) △H1;
②CO2 (g)+3H2 (g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-58kJ/mol;
③CO2 (g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H==+41k J/ mol。
回答下列問題:
(1)已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表:
化學(xué)鍵 | H—H | C-O | C≡O(shè) | H-O | C—H |
E/(kJ·mol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | x |
則x=___________。
(2)合成氣組成n(H2)/n(CO+ CO2)=2.60時,體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強的關(guān)系如圖甲所示。α(CO)值隨溫度升高而___________(填“增大”或“減小”),其原因是_____;圖中的壓強由大到小為___________,其判斷理由是_____________。
(3)若將1mol CO2和2molH2充入容積為2L的恒容密閉容器中,在兩種不同溫度下發(fā)生反應(yīng)②。測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示。
①曲線I、Ⅱ?qū)?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K1___________KⅡ(填“>”“=”或“<”)。
②一定溫度下,下列能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是___________(填序號)。
a.容器中壓強不變 b.甲醇和水蒸氣的體積比保持不變
c.v正(H2)=3v逆(CH3OH) d.2個C=0斷裂的同時有6個H-H斷裂
③若5min后反應(yīng)達到平衡狀態(tài),H2的轉(zhuǎn)化率為90%,則用CO2表示的平均反應(yīng)速率為____,該溫度下的平衡常數(shù)為___________;若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是___________。(填序號)。
a.縮小反應(yīng)容器的容積 b.使用合適的催化劑
c.充入He d.按原比例再充入CO2和H2
【答案】413 減小 反應(yīng)①為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動 ①的正反應(yīng)為氣體總分子數(shù)減小的反應(yīng),溫度一定時,增大壓強,平衡正向移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大,而反應(yīng)③為氣體總分子數(shù)不變的反應(yīng),產(chǎn)生CO的量不受壓強的影響,因此增大壓強時,CO的轉(zhuǎn)化率提高 > ac 0.06mol/(L·min) 450 ad
【解析】
(1)根據(jù)蓋斯定律計算△H1,再由反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能計算鍵能;
2)由圖可知,壓強一定時,隨溫度的升高,CO的轉(zhuǎn)化率減小,反應(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,平衡體系中CO的量增大,反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,又使平衡體系中CO的增大,總結(jié)果,隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率減。幌嗤瑴囟认,反應(yīng)③前后氣體分子數(shù)不變,壓強改變不影響其平衡移動,反應(yīng)①正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強,有利于平衡向正反應(yīng)方向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,故增大壓強有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高;
(3)①根據(jù)題給圖象分析可知,T2先達到平衡,則T2>T1;
②依據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的標(biāo)志判斷;
③建立三段式,由三段式計算反應(yīng)速率和平衡常數(shù);依據(jù)反應(yīng)特征判斷。
(1) 根據(jù)蓋斯定律:②-③=①可得①,故△H1=△H2-△H3=-58kJ.mol-1-(+41kJ.mol-1)=-99kJ.mol-1,由反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能可得-99kJ.mol-1=(1076kJ.mol-1+2×436kJ.mol-1)-(3×x+343+465)kJ.mol-1,解得x=413 kJ.mol-1,故答案為:413;
