【題目】水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工過程,主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業(yè)領(lǐng)域中;卮鹣铝袉栴}:

1Shibata曾做過下列實(shí)驗(yàn):①使純H2緩慢地通過處于721 ℃下的過量氧化鈷CoO(s),氧化鈷部分被還原為金屬鈷(Co),平衡后氣體中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0250。

②在同一溫度下用CO還原CoO(s),平衡后氣體中CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0192。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷,還原CoO(s)Co(s)的傾向是CO_________H2(填大于小于)。

2721 ℃時(shí),在密閉容器中將等物質(zhì)的量的CO(g)H2O(g)混合,采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┻M(jìn)行反應(yīng),則平衡時(shí)體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為_________(填標(biāo)號)。

A.<0.25 B0.25 C0.25~0.50 D0.50 E.>0.50

3)我國學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果,研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程,如圖所示,其中吸附在金催化劑表面上的物種用標(biāo)注。

可知水煤氣變換的ΔH________0(填大于”“等于小于),該歷程中最大能壘(活化能)E=_________eV,寫出該步驟的化學(xué)方程式_______________________

4Shoichi研究了467 ℃、489 ℃時(shí)水煤氣變換中COH2分壓隨時(shí)間變化關(guān)系(如下圖所示),催化劑為氧化鐵,實(shí)驗(yàn)初始時(shí)體系中的PH2OPCO相等、PCO2PH2相等。

計(jì)算曲線a的反應(yīng)在30~90 min內(nèi)的平均速率(a)=___________kPa·min1467 ℃時(shí)PH2PCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是___________、___________489 ℃時(shí)PH2PCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是______________________。

【答案】大于 C 小于 2.02 COOH+H+H2O=COOH+2H+OHH2O=H+OH 0.0047 b c a d

【解析】

1)由H2、COCoO反應(yīng)后其氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)判斷二者的傾向大;

2)根據(jù)三段式以及COH2的傾向大小關(guān)系綜合判斷;

3)根據(jù)反應(yīng)物與生成物的相對能量差大小進(jìn)行比較判斷;根據(jù)反應(yīng)物達(dá)到活化狀態(tài)所需能量為活化能以及相對能量差值大小計(jì)算并比較最大能壘;根據(jù)最大能壘對應(yīng)的反應(yīng)歷程對應(yīng)的物質(zhì)寫出方程式;

4)根據(jù)圖中曲線a30~90 min內(nèi)分壓變化量計(jì)算平均反應(yīng)速率;先根據(jù)COH2的傾向大小關(guān)系判斷COH2的含量范圍,然后根據(jù)溫度變化對化學(xué)平衡的影響判斷出在不同溫度下曲線對應(yīng)的物質(zhì)。

1H2還原氧化鈷的方程式為:H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g);CO還原氧化鈷的方程式為:CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g),平衡時(shí)H2還原體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)()高于CO還原體系中CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(),故還原CoO(s)Co(s)的傾向是CO大于H2;

2721 ℃時(shí),在密閉容器中將等物質(zhì)的量的CO(g)H2O(g)混合,可設(shè)其物質(zhì)的量為1mol,則

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始(mol 1 1 0 0

轉(zhuǎn)化(mol x x x x

平衡(mol 1-x 1-x x x

則平衡時(shí)體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=,因該反應(yīng)為可逆反應(yīng),故x<1,可假設(shè)二者的還原傾向相等,則x=0.5,由(1)可知CO的還原傾向大于H2,所以CO更易轉(zhuǎn)化為H2,故x>0.5,由此可判斷最終平衡時(shí)體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)介于0.25~0.50,故答案為C;

3)根據(jù)水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]并結(jié)合水煤氣變換的反應(yīng)歷程相對能量可知,CO(g)+H2O(g)的能量(-0.32eV)高于CO2(g)+H2(g)的能量(-0.83eV),故水煤氣變換的ΔH小于0;活化能即反應(yīng)物狀態(tài)達(dá)到活化狀態(tài)所需能量,根據(jù)變換歷程的相對能量可知,最大差值為:

其最大能壘(活化能)E=1.86-(-0.16)eV=2.02eV;該步驟的反應(yīng)物為COOH+H+H2O=COOH+2H+OH;因反應(yīng)前后COOH1個(gè)H未發(fā)生改變,也可以表述成H2O=H+OH;

4)由圖可知,30~90 min內(nèi)a曲線對應(yīng)物質(zhì)的分壓變化量Δp=4.08-3.80kPa=0.28 kPa,故曲線a的反應(yīng)在30~90 min內(nèi)的平均速率(a)==0.0047 kPa·min1;由(2)中分析得出H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)介于0.25~0.5,CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)介于0~0.25,即H2的分壓始終高于CO的分壓,據(jù)此可將圖分成兩部分:

由此可知,ab表示的是H2的分壓,cd表示的是CO的分壓,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),故升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CO分壓增加,H2分壓降低,故467 ℃時(shí)PH2PCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是b、c489 ℃時(shí)PH2PCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是a、d。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】Na2CO3、NaHCO3混合液中逐滴加入稀鹽酸,生成氣體的量隨稀鹽酸加入量的變化關(guān)系如下圖所示。則下列離子組在對應(yīng)的溶液中一定能大量共存的是(

A.a點(diǎn)對應(yīng)溶液中:Ca2、Mg2、Br、NO3

B.b點(diǎn)對應(yīng)溶液中:Al3、Fe3、MnO4NO3

C.c點(diǎn)對應(yīng)溶液中:Na、Ca2、NO3Cl

D.d點(diǎn)對應(yīng)溶液中:F、NO3、Fe2Ag

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【題目】關(guān)于化合物2苯基丙烯(),下列說法正確的是

A. 不能使稀高錳酸鉀溶液褪色

B. 可以發(fā)生加成聚合反應(yīng)

C. 分子中所有原子共平面

D. 易溶于水及甲苯

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【題目】(11分)工業(yè)上,向500—600℃的鐵屑中通入氯氣生產(chǎn)無水氯化鐵;向熾熱鐵屑中通入氯化氫生產(chǎn)無水氯化亞鐵。現(xiàn)用如圖所示的裝置模擬上述過程進(jìn)行試驗(yàn)。

回答下列問題:

(1)制取無水氯化鐵的實(shí)驗(yàn)中,A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ,裝置B中加入的試劑是 。

(2)制取無水氯化亞鐵的實(shí)驗(yàn)中,裝置A用來制取 。尾氣的成分是 。若仍用D的裝置進(jìn)行尾氣處理,存在的問題是 。

(3)若操作不當(dāng),制得的FeCl2 會含有少量FeCl3 ,檢驗(yàn)FeCl3常用的試劑是 。欲制得純凈的FeCl2 ,在實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)先 ,再 。

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【題目】絢麗多彩的無機(jī)顏料的應(yīng)用曾創(chuàng)造了古代繪畫和彩陶的輝煌。硫化鎘(CdS)是一種難溶于水的黃色顏料,其在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

A. 圖中ab分別為T1、T2溫度下CdS在水中的溶解度

B. 圖中各點(diǎn)對應(yīng)的Ksp的關(guān)系為:Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)

C. m點(diǎn)的溶液中加入少量Na2S固體,溶液組成由m沿mpn線向p方向移動(dòng)

D. 溫度降低時(shí),q點(diǎn)的飽和溶液的組成由q沿qp線向p方向移動(dòng)

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【題目】下圖是合成氨反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率隨反應(yīng)時(shí)間變化的示圖,有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

A. 狀態(tài)Ⅰ和狀態(tài)Ⅱ時(shí),反應(yīng)均處于平衡狀態(tài)

B. 狀態(tài)Ⅰ變化為狀態(tài)Ⅱ的過程,稱為化學(xué)平衡移動(dòng)

C. t1時(shí)刻平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),平衡常數(shù)增大

D. 同一種反應(yīng)物在狀態(tài)I和狀態(tài)II時(shí),濃度不相等

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】將一定量的氨基甲酸銨固體置于某容積恒定的真空容器中,發(fā)生反應(yīng):H2NCOONH4(s)2NH3(g)CO2(g),在不同溫度下,該反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示。下列說法正確的是(

溫度

平衡濃度(mol·L1)

c(NH3)

c(CO2)

T1

0.1

T2

0.1

A.T2T1,則該反應(yīng)的ΔH0

B.向容器中充入N2H2NCOONH4質(zhì)量增加

C.NH3體積分?jǐn)?shù)不變時(shí),說明該反應(yīng)達(dá)到平衡

D.T1、T2時(shí),轉(zhuǎn)化的H2NCOONH4的物質(zhì)的量Δn(T2)2Δn(T1)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】生活中的有機(jī)物種類豐富,在衣食住行等多方面應(yīng)用廣泛,其中乙醇是比較常見的有機(jī)物。

(1)乙醇是無色有特殊香味的液體,密度比水_______

(2)工業(yè)上用乙烯與水反應(yīng)可制得乙醇,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________(不寫反應(yīng)條件),原子利用率是______________

(3)屬于乙醇的同分異構(gòu)體的是_______(選填編號)。

A. B. C.甲醇 D.CH3—O—CH3 E.HO—CH2CH2—OH

(4)乙醇能夠發(fā)生氧化反應(yīng):

① 46 g乙醇完全燃燒消耗_______mol氧氣。

② 乙醇在銅作催化劑的條件下可被氧氣氧化為乙醛,反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在給定條件下,下列選項(xiàng)所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實(shí)現(xiàn)的是

A. MnO2Cl2SiCl4

B. Ca(ClO)2HClOHCl

C. H2SO4SO2BaSO4

D. SiO2(s)H2SiO3(膠體)Na2SiO3(aq)

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