【題目】研究CO2與CH4的反應(yīng)使之轉(zhuǎn)化為CO和H2,對減緩燃料危機(jī),減少溫室效應(yīng)具有重要的意義。

(1)已知CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+248kJ·mol-1、△S=310J mol-1·K-1,該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的溫度范圍為____________________

(2)在密閉恒容容器中通入物質(zhì)的量濃度均為0.1 mol·L-1的CH4與CO2,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。

①工業(yè)生產(chǎn)時一般會選用P4和1250℃進(jìn)行合成,請解釋其原因_________________________

②在壓強(qiáng)為P4、1100℃的條件下,該反應(yīng)5min時達(dá)到平衡點X,則用CO表示該反應(yīng)的速率為_____,該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)為_____________________(保留3位有效數(shù)字)。

(3)CO和H2在工業(yè)上還可以通過反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)來制取

①在恒溫恒容下,如果從反應(yīng)物出發(fā)建立平衡,可認(rèn)定已達(dá)平衡狀態(tài)的是____________________。

A.體系壓強(qiáng)不再變化 B.H2、CO和H2O的物質(zhì)的量之比為1:1:1

C.混合氣體的密度保持不變 D.氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變

②在某體積可變的密閉容器中同時投入四種物質(zhì),2min時達(dá)到平衡,測得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、2.2molH2(g)和足量的C(s),如果此時對體系加壓,平衡向___________(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向移動,達(dá)到新的平衡后,氣體的平均摩爾質(zhì)量為_____________________。

【答案】 大于800K 較大的壓強(qiáng)和溫度能加快合成速率,提高生產(chǎn)效率 0.032mol·L-1·min-1 1.64 ACD 12 g/mol

【解析】(1)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) H=+248kJ·mol1、S=310J mol1·K1G=H-TS<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則G=H-TS=(+248kJ·mol1)-T×(310J mol1·K1)<0,解得T>800K,故答案為:大于800K;

(2)①由圖可知,升高溫度,甲烷的轉(zhuǎn)化率增大;該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行,甲烷的轉(zhuǎn)化率降低,但較大的壓強(qiáng)能加快合成速率,提高生產(chǎn)效率,故答案為:較大的壓強(qiáng)和溫度能加快合成速率,提高生產(chǎn)效率;

②由圖1可知,壓強(qiáng)為P4、1100℃的條件下,該反應(yīng)5min時達(dá)到平衡X點,是甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%,甲烷的濃度變化量為0.1mol/L×80%=0.08mol/L,故v(CH4)==0.016mol/(Lmin),根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,所以v(CO)=2v(CH4)=2×0.16mol/(Lmin)=0.032mol/(Lmin),

CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),

開始(mol/L):0.1 0.1 0 0

變化(mol/L):0.08 0.08 0.16 0.16

平衡(mol/L):0.02 0.02 0.16 0.16

故該溫度下平衡常數(shù)K==1.64,故答案為:0.032mol/(Lmin);1.64;

(3)A、正反應(yīng)方向是個氣體體積增大的方向,故隨著反應(yīng)的進(jìn)行,平衡之前,體系壓強(qiáng)會增大,故一旦當(dāng)體系壓強(qiáng)不變,說明反應(yīng)達(dá)平衡,故A正確;B、H2、COH2O的化學(xué)計量數(shù)為1:1:1,物質(zhì)的量之比為1:1:1,與起始時的水蒸氣的物質(zhì)的量有關(guān),與平衡狀態(tài)無關(guān),不能說明到達(dá)平衡,故B錯誤;C、混合氣體的密度ρ=,容器恒容,即V不變,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,混合氣體的質(zhì)量m增大,故ρ增大,一旦當(dāng)ρ不變時,說明反應(yīng)達(dá)平衡,故C正確;D、反應(yīng)混合物的總質(zhì)量不變,隨反應(yīng)進(jìn)行,反應(yīng)混合物的總的物質(zhì)的量增大,平均相對分子質(zhì)量減小,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不發(fā)生變化,說明到達(dá)平衡,故D正確;故選ACD;

②根據(jù)勒沙特列原理可知,增大壓強(qiáng),平衡向著氣體體積減小的方向移動,此反應(yīng)的逆反應(yīng)方向是個氣體體積減小的方向,故增大壓強(qiáng),向逆反應(yīng)方向移動;在第2min時,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量即平均摩爾質(zhì)量===12g/mol,故答案為:逆;12 g/mol。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】以下是生物體內(nèi)四種有機(jī)物的組成與功能關(guān)系圖,有關(guān)敘述錯誤的是

