【題目】CH4和H2O在一定條件下, 可以轉(zhuǎn)化為合成一系列有機化合物、氨的重要原料(CO+H2),這種方法稱作甲烷水蒸氣重整法制合成氣,其能量變化如圖:
(1)甲烷水蒸氣重整法制合成氣的熱化學(xué)方程式為_______;該反應(yīng)只有在_____(填“高溫”、“低溫”或“常溫”)才自發(fā)進行。
(2)下列有關(guān)甲烷水然氣重整法制合成氣的說法正確的是_____(填字母)。
A.相同條件下,該反應(yīng)的逆反應(yīng)更易發(fā)生
B.恒溫恒容時充入一定量CO2,可促進CH4轉(zhuǎn)化并可調(diào)節(jié)CO和H2的比例
C.若反應(yīng)的高效催化劑為A,則A一定是CO和H2合成CH4的高效催化劑
D.恒溫時向上述平衡體系中充入少量Ar,平衡一定不移動
E.有副反應(yīng):H2O+COCO2+H2
(3)在恒容密閉容器中充入2mol的CH4和H2O(g)混合氣體,且CH4和H2O(g)的物質(zhì)的量之比為x,相同溫度下測得H2平衡產(chǎn)率與x的關(guān)系如圖所示。請問a、b兩點比較(填“>”、“<”、“=”);CH4的轉(zhuǎn)化率a點____b點,a點CH4的濃度_____b點H2O(g)的濃度,氫氣的產(chǎn)率a點_____b點。
(4)當充入CH4和H2O(g)物質(zhì)的量之比1:2.2時,溫度、壓強p對平衡時CO體積分數(shù)φ(CO)的影響如圖,則壓強由大到小的排序是_____;當T<450℃和T≥1000℃時,壓強p對φ(CO)幾乎無影響的原因是_____________________。
(5)在下圖左室充入1molCH4和H2O(g)混合氣體(物質(zhì)的量之比為1:1),恒溫條件下反應(yīng)建立平衡,測得CH4的轉(zhuǎn)化率為50%,則其平衡常數(shù)為_________ 。
【答案】 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.1 kJ/mol 高溫 ABCE > = = p3>p2>p1 當T<450℃時,幾乎不反應(yīng),所以壓強的改變對φ(CO) 幾乎無影響;當T≥1000℃時,φ(CO)已經(jīng)很大,甲烷的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達到了90%以上,所以壓強的改變對φ(CO)影響很小。 0.75
【解析】(1)本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫,以及反應(yīng)反應(yīng)方向的進行,根據(jù)能量變化圖,熱反應(yīng)方程式為CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=(240.1-34.0)kJ·mol-1=+206.1kJ·mol-1;根據(jù)△G=△H-T△S,此反應(yīng)是吸熱反應(yīng),即△H<0,此反應(yīng)是熵增,即△S>0,因此能自發(fā)進行,△G<0,即在高溫下;(2)本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,A、根據(jù)圖像,逆反應(yīng)的活化能小,因此逆反應(yīng)更易發(fā)生,故A正確;B、反應(yīng)體系中存在CO+H2O CO2+H2反應(yīng),恒溫恒容時充入一定量的CO2,可促進產(chǎn)物中H2反應(yīng),提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率,并適當減少H2的物質(zhì)的量,增加CO的物質(zhì)的量,調(diào)節(jié)CO和H2的比例,故B正確;C、使用催化劑降低反應(yīng)的活化能,某可逆反應(yīng)的正反應(yīng)使用催化劑一定也是逆反應(yīng)的催化劑,故C正確;D、恒溫恒容時充入非反應(yīng)氣體,組分的濃度不變,平衡不移動,如果是恒溫恒壓下,充入非反應(yīng)氣體,組分的濃度降低,平衡正向移動,故D錯誤;E、反應(yīng)體系中存在CO+H2O CO2+H2反應(yīng),故E正確;(3)本題是影響化學(xué)平衡移動的因素以及化學(xué)平衡的計算,x越大,甲烷的量越多,因此甲烷的轉(zhuǎn)化率降低,即a點甲烷的轉(zhuǎn)化率大于b點甲烷轉(zhuǎn)化率;當比值為9:11,設(shè)甲烷為9mol,H2O為11mol, CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
