20.甲醇是重要的工業(yè)原料.煤化工可以利用煤炭制取水煤氣從而合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).已知常溫常壓下反應(yīng)的能量變化如圖1所示:

化學(xué)鍵H-HH-OO=O
鍵能kj/mol436x496
(3)CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)△H=-280kJ/mol
H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(I)△H=-284kJ/mol
H2O(I)=H2O(g)△H=+44kJ/mol
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)甲醇?xì)怏w分解為CO和H2兩種氣體這一反應(yīng)的活化能為510kj/mol;
(2)請(qǐng)寫(xiě)出表示氣態(tài)甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-757kJ•mol-1;
(3)H-O的鍵能x值為462;
(4)如圖2:在一容積可變的密閉容器中充入10molCO氣體和30molH2氣體,當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí),容器的體積為20L.如反應(yīng)開(kāi)始時(shí)仍充入10molCO和30molH2,則在平衡狀態(tài)B時(shí)容器的體積V(B)=7L;
(5)在甲、乙、丙三個(gè)不同密閉容器中按不同方式投料,一定條件下發(fā)生該反應(yīng)(起始溫度和起始體積相同,反應(yīng)物和生成物反應(yīng)前后均為氣態(tài)).相關(guān)數(shù)據(jù)如表所示:
容器
相關(guān)條件恒溫恒容絕熱恒容恒溫恒壓
反應(yīng)物投料1molCO、2molH21molCH3OH1molCH3OH
平衡時(shí)容器體積V(甲)V(乙)V(丙)
反應(yīng)的平衡常數(shù)KK(甲)K(乙)K(丙)
平衡時(shí)CH3OH的濃度/mol•L-1C(甲)C(乙)C(丙)
平衡時(shí)CH3OH的反應(yīng)速率/mol•L-1•min-1v(甲)v(乙)v(丙)
則下列說(shuō)法正確的是BC.
A.V(甲)>V(丙)B.K(乙)>K(丙)
C.c(乙)>c(甲)              D.v(甲)=v(丙)

分析 (1)由圖象判斷,活化能為活化分子具有的能量;
(2)燃燒熱的熱化學(xué)方程式中,可燃物為1mol,反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物.
由圖1可得熱化學(xué)方程式:①CO(g)+2H2(l)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol,
又已知:②CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-280kJ/mol
③H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H=-284 kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律,③×2+②-①可得:CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);
(3)已知:H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H=-284 kJ/mol,
H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol,
二者相加可得:H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H=-240 kJ/mol,反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能,進(jìn)而計(jì)算x的值;
(4)A、B反應(yīng)溫度相等,則平衡常數(shù)相等,利用平衡常數(shù)計(jì)算;
(5)合成甲醇的反應(yīng)為放熱反應(yīng),甲為恒溫恒容,乙為絕熱恒容,乙溫度降低,平衡常數(shù)增大,丙恒溫恒壓,體積應(yīng)增大,以此解答.

解答 解:(1)由圖形可知甲醇的活化能為(419+91)kJ/mol=510kJ/mol,故答案為:510;
(2)燃燒熱的熱化學(xué)方程式中,可燃物為1mol,反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物.
由圖1可得熱化學(xué)方程式:①CO(g)+2H2(l)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol,
又已知:②CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-280kJ/mol
③H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H=-284 kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律,③×2+②-①可得:CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-757kJ•mol-1
故答案為:CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-757kJ•mol-1;
(3)已知:H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H=-284 kJ/mol,
H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol
二者相加可得:H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H=-240 kJ/mol,
反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能,則436kJ/mol+$\frac{1}{2}$×496kJ/mol-2×x kJ/mol=-240kJ/mol,解得x=462,
故答案為:462;
(4)A、B兩容器溫度相同,即化學(xué)平衡常數(shù)相等,A點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)化率為50%,則K=$\frac{0.25}{0.25×{1}^{2}}$=1,且B點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.8,
則                  CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始(mol):10            30                 0
轉(zhuǎn)化(mol):8              16                8
平衡(mol):2               1 4               8
設(shè)體積為VL,則有K=$\frac{\frac{8}{V}}{\frac{2}{V}×(\frac{14}{V})^{2}}$=1,V=7L,
故答案為:7;
(5)A.丙為甲醇的分解是氣體體積增大的反應(yīng),所以丙恒溫恒壓,體積變大,甲恒溫恒容,體積不變,所以,V<V,故A錯(cuò)誤;
B.合成甲醇是放熱反應(yīng),其逆反應(yīng)甲醇分解就是吸熱的,乙絕熱容器,丙恒溫,所以乙反應(yīng)后比丙溫度低,向吸熱方向進(jìn)行的程度小,平衡時(shí)乙中甲醇濃度比丙高,CO和氫氣濃度比丙低,K>K,故B正確;
C.條件相同時(shí),甲與乙是等效平衡.甲與乙容器體積相同,乙分解甲醇吸熱導(dǎo)致乙比甲溫度低,平衡向合成甲醇方向移動(dòng),平衡時(shí)甲醇濃度乙大于甲,即c>c,故C正確;
D.甲與丙起始溫度和起始體積相同,恒溫條件下反應(yīng),丙在恒壓條件下分解甲醇生成氫氣和CO,平衡時(shí)體積比反應(yīng)前大,即平衡時(shí)丙體積大于甲,則壓強(qiáng)甲大于丙,所以υ>υ,故D錯(cuò)誤.
故答案為:BC.

