【題目】人口資源環(huán)境委員會副主任、中國科學院院士秦大河表示,當前情況下散燒煤和沒有清潔的煤是造成中國城市霧霾或者東部霧霾的主要原因。煤的氣化是解決霧霾,清潔地利用煤炭的重要途徑之一。
⑴已知:H2O(g)=H2O(I) △H=-44kJ/mol
物質 | H2(g) | C(s) | CO(g) |
燃燒熱kJ/mol | -285.8 | -393.5 | -283.0 |
①請寫出煤的氣化反應生成合成氣(CO和H2)的熱化學方程式___________。
②在恒溫、恒容的反應器中,能表明上述反應達到平衡狀態(tài)的是_______。
a.混合氣體平均相對分子質量不再改變
b.氣體壓強不再改變
c.各氣體濃度相等
d.反應體系中溫度保持不變
e.斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍
f.混合氣體密度不變
g.單位時間內,消耗水的質量與生成氫氣的質量比為9:1
⑵在催化劑作用下合成氣合成甲烷過程中會發(fā)生如下反應:
I CO(g)+3H2(g) = CH4(g)+H2O(g) △H1= -206 kJ/mol
II CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g) △H2= -41 kJ/mol
Ⅲ 2CO(g)+2H2(g)= CH4(g)+CO2(g) △H 3= -247.4 kJ/mol
①圖1是太原理工大學煤化工研究所利用熱力學數據分析得到溫度對反應ⅠInK(化學平衡常數K的自然對數)的曲線圖,請分析出現這樣趨勢的原因是____________。
②提高甲烷反應選擇性的關鍵因素是_______,根據相關知識和圖2分析合成甲烷適宜的反應條件是在550~630K,1MPa的原因是__________________。
③850℃時在體積為5L反應器中發(fā)生反應Ⅱ,CO和H2O(g)濃度變化如圖所示,請列式計算此條件下的平衡常數_____________ 。
(3)CH4燃料電池利用率很高,裝置中添加1L2mol/L的KOH溶液為電解質,持續(xù)緩慢通入標準狀況下甲烷22.4L~33.6 L時負極電極反應為___________。
【答案】 ⑴① C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.31kJ/mol ② abef
⑵①在其他條件不變時,溫度升高反應I向吸熱的逆反應方向移動使InK減小②催化劑 此條件下反應速率較快而且甲烷產率較高 ③K= = =1
⑶CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-
【解析】⑴①已知:①H2O(g)=H2O(I) △H1= -44kJ/mol ②H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H2= -285.8kJ/mol ③C(s)+O2(g)=CO2 △H3= -393.5 kJ/mol ④CO(g)O2(g)=CO2 △H4= -283.0 kJ/mol;根據蓋斯定律③+①-②-④可得C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ,△H=③+①-②-④=( -393.5 kJ/mol)+(-44kJ/mol)-(-285.8kJ/mol)-(-283.0 kJ/mol)=+131.31kJ/mol,即煤的氣化反應生成合成氣(CO和H2)的熱化學方程式為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.31kJ/mol:
②已知C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 反應物中有一種是固體,生成物方向是體積增大的方向;a.氣體的總質量和氣體總物質的量是不確定值,當混合氣體平均相對分子質量不再改變時是平衡狀態(tài),故a正確;b.反應混合氣體的總物質的量是不確定的值,當氣體壓強不再改變時,說明氣體總物質的量不再改變,是平衡狀態(tài),故b正確;c.各氣體濃度相等時不一定是平衡狀態(tài),故c錯誤;d.恒溫容器,溫度保持不變,體系不一定達到平衡,故d錯誤;e.斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍,說明達到平衡狀態(tài),故e正確;f.混合氣體密度不變,說明氣體的總質量不再隨時間的變化而變化,是平衡狀態(tài),故f正確;g.單位時間內,消耗水的質量與生成氫氣的質量比為9:1,均為正反應速率,無法判斷是平衡狀態(tài),故g錯誤;答案為abef;
⑵①CO(g)+3H2(g) = CH4(g)+H2O(g) △H1= -206 kJ/mol此反應正方向是放熱反應,在其它條件不變的情況下,升高溫度平衡逆向移動,平衡常數減少,InK也減;
②催化劑只改變反應速率,不影響平衡的移動,是提高甲烷反應選擇性的關鍵因素,根據相關知識和圖2分析在在550~630K和1Mpa的條件下反應速率較快而且甲烷產率較高是合成甲烷適宜的反應條件;
③ CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始濃度(mol/L) 0.20 0.30 0 0
變化濃度(mol/L) 0.12 0.12 0.12 0.12
平衡濃度(mol/L) 0.08 0.18 0.12 0.12
50℃時條件下的平衡常數K= = =1;
(3)n(KOH)=2mol/L×1L=2mol,該裝置是燃料電池,負極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應,正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應,22.4L<V≤33.6L時,根據原子守恒得1mol<n(CO2)≤1.5mol,反應生成碳酸氫鉀,負極反應式為CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】尿素/H2O2溶液可用于煙氣的脫硫脫硝。
