【題目】利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的主反應(yīng)如下:
i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1
ii.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2
iii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列問題:
化學(xué)鍵 | H-H | C-O | CO | H-O | C-H |
E/(kJ·mol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
(1)已知反應(yīng)ii中的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能(“CO”表示CO的化學(xué)鍵)數(shù)據(jù)見表:由此計算△H2=___kJ·mol-1。
(2)反應(yīng)i、ii、iii對應(yīng)的平衡常數(shù)K1、K2、K3之間的關(guān)系式為___。
(3)一定條件下,在2L的恒容密閉容器中充入1molCO2和2molH2發(fā)生反應(yīng)i。圖1是反應(yīng)體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線。
①當(dāng)溫度為500K時,該反應(yīng)10min達(dá)到平衡。0~10min時間內(nèi)用CH3OH表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為___。
②若改充入1molCO2和3mol H2,則圖1中的曲線會___(填“上移”或“下移”)。
(4)某溫度下在容積為2L的密閉容器中充入1molCO和2molH2合成甲醇,發(fā)生反應(yīng)ii,各組分物質(zhì)的量隨時間的變化情況如圖2所示。
①5min至10min時速率變化的原因可能是___;
②若該反應(yīng)在恒溫恒壓下進(jìn)行,能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___;
A.單位時間內(nèi)消耗CO的濃度與生成CH3OH的濃度相等
B.混合氣體的密度不變
C.CO和H2的體積分?jǐn)?shù)之比不變
D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
③15min時,增加反應(yīng)體系中CO的物質(zhì)的量(其他條件不變),至20min時反應(yīng)重新達(dá)到平衡;則新加入的CO的物質(zhì)的量為___mol(保留兩位有效數(shù)字)。
【答案】-99 K1=K2·K3(或者K3=) 0.03mol/(L·min) 上移 增大了壓強(qiáng) BD 0.53
【解析】
(1)根據(jù)焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能;
(2)反應(yīng)i可由反應(yīng)ii和反應(yīng)iii加和得到,據(jù)此計算化學(xué)平衡常數(shù)間的關(guān)系;
(3)①500K時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,起始時充入1molCO2,根據(jù)v=計算CO2的消耗速率,再根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算CH3OH的生成速率;
②若改充入1molCO2和3molH2,符合化學(xué)計量數(shù)之比,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大;
(4)①反應(yīng)②為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),結(jié)合焓變和壓強(qiáng)變化對化學(xué)平衡移動的改變考慮;
②反應(yīng)在恒溫恒壓下進(jìn)行,隨著反應(yīng)進(jìn)行,體系的體積發(fā)生變化,據(jù)此逐項分析;
③15min時僅增加CO的物質(zhì)的量而不改變其他條件,根據(jù)圖象,20min達(dá)到平衡時,H2的物質(zhì)的量為0.6mol,據(jù)此列式計算。
(1)對于反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),△H=E(C≡O(shè))+2E(H-H)-3E(C-H)-E(C-O)-E(O-H)=-99kJ/mol;
(2)反應(yīng)i可由反應(yīng)ii和反應(yīng)iii加和得到,則化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系為:K1=K2K3;
(3)①500K時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,起始時充入1molCO2,則CO2的消耗速率為v(CO2)==0.03mol/(Lmin),根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比,則CH3OH的生成速率為v(CH3OH)=0.03mol/(Lmin);
②若改充入1molCO2和3molH2,符合化學(xué)計量數(shù)之比,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,則曲線上移;
(4)①反應(yīng)②為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),反應(yīng)②焓變值小于0,則反應(yīng)②為放熱反應(yīng),根據(jù)圖象,5-10min內(nèi)CO、H2的消耗量與CH3OH的生成量滿足化學(xué)計量比,因此可以判斷改變的條件不是濃度項,對比0-5min,5-10min內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率是增加的,考慮升高溫度和增大壓強(qiáng),由于反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度導(dǎo)致化學(xué)平衡左移不符合圖象,因此采取的措施為增大壓強(qiáng);
②反應(yīng)在恒溫恒壓下進(jìn)行,隨著反應(yīng)進(jìn)行,體系的體積發(fā)生變化,據(jù)此逐項分析;
A.單位時間內(nèi)消耗CO的濃度與生成CH3OH的濃度相等,單位時間內(nèi)消耗CO的濃度始終與單位時間內(nèi)生成CH3OH的濃度相等,不能判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡,故A錯誤;
B.混合氣體的密度為ρ=,反應(yīng)前后遵循質(zhì)量守恒,m不變,反應(yīng)為恒壓容器,隨著反應(yīng)進(jìn)行容器體積發(fā)生改變,因此混合氣體的密度隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生改變,可以判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡,故B正確;
C.體積分?jǐn)?shù)為φ=,起始時充入的CO和H2是按照化學(xué)計量比充入的,反應(yīng)過程中CO和H2也是按照化學(xué)計量比反應(yīng)的,因此整個反應(yīng)過程中CO和H2的體積分?jǐn)?shù)之比不變,不能判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡,故C錯誤;
