【題目】甲醇是有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料,主要應(yīng)用于精細(xì)化工、塑料等領(lǐng)域,也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一;卮鹣铝袉(wèn)題:
(1)工業(yè)上利用CO2和H2反應(yīng)合成甲醇。已知25℃ 101kPa下:
H2(g)+ O2(g)═H2O(g) △H=﹣242kJmol﹣1
CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣676kJmol﹣1
①寫(xiě)出CO2和H2反應(yīng)生成CH3OH(g)與H2O(g)的熱化學(xué)方程式______
②下列表示該合成甲醇反應(yīng)的能量變化示意圖中正確的是______(填字母)
a. b. c. d.
③合成甲醇所需的H2可由下列反應(yīng)制。H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g),某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1,若起始時(shí)c(CO)=1molL﹣1,c(H2O)=2molL﹣1,則達(dá)到平衡時(shí)H2O的轉(zhuǎn)化率為______
(2)CO和H2反應(yīng)也能合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=﹣90.1kJmol﹣1,在250℃下,將一定量的CO和H2投入10L的恒容密閉容器中,各物質(zhì)濃度(molL﹣1)變化如下表所示(前6min沒(méi)有改變條件)
2min | 4min | 6min | 8min | ||
CO | 0.07 | 0.06 | 0.06 | 0.05 | …… |
H2 | x | 0.12 | 0.12 | 0.2 | …… |
CH3OH | 0.03 | 0.04 | 0.04 | 0.05 | …… |
①x=______,250℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______
②若6~8min時(shí)只改變了一個(gè)條件,則改變的條件是______,第8min時(shí),該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)?______(填“是”或“不是”)
③該合成反應(yīng)的溫度一般控制在240~270℃,選擇此溫度的原因是:
Ⅰ.此溫度下的催化劑活性;
Ⅱ.______
(3)甲醇在催化劑條件下可以直接氧化成甲酸,在常溫下,20.00mL 0.1000molL﹣1NaOH溶液與等體積、等濃度甲酸溶液混合后所得溶液的pH______(填“<”“>”或“=”)原因是______(用離子方程式表示)
【答案】CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣50 kJ/mol a 33.3% 0.14 46.3 增加了1 mol氫氣 不是 溫度低,反應(yīng)速率慢,單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量低;而該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度過(guò)高,轉(zhuǎn)化率降低; >7 HCOO﹣+H2OHCOOH+OH﹣
【解析】
(1)①據(jù)已知化學(xué)方程式,根據(jù)蓋斯定律計(jì)算;
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,物質(zhì)越穩(wěn)定,其能量越;
③利用三段式法計(jì)算平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度;
(2)①根據(jù)表中2min和4min時(shí)各種物質(zhì)的濃度的變化量,依據(jù)轉(zhuǎn)化量之比等于方程式化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可求出x值;該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=,將在250℃下,4min時(shí)各物質(zhì)平衡濃度代入計(jì)算;
②根據(jù)6min到8min時(shí)各物質(zhì)濃度的變化來(lái)確定改變條件;求出第8min時(shí)的濃度商Qc,與250℃時(shí)K做比較,若Qc=K反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);
③反應(yīng)條件的選擇既要考慮限度又要考慮速率,二者應(yīng)兼顧;
(3)甲酸鈉溶液因?yàn)榧姿岣乃怙@堿性。
(1)① H2(g)+ O2(g)═H2O(g) △H=﹣242kJmol﹣1①
CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣676kJmol﹣1②
將方程式3×①-②得CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣50 kJ/mol,
故答案為:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣50 kJ/mol;
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,物質(zhì)越穩(wěn)定,其能量越小,所以液態(tài)物質(zhì)的能量小于氣態(tài)物質(zhì),則符合條件的圖象是a,
故選:a;
③ H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)
起始量(mol/L)2 1 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol/L)y y y y
平衡量(mol/L)2 y 1 y y y
y 2÷[(2 y)·(1 y)]=1,解得y =,所以H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為:÷2×100%=33.3%,
故答案為:33.3%;
(2)①?gòu)膱D中可知從2min到4min時(shí)各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為:△c(CO):△c(H2):△c(CH3OH)=(0.070.06):(x0.12):(0.040.03)
化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于方程式化學(xué)計(jì)量數(shù)之比得:(0.070.06):(x0.12):(0.040.03)=1:2:1,解得x=0.14,
250℃下,甲醇的平衡濃度是0.04mol/L,氫氣的平衡濃度是0.12mol/L,一氧化碳的平衡濃度是0.06mol/L,所以平衡常數(shù)K===46.3,
故答案為:0.14;46.3;
②對(duì)比6min和8min時(shí)各物質(zhì)的濃度可知改變條件后反應(yīng)向正方向進(jìn)行,按照轉(zhuǎn)化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比△c(CO):△c(H2):△c(CH3OH)=1:2:1,所以8min后三種物質(zhì)的濃度應(yīng)為:(0.060.01)mol/L、(0.120.02)mol/L、(0.04+0.01)mol/L,而8min后氫氣的濃度為0.2mol/L,所以多加了0.1mol/L×10L=1mol的氫氣;
第8min時(shí)反應(yīng)的濃度商Qc===25≠K,
所以此時(shí)不是平衡狀態(tài),
故答案為:增加了1mol氫氣;不是;
③從反應(yīng)限度角度考慮:該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度過(guò)高,轉(zhuǎn)化率降低;從速率角度考慮:溫度低,反應(yīng)速率慢,單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量低,為提高經(jīng)濟(jì)效應(yīng),反應(yīng)速率和限度應(yīng)兼顧,所以選擇溫度一般控制在240270℃;
故答案為:溫度低,反應(yīng)速率慢,單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量低;而該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度過(guò)高,轉(zhuǎn)化率降低;
(3)20.00mL0.1000molL1NaOH溶液與等體積、等濃度甲酸溶液混合后,恰好生成甲酸鈉,甲酸鈉溶液因?yàn)榧姿岣乃怙@堿性,離子方程式為:HCOO﹣+H2OHCOOH+OH﹣,故答案為:>7;HCOO﹣+H2OHCOOH+OH﹣。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】根據(jù)下列五種元素的電離能數(shù)據(jù)單位:,它們的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物中,堿性最弱的是( )
元素代號(hào) | ||||
A | 420 | 3100 | 4400 | 5900 |
B | 500 | 4600 | 6900 | 9500 |
C | 740 | 1500 | 7700 | 10500 |
D | 580 | 1800 | 2700 | 11600 |
E | 2080 | 4000 | 6100 | 9400 |
A.B.C.D.
