【題目】據(jù)路透社北京報(bào)道,中國(guó)石油計(jì)劃2017年加大在四川省的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā),制訂了在2020年前新增100億立方米頁(yè)巖氣產(chǎn)能的計(jì)劃。頁(yè)巖氣主要成分為CH4,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)頁(yè)巖氣不僅能用作燃料,還可用于生產(chǎn)合成氣(CO與H2的混合氣),已知:CH4與H2O(g)通入聚焦太陽(yáng)能反應(yīng)器,會(huì)發(fā)生下列反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206 kJ·mol1 ;又知CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=802 kJ·mol1,則CO2與H2O(g)反應(yīng)生成CO的熱化學(xué)方程式為_(kāi)____________。

(2)用合成氣生產(chǎn)CH3OH的反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH。在10 L的恒容密閉容器中按物質(zhì)的量之比12充入CO和H2,測(cè)得CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化及不同壓強(qiáng)下CO的轉(zhuǎn)化率變化如圖所示,p2和200 時(shí)n(H2)隨時(shí)間變化結(jié)果如表所示。

p2和200 時(shí)n(H2)隨時(shí)間變化

t/min

0

1

3

5

n(H2)/mol

8

5

4

4

ΔH________0(填“<”“=”或“>”)。

你認(rèn)為可同時(shí)提高反應(yīng)速率和H2轉(zhuǎn)化率的措施是___________________(列舉兩條即可)。

下列說(shuō)法正確的是_________(填字母)。

A.溫度越高,該反應(yīng)的平衡常數(shù)越大

B.達(dá)平衡后再充入稀有氣體,H2轉(zhuǎn)化率將提高

C.體系內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到最大限度

D.圖中壓強(qiáng)p1<p2

在p2和200 時(shí),反應(yīng)0~3 min內(nèi),用CH3OH表示的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=

___________________。

在p2和200 時(shí),達(dá)平衡后再加入2 mol CO、2 mol H2、2 mol CH3OH,化學(xué)平衡______________(填“向正反應(yīng)方向移動(dòng)”“向逆反應(yīng)方向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)。

【答案】(1)CO2(g)+3H2O(g)CO(g)+3H2(g)+2O2(g) ΔH=+1008 kJ·mol1(3分)

(2)<(1分) 增加CO濃度、增大壓強(qiáng)(2分) CD(3分)

mol·L1·min1(2分) 向正反應(yīng)方向移動(dòng)(2分)

【解析】(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206 kJ·mol1 ;又知CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=802 kJ·mol1 ,由蓋斯定律:可得:CO2(g)+3H2O(g)CO(g)+3H2(g)+2O2(g) ΔH=+802 kJ·mol1+206 kJ·mol1=+1008 kJ·mol1。

(2)p1時(shí),升高溫度,CO轉(zhuǎn)化率減小,平衡逆向移動(dòng),故該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0。聯(lián)想影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)的因素,增加CO濃度和增加壓強(qiáng)既可提高反應(yīng)速率又可以提高H2轉(zhuǎn)化率。A項(xiàng),該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升溫化學(xué)平衡常數(shù)減小。B項(xiàng),由于容器體積恒定,達(dá)平衡后再充入稀有氣體,各種物質(zhì)濃度不變,平衡不移動(dòng),H2轉(zhuǎn)化率不變。C項(xiàng),體系內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,說(shuō)明各種物質(zhì)濃度恒定,反應(yīng)達(dá)到最大限度。D項(xiàng),200 時(shí),壓強(qiáng)為p2時(shí)的CO轉(zhuǎn)化率大于p1時(shí)的,說(shuō)明p1到p2,平衡正向移動(dòng),而該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),故由p1到p2為增大壓強(qiáng),p1<p2。反應(yīng)0~3 min時(shí)間段內(nèi),反應(yīng)建立平衡,Δt=3 min,Δn(H2)=8 mol4 mol=4 mol,故Δn(CH3OH)=2 mol,Δc(CH3OH)=0.2 mol·L1,v(CH3OH)==mol·L1·min1。p2和200 條件下,達(dá)平衡時(shí)c(H2)=0.4 mol·L1,c(CO)=0.2 mol·L1,c(CH3OH)=0.2 mol·L1,K==6.25 (mol/L)2,達(dá)平衡后再加入2 mol CO、2 mol H2、2 mol CH3OH時(shí),c(H2)=0.6 mol·L1,c(CO)=0.4 mol·L1,c(CH3OH)=0.4 mol·L1,Qc==2.78 (mol/L)2<K,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有________________________________________________。