(2)由圖可知,壓強一定時,隨溫度的升高,CO的轉(zhuǎn)化率減小,反應(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,平衡體系中CO的量增大,反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,又使平衡體系中CO的增大,總結(jié)果,隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率減;相同溫度下,反應(yīng)③前后氣體分子數(shù)不變,壓強改變不影響其平衡移動,反應(yīng)①正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強,有利于平衡向正反應(yīng)方向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,故增大壓強有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高,故壓強P3>P2>P1,故答案為:反應(yīng)①為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動;P3>P2>P1;①的正反應(yīng)為氣體總分子數(shù)減小的反應(yīng),溫度一定時,增大壓強,平衡正向移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大,而反應(yīng)③為氣體總分子數(shù)不變的反應(yīng),產(chǎn)生CO的量不受壓強的影響,因此增大壓強時,CO的轉(zhuǎn)化率提高;
(3)①根據(jù)題給圖象分析可知,T2先達到平衡,則T2>T1,由溫度升高,平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,則K1>KⅡ,故答案為:>;
②a. 反應(yīng)②為氣體體積減小的反應(yīng),容器中壓強不變說明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài),故正確;
b.甲醇和水蒸氣均為生成物,無論反應(yīng)是否達到平衡,甲醇和水蒸氣的體積比均保持不變,故錯誤;
c.v正(H2)=3v逆(CH3OH)說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,說明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài),故正確;
d.2個C=0斷裂代表正反應(yīng)速率,6個H-H斷裂也代表正反應(yīng)速率,不能說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,不能說明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài),故錯誤;
故選ac,故答案為:ac;
③若5min后反應(yīng)達到平衡狀態(tài),H2的轉(zhuǎn)化率為90%,由此建立如下三段式:
CO2 (g)+3H2 (g)CH3OH(g)+H2O(g)
起(mol/L) 0.5 1 0 0
變(mol/L) 0.3 0.9 0.3 0.3
平(mol/L) 0.2 0.1 0.3 0.3
則用CO2表示的平均反應(yīng)速率為0.3 mol/L/5min=0.06mol/(L·min),反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=c(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2)= 0.3 mol/L×0.3 mol/L/(0.2mol/L)×(0.1mol/L)3=450;縮小反應(yīng)容器的容積,增大壓強,平衡右移,甲醇產(chǎn)率增大;使用合適的催化劑,平衡不移動,甲醇產(chǎn)率不變;恒容充入He,各物質(zhì)濃度不變,平衡不移動,甲醇產(chǎn)率不變;按原比例再充入CO2和H2,相當(dāng)于增大壓強增大壓強,平衡右移,甲醇產(chǎn)率增大,故選ad,故答案為:0.06mol/(L·min);450;ad。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知某反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)△H="Q" 在密閉容器中進行,在不同溫度(T1和T2)及壓強(P1和P2)下,混合氣體中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(B)與反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如圖所示,下列判斷正確的是( )
A. T1<T2,P1<P2,a+b>c,Q<0
B. T1>T2,P1<P2,a+b<c,Q>0
C. T1<T2,P1>P2,a+b<c,Q>0
D. T1<T2,P1>P2,a+b>c,Q<0
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】“ ZEBRA”綠色電池是新型電動汽車的理想電源,結(jié)構(gòu)如圖所示:隔開兩極的陶瓷管作鈉離子導(dǎo)體。下列關(guān)于該電池的敘述錯誤的是
A. 放電時,Na+、Al3+均向負(fù)極移動
B. 放電時,Na元素被氧化
C. 充電時的陽極反應(yīng)為:Ni+2C1--2e—=NiCl2
D. 該電池具有可快充、高比功率、放電持久等優(yōu)點
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(1)一定溫度下有:a.鹽酸 b.硫酸 c.醋酸三種酸溶液.(用序號abc填空)
①當(dāng)其物質(zhì)的量濃度相同時,c(H+)由大到小的順序是__________.
②當(dāng)其pH相同時,物質(zhì)的量濃度由大到小的順序為_________.將其稀釋10倍后,pH由大到小的順序為_____________
(2)某溫度下,純水中的c (H+)= 4.0×10-7 mol/L, 則此溫度下純水中的c (OH-)=______________mol/L; 若溫度不變, 滴入稀NaOH溶液, 使c (OH-)= 5.0×10-6 mol/L,則溶液的c (H+)= _________________mol/L.