起始:9 11 0 0
變化:x x x 3x
平衡:9-x 11-x x 3x 氫氣的體積分數(shù)為3x/(20+2x) 當比值為11:9,設(shè)甲烷為11mol,H2O為9mol,
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
起始:11 9 0 0
變化:y y y 3y
平衡:11-y 9-y y 3y 氫氣的體積分數(shù)為3y/(20+2y),因為在a點和b點,氫氣的體積分數(shù)相等,即推出x=y,a點甲烷的濃度等于b點水蒸氣的濃度;兩點的氫氣產(chǎn)率相等;(4)考查影響化學(xué)平衡移動的因素,相同溫度下增大壓強,平衡向逆反應(yīng)方向移動,CO的體積分數(shù)減小,則壓強p3>p2>p1;當T<450℃時,幾乎不反應(yīng),所以壓強的改變對φ(CO) 幾乎無影響;當T≥1000℃時,φ(CO)已經(jīng)很大,甲烷的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達到了90%以上,所以壓強的改變對φ(CO)影響很。唬5)考查化學(xué)平衡常數(shù)的計算CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
起始:0.5 0.5 0 0
變化:0.25 0.25 0.25 0.75
平衡:0.25 0.25 0.25 0.75 等溫等壓下,體積之比等于物質(zhì)的量之比,達到平衡后,容器的體積為1.5L,根據(jù)平衡常數(shù)的定義,K=c3(H2)×c(CO)/[C(CH4)×c(H2O)],代入數(shù)值,解得K=0.75。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】900℃時,向2.0L恒容密閉容器中充入0.40mol乙苯,發(fā)生反應(yīng):
經(jīng)一段時間后達到平衡,反應(yīng)過程中測定的部分數(shù)據(jù)如下表所示:
時間/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
n(乙苯)/ mol | 0.40 | 0.30 | 0.24 | n2 | n3 |
n(苯乙烯)/mol | 0.00 | 0.10 | n1 | 0.20 | 0.20 |
下列說法正確的是( )
A. 保持其他條件不變,向容器中充入不參與反應(yīng)的水蒸氣作為稀釋劑,則乙苯的轉(zhuǎn)化率大于50.0%
B. 反應(yīng)在前20分鐘的平均速率為v(H2)=0.008molmol/( L min)
C. 若混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化,則說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)
D. 相同溫度下,起始時向容器中充入0.10mol乙苯、0.10mol苯乙烯和0.30molH2,達到平衡前v正>v逆
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法中不正確的是
A.鈉在空氣中燃燒時,先熔化,再燃燒,燃燒產(chǎn)物為Na2O2
B.鎂因在空氣中形成一薄層致密的氧化膜保護了里面的鎂,故鎂不需要像鈉那樣的特殊保護
C.鋁制品在生活中非常普遍,是因為鋁不活潑
D.鐵因在潮濕的空氣中生成的氧化物疏松多孔,不能保護內(nèi)層金屬,故鐵制品往往需要涂保護層
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】用中和滴定法測定燒堿的純度,若燒堿中不含有與酸反應(yīng)的雜質(zhì),試根據(jù)實驗回答:
(1)準確稱取4.1g燒堿樣品。
(2)將樣品配成250mL待測液,需要的儀器除了小燒杯、玻璃棒、量筒還需要____________________。
(3)取10.00mL待測液,用___________________ 量取。
(4)用0.2010mol·L-1標準鹽酸滴定待測燒堿溶液,甲基橙做指示劑,滴定時左手旋轉(zhuǎn)滴定管的玻璃活塞,右手不停地搖動錐形瓶,兩眼注視____________,至出現(xiàn)______________的現(xiàn)象時即到達滴定終點。
(5)根據(jù)下列數(shù)據(jù),計算待測燒堿的純度:__________________。(保留四位有效數(shù)字)
滴定次數(shù) | 待測液體積 (mL) | 標準鹽酸體積(mL) | |
滴定前讀數(shù)(mL) | 滴定后讀數(shù)(mL) | ||