(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是__________________________________________。

(3)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液,可與上述實(shí)驗(yàn)中CuSO4溶液起相似作用的是________;

(4)要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生的速率,還可采取的措施有______________(答兩種);

(5)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響,該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列的實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過(guò)量Zn粒的反應(yīng)瓶中,收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需的時(shí)間。

A

B

C

D

E

F

4 mol·L-1H2SO4/mL

30

V1

V2

V3

V4

V5

飽和CuSO4溶液/mL

0

0.5

2.5

5

V6

20

H2O/mL

V7

V8

V9

V10

10

0

請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其中:V1=________,V6=________,V9=________。

反應(yīng)一段時(shí)間后,實(shí)驗(yàn)E中的金屬呈________色;

該同學(xué)最后得出的結(jié)論為:當(dāng)加入少量CuSO4溶液時(shí),生成氫氣的速率會(huì)大大提高,但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過(guò)一定量時(shí),生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因________________________________________________________。

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【題目】在相同條件下,2mol C燃燒生成2mol CO放出的熱量為Q1 , 2mol C 燃燒生成2mol CO2放出的熱量為Q2 , Q1和Q2的關(guān)系是(
A.Q1=Q2
B.Q1>Q2
C.Q1<Q2
D.無(wú)法確定

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【題目】下列各組物質(zhì)中化學(xué)鍵的類(lèi)型相同的是( )

A. HCl、MgCl2、NH4Cl B. NH3、H2O、CO2

C. H2O、Na2O、CO2 D. CaCl2、NaOH、H2O

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【題目】下列說(shuō)法正確的是(  )

A. 熵增大的反應(yīng)一定可自發(fā)進(jìn)行 B. 熵減小的反應(yīng)一定可自發(fā)進(jìn)行

C. ΔH<0的反應(yīng)可能自發(fā)進(jìn)行 D. ΔH>0的反應(yīng)不可能自發(fā)進(jìn)行

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【題目】某科研小組以難溶性鉀長(zhǎng)石(K2O·Al2O3·6SiO2)為原料,提取Al2O3、K2CO3等物質(zhì),工藝流程如下:

(1)煅燒過(guò)程中有如下反應(yīng)發(fā)生:

①鉀長(zhǎng)石中的硅元素在CaCO3作用下轉(zhuǎn)化為CaSiO3,寫(xiě)出SiO2轉(zhuǎn)化為CaSiO3的化學(xué)方程式: _______ 。

②鉀長(zhǎng)石中的鉀元素和鋁元素在Na2CO3作用下轉(zhuǎn)化為可溶性的NaAlO2KAlO2,寫(xiě)出Al2O3轉(zhuǎn)化為NaAlO2的化學(xué)方程式:________________________________

(2)已知NaAlO2KAlO2易發(fā)生如下水解反應(yīng):AlO2+ 2H2OAl(OH)3+OH!浸取時(shí)應(yīng)保持溶液呈____(”),“浸取時(shí)不斷攪拌的目的是_______________________________________。

(3)“轉(zhuǎn)化時(shí)加入NaOH的主要作用是(用離子方程式表示)___________________

(4)上述工藝中可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)是 _________ 、___________和水。

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【題目】全釩液流儲(chǔ)能電池利用不同價(jià)態(tài)離子對(duì)的氧化還原反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)化,充電時(shí),惰性電極M、N分別連接電源的正極和負(fù)極。電池工作原理如圖所示,下列說(shuō)法不正確的是 ( )

A. 充電過(guò)程中,N電極附近酸性減弱

B. 充電過(guò)程中,N電極上V3+被還原為V2+

C. 放電過(guò)程中,H+N電極向M電極移動(dòng)

D. 放電過(guò)程中,M電極反應(yīng)為VO2++ 2H++e-= VO2+ +H2O

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