D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為M=,反應(yīng)前后混合氣體質(zhì)量不變,混合氣體總物質(zhì)的量發(fā)生改變,因此混合氣體的平均相對分子質(zhì)量隨著反應(yīng)的進(jìn)行而改變,當(dāng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不發(fā)生改變時可以判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡,故D正確;
故答案為:B、D;
③15min時僅增加CO的物質(zhì)的量而不改變其他條件,根據(jù)圖象,20min達(dá)到平衡時,H2的物質(zhì)的量為0.6mol,發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變,該溫度下,反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K===L/mol,增加部分CO后,設(shè)初始時CO的物質(zhì)的量為xmol,反應(yīng)消耗了H2的物質(zhì)的量為0.2mol,則再次達(dá)到平衡時,c(CO)=mol/L,c(CH3OH)=0.35mol/L,K==L/mol,解得x=0.93,則增加的CO的物質(zhì)的量為0.93mol-0.4mol=0.53mol。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】羥甲香豆素是一種治療膽結(jié)石的藥物。其部分合成工藝如下:
(1)已知不能穩(wěn)定存在。反應(yīng)①中X的分子式為C6H10O3,則X的結(jié)構(gòu)簡式為________。
(2)反應(yīng)①、②的反應(yīng)類型分別為________、________。
(3)下列有關(guān)說法正確的是________。
A.化合物B和C分子各含有1個手性碳原子
B.化合物C能發(fā)生加成反應(yīng)、取代反應(yīng)和消去反應(yīng)
C.1 mol羥甲香豆素最多可與2 mol NaOH反應(yīng)
(4)寫出滿足下列條件的化合物C的一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式________。
①能發(fā)生水解反應(yīng),且水解產(chǎn)物之一能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng);
②分子中只有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫
(5)反應(yīng)③的化學(xué)方程式為________。
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【題目】將在某一容積為2L的密閉容器內(nèi),加入0.8mol的H2和0.6mol的I2,在一定的條件下發(fā)生如下反應(yīng):2HI(g)H2(g)+ I2(g)△H> 0反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度隨時間變化情況如圖1:
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為_________。
(2)根據(jù)圖1數(shù)據(jù),反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時,平均速率v(HI)為_________
(3)反應(yīng)達(dá)到平衡后,第8分鐘時:
①若升高溫度,化學(xué)平衡常數(shù)K_________(填寫增大、減小或不變)HI濃度的變化正確_________(用圖2中a-c的編號回答)
②若加入I2,H2濃度的變化正確的是_________,(用圖2中d-f的編號回答)
(4)反應(yīng)達(dá)到平衡后,第8分鐘時,若反容器的容積擴(kuò)大一倍,請在圖3中畫出8分鐘后HI濃度的變化情況___________________。
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【題目】常溫下,向100 mL 0.01 molL﹣1 HA溶液中逐滴加入0.02 molL﹣1的MOH溶液,圖中所示曲線表示混合溶液的pH變化情況,下列說法不正確的是
A. HA為一元強(qiáng)酸,MOH為一元弱堿
B. N點(diǎn)溶液中離子濃度大小關(guān)系為:c(M+)=c(A﹣)>c(H+)=c(OH﹣)
C. N點(diǎn)水的電離程度大于K點(diǎn)水的電離程度
D. N→K之間曲線上任意一點(diǎn)都有c(M+) >c(OH﹣)>c(A﹣)>c(H+)
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【題目】時,在某物質(zhì)的溶液中,由水電離出的,下列說法正確的是( )
A.時,水的電離受到抑制
B.時,水的電離受到抑制
C.時,溶液的pH一定為a
D.時,溶液的pH一定為
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【題目】化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說法不正確的是
A. Zn2+向Cu電極方向移動,Cu電極附近溶液中H+濃度增加
B. 正極的電極反應(yīng)式為Ag2O+2e+H2O2Ag+2OH
C. 鋅筒作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),鋅筒會變薄
D. 使用一段時間后,電解質(zhì)溶液的酸性減弱,導(dǎo)電能力下降
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【題目】下列敘述不正確的是( )
A.化學(xué)平衡發(fā)生移動,平衡常數(shù)不一定發(fā)生變化
B.升高溫度會增大化學(xué)反應(yīng)速率,原因是增加了活化分子的百分?jǐn)?shù)
C.某化學(xué)反應(yīng)的能量變化如上圖所示,則該反應(yīng)的△H>0,△S>0
D.H3PO4的電離常數(shù):K1>>K2>>K3
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【題目】下列實驗結(jié)果不能作為相應(yīng)定律或原理的證據(jù)之一的是( )
(阿伏加德羅定律:在同溫同壓下,相同體積的任何氣體含有相同數(shù)目的分子)
A | B | C | D | |
勒夏特列原理 | 元素周期律 | 蓋斯定律 | 阿伏伽德羅定律 | |
實驗方案 | ||||
結(jié)果 | 左球氣體顏色加深 右球氣體顏色變淺 | 燒瓶中冒氣泡 試管中出現(xiàn)渾濁 | 測得為、的和 | 與的體積比約為2:1 |
A. AB. BC. CD. D
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【題目】已知:4NH3(g) + 5O2(g) =4NO(g) + 6H2O(g),△H= —1025kJ/mol,該反應(yīng)是一個可逆反應(yīng),若反應(yīng)物起始的物質(zhì)的量相同,下列關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是
A.
B.
C.
D.
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