【題目】在鈀基催化劑表面上,甲醇制氫的反應(yīng)歷程如圖所示,其中吸附在鈀催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。
(1)的△H=_____________kJ·mol-1;該歷程中最大能壘(活化能)E正=____________kJ·mol-1,寫出該步驟的化學(xué)方程式_________________。
(2)在一定溫度下,CO和H2混合氣體發(fā)生反應(yīng):,反應(yīng)速率υ=υ正-υ逆=k正c(CO)·c2(H2)-k逆c(CH3OH),k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。達(dá)到平衡后,若加入高效催化劑,將___________(填“增大”、“減小”或“不變”);若升高溫度,將____________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(3)353K時(shí),在剛性容器中充入CH3OH(g),發(fā)生反應(yīng):。體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如表所示:
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | ∞ |
p/kPa | 101.2 | 107.4 | 112.6 | 116.4 | 118.6 | 121.2 |
①若升高反應(yīng)溫度至373K,則CH3OH(g)分解后體系壓強(qiáng)p∞(373K)___________121.2kPa(填“大于”、“等于”或“小于”),原因是________________________。
②353K時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)KP=__________(kPa)2(KP為以分壓表示的平衡常數(shù),計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù))。
【答案】+97.9 179.6 CO*+4H*=CO*+2H2(g)或4H*=2H2(g) 不變 減小 大于 CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡右移,氣體物質(zhì)的量增加,容器體積不變,總壓強(qiáng)變大 43.9
【解析】
(1)根據(jù)△H=生成物總能量-反應(yīng)物總能量分析判斷,根據(jù)圖像,反應(yīng)歷程中活化能最大的為CO+4H階段;
(2)平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等,催化劑可加快反應(yīng)速率,但不影響平衡移動(dòng);根據(jù)(1)中分析CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng);
(3)①反應(yīng)CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng),根據(jù)外界條件對(duì)該平衡體系的影響分析判斷;
②根據(jù)相同條件下,物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比,結(jié)合三段式計(jì)算解答。
(1)根據(jù)圖像顯示,甲醇的相對(duì)能量為0,生成物相對(duì)能量為97.9 kJ·mol-1,根據(jù)△H=生成物總能量-反應(yīng)物總能量,則的△H=+97.9kJ·mol-1;根據(jù)圖像可以看出,CO+4H= CO+2H2(g)(或4H*=2H2(g))反應(yīng)歷程中活化能E正最大為113.9kJ/mol-(-65.7kJ/mol)=179.6 kJ·mol-1;
(2)平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等,即υ正= υ逆,則=1,反應(yīng)速率υ=υ正-υ逆=k正c(CO)·c2(H2)-k逆c(CH3OH)=0,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==,催化劑可加快反應(yīng)速率,但不影響平衡移動(dòng),正逆反應(yīng)速率仍相等則不變;根據(jù)(1)中分析CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度反應(yīng)逆向移動(dòng),平衡常數(shù)K減小,則將減小;
(3)①反應(yīng)CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡右移,氣體物質(zhì)的量增加,容器體積不變,總壓強(qiáng)變大,則升高反應(yīng)溫度至373K,則CH3OH(g)分解后體系壓強(qiáng)p∞(373K)大于121.2kPa;
②353K時(shí),初始時(shí)平衡體系總壓強(qiáng)為101.2 kPa,平衡時(shí)體系總壓強(qiáng)為121.2kPa,設(shè)初始投入CH3OH(g)為1mol,平衡時(shí)消耗CH3OH(g)的物質(zhì)的量為x,列“三段式”:
根據(jù)相同條件下,物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比,則,解得x=mol,則平衡時(shí),H2的物質(zhì)的量為mol,CH3OH的物質(zhì)的量為()mol,CO的物質(zhì)的量為mol,平衡時(shí)的總物質(zhì)的量為mol,該反應(yīng)的平衡常數(shù)KP
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率和限度的說法不正確的是( )
A. 實(shí)驗(yàn)室用H2O2分解制O2,加MnO2做催化劑后,反應(yīng)速率明顯加快
B. 在金屬鈉與足量水反應(yīng)中,增加水的量能加快反應(yīng)速率
C. 2SO2+O22SO3反應(yīng)中,SO2的轉(zhuǎn)化率不能達(dá)到100%
D. 實(shí)驗(yàn)室用鋅和鹽酸反應(yīng)制取氫氣,用鋅粉比鋅粒反應(yīng)要快
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的糖廠甘蔗渣利用方案如下圖所示:其中:A是植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,B是高分子化合物,D是具有水果香味的物質(zhì)。請(qǐng)回答以下問題:
(1)纖維素的化學(xué)式為________,是________(填“純凈物”或“混合物”)。
(2)B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________,C中官能團(tuán)的名稱為________。
(3)寫出下列轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式:CH3CH2OH→CH3CHO:_______,反應(yīng)類型為________。
(4)化學(xué)式為C5H10O2的同分異構(gòu)體中是C的同系物的有______種,其中在核磁共振氫譜上只有2個(gè)峰,且峰面積之比為1:9的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_______。
(5)下列說法正確的是________(填字母)。
A.生產(chǎn)A的主要方法是石油裂解,其產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工水平的標(biāo)志之一
B.分餾石油得到的各個(gè)餾分為純凈物
C.B可用于制造食品包裝袋
D.塑料、合成纖維、合成橡膠等都是合成有機(jī)高分子