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】北京大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院的化學(xué)工作者合作,已成功研制出堿金屬與C60形成的石墨夾層離子化合物。將石墨置于熔融的鉀或氣態(tài)的鉀中,石墨吸收鉀而形成稱為鉀石墨的物質(zhì),其組成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等等。在鉀石墨中,鉀原子把價(jià)電子交給石墨層,但在遇到與金屬鉀易反應(yīng)的其他物質(zhì)時(shí)還會(huì)收回。下列分析中正確的是( )
A. 題干中所舉出的6種鉀石墨,屬于同素異形體
B. 若某鉀石墨的原于分布如圖一所示,則它所表示的是C24K
C. 若某鉀石墨的原子分布如圖二所示,則它所表示的是C12K
D. 另有一種灰色的鉀石墨C32K,其中K的分布也類似圖中的中心六邊形,則最近兩個(gè)K原子之間的距離為石墨鍵長(zhǎng)的4倍
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】室溫下向10mL pH=3的醋酸溶液中加入水稀釋后,下列說(shuō)法正確的是
A. 溶液中導(dǎo)電粒子的數(shù)目減少
B. 溶液中不變
C. 醋酸的電離程度增大,C(H+)亦增大
D. 再加入10mlpH=11的NaOH溶液,混合液pH=7
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在t℃下,某反應(yīng)達(dá)到平衡,平衡常數(shù)K=c(NO)c(SO3)/c(NO2)c(SO2)。恒容時(shí),溫度升高,NO濃度減小。下列說(shuō)法正確的是( )
A.該反應(yīng)的焓變?yōu)檎?/span>B.恒溫下增大壓強(qiáng),反應(yīng)體系的顏色加深
C.升高溫度,逆反應(yīng)速率減小D.該反應(yīng)化學(xué)方程式為NO+SO3NO2+SO2
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性,科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3DZn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3DZn—NiOOH二次電池,結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
A. 三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高
B. 充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH(aq)eNiOOH(s)+H2O(l)
C. 放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH(aq)2eZnO(s)+H2O(l)
D. 放電過(guò)程中OH通過(guò)隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖,該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉,鉑吸附氣體的能力強(qiáng),性質(zhì)穩(wěn)定,請(qǐng)回答:
(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是______,在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)?/span>___________(用a、b 表示)。
(2)負(fù)極反應(yīng)式為________。
(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)?/span>___________________________。
(4)該電池工作時(shí),H2和O2連續(xù)由外部供給,電池可連續(xù)不斷提供電能。因此,大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料,吸氫和放氫原理如下:
Ⅰ.2Li+H22LIH
Ⅱ.LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是_____,反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是_____。
②已知LiH固體密度為0.82g/cm3。用鋰吸收224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2,生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為________。
③由②生成的LiH與H2O作用,放出的H2用作電池燃料,若能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為___________mol。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】CO2的資源化利用是解決溫室效應(yīng)的重要途徑。以下是在一定條件下用NH3捕獲CO2生成重要化工產(chǎn)品三聚氰胺的反應(yīng):NH3+CO2→+H2O,下列有關(guān)三聚氰胺的說(shuō)法正確的是
A.分子式為C3H6N3O3
B.屬于共價(jià)化合物
C.分子中既含極性鍵,又含非極性鍵
D.生成該物質(zhì)的上述反應(yīng)為中和反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】(NH4)2SO3氧化是氨法脫硫的重要過(guò)程。某小組在其他條件不變時(shí),分別研究了一段時(shí)間內(nèi)溫度和(NH4)2SO3初始濃度對(duì)空氣氧化(NH4)2SO3速率的影響,結(jié)果如圖。下列說(shuō)法不正確的是
A.60℃之前,氧化速率增大與溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快有關(guān)
B.60℃之后,氧化速率降低可能與O2的溶解度下降及(NH4)2SO3受熱易分解有關(guān)
C.(NH4)2SO3初始濃度增大到一定程度,氧化速率變化不大,與SO32-水解程度增大有關(guān)
D.(NH4)2SO3初始濃度增大到一定程度,氧化速率變化不大,可能與O2的溶解速率有關(guān)
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