【題目】一種通過鐵基氧載體(Fe3O4/FeO)深度還原和再生來合成二甲醚(CH3OCH3)的原理如下圖:

(1)二甲醚的合成反應(yīng):3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH1

①已知CO、H2與CH3OCH的燃燒熱(ΔH)分別為a kJ·mol-1、b kJ·mol-1、c kJ·mol-1、(a、b、c均小于0),則ΔH1=________kJ·mol-1。

②該反應(yīng)選用CuO/ZnO/Al2O3復(fù)合催化劑,該催化劑能_______(填標(biāo)號)。

A.促進(jìn)平衡正向移動 B.提高反應(yīng)速率

C.降低反應(yīng)的活化能 D.改變反應(yīng)的焓變

(2)CH4氧化器中發(fā)生的主反應(yīng):

ⅰ. CH4(g)+Fe3O4(s)CO(g)+2H2(g)+3Fe(s)

ⅱ. CH4(g)+4Fe3O4(s)CO2(g)+2H2O(g)+12FeO(s)

850℃時,壓強(qiáng)和部分氣體體積分?jǐn)?shù)、固相各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系如下圖。

①隨著壓強(qiáng)的增大,反應(yīng)ⅰ的平衡常數(shù)K值________(填“增大”、“減小”、 或“不變”)

②結(jié)合圖像,分析H2O的體積分?jǐn)?shù)變化的原因_________(用化學(xué)方程式表示)

(3)將一定量的FeO和CO2置于CO2還原器(體積不變的密閉容器)中,發(fā)生的主反應(yīng):

CO2(g)+3FeO(s)Fe3O4(s)+ CO (g) ΔH2

保持其他條件不變,測得不同溫度下最終反應(yīng)體系中CO、CO2體積分?jǐn)?shù)如下表:

溫度I/℃

100

170

200

300

400

500

CO2體積分?jǐn)?shù)

0.67

0.67

0.75

0.82

0.9

0.92

CO體積分?jǐn)?shù)

0.33

0.33

0.25

0.18

0.1

0.08

①ΔH2_______0(填“>”或“<”)。

②若在150℃時進(jìn)行上述轉(zhuǎn)化,理論轉(zhuǎn)化率ɑ(FeO)=___________。

③在上述反應(yīng)體系中,一定可以說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______(填標(biāo)號)。

A.體系的壓強(qiáng)不變 B.CO2的物質(zhì)的量不變

C.CO的生成速率和消耗速率相等且不等于零 D.氣體的平均摩爾質(zhì)量不變

④根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,分析CO2還原器溫度設(shè)置在170℃的原因___________。

【答案】 3a+3b-c BC 不變 Fe3O4+H23FeO+H2O < 100% C 溫度過高,CO2的轉(zhuǎn)化率低;溫度過低,反應(yīng)速率比較慢

【解析】(1)二甲醚的合成反應(yīng):3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH1

已知:CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH2=a kJ·mol-1,H2(g)+ O2(g)=H2O(l) ΔH3=b kJ·mol-1 CH3OCH3(g)+3O2(g)=3H2O(l) +2CO2(g) ΔH4=c kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律可知,×3+×3-可得3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) ,則ΔH1=3a+3b-ckJ·mol-1;

催化劑能降低反應(yīng)所需要的活化能,不影響焓變,同等程度加快正逆反應(yīng)速率,平衡不移動,故答案為BC;

2反應(yīng)方程式的系數(shù)確定后,平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變,故改變壓強(qiáng),K值不變;

結(jié)合圖像可以看出H2O的體積分?jǐn)?shù)變大的同時H2的體積分?jǐn)?shù)在減小,所以發(fā)生的反應(yīng)是Fe3O4+H23FeO+H2O ;

3根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出,隨著溫度的升高,CO2的體積分?jǐn)?shù)變大,CO的體積分?jǐn)?shù)變小,說明平衡逆向移動,而溫度升高,平衡朝吸熱方向移動,說明逆向是吸熱的,那么正向是放熱的,即ΔH20;

由圖表可以看出溫度從100上升到170CO2CO的體積分?jǐn)?shù)都沒變,說明這個區(qū)域內(nèi)雖然溫度變化,但是平衡沒有移動,理論上已經(jīng)全部轉(zhuǎn)化了,所以理論值是100%;

反應(yīng)CO2(g)+3FeO(s)Fe3O4(s)+ CO (g)是前后體積不變的反應(yīng),所以壓強(qiáng)不變不能判斷是否達(dá)到平衡,A錯誤;由第問可以看出溫度從100上升到170,已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化了,此時CO2CO的體積分?jǐn)?shù)都沒變,但是此時不算平衡狀態(tài),所以BD錯誤;只有C是根據(jù)化學(xué)平衡的定義描述的,即平衡時正逆反應(yīng)速率相等且不0,故C正確,答案為C。

