15.甲醇是一種重要的可再生能源.
(1)已知2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)△H=a kJ/mol
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=b kJ/mol
試寫出由CH4和O2制取甲醇的熱化學方程式:2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)△H=(a+2b)kJ/mol.
(2)還可以通過下列反應(yīng)制備甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
甲圖是反應(yīng)時CO和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化情況.從反應(yīng)開始到達平衡,用H2表示平均反應(yīng)速率υ(H2)=0.15mol/(L•min)

(3)在一容積可變的密閉容器中充入10mol CO和20mol H2,CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(P)的變化如乙圖所示.
①下列說法能夠判斷該反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)的是BCD.
A.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍
B.H2的體積分數(shù)不再改變
C.體系中混合氣體的密度不再改變
D.體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
②A、B、C三點化學反應(yīng)速率由大到小順序是υ(C)>υ(B)>υ(A).
(4)CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖丙所示.該反應(yīng)的逆反應(yīng)△H<0(填“>”或“<”).實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右,選擇此壓強的理由是在1.3×104kPa下,CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,如果增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大,而生產(chǎn)成本增加,經(jīng)濟效益低.

分析 (1)利用蓋斯定律,1式加2式的二倍即可得到該方程式及焓變;
(2)根據(jù)反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$,結(jié)合物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于物質(zhì)前邊的系數(shù)之比來計算;
(3)①平衡標志是正逆反應(yīng)速率相同,各成分濃度保持不變分析判斷選項;
②正反應(yīng)方向為氣體體積減小的方向,T1℃時比較CO的轉(zhuǎn)化率,轉(zhuǎn)化率越大,則壓強越大;
(4)從橫坐標上一點,畫一條平行于縱坐標的虛線,看相同壓強下不同溫度時CO的平衡轉(zhuǎn)化率,溫度越低轉(zhuǎn)化率越低,說明,升溫時平衡向逆向移動.

解答 解:(1)已知①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)△H=a KJ/mol
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=b KJ/mol,①+②×2可得到2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)△H=(a+2b)kJ/mol,故答案為:2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)△H=(a+2b)kJ/mol;
(2)用甲醇表示的反應(yīng)速率v=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/(L•min),氫氣表示的反應(yīng)速率是甲醇的2倍,即0.15mol/(L•min),故答案為:0.15mol/(L•min);
(3)①A.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍,不能說明正逆反應(yīng)速率相等,不一定平衡,故A錯誤;
B.H2的體積分數(shù)不再改變是化學平衡的特征,達到了平衡,故B正確;
C.體系中混合氣體的密度不再改變,說明氣體的物質(zhì)的量不變反應(yīng)達平衡狀態(tài),故C正確;
D.體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量等于質(zhì)量和物質(zhì)的量的比值,物質(zhì)的量變化,質(zhì)量不變,所以當體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變,證明達到了平衡,故D正確.
故選BCD;
②正反應(yīng)方向為氣體體積減小的方向,T1℃時比較CO的轉(zhuǎn)化率,轉(zhuǎn)化率越大,則壓強越大,圖象中PB轉(zhuǎn)化率大于PA,可知PA<PB,溫度越高反應(yīng)速率越快,壓強越大反應(yīng)速率越快,所以υ(C)>υ(B)>υ(A),故答案為:υ(C)>υ(B)>υ(A);
(4)從橫坐標上一點0.5處,畫一條平行于縱坐標的虛線,看相同壓強下不同溫度時CO的平衡轉(zhuǎn)化率,溫度越高轉(zhuǎn)化率越低,說明,升溫時平衡向逆向移動.
第二問:實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右,選擇此壓強的理由是工業(yè)生產(chǎn)要考慮速經(jīng)濟效益,要考慮速度和效率,壓強越大需要的條件越高,花費越大.
故答案為:<;在1.3×104kPa下,CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,如果增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大,而生產(chǎn)成本增加,經(jīng)濟效益低.

點評 本題考查了學生的識圖能力,學會定一議二法分析圖象得方法,這是學生必備的能力,題目難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

20.(1)在25℃下,將a mol•L-1的氨水與0.01mol•L-1的鹽酸等體積混合,反應(yīng)平衡時溶液中c(NH4+)=c(Cl-),則溶液顯中(填“酸”、“堿”或“中”)性;用含a的代數(shù)式表示NH3•H2O的電離常數(shù)Kb=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$mol/L.
(2)①已知常溫常壓下,空氣中的CO2溶于水,達到平衡時,溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5mol•L-1.若忽略水的電離及H2CO3的第二級電離,則H2CO3?HCO3-+H+的平衡常數(shù)K1=4.2×10-7 mol•L-1.(已知10-5.60=2.5×10-6
②已知H2CO3的第二級電離常數(shù)K2=5.6×10-11,HClO的電離常數(shù)K=3.0×10-8,寫出下列條件下所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:
a.少量Cl2通入到過量的Na2CO3溶液中:Cl2+H2O+2CO32-=2HCO3-+Cl-+ClO-
b.Cl2與Na2CO3按物質(zhì)的量之比1:1恰好反應(yīng):Cl2+H2O+CO32-=HCO3-+Cl-+HClO.
c.少量CO2通入到過量的NaClO溶液中:ClO-+CO2+H2O═HClO+HCO3-