(1)已知T℃時,2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H1
2H2O2(I)=2H2O(I)+O2(g) △H2
SO3(g)+H2O(I))=H2SO4(I) △H3
則SO2(g)+H2O2(I))=H2SO4(I) △H4=__________ (用含△H1、△H2、△H3的代數式表示)
(2)尿素[CO(NH2)2]溶液對NOx及SO2有一定的脫除率。將SO2和NOx (N〇約占90%)通入氧氣的體積分數為7%、尿素濃度為5%的反應器中進行反應。
①煙氣中SO2最終轉化為一種正鹽,其化學式為______________;NO和NO2以物質的量之比1:1與CO(NH2)2反應生成無毒氣體的化學方程式為_________________________。
②氨基甲酸銨(H2NCOONH4)是尿素的水解產物,將一定量的氨基甲酸銨置于恒容密閉容器中,發(fā)生反應:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g) △H,實驗測得不同溫度下平衡時氣體的總濃度如下表:
溫度/K | 338 | 343 | 348 | 353 |
平衡時氣體的總濃度/mol L-1 | 0.36 | 0.48 | 0.60 | 0.72 |
該反應的△H__________(填“>”或“<”)0;348K時,該反應的平衡常數K__________________。
(3)其他條件不變,向尿素溶液中添加H2O2溶液,測得不同 pH下氮氧化物的脫除率與時間的關系如圖
所示。
①NO與H2O2發(fā)生反應生成亞硝酸時,氧化劑與還原劑的物質的量之比為____________。
②脫硝時,最佳pH為_________;在堿性較強時,NOx脫除率降低,其原因是_____________________
(任寫一點)。
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】錳元素廣泛分布在自然界中,其單質和化合物在工農業(yè)生產中有著重要的應用。
(1)已知相關熱化學方程式為:
4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1=a kJmol﹣1
3MnO2(s)=Mn3O4(s)+O2(g) △H2=bkJmol﹣1
3Mn3O4(s)+8Al(s)=9Mn(s)+4Al2O3(s) △H3=ckJmol﹣1
則3MnO2(s)+4Al(s)=3Mn(s)+2Al2O3(s) △H=__ kJmol﹣1(用含a、b、c的代數式表示).
(2)MnCO3廣泛用作錳鹽原料.通過如圖裝置焙燒MnCO3可以制取MnO2,反應方程式為:2MnCO3(s)+O2(g)═2MnO2(s)+2CO2(g)。
①2MnCO3(s)+O2(g)2MnO2(s)+2CO2(g)的化學平衡常數表達式K=______。
②用真空抽氣泵不斷抽氣的目的除保證反應持續(xù)進行外,還有______。
③若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是________(填序號)。(如圖中V正、K、n、w分別表示正反應速率、平衡常數、物質的量、質量分數)
(3)MnO2常用作催化劑。MnO2催化降解甲醛的反應機理如圖所示,圖中X表示的粒子是______,該反應的總反應方程式為______。
(4)MnSO4是重要微量元素肥料。用惰性電極電解MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2,電解時總反應的離子方程式為:______,電解過程中陰極附近的pH______(選填“增大”、“減小”或“不變”)
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】自來水是用氯氣殺菌消毒的,不法商販用自來水冒充純凈水銷售,為辨別純凈水真?zhèn)危捎孟铝心姆N試劑鑒別( )
A.硝酸銀溶液 B.氯化鐵溶液
C.酚酞試液 D.氫氧化鈉溶液
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】食品干燥劑應無毒、無味、無腐蝕性及環(huán)境友好。下列說法錯誤的是( )
A.硅膠可用作食品干燥劑
B.P2O5不可用作食品干燥劑
C.CaCl26H2O可用作食品干燥劑
D.加工后具有吸水性的植物纖維可用作食品干燥劑
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】Ⅰ.用化學用語回答下列問題:
(1)寫出二氧化碳分子的電子式:___________;
(2)寫出氮氣分子的結構式___________。
Ⅱ.下列物質:① N2 ② CO2 ③ NH3 ④ Na2O ⑤Na2O2 ⑥ NaOH ⑦ CaBr2 ⑧ H2O2 ⑨ NH4Cl ⑩ HBr。
(1)含有極性鍵和非極性鍵的是_______;
(2)含有非極性鍵的離子化合物是_____。(填序號,下同)
Ⅲ.下列變化中:① 干冰氣化; ② 硝酸鉀熔化; ③ KHSO4熔融; ④ 硫酸溶于水;
⑤ 蔗糖溶于水;⑥ HI分解; ⑦ 碘升華; ⑧ 溴蒸氣被木炭吸附。
(1)未破壞化學鍵的是_____;
(2)僅離子鍵被破壞的是____;
(3)僅共價鍵被破壞的是____。
Ⅳ.下列物質:① 1H、2H、3H ; ② H2O、D2O、T2O; ③ O2、O3; ④ 14N、14C
(1)互為同位素的是:______;
(2)互為同素異形體的是:______;
(3)氫的三種原子1H、2H、3H 與氯的兩種原子35Cl、37Cl相互結合為氯化氫,可得分子中相對分子質量不同的有________種。
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列離子在溶液中能大量共存的是( )
A. OH—、K+、Cl- B. Ca2+、NO3—、CO32-
C. Fe3+、Na+、OH— D. H+、HCO3—、SO42—
查看答案和解析>>
湖北省互聯網違法和不良信息舉報平臺 | 網上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com