I.工業(yè)上可用CO生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
(1)“圖1”表示反應(yīng)中能量的變化,曲線 (填“a或b”)表示使用了催化劑;該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 。
(2)若容器容積不變,下列措施可增大CO平衡轉(zhuǎn)化率的是_____。
A.升高溫度 |
B.將CH3OH(g)從體系中分離 |
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大 |
D.再充入1 mol CO和2 mol H2 |
(16分)
(1)b(1分)
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-91kJ/mol (3分,方程式含狀態(tài)符號(hào)正確給1分;反應(yīng)熱2分,其中單位寫(xiě)錯(cuò)扣1分,但結(jié)果或符號(hào)寫(xiě)錯(cuò)不給分,可逆符號(hào)也可以寫(xiě)成等號(hào))
(2)BD(4分,答對(duì)1個(gè)給2分,但錯(cuò)選不給分)
(3)如圖(2分,作圖1分,標(biāo)注1分)
(4)解:設(shè)發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO4的物質(zhì)的量為x mol ,則平衡時(shí)c(SO42-)為x mol/L
BaSO4 + CO32- BaCO3 + SO42-
起始濃度/mol?L-1 2.0 0
變化濃度/mol?L-1 x x
平衡濃度/mol?L-1 2.0-x x
K== = 4.0×10-2(2分,單位無(wú)寫(xiě)不扣分)
解得:x = 7.7×10-2 (或0.077) 即發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO4的物質(zhì)的量為7.7×10-2 mol。(2分,單位及有效數(shù)字錯(cuò)誤各扣1分)
解析試題分析:(1)讀圖,反應(yīng)物能量高于生成物能量,該反應(yīng)的焓變?yōu)椋?1kJ/mol,曲線b有2個(gè)峰,a只有1個(gè)峰,且前者的2個(gè)峰均低于后者的1個(gè)峰,說(shuō)明b使用了催化劑,將1個(gè)化學(xué)反應(yīng)變?yōu)?個(gè)先后或連續(xù)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),且降低了反應(yīng)的活化能,但是對(duì)總反應(yīng)的焓變無(wú)影響,所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-91kJ/mol;(2)由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng),其它條件相同時(shí),升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則CO平衡轉(zhuǎn)化率減小,故A錯(cuò)誤;甲醇是生成物,從平衡體系移走生成物,減小生成物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率增大,故B正確;由于容器容積不變,雖然充入氦氣增大壓強(qiáng),但是平衡體系各組分的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度均不變,所以平衡不能移動(dòng),反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率保持不變,故C錯(cuò)誤;再充入1molCO和2molH2,就是增大壓強(qiáng),由于正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率增大,故D正確;(3)讀圖,橫坐標(biāo)表示氫氣和一氧化碳的起始組成比,縱坐標(biāo)表示CO的平衡轉(zhuǎn)化率;當(dāng)氫氣和一氧化碳的起始組成比為0時(shí),CO的平衡轉(zhuǎn)化率為0;當(dāng)氫氣和一氧化碳的起始組成比相同且不為零時(shí),由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng),降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大;當(dāng)氫氣和一氧化碳的起始組成比增大時(shí),增大氫氣的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大;根據(jù)上述要點(diǎn)作圖,可以畫(huà)出溫度為T(mén)2時(shí),CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨氫氣和一氧化碳的起始組成比變化的示意圖;(4)設(shè)硫酸鋇溶解的物質(zhì)的量為xmol,由于BaSO4 + CO32- BaCO3 + SO42-中各物質(zhì)的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比,則碳酸根離子、硫酸根離子的變化物質(zhì)的量均為xmol,由于飽和碳酸鈉溶液的體積為1L,由于c=n/V,則碳酸根離子、硫酸根離子的變化物質(zhì)的量濃度均為xmol/L,由此推斷該可逆反應(yīng)中有關(guān)組分的(起始、變化、平衡)濃度,則:
BaSO4 + CO32- BaCO3 + SO42-
起始濃度/mol?L-1 2.0 0
變化濃度/mol?L-1 x x
平衡濃度/mol?L-1 2.0-x x
K== = 4.0×10-2
解得:x = 7.7×10-2 (或0.077)
即發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO4的物質(zhì)的量為7.7×10-2 mol。
考點(diǎn):考查化學(xué)反應(yīng)原理,涉及催化劑對(duì)反應(yīng)體系能量的影響、根據(jù)圖像書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式、外界條件對(duì)平衡移動(dòng)的影響、畫(huà)出CO平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、反應(yīng)物起始配比變化的示意圖、沉淀轉(zhuǎn)化中的有關(guān)平衡常數(shù)和沉淀轉(zhuǎn)化量的計(jì)算等。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