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合,為高考常見(jiàn)題型,側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查,主要考查學(xué)生對(duì)表格數(shù)據(jù)的分析利用能力和利用勒夏特列原理分析平衡移動(dòng)的思維,題目有一定難度.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

10.已知FeSO4•7H2O的溶解度曲線(xiàn)如圖所示,則從溶液中提取綠礬晶體采用的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

11.某燒堿樣品中含有少量不與酸作用的可溶性雜質(zhì),為了測(cè)定其純度,進(jìn)行以下滴定操作:
A.在250 mL容量瓶中配制250 mL燒堿溶液
B.用堿式滴定管量取25 mL燒堿溶液于錐形瓶中并加幾滴甲基橙指示劑
C.在天平上準(zhǔn)確稱(chēng)取燒堿樣品w g,在燒杯中加蒸餾水溶解
D.將物質(zhì)的量濃度為M mol/L的標(biāo)準(zhǔn)H2SO4溶液裝入酸式滴定管,調(diào)整液面,記下開(kāi)始刻度V1 mL
E.在錐形瓶下墊一張白紙,滴定到終點(diǎn),記錄終點(diǎn)刻度為V2 mL
回答下列問(wèn)題:
(1)正確的操作步驟順序中B前面是A、D后面是E(用字母填寫(xiě)).
(2)滴定讀數(shù)應(yīng)注意:滴定管與水平的實(shí)驗(yàn)臺(tái)面垂直,并使刻度線(xiàn)與滴定管液面的凹液面最低點(diǎn)相切.
(3)操作D中液面應(yīng)調(diào)整到零刻度或零稍下的某一刻度的某一刻度.
(4)滴定到終點(diǎn)時(shí)錐形瓶?jī)?nèi)溶液的pH約為3.1~4.4;終點(diǎn)時(shí)的顏色變化是溶液由黃色變?yōu)槌壬,且半分鐘?nèi)不恢復(fù)為原來(lái)的顏色.
(5)若酸式滴定管沒(méi)有用標(biāo)準(zhǔn)H2SO4潤(rùn)洗,會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果有何影響偏高
(6)該燒堿樣品的純度計(jì)算式是$\frac{0.8m({V}_{2}-{V}_{1})}{W}$×100%.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

8.現(xiàn)有常溫下四份等體積的酸或堿溶液:①0.01mol/L CH3COOH;②0.01mol/L HCl;③pH=12的氨水;④pH=12的NaOH溶液.以下有關(guān)說(shuō)法正確的是( 。
A.將四份溶液稀釋相同倍數(shù)后,溶液的pH:③>④>①>②
B.將①、④等體積混合,則混合液的PH為7
C.四份溶液中水的電離程度由大到小的順序?yàn)椋孩郏劲?②=④
D.將②加入③至恰好完全反應(yīng),則消耗體積為③>②

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

15.下列反應(yīng)中屬于氧化還原反應(yīng)的是( 。
A.NH4HCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+CO2↑+H2OB.Na2O+H2O═2NaOH
C.Na2CO3+H2SO4═Na2SO4+CO2↑+H2OD.KClO3+6HCl (濃)═KCl+3H2O+3Cl2

