16.甲醇是一種新型的汽車動(dòng)力燃料,工業(yè)上可通過CO和H2化合來制備甲醇.已知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:
化學(xué)鍵C-CC-HH-HC-OC≡O(shè)H-O
鍵能/kJ•mol-13484134363581072463
請(qǐng)回答下列問題:
(1)已知CO中的C與O之間為叁鍵連接,則工業(yè)制備甲醇的熱化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g)△H=-116 kJ•mol-1;
(2)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成甲醇的反應(yīng),在容積固定為2L的密閉容器內(nèi)充入1molCO和 2molH2,加入合適催化劑(體積可以忽略不計(jì))后在250°C開始反應(yīng),并用壓力計(jì)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如下:
反應(yīng)時(shí)間/min0510152025
壓強(qiáng)/MPa12.610.89.58.78.48.4
則從反應(yīng)開始到20min時(shí),以CO表示的平均反應(yīng)速率=0.0125mol/(L•min),該溫度下平衡常數(shù)K=4(mol/L)-2,若升高溫度則K值減。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”或“不變”);
(3)下列描述中能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是BC;
A.2v(H2=v(CH3OH)             B.容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
C.容器中氣體的壓強(qiáng)保持不變             D.單位時(shí)間內(nèi)生成 n molCO 的同時(shí)生成 2n molH2

分析 (1)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)焓變=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和計(jì)算,標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出熱化學(xué)方程式;
(2)通過(1)寫出的熱化學(xué)方程式可知反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),當(dāng)減小到20min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),依據(jù)反應(yīng)速率概念V=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算速率,平衡常數(shù)是利用平衡狀態(tài)下生成物濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物濃度的冪次方乘積得到;對(duì)于放熱反應(yīng),溫度升高,化學(xué)平衡常數(shù)會(huì)減;
(3)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化,可由此進(jìn)行判斷.

解答 解:(1)CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g),反應(yīng)的焓變可以根據(jù)反應(yīng)物的總鍵能和生成物的總鍵能計(jì)算得到,焓變=反應(yīng)物總鍵能之和-生成物總鍵能之和,依據(jù)圖表提供的化學(xué)鍵的鍵能計(jì)算得到,)△H1═1072KJ/mol+2×436KJ/mol-(3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol)=-116 kJ•mol-1,熱化學(xué)方程式CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g)△H=-116 kJ•mol-1,
故答案為:CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g)△H=-116 kJ•mol-1
(2)從反應(yīng)開始到20min時(shí),設(shè)CO的濃度變化量是x,
         CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
初始濃度:0.5     1        0
變化濃度:x       2x       x
平衡濃度:0.5-x   1-2x      x
根據(jù)反應(yīng)前后壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,則$\frac{3}{3-4x}$=$\frac{12.6}{8.4}$,解得x=0.25mol/L,
從反應(yīng)開始到20min時(shí),以CO表示的平均反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.25mol/L}{20min}$=0.0125mol/(L•min),
平衡常數(shù)K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO){c}^{2}({H}_{2})}$=$\frac{0.25mol/L}{0.25mol/L×(0.5mol/L)^{2}}$=4(mol/L)-2,
對(duì)于該放熱反應(yīng),溫度升高,化學(xué)平衡常數(shù)會(huì)減;
故答案為:0.0125mol/(L•min);4(mol/L)-2;減小;
(3)反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),則
A、v(H2=2v(CH3OH)才能說明正逆反應(yīng)速率相等,化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡,故A錯(cuò)誤;
B、容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量等于總質(zhì)量除以總物質(zhì)的量,質(zhì)量是守恒的保持不變,但是n變化,當(dāng)氣體的平均摩爾質(zhì)量不變了,證明達(dá)到平衡,故B正確;
C、反應(yīng)是前后氣體體積變化的反應(yīng),容器中氣體的壓強(qiáng)保持不變,證明達(dá)到了平衡,故C正確;
D、單位時(shí)間內(nèi)生成nmolCO的同時(shí)生成2nmolH2,不能說明正逆反應(yīng)速率相等,不一定平衡,故D錯(cuò)誤.
故選BC.