(3)在25℃時,100ml 1.0mol/L的鹽酸與等體積1.2mol/L的氫氧化鈉溶液混合, 混合后溶液的pH= _______________
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【題目】在密閉容器發(fā)生下列反應(yīng):aA(g)cC(g)+dD(g),反應(yīng)達到平衡后,將容器體積壓縮到原來的一半,當(dāng)再次達到平衡時,D的濃度為原平衡的1.8倍,下列敘述正確的是
A. 平衡向正反應(yīng)方向移動
B. a<c+d
C. D的體積分?jǐn)?shù)增大
D. A的轉(zhuǎn)化率變大
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在某一化學(xué)反應(yīng),在一定溫度下,反應(yīng)物A的濃度從3.0 mol/L變?yōu)?/span>2.0 mol/L需要10秒,則從2.0 mol/L變?yōu)?/span>1.0 mol/L大概需要 ( )
A. 4秒B. 7秒C. 10秒D. 13秒
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【題目】無機化合物可根據(jù)其組成和性質(zhì)進行分類,如下所示:
(1)上面所示的物質(zhì)分類方法名稱是________。
(2)以Na、K、H、O、C、S、N中任兩種或三種元素組成合適的物質(zhì),分別填在上表中②③⑥處。
物質(zhì)類別 | 酸 | 堿 | 鹽 | 氧化物 | 氫化物 |
化學(xué)式 | ①HCl ②______ | ③______ ④Ba(OH)2 | ⑤Na2CO3 ⑥______ | ⑦CO2 ⑧Na2O | ⑨NH3 ⑩H2O2 |
(3)寫出實驗室由⑩制備O2的化學(xué)方程式___________________________________。
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【題目】石油裂解氣用途廣泛,可用于合成各種橡膠和醫(yī)藥中間體。利用石油裂解氣合成CR橡膠和醫(yī)藥中間體K的路線如圖:
已知:I.氯代烴D的相對分子質(zhì)量是113,氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為62.8%,核磁共振氫譜峰面積之比為2︰1;
Ⅱ.
(1)A的順式異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為___________。D的系統(tǒng)名稱是___________。
(2)反應(yīng)②的條件是___________,依次寫出①和③的反應(yīng)類型:___________、___________。
(3)寫出F→G過程中第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式:_________________________________。
(4)G還能與其他醇類發(fā)生反應(yīng),寫出G與乙二醇發(fā)生聚合反應(yīng)的化學(xué)方程式:________。
(5)寫出比G多2個碳原子的同系物的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式:___________。
(6)已知雙鍵上的氫原子很難發(fā)生取代反應(yīng)。以A為起始原料,選用必要的無機試劑合成B__。合成路線流程圖示如:
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】以煤為原料,經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)叫煤化工.
(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣.反應(yīng)為:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJmol﹣1
①該反應(yīng)在常溫下_______自發(fā)進行(填“能”與“不能”);
②一定溫度和壓強下,在一個容積可變的密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),下列能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是__________(填字母,下同)
a.容器中的壓強不變
b.1mol H﹣H鍵斷裂的同時斷裂2mol H﹣O
c.c(CO)=c(H2)
d.密閉容器的容積不再改變
(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如表三組數(shù)據(jù):
實驗組 | 溫度 ℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達到平衡所需時間/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
① | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
② | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
③ | 900 | a | b | c | d | t |
①該反應(yīng)為_________(填“吸”或“放”)熱反應(yīng);實驗②條件下平衡常數(shù)K=___________。
②實驗①中從反應(yīng)開始至平衡以CO2表示的平均反應(yīng)速率為V(CO2)=____________(取小數(shù)點后兩位)
(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇.一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3H(g)+H2O(g),如圖表示該反應(yīng)進行過程中能量(單位為kJmol﹣1)的變化.在體積為1L 的恒容密閉容器中,充入1mol CO2和3mol H2, 下列措施中能使c (CH3OH)增大的是_____________.
A.升高溫度
B.充入He(g),使體系壓強增大
C.將H2O(g)從體系中分離出來
D.再充入1mol CO2和3mol H2.
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