（本題共8分）
水煤氣法制甲醇工藝流程框圖如下

(注:除去水蒸氣后的水煤氣含55～59%的H2，15～18%的CO，11～13%的CO2，少量的H2S、CH4，除去H2S后，可采用催化或非催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，將CH4轉(zhuǎn)化成CO，得到CO、CO2和H2的混合氣體，是理想的合成甲醇原料氣，即可進(jìn)行甲醇合成)
（1）制水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為                     ；
②下列能提高碳的平衡轉(zhuǎn)化率的措施是                     。
A．加入C（s）B．加入H2O（g）C．升高溫度D．增大壓強(qiáng)
（2）將CH4轉(zhuǎn)化成CO，工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，其反應(yīng)原理為：
CH4 (g)+3/2O2 (g)CO (g)+2H2O (g) +519KJ。工業(yè)上要選擇合適的催化劑，分別對(duì)X、Y、Z三種催化劑進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（其他條件相同）
① X在T1℃時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍；
② Y在T2℃時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍；
③ Z在T3℃時(shí)催化效率最高，能使逆反應(yīng)速率加快約1×106倍；
已知：T1＞T2＞T3，根據(jù)上述信息，你認(rèn)為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是     （填“X”或“Y”或“Z”），選擇的理由是                                         。
（3）合成氣經(jīng)壓縮升溫后進(jìn)入10m3甲醇合成塔，在催化劑作用下，進(jìn)行甲醇合成，主要反應(yīng)是：2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。此溫度下，在密閉容器中加入CO、H2，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下：
物質(zhì)
H2
CO
CH3OH
濃度/（mol·L－1）
0.2
0.1
0.4
①比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大�。�v正        v逆（填“>”、“<”或“＝”)。
②若加入同樣多的CO、H2，在T5℃反應(yīng)，10 min后達(dá)到平衡，此時(shí)c(H2)＝0.4 mol·L－1、c(CO)＝0.7 mol·L－1、則該時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH) ＝            mol·(L·min)－1。
（4）生產(chǎn)過程中，合成氣要進(jìn)行循環(huán)，其目的是                                  。
（1）①；                 ②BC(2分)
（2）Z，催化效率高且活性溫度低（或催化活性高速度快，反應(yīng)溫度低產(chǎn)率高）
（3）① >  ②0.03 mol·L－1·min－1。
（4）提高原料CO、H2的利用率（或提高產(chǎn)量、產(chǎn)率亦可）。
（1）①平衡常數(shù)是指在一定條件下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，因此平衡常數(shù)表達(dá)式為。
②碳是固體，增加碳的質(zhì)量平衡不移動(dòng)。增大水蒸氣的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，碳的轉(zhuǎn)化率增大。正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大。反應(yīng)是體積增大的，所以增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低，所以正確的答案選BC。
（2）由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，而Z催化效率高且活性溫度低，所以應(yīng)該選擇Z。
（3）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，此時(shí)＞160，所以正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率。
②設(shè)通入的氫氣和CO得失y，生成甲醇的濃度是x，則y－2x＝0.4mol/L，y－x＝0.7mol/L，解得x＝0.3mol/L，因此甲醇的反應(yīng)速率是0.03 mol·L－1·min－1。
（4）生產(chǎn)過程中，合成氣要進(jìn)行循環(huán)，其目的是提高原料CO、H2的利用率.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

氮是地球上含量豐富的一種元素，氨和肼（N2H4）是氮的兩種常見化合物，在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用。
Ⅰ.（1）N2H4中的N原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，寫出N2H4的結(jié)構(gòu)式_____________。

（2）NH3與NaClO反應(yīng)可得到肼（N2H4），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                。
（3）肼是一種高能燃料，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如右圖所示，寫出肼燃燒的熱化學(xué)方程式                                    。
Ⅱ.氨的合成是最重要的化工生產(chǎn)之一。已知：
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92.4 kJ·mol－1
在3個(gè)體積均為2L的密閉容器中，在相同的溫度下，使用相同的催化劑合成氨，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)在起始、達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：    