點(diǎn)評(píng) 本題涉及化學(xué)反應(yīng)的焓變和化學(xué)鍵鍵能之間的關(guān)系、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡、等效平衡以及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算知識(shí),綜合性強(qiáng),難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

6.以下為五種有機(jī)物的有關(guān)信息,根據(jù)表中信息回答問題.
ABDEF
①由C、H、O
三種元素組成的液體;
②與水任意比例互溶.
其產(chǎn)量用來衡量一個(gè)國(guó)家的石油化工水平.比例模型為:
①可用于除水垢
②在低于16.6℃時(shí),凝固成冰一樣的晶體.
由5個(gè)原子組成的10個(gè)電子的共價(jià)分子.
(1)A的官能團(tuán)名稱為羥基,對(duì)A的描述正確的是C.
①有毒   ②無色無味   ③密度比水小   ④與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)使其褪色
⑤在海帶提碘實(shí)驗(yàn)中作萃取劑從碘水中提取碘單質(zhì)
⑥在熱Cu絲作用下生成相對(duì)分子質(zhì)量比它小2的有機(jī)物
A.①③⑤B.②③④C.③④⑥D(zhuǎn).④⑤⑥
(2)B的電子式為,把一定體積的B、F混合氣體通過溴水,有加成反應(yīng)(填反應(yīng)類型)發(fā)生,當(dāng)溴水的質(zhì)量增加2.8g時(shí),生成物的質(zhì)量為18.8g.(可能用到的相對(duì)原子質(zhì)量:H  1;C  12;O  16;Br  80)
(3)工業(yè)上,D來源于煤干餾(填操作名稱)后的液態(tài)產(chǎn)物煤焦油.D在濃硫酸、50~60℃水浴中與濃硝酸發(fā)生取代反應(yīng),生成的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
(4)寫出用18O標(biāo)記的A與不含18O的E在一定條件下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式(注明反應(yīng)條件).
如圖為實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該反應(yīng)時(shí)的裝置圖,其中有4處錯(cuò)誤.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.工業(yè)上鐵的冶煉是在煉鐵高爐中進(jìn)行的,發(fā)生的反應(yīng)是 Fe2O3+3CO═2Fe+3CO2,此反應(yīng)屬于( 。
A.化合反應(yīng)B.氧化還原反應(yīng)C.置換反應(yīng)D.分解反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.(1)在25℃、101kPa下,1g乙烷燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱QkJ.則表示乙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為C2H6(g)+$\frac{7}{2}$O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l)△H=-30QkJ/mol.
(2)下表中的數(shù)據(jù)表示破壞1mol化學(xué)鍵需消耗的能量(即鍵能,單位為kJ•mol-1):
化學(xué)鍵C-HC-FH-FF-F
鍵能414489565158
根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算以下反應(yīng)的反應(yīng)熱△H:
CH4(g)+4F2(g)═CF4(g)+4HF(g)△H=-1928kJ/mol.
(3)下列說法不正確的是(填序號(hào))AD
A.某溫度下純水中的C(H+)=10-6,故其顯酸性
B.用稀鹽酸洗滌AgCl沉淀比用水洗滌損耗AgCl。
C.相同溫度下,0.1mol•L-1NH4Cl溶液中NH4+的濃度比0.1mol•L-1氨水中NH4+的濃度大;
D.相同溫度下,PH均為8的Na2CO3和NaHCO3溶液,前者物質(zhì)的量濃度大;
E.向飽和石灰水中加入CaO固體,溶液中Ca2+、OH-的物質(zhì)的量均減。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