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】甲、乙均為1L的恒容密閉容器,向甲中充入1molCH4和1molCO2,乙中充入1molCH4和nmolCO2,在催化劑存在下發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是
A.該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
B.773K時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)小于12.96
C.H2的體積分?jǐn)?shù):
D.873K時(shí),向甲的平衡體系中再充入CO2、CH4各0.4mol,CO、H2各1.2mol,平衡不發(fā)生移動(dòng)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】CO的催化氧化在消除環(huán)境污染、凈化空氣等方面有重要價(jià)值。最新研究發(fā)現(xiàn):常溫下CO在Au/BN表面很難被O2氧化,但在H2O的參與下反應(yīng)很容易發(fā)生,轉(zhuǎn)化示意圖如圖:
下列說法正確的是( )
A.CO2和H2O均只含極性共價(jià)鍵,且為極性分子
B.過程①有氫鍵形成
C.催化劑可以改變反應(yīng)的路徑,但不會(huì)改變反應(yīng)速率和限度
D.在H2O和Au/BN的共同作用下,CO易被O2氧化
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】草酸鐵銨[(NH4)3Fe(C2O4)3]是一種常用的金屬著色劑,易溶于水,常溫下其水溶液的pH介于4.0~5.0之間。某興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制備草酸鐵銨并測(cè)其純度。
(1)甲組設(shè)計(jì)由硝酸氧化葡萄糖制取草酸,其實(shí)驗(yàn)裝置(夾持及加熱裝置略去)如圖所示。
①儀器a的名稱是________________。
②55~60℃下,裝置A中生成H2C2O4,同時(shí)生成NO2和NO且物質(zhì)的量之比為3:1,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。
③裝置B的作用是______________________;裝置C中盛裝的試劑是______________。
(2)乙組利用甲組提純后的草酸溶液制備草酸鐵銨。
將Fe2O3在攪拌條件下溶于熱的草酸溶液;滴加氨水至__________,然后將溶液________、過濾、洗滌并干燥,制得草酸鐵銨產(chǎn)品。
(3)丙組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定乙組產(chǎn)品的純度。
準(zhǔn)確稱量5.000g產(chǎn)品配成100mL溶液,取10.00mL于錐形瓶中,加入足量0.1000mol·L-1稀硫酸酸化后,再用0.1000mol·L-1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定,消耗KMnO4溶液的體積為12.00mL。
①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是_______________________。
②滴定過程中發(fā)現(xiàn)褪色速率開始緩慢后迅速加快,其主要原因是____________________。
③產(chǎn)品中(NH4)3Fe(C2O4)3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________%。[已知:(NH4)3Fe(C2O4)3的摩爾質(zhì)量為374g·mol-1]
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】斷開1molH—H鍵、Cl—Cl鍵、H—Cl鍵需要吸收的能量分別為436kJ、243kJ、431kJ,則由Cl2和H2生成1molHCl時(shí)的反應(yīng)熱為
A. 吸熱91.5kJB. 放熱91.5kJ
C. 吸熱183kJD. 放熱183kJ
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】20 ℃時(shí)向20 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液中不斷滴入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH變化如圖所示。此過程中溶液中離子濃度的關(guān)系錯(cuò)誤的是( 。
A. a點(diǎn):c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
B. b點(diǎn):c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)
C. c點(diǎn):c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
D. d點(diǎn):c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】含鉻(Ⅵ)廢水能誘發(fā)致癌,對(duì)人類和自然環(huán)境有嚴(yán)重的破壞作用。利用Cu2O光催化可以處理含有Cr2O72-的廢水。
Ⅰ.制取Cu2O
(1)電解法:利用銅和鈦?zhàn)鲭姌O,電解含有NaCl和NaOH的溶液時(shí),反應(yīng)只消耗了銅和水,體系pH及Cl-濃度維持不變(溶液體積變化忽略不計(jì))。陽(yáng)極電極反應(yīng)式是_______。
(2)還原法:控制100℃、pH=5的條件時(shí),利用亞硫酸鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)可以制得Cu2O,同時(shí)產(chǎn)生SO2氣體。反應(yīng)過程中需要不斷地加入燒堿,其原因是_______。
Ⅱ.利用Cu2O光催化處理含Cr2O72-的廢水的研究。
(1)光照射到Cu2O光催化劑上產(chǎn)生光催化反應(yīng),Cr2O72-和H2O分別在光催化反應(yīng)中形成的微電極上發(fā)生電極反應(yīng),反應(yīng)原理如圖所示。寫出Cr2O72-轉(zhuǎn)化Cr3+的電極反應(yīng):_______。
(2)研究中對(duì)Cu2O的作用提出兩種假設(shè):
a.Cu2O作光催化劑;b.Cu2O與Cr2O72-發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
已知:Cu2O的添加量是2×10-4mol/L,Cr2O72-的初始濃度是1×10-3mol/L;對(duì)比實(shí)驗(yàn)(pH=3.0且其他條件相同),反應(yīng)1.5小時(shí)結(jié)果如圖所示。結(jié)合試劑用量數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得到的結(jié)論是_______,依據(jù)是_______。
(3)溶液的pH對(duì)Cr2O72-降解率的影響如圖所示。
已知:Cu2OCu+CuSO4;酸性越大,Cr2O72-被還原率越大。
①pH分別為2、3、4時(shí),Cr2O72-的降解率最好的是___________,其原因是___________。
②已知pH=5時(shí),會(huì)產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。pH=5時(shí),Cr2O72-的降解率低的原因是___________。
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