試回答：
（1）下列各項(xiàng)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________（填寫序號(hào)字母）。
a．容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1︰3︰2
b．v（N2）正＝3v（H2）逆
c．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
d．混合氣體的密度保持不變
（2）分析上表數(shù)據(jù)，下列關(guān)系正確的是_________（填寫序號(hào)字母）。
A．2c1＞1.5mol·L-1B．w3=w1C．2ρ1=ρ2D．K甲= K乙= K丙
（3）容器乙中反應(yīng)從開始到達(dá)平衡平均速率為v(H2)= _____________。
III.直接供氨式堿性燃料電池的電池反應(yīng)式是4NH3+3O2=2N2+6H2O，電解質(zhì)溶液一般使用KOH溶液，則負(fù)極電極反應(yīng)式是__________        。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

硫－碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng)：
Ⅰ．SO2＋2H2O＋I(xiàn)2＝H2SO4＋2HI     Ⅱ. 2HIH2＋I(xiàn)2(g) 
Ⅲ. 2H2SO4＝2SO2＋O2＋2H2O
（1）分析上述反應(yīng)，下列判斷正確的是      。
a．反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進(jìn)行      
b．反應(yīng)Ⅰ中SO2氧化性比HI強(qiáng)
c．循環(huán)過程中需補(bǔ)充H2O    
d．循環(huán)過程中產(chǎn)生1 mol O2的同時(shí)產(chǎn)生1 mol H2
（2）一定溫度下，向1 L密閉容器中加入1 mol HI(g)，發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，H2物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如右圖所示。那么，0～2 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率：υ(HI)=                   。

相同溫度下，若開始加入HI(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍，則   是原來的2倍。
a．壓強(qiáng)               b．HI的平衡濃度   
c．達(dá)到平衡的時(shí)間     d．平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)
（3）用足量Zn和一定量的硫酸制取H2，反應(yīng)時(shí)溶液中水的電離
（H2OH＋＋OH－）平衡     移動(dòng)（填“向左”“向右”或者“不”）；若要減小產(chǎn)生H2的速率而又不影響產(chǎn)生H2的總量，應(yīng)向硫酸中加入下列試劑中的      。
a．Na2CO3溶液  b．K2SO4溶液  c．NaNO3溶液 d．水  e．CuSO4溶液
（4）以H2為燃料制成燃料電池，若：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH＝－572 kJ/mol，
當(dāng)電池釋放228.8 kJ電能時(shí)，生成1 mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為    。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

(16分)尿素[CO(NH2)2]是首個(gè)由無機(jī)物人工合成的有機(jī)物。
⑴工業(yè)上尿素由CO2和NH3在一定條件下合成，其反應(yīng)方程式為     。
⑵當(dāng)氨碳比＝4時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如右圖所示。

①A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆(CO2)      B點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正(CO2)（填 “大于”、“小于”或“等于”）
②NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為       。
⑶人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如右圖。

①電源的負(fù)極為       (填“A”或“B”)。
②陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為       、       。
③電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將       ；若兩極共收集到氣體13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則除去的尿素為       g(忽略氣體的溶解)。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

請(qǐng)回答下列化學(xué)有關(guān)問題：
（1）現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化，既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放，又可以擴(kuò)大水煤氣的用途。
①已知：2C(s)+O2(g)＝2CO(g)；ΔH1 ,  2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)；ΔH2 。
則反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)；ΔH＝       。（用含ΔH1、ΔH2的代數(shù)式表示）
②CO和H2在一定條件下合成甲醇的反應(yīng)為：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)；ΔH3�，F(xiàn)在容積均為1L的a、b、c、d、e五個(gè)密閉容器中分別充入1mol CO和2mol H2的混合氣體，控溫，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)如下圖1和圖2。

a. 該反應(yīng)的ΔH3    0（選填“＜”、“＞”或“=”，下同）， K1    K2。  
b. 將容器d中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到容器c中的平衡狀態(tài)，可采取的措施有          。
（2）煤汽化后的煤渣可提煉重金屬。右圖為某溫度下，F(xiàn)e(OH)3(s)、Mg(OH)2(s)分別在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡后，改變?nèi)芤旱膒H，金屬陽離子濃度變化情況。據(jù)圖分析：