11.實(shí)驗(yàn)室欲配制980mL0.100mol•L-1Na2CO3溶液,需要用到下列儀器:燒杯、量筒、藥匙、玻璃棒、托盤天平
(1)配制時(shí),還缺少的儀器是1000mL容量瓶、膠頭滴管(填名稱).該實(shí)驗(yàn)中兩次用到玻璃棒,其作用分別是攪拌和引流.
(2)用托盤天平稱取固體粉末Na2CO3的質(zhì)量為10.6g,在如圖用“■”畫出對(duì)應(yīng)的游碼刻度線.
(3)若實(shí)驗(yàn)遇下列情況,所配制的溶液濃度偏高的是AC
A.溶解后溶液沒有冷卻至室溫便進(jìn)行轉(zhuǎn)移
B.搖勻后發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線,滴加蒸餾水至刻度線再搖勻
C.定容時(shí)俯視容量瓶的刻度線
D.配制溶液前容量瓶?jī)?nèi)壁附有水珠而未干燥處理
F.稱取的Na2CO3粉末部分含有結(jié)晶水
(4)若取50mL上述已配好的溶液,與另一瓶150mL0.200mol/L的Na2CO3溶液混合(設(shè)溶液的體積變化可忽略),最后得到的溶液的物質(zhì)的量濃度為多少?(請(qǐng)寫出解題過程)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.下列溶液中的氯離子濃度 與50mL  1mol•L-1的AlCl3溶液中氯離子濃度相等的是(  )
A.150mL 1mol•L-1的NaClB.25mL 2mol•L-1的FeCl3
C.150mL 3mol•L-1的KClD.75mL 2mol•L-1的CaCl2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

8.菠菜營(yíng)養(yǎng)豐富,素有“蔬菜之王”的美稱.民間流傳:菠菜豆腐同食,易得結(jié)石.某化學(xué)興趣小組對(duì)“菠菜豆腐是否不能同食”等問題進(jìn)行探究.
已知:菠菜含有豐富的鐵、蘆酸鹽、碳酸鹽等;豆腐中含有豐富的蛋白質(zhì)及鈣鹽等.人體結(jié)石的主要成分:草酸鈣( CaC2O4).醋酸不與草酸鈣反應(yīng),但能與碳酸鈣反應(yīng)生成可溶性鹽等.
【探究】菠菜中部分成分分析

(1)步驟②中的實(shí)驗(yàn)室操作中需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒.
(2)白色沉淀B的化學(xué)式可能為CaC2O4,氣體C可能是CO2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

5.A、B、C、D、E  5種元素,已知:
①A原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍,B的陰離子與C的陽離子跟氖原子的電子層結(jié)構(gòu)相同.E原子M層上的電子比K層多5個(gè).
②常溫下B2是氣體,它對(duì)氫氣的相對(duì)密度是16.
③C的單質(zhì)在B2中燃燒,生成淡黃色固體F.F與AB2反應(yīng)可生成B2
④D的單質(zhì)在B2中燃燒,發(fā)出淡紫色火焰,生成有刺激性氣味的氣體DB2.DB2中D的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%.根據(jù)以上情況回答:
(1)A是C、B是O、C是Na、D是S、E是Cl(寫元素符號(hào)).
(2)E的原子結(jié)構(gòu)示意圖,C的離子結(jié)構(gòu)示意圖
(3)F和AB2反應(yīng)的化學(xué)方程式2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

6.X、Y、Z三種主族元素的單質(zhì)在常溫下都是常見的無色氣體,在適當(dāng)條件下,三者之間可以兩兩發(fā)生反應(yīng)生成分別是雙核、三核和四核的甲、乙、丙三種分子,且乙、丙分子中含有X元素的原子個(gè)數(shù)比為2:3.請(qǐng)回答下列問題:
(1)元素X的名稱是氫,丙分子的電子式為
(2)若甲與Y單質(zhì)在常溫下混合就有明顯現(xiàn)象,則甲的化學(xué)式為NO.丙在一定條件下轉(zhuǎn)化為甲和乙的反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH3+5O2$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H2O.
(3)化合物丁含X、Y、Z三種元素,丁是一種常見的強(qiáng)酸,將丁與丙按物質(zhì)的量之比1:1混合后所得物質(zhì)戊的晶體結(jié)構(gòu)中含有的化學(xué)鍵為:c(選填序號(hào)).
a.只含共價(jià)鍵   b.只含離子鍵  c.既含離子鍵,又含共價(jià)鍵.

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