氮的化合物合成、應(yīng)用及氮的固定一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)。
(1)以CO2與NH3為原料合成化肥尿素的主要反應(yīng)如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO (NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1
則a為 。
(2)反應(yīng)2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)在合成塔中進(jìn)行。下圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三條曲線為合成塔中按不同氨碳比 [n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率的情況。
①曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的數(shù)值分別為:
A. 0.6~0.7 B. 1~1.1 C. 1.5~1.61
生產(chǎn)中應(yīng)選用水碳比的數(shù)值為 (選填序號(hào))。
②生產(chǎn)中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是 。
(3)尿素可用于濕法煙氣脫氮工藝,其反應(yīng)原理為:
NO+NO2+H2O=2HNO2 2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O。
①當(dāng)煙氣中NO、NO2按上述反應(yīng)中系數(shù)比時(shí)脫氮效果最佳。若煙氣中V(NO)∶V(NO2)=5∶1時(shí),可通入一定量的空氣,同溫同壓下,V(空氣)∶V(NO)= (空氣中氧氣的體積含量大約為20%)。
②下圖是尿素含量對(duì)脫氮效率的影響,從經(jīng)濟(jì)因素上考慮,一般選擇尿素濃度約為 %。
(4)下圖表示使用新型電極材料,以N2、H2為電極反應(yīng)物,以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制造出既能提供能量,同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)氮固定的新型燃料電池。請(qǐng)寫(xiě)出該電池的正極反應(yīng)式 。生產(chǎn)中可分離出的物質(zhì)A的化學(xué)式為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:問(wèn)答題
某市對(duì)大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5(直徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物),其主要來(lái)源為燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣等。因此,對(duì)PM2.5、SO2、NOx等進(jìn)行研究具有重要意義。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測(cè)試樣。
若測(cè)得該試樣所含水溶性無(wú)機(jī)離子的化學(xué)組分及其平均濃度如下表:
離子 | K+ | Na+ | N | S | N | Cl- |
濃度/mol·L-1 | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:問(wèn)答題
已知下列熱化學(xué)方程式:
①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1 =-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2 =-566.0 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3 =-571.6 kJ·mol-1
通過(guò)計(jì)算(要有計(jì)算過(guò)程),寫(xiě)出1 mol C與液態(tài)H2O反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
(1)圖1是表示一定溫度下,在體積為2L的密閉容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化情況。從反應(yīng)開(kāi)始到平衡,用CO濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(CO)=
(2)圖2表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中能量的變化。曲線a表示不使用催化劑時(shí)反應(yīng)的能量變化,曲線b表示使用催化劑后的能量變化。該反應(yīng)是_________(選填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng),寫(xiě)出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。
(3)該反應(yīng)平衡常數(shù)K為_(kāi)_____________,溫度升高,平衡常數(shù)K_________(填“增大”、“不變”或“減小”)
(4)恒容條件下,下列措施中能使增大的有
a.升高溫度 b.充入He氣
c.再充入2 molH2 d.使用催化劑
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
PM2.5(可入肺顆粒物)污染跟冬季燃煤密切相關(guān),燃煤還同時(shí)排放大量的CO2、SO2和NOx
(1)最近有科學(xué)家提出構(gòu)想:把空氣吹入飽和碳酸鉀溶液,然后再把CO2從溶液中提取出來(lái),經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后使之變?yōu)榭稍偕剂霞状肌?br />①已知在常溫常壓下:
2CH3OH(l)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(g) ?H = -1275.6 kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ?H = -566.0 kJ/mol
H2O(g)=H2O(1) ?H = -44.0 kJ/mol
則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為_(kāi)____________________。
②以甲醇和氧氣反應(yīng)制成的燃料電池如圖所示,該電池工作過(guò)程中O2應(yīng)從______(填“c”或“b”)口通入,電池負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。
③25℃時(shí),將甲醇燃燒生成的足量CO2通入到濃度為0.lmol·L-1,NaOH溶液中,所得溶液的pH=8,溶液中離子濃度由大到小的順序是_________________。
(2)已知在一定條件下,NO與NO2存在下列反應(yīng):NO(g)+NO2(g)=N2O3(g),ΔH<0若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖能說(shuō)明tl時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________。
(3)在一個(gè)固定容積為5L的密閉容器中充入0.20molSO2和0.l0molO2,半分鐘后達(dá)到平衡,測(cè)得容器中含SO30.18mol,則v(O2)=__________,若繼續(xù)通入0.20mo1SO2和0.lmolO2,則平衡____________移動(dòng)(填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”)。
(4)在一定條件下,NO2可以被NH3還原為N2來(lái)消除NO2對(duì)環(huán)境造成的污染。25℃時(shí),將NH3溶于水得l00mL 0.lmol·L-的氨水,測(cè)得pH=11,則該條件下NH3·H2O的電離平衡常數(shù)約為_(kāi)__________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
I.甲醇是一種優(yōu)質(zhì)燃料,可制作燃料電池。工業(yè)上可用下列兩種反應(yīng)制備甲醇:
已知:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) ΔH3
則2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) 的反應(yīng)熱ΔH=____ ___(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
II.工業(yè)上可利用“甲烷蒸氣轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)氫氣”,反應(yīng)為:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
已知溫度、壓強(qiáng)和水碳比[n(H2O)/ n(CH4)]對(duì)甲烷平衡含量的影響如下圖:
圖1(水碳比為3) 圖2(800℃)
(1)溫度對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)的影響是 。
(2)其他條件不變,請(qǐng)?jiān)趫D2中畫(huà)出壓強(qiáng)為2 MPa時(shí),CH4平衡含量與水碳比之間關(guān)系曲線。(只要求畫(huà)出大致的變化曲線)
(3)已知:在700℃,1MPa時(shí),1mol CH4與1mol H2O在1L的密閉容器中反應(yīng),6分鐘達(dá)到平衡,此時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為80%,求這6分鐘H2的平均反應(yīng)速率和該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)是多少?(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程,結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。)
III.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖a所示的電池裝置,正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)___ ____。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
50 mL 0.50 mol·L-1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱。回答下列問(wèn)題:
(1)從實(shí)驗(yàn)裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品是 。
(2)燒杯間填滿(mǎn)碎紙條的作用是 。
(3)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值 (填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。
(4)實(shí)驗(yàn)中改用60 mL 0.50 mol·L-1鹽酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng),與上述實(shí)驗(yàn)相比,所放出的熱量 (填“相等”或“不相等”)。所求中和熱 (填“相等”或“不相等”),簡(jiǎn)述理由: 。
(5)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì) ,用50 mL 0.50 mol·L-1 NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì) (均填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:單選題
在密閉容器中,存在反應(yīng):,下列可使化學(xué)反應(yīng)速率增大的措施是( )
A.減小濃度 | B.升高溫度 | C.增大容器體積 | D.降低溫度 |
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