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

5.某溶液中有Ba2+、Mg2+、Ag+,現(xiàn)用①KOH溶液,②K2SO4溶液,③KCl溶液,將三種離子逐一沉淀并分離的過(guò)程中,用到的分離方法及次數(shù)分別是( 。
A.洗滌,2次B.過(guò)濾,2次C.分液,3次D.過(guò)濾,3次

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

12.試寫(xiě)出下列反應(yīng)的離子方程式:
①CuO與HCl溶液反應(yīng):CuO+2H+=Cu2++H2O
②CuSO4溶液與Ba(OH)2溶液反應(yīng):Cu2++Ba2++SO42-+OH--=BaSO4↓+Cu(OH)2
③NaHCO3溶液與HCl溶液反應(yīng):HCO3-+H+=H2O+CO2↑.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

9.下列實(shí)驗(yàn)操作能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵ā 。?br />
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>實(shí)驗(yàn)操作
A實(shí)驗(yàn)室制大量CO2向石灰石中加入稀硫酸
B證明某溶液中含有SO42-向該溶液中滴入BaCl2溶液
C配制0.1mol/L CuSO4溶液把2.5g膽礬晶體溶于水配成100mL溶液
D制備Fe(OH)3膠體將飽和的FeCl3溶液滴加到熱NaOH溶液中
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

10.已知碳化鋁(Al4C3)與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和甲烷.為了探究甲烷性質(zhì),某同學(xué)設(shè)計(jì)如下兩組實(shí)驗(yàn)方案:甲方案探究甲烷與氧化劑反應(yīng)(如圖1所示);乙方案探究甲烷與氯氣反應(yīng)的條件(如圖2所示).

甲方案實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:溴水無(wú)顏色變化,無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色,澄清石灰水變渾濁.
乙方案實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程:通過(guò)排飽和食鹽水的方法收集兩瓶甲烷與氯氣(體積比為1:4)的混合氣體,I瓶放在光亮處,II瓶用預(yù)先準(zhǔn)備好的黑色紙?zhí)滋咨希磮D2安裝好裝置,并加緊彈簧夾a和b.
(1)碳化鋁與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al4C3+6H2SO4=2Al2(SO43+3CH4↑.
(2)寫(xiě)出甲方案實(shí)驗(yàn)中硬質(zhì)試管里可能發(fā)生的化學(xué)方程式2CH4+7CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+CO2+CO+4H2O,(實(shí)驗(yàn)測(cè)得消耗甲烷與氧化銅物質(zhì)的量之比2:7)
(3)實(shí)驗(yàn)甲中濃硫酸的作用是干燥甲烷,集氣瓶中收集到的氣體不能(填“能”或“不能”)直接排入空氣中?
(4)下列對(duì)甲方案實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)現(xiàn)象與結(jié)論的敘述都正確的是A
A.酸性高錳酸鉀溶液不褪色,結(jié)論是通常條件下,甲烷不能與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)
B.硬質(zhì)試管里黑色粉末變紅色,說(shuō)明氧化銅發(fā)生了氧化反應(yīng)
C.硬質(zhì)試管里黑色粉末變紅色,推斷氧化銅與甲烷反應(yīng)只生成水和二氧化碳
D.甲烷不能與溴水反應(yīng),推知甲烷不能與鹵素單質(zhì)反應(yīng)
(5)乙方案中燒杯里放入足量的水,打開(kāi)彈簧夾a、b,一段時(shí)間后,觀(guān)察到有水倒吸到I瓶中,但水并不能充滿(mǎn)I瓶,請(qǐng)寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所涉及的一個(gè)化學(xué)方程式CH4+Cl2$\stackrel{光照}{→}$CH3Cl+HCl.除了上述現(xiàn)象外,該實(shí)驗(yàn)中還可能觀(guān)察到的現(xiàn)象有ABC(填序號(hào)).
A.I瓶中氣體顏色變淺             B.I瓶中出現(xiàn)白霧
C.I瓶瓶?jī)?nèi)壁出現(xiàn)油狀物質(zhì)         D.II瓶中與I瓶現(xiàn)象相同.

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