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

1.使用酒精燈時,錯誤的操作是( 。
A.用火柴點燃酒精燈
B.熄滅酒精燈火焰時,用燈帽蓋滅
C.用酒精燈外焰給物質(zhì)加熱
D.用燃著的酒精燈去點燃另一盞酒精燈

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

3.重鉻酸鈉俗稱紅礬鈉(Na2Cr2O7•2H2O),是重要的化工產(chǎn)品和強氧化劑.工業(yè)制備紅礬鈉的流程如下:

(1)化學上可將某些鹽寫成氧化物的形式,如Na2SiO3可寫成Na2O•SiO2,則Fe(CrO22可寫成FeO•Cr2O3
(2)煅燒鉻鐵礦時,礦石中難溶的Fe(CrO22生成可溶于水的Na2CrO4,反應(yīng)化學方程式如下:4Fe(CrO22+8Na2CO3+7O2═2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2.為了加快該反應(yīng)的反應(yīng)速率,可采取的措施是粉碎礦石、升高溫度.(寫一種即可)
(3)已知CrO42-在不同的酸性溶液中有不同的反應(yīng),如:
2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O;     3CrO42-+4H+═Cr3O102-+2H2O
①往混合溶液甲中加入硫酸必須適量的原因是少量不能除盡Na2CO3等雜質(zhì),過量會生成Na2Cr3O10等副產(chǎn)物.
②混合溶液乙中溶質(zhì)的化學式是Na2Cr2O7和Na2SO4
(4)在含Cr2O72-廢水中存在著平衡:Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H+,請寫出該平衡的平衡常數(shù)表達式K=c(CrO42-2c(H+2/c(Cr2O72-),若繼續(xù)加水稀釋,平衡將正向移動(填“正向”、“逆向”“不”).
(5)請配平堿性溶液還原法中發(fā)生的離子反應(yīng):
4Cr2O72-+□S2-+19H2O--8Cr(OH)3+3S2O32-+14OH-

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

10.下列關(guān)于氯及其化合物說法正確的是( 。
A.漂白粉是混合物,有效成分是Ca(ClO)2
B.光照氯水有氣泡逸出,該氣體是Cl2
C.Cl2能使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色,說明Cl2具有漂白性
D.實驗室用二氧化錳與稀鹽酸反應(yīng)制取Cl2

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.根據(jù)下列實驗操作和現(xiàn)象得出的結(jié)論正確的是( 。
選項實驗操作現(xiàn)象結(jié)論
A將某溶液與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水石灰水變渾濁該溶液中一定含有CO32-
B常溫下,將鐵片浸入足量濃硫酸中鐵片不溶解常溫下,鐵與濃硫酸一定沒有發(fā)生化學反應(yīng)
C向某食鹽溶液中滴加淀粉溶液溶液顏色不變該食鹽中一定沒有添加KIO3
D向苯酚鈉溶液中滴加乙酸溶液溶液變渾濁相同條件下,乙酸的酸性一定比苯酚強
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

7.常溫下,有一瓶物質(zhì)是甲和乙的混合物,已知甲和乙的某些性質(zhì)如下表所示:
物質(zhì)熔點/℃沸點/℃密度/(g•cm-3水中溶解性
-9857.70.93可溶
-84770.90可溶
據(jù)此,將甲和乙相互分離的最佳方法是(  )
A.萃取法B.過濾法C.蒸餾法D.分液法

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

4.關(guān)于反應(yīng)11P+15CuSO4+24H2O═5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4的說法正確的是( 。
A.CuSO4只是還原劑
B.Cu3P既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物
C.P既是氧化劑又是還原劑
D.若有11 mol P參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為60 mol

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

5.過氧化鈉(Na2O2)是中學常見物質(zhì),常見的過氧化物還包括過氧化鈣(CaO2).已知:過氧化鈉與CO2反應(yīng)有氣體生成,而將SO2通入過氧化鈉粉末中也有氣體生成.有人提出CO2、SO2與過氧化鈉的反應(yīng)原理相同,但也有人提出SO2具有較強的還原性,CO2無強還原性,反應(yīng)原理不相同.據(jù)此設(shè)計如下實驗操作進行判斷.

實驗一:向一定量的過氧化鈉固體中通入足量的SO2,取反應(yīng)后的固體進行實驗探究,以證明過氧化物與SO2反應(yīng)的特點.
(1)提出假設(shè):
假設(shè)1:反應(yīng)后固體中只有Na2SO3,證明SO2未被氧化;
假設(shè)2:反應(yīng)后固體中只有 Na2SO4,證明SO2完全被氧化;
假設(shè)3:Na2SO3和Na2SO4的混合物,證明SO2部分被氧化
實驗探究:
實驗二:通過測量氣體的體積判斷發(fā)生的化學反應(yīng),實驗裝置如圖:
(2)試劑A可以選用濃硫酸,試劑B的作用是吸收未反應(yīng)的SO2
(3)實驗測得裝置C中過氧化鈉質(zhì)量增加了m1g,裝置D質(zhì)量增加了m2g,裝置E中收集到的氣體為VL(已換算成標準狀況下),用上述有關(guān)測量數(shù)據(jù)判斷,SO2未被氧化、完全被氧化的V-m1關(guān)系式.未被氧化:$\frac{7{m}_{1}}{30}$L,完全被氧化:0.
(4)若SO2完全被氧化,寫出反應(yīng)的化學方程式:SO2+Na2O2═Na2SO4

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