溫度選擇170從平衡的角度分析,是因為溫度過高,CO2的轉(zhuǎn)化率會變低,而從速率的角度分析,溫度過低又會使反應(yīng)速率變慢,則應(yīng)選擇一個合適的溫度。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】如圖是元素周期表的一部分,下列說法中正確的是

A. 元素位于第2周期第ⅣA

B. 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:

C. 最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性:

D. 元素的最高正化合價:

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【題目】下列變化中,既有共價鍵和離子鍵斷裂,又有共價鍵和離子鍵形成的是( )
A.2Na+2H2O=2NaOH+H2
B.2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
C.Cl2+H2OHCl+HC1O
D.Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl

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【題目】(1)一定溫度下1 L 0.1 mol·L1CH3COOH溶液中加入0.1 mol CH3COONa固體,則醋酸的電離平衡 ________(”)反應(yīng)方向移動溶液中的值________(增大、減小不變”)

(2)氨氣的水溶液稱為氨水,其中存在的主要溶質(zhì)微粒是NH3·H2O

已知:a.常溫下,醋酸和NH3·H2O的電離平衡常數(shù)均為1.74×105 mol·L1

bCH3COOHNaHCO3===CH3COONaCO2H2O。

CH3COONH4溶液呈________(、,下同)NH4HCO3溶液呈________性,NH4HCO3溶液中物質(zhì)的量濃度最大的離子是________(填化學(xué)式)。

(3)99 時,KW1.0×1012 mol2·L2,該溫度下測得0.1 mol·L1Na2A溶液的pH6。

H2A在水溶液中的電離方程式為________________。

該溫度下,將0.01 mol·L1H2A溶液稀釋到20倍后,溶液的pH__________。

體積相等、pH1的鹽酸與H2A溶液分別與足量的Zn反應(yīng),產(chǎn)生的氫氣____________

A.鹽酸多 BH2A C.一樣多 D.無法確定

0.1 mol·L1H2A溶液與0.2 mol·L1氨水等體積混合,完全反應(yīng)后溶液中各離子濃度從大到小的順序為___________________________。

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【題目】X、Y、Z、M、Q、R皆為前20號元素,其原子半徑與主要化合價的關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤是

A. Q位于第三周期IA族

B. X、Y、Z三種元素組成的化合物可能是鹽或堿

C. 簡單離子半徑:M->Q+>R2+

D. Z與M的最高價氧化物對應(yīng)水化物均為強(qiáng)酸

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【題目】25℃時,用0.0500 mol·L-1H2C2O4(二元弱酸)溶液滴定 25.00 mL 0.100 0 mol L-1NaOH溶液所得滴定曲線如右圖。下列說法正確的是( )

A. 點①所示溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)+ c(HC2O4-)=c(OH-)

B. 點②所示溶液中:c(HC2O4-)+c(C2O42-)=c(Na+)

C. 點③所示溶液中:c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H2C2O4)>c(C2O42-)

D. 滴定過程中可能出現(xiàn):c(Na+) > c(C2O42-) =c(HC2O4-)>C(H+)>c(OH-)

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【題目】有甲、乙兩位同學(xué),他們一起做了如圖所示的水果電池實驗,測得數(shù)據(jù)如下表:

實驗次數(shù)

電極材料

水果品種

電極間距/cm

電壓/mV

1

菠蘿

3

900

2

蘋果

3

650

3

柑橘

3

850

4

西紅柿

3

750

5

菠蘿

3

650

6

蘋果

3

450

甲同學(xué)提出的問題,乙同學(xué)解釋不正確的是

①甲:實驗6中的負(fù)極反應(yīng)如何寫? 乙:鋁為負(fù)極:Al-3e-===Al3+

②甲:實驗1、5電流方向為什么相反? 乙:實驗1中鋅為負(fù)極,電流由銅經(jīng)導(dǎo)線流向鋅;實驗5中鋁為負(fù)極,鋁失去電子,電流由鋅經(jīng)導(dǎo)線流向鋁

③甲:水果電池的電壓與哪些因素有關(guān)? 乙:只跟水果的品種有關(guān)。

A. B. C. ①②③ D. ②③

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】25 時,在25 mL 0.1 mol·L1NaOH溶液中逐漸加入0.2 mol·L1 CH3COOH溶液,混合溶液pH的變化曲線如圖所示,下列分析結(jié)論正確的是( )

Aa12.5,且混合溶液pH7

B.對應(yīng)曲線上E、F之間的任何一點,溶液中都有 c(Na)>c(CH3COO)>c(OH)>c(H)

CK點時,c(CH3COO)c(CH3COOH)2c(Na)

DP點時,c(CH3COO)>c(Na)>c(H)c(OH)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在透明溶液中,不能大量共存的離子組是( AC

ACu2+、Na+SO42-、Cl- BK+、Na+、HCO3-NO3-

COH-HCO3-、Ca2+、Na+ DBa2+、Na+、OH-NO3-

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