該溫度下，溶度積常數(shù)的關(guān)系為：Ksp[ Fe(OH)3]____Ksp[Mg(OH)2]
（填：>、=、<）；如果在新生成的Mg(OH)2濁液中滴入足量的Fe3+，振蕩后，白色沉淀會(huì)全部轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，原因是           

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：單選題

下列敘述中正確的是
A．鍋爐中沉積的CaSO4可用Na2CO3溶液浸泡后，再將不溶物用稀鹽酸溶解去除
B．向沸水中滴加FeCl3飽和溶液制備Fe(OH)3膠體的原理是加熱促進(jìn)了Fe3+水解
C．向純水中加入鹽酸或降溫都能使水的離子積減小，電離平衡逆向移動(dòng)
D．反應(yīng)2A(g) + B(g) =" 3C" (s) + D(g)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行，說明該反應(yīng)的ΔH>0

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

I.已知：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) △H=+140kJ·mol－1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)         △H=－221kJ·mol－1
寫出TiO2和焦炭、氯氣反應(yīng)生成液態(tài)TiCl4和CO氣體的熱化學(xué)方程式：                。
II.將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于特制的密閉真空容器中（假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計(jì)），在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)
則可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是        。
A.2v正(NH3)=v逆(CO2)                  B.密閉容器中總壓強(qiáng)不變
C.密閉容器中混合氣體的密度不變       D.密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變
III．以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電解質(zhì)是熔融碳酸鹽。電池的一極通入O2和CO2，電極反應(yīng)式為：O2+2CO2+4e-=2CO32-；另一極通入丙烷，電極反應(yīng)式為                ；放電時(shí)，CO32－移向電池的         （填“正”或“負(fù)”）極。
IV．如圖裝置所示，C、D、E、F都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和物質(zhì)的量濃度都相同（假設(shè)通電前后溶液體積不變），A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色。

⑴若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí)，對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為         。
⑵現(xiàn)用丙裝置作“銅的電解精煉”，則H應(yīng)該是          。（填“純銅”或“粗銅”）。
⑶上圖甲裝置電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.2mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度。則乙裝置中，若不考慮Cl2的溶解及與堿的反應(yīng)，此裝置共產(chǎn)生氣體       L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：單選題

下列說法正確的是
A．在300℃、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實(shí)。2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)，則可推測(cè)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)　
B．鍋爐中沉積的CaSO4可用Na2CO3溶液浸泡后再用酸溶解去除
C．室溫下，將濃度為0.1mol.L?1HF溶液加水稀釋，其電離平衡常數(shù)和c(H+)/c(HF)均不變
D．電解精練銅時(shí)，陽極泥中常含有金屬金、銀、鋅等。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

合成氨工業(yè)的核心反應(yīng)是：

能量變化如右圖，回答下列問題：

（1）在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E1和E2的變化是：E1　　　　 ，E2　　　　　　　 （填“增大”、“減小”、“不變”）
（2）在500℃、2×107Pa和催化劑條件下向一密閉容器中充入0.5mol N2和1.5mol H2，充分反應(yīng)后，放出的熱量　　　　　 （填“<”、“>”或“=”）46.2kJ；
（3）關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中，正確的是　　　　　　　　　　　 。
A．△H>0，△S>0　　　 B．△H>0，△S< 0　　 C．△H<0，△S>0　　　 D．△H<0，△S<0（4）將一定量的N2（g）和H2（g）放入 1L密閉容器中，在500℃、2×107Pa下達(dá)到平衡，測(cè)得N2為0.10mol，H2為0.30mol，NH3為0.10mol。計(jì)算該條件下達(dá)到平衡時(shí)H2轉(zhuǎn)化為NH3的轉(zhuǎn)化率　　　　　　　　　　 。若升高溫度，K值變化　　　　　 （填“增大”、“減小”或“不變”）。
（5）在上述（4）反應(yīng)條件的密閉容器中，欲提高合成氨中H2的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是　　　　　　　　 （填字母）。
A．向容器中按原比例再充入原料氣　　　　　 B．向容器中再充入惰性氣體
C．改變反應(yīng)的催化劑　　　　　　　　　　　 D．分離出氨

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案