A. 小麥種子細(xì)胞中,物質(zhì)A是葡萄糖,物質(zhì)E是淀粉

B. 相同質(zhì)量的EF徹底氧化分解,釋放能量較多的是F

C. 物質(zhì)C的種類約有20種,基本組成元素是C、H、ON

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A. ΔH0,△S0 B. △H0,△S0

C. △H0,△S0 D. △H0, △S0

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【題目】下列分子中所有原子都滿足最外層為8電子結(jié)構(gòu)的是(

A.BF3B.H2OC.CCl4D.PCl5

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【題目】125℃,物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L的下列四種溶液

① Na2CO3溶液 ② NaHCO3溶液 ③ NaF溶液 ④NaClO溶液。依據(jù)數(shù)據(jù)判斷pH由大到小的順序是_________________________。

2清除水瓶水垢中含有的CaSO4的方法是將水瓶中的水垢用碳酸鈉飽和溶液浸泡后加水沖洗,再加入鹽酸即可,請寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式:_____________________________

3Na2CO3溶液顯堿性是因為CO32-水解的緣故,請設(shè)計簡單的實驗事實證明之____________________

4電離平衡常數(shù)(用K表示)是一種平衡常數(shù)。電離平衡常數(shù)的大小可以判斷電解質(zhì)的相對強(qiáng)弱。25℃時,有關(guān)物質(zhì)的電離平衡常數(shù)如下表所示:

化學(xué)式

HF

H2CO3

HClO

電離平衡常數(shù)(K

7.2×10-4

K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11

3.0×10-8

氫氟酸的電離方程式為____________________,次氯酸電離平衡常數(shù)的表達(dá)式為_______________。

525℃時,pH=3HF溶液中,未電離的氟化氫物質(zhì)的量濃度為_______________________mol/L。

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【題目】英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功獲得超薄材料石墨烯而獲獎。制備石墨烯方法有石墨剝離法、化學(xué)氣相沉積法等。石墨烯的球棍模型示意圖如下:

(1)下列有關(guān)石墨烯說法正確的是________________。

A.鍵長:石墨烯>金剛石

B.石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面

C.12g石墨烯含鍵數(shù)為NA

D.從石墨剝離得石墨烯需克服石墨層與層之間的分子間作用力

(2)化學(xué)氣相沉積法是獲得大量石墨烯的有效方法之一,催化劑為金、銅、鈷等金屬或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一種或任意組合。

①銅原子在基態(tài)時,在有電子填充的能級中,能量最高的能級符號為_____________;第四周期元素中,最外層電子數(shù)與銅相同的元素還有________________________。

②乙醇的沸點要高于相對分子質(zhì)量比它還高的丁烷,請解釋原因______________________________。

③下列分子屬于非極性分子的是__________________。

a.甲烷 b.二氯甲烷 c.苯 d.乙醇

④酞菁與酞菁銅染料分子結(jié)構(gòu)如圖,酞菁分子中碳原子采用的雜化方式是__________;酞菁銅分子中心原子的配位數(shù)為________________。

⑤金與銅可形成的金屬互化物合金(如圖,該晶胞中,Au占據(jù)立方體的8個頂點):

它的化學(xué)式可表示為_____;在Au周圍最近并距離相等的Cu有_____個,若2個Cu原子核的最小距離為d pm,該晶體的密度可以表示為___________________g/cm3。(阿伏伽德羅常數(shù)用NA表示)

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【題目】茶倍健牙膏中含有茶多酚,但茶多酚是目前尚不能人工合成的純天然、多功能、高效能的抗氧化劑和自由基凈化劑。其中沒食子兒茶素(EGC)的結(jié)構(gòu)如圖所示。關(guān)于EGC的下列說法中正確的是

A. FeCl3溶液不發(fā)生顯色反應(yīng)

B. 1 mol EGC4 mol NaOH恰好完全反應(yīng)

C. 易發(fā)生氧化反應(yīng)和取代反應(yīng),難發(fā)生加成反應(yīng)

D. 分子中所有的原子共平面

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【題目】結(jié)合元素周期表,回答下列問題:

(1)表中的實線是元素周期表的部分邊界,請在圖 1 中用實線補(bǔ)全元素周期表 的邊界____________

(2)表中所列元素,屬于短周期元素的有____________;屬于主族元素的有____________;g 元素位于第____________ 周期____________ 族;i 元素位于第____________ 周期____________族.

(3)元素 f 是第_______周期、第_______ 族元素,請在如圖 3 所示的方框中按 氦元素(圖 2)的式樣寫出該元素的原子序數(shù)、元素符號、元素名稱、相對原子 質(zhì)量_______

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【題目】實驗中需2molL1的Na2CO3溶液950mL,配制時應(yīng)選用的容量瓶的規(guī)格和稱取Na2CO3的質(zhì)量分別是(
A.1000mL,212g
B.950mL,543.4g
C.1000mL,201.4g
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