第一次 | 10.00 | 0.50 | 20.40 |
第二次 | 10.00 | 0.10 | 22.10 |
第三次 | 10.00 | 4.00 | 24.10 |
(6)以下操作會造成測量結(jié)果偏高的是(_________)
①用蒸餾水沖洗錐形瓶;
②在滴定過程中不慎將數(shù)滴酸液滴在錐形瓶外;
③讀數(shù)時,滴定前仰視,滴定后俯視;
④裝標準液之前,沒有用標準液潤洗滴定管;
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列敘述不正確的是
A.液態(tài)HCl不導(dǎo)電,但HCl屬于電解質(zhì)
B.NaHSO4溶于水電離出Na+、H+ 和SO42-,所以NaHSO4屬于酸
C.氫氧化鐵膠體和食鹽水都屬于混合物
D.Al(OH)3可用作胃酸中和劑,不會對胃壁產(chǎn)生強烈刺激
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】配制一定物質(zhì)的量濃度的稀鹽酸,結(jié)果偏高的是
A. 在容量瓶中定容時,俯視刻度線
B. 用量筒量取濃鹽酸時,俯視刻度線
C. 轉(zhuǎn)移溶液后,未洗滌燒杯和玻璃棒就直接定容
D. 定容后把容量瓶倒置搖勻,發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線又加水至刻度線
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法或表示方法中正確的是( )
A. 對于同一個化學(xué)反應(yīng),無論是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)的焓變相同
B. 等質(zhì)量的硫蒸氣和固態(tài)硫單質(zhì)分別完全燃燒,后者放出的熱量多
C. 表示氫氣燃燒熱的ΔH為-285.8 kJ·mol-1,則氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式為:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
D. 已知中和熱ΔH為-57.3 kJ·mol-1,若將含0.5 mol H2SO4的濃溶液與含1 mol NaOH的溶液混合,放出的熱量等于57.3 kJ
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】景泰藍是一種傳統(tǒng)的手工藝品。下列制作景泰藍的步驟中,不涉及化學(xué)變化的是
A. 將銅絲壓扁,掰成圖案 B. 將鉛丹、硼酸鹽等化合熔制后描繪
C. 高溫焙燒 D. 酸洗去污
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】二氧化氯(ClO2)是極易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的黃綠色氣體,沸點為11℃,可用于處理含硫廢水。某小組在實驗室中探究ClO2與Na2S的反應(yīng);卮鹣铝袉栴}:
(l)ClO2的制備:(已知:SO2+2NaClO3+H2SO4=2ClO2↑+2NaHSO4)
①裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。
②欲收集干燥的ClO2,選擇上圖中的裝置,其連接順序為 a→_________(按氣流方向,用小寫字母表示)
③裝置D的作用是_________。
(2)ClO2與 Na2S 的反應(yīng)
將上述收集到的ClO2用 N2稀釋以增強其穩(wěn)定性,并將適量的稀釋后的ClO2通入上圖所示裝置中充分反應(yīng),得到無色澄清溶液。一段時間后,通過下列實驗探究 I 中反應(yīng)的產(chǎn)物。
操作步驟 | 實驗現(xiàn)象 | 結(jié)論 |
取少量Ⅰ中溶液于試管甲中, 加入Ba(OH)2溶液,振蕩 | ①_________ | 有硫酸根離子生成 |
另取少量Ⅰ中溶液于試管乙中, 滴加品紅溶液和鹽酸 | 品紅溶液不翅色 | ② 無_____生成 |
若在試管甲中繼續(xù)加Ba(OH)2溶液至 過量,靜置,取上層清液于試管丙③______ | 有白色沉淀生成 | 有Cl-生成 |
④ClO2與Na2S反應(yīng)的離子方程式為__________。用于處理含硫廢水時,ClO2相對于Cl2的優(yōu)點是____________(任寫2條)。
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