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19.甲醇是有機化工原料,具有重要的工業(yè)用途.
(1)在容積可變的恒壓密閉容器中充有10mol CO與20mol H2,在催化劑作用下發(fā)生反應 CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),CO的平衡轉化率(α)與溫度、壓強(p)的關系如圖所示.

①能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是AD(填序號)
A.CO的質量分數保持不變
B.CH3OH濃度與CO濃度相等
C.2v生成(CH3OH)=v消耗(H2
D.容器中混合氣體的密度保持不變
②由圖可知,該反應△H<0(填“>”、“<”或“=”).
③由起始條件到平衡狀態(tài)A或平衡狀態(tài)C,所需時間分別為 tA和tC,則tA>tC(填“>”、“<”或“=”).
④平衡狀態(tài)A時,容器體積為10L,則200℃時該反應的平衡常數K=1(mol/l)-2;到達平衡狀態(tài)B時容器的體積為<10L.
(2)催化劑具有選擇性.25℃時,1mol CH3OH與O2發(fā)生反應,生成CO、CO2或HCHO得能量變化如圖2所示.(△H1=-158kJ•mol-1,△H2=-283kJ•mol-1,△H3=-676kJ•mol-1,反應物O2(g)和生成物H2O(l)未在圖中標出)
①相比無催化劑作用下,有催化劑時v生成(CO)將增大(填“增大”、“減小”或“不變”);HCHO產率將不變(填“增大”、“減小”或“不變”).
②25℃,氣態(tài)HCHO與O2反應,生成CO和液態(tài)水的熱化學方程式為2HCHO(g)+O2(g)═2CO(g)+2H2O(l),△H=-470KJ•mol-1

分析 (1)①A.CO的質量分數保持不變,說明正逆反應速率相等;
B.平衡時CH3OH濃度與CO濃度可能相等,也可能不等,與始起的投料量與轉化率有關;
C.2v生成(CH3OH)=v消耗(H2),都反映是正反應方向,未體現(xiàn)正與逆的關系;
D.在體積可變的容器中混合氣體的密度保持不變,說明氣體的相對分子量不變;
②由圖可知,壓強一定時,升高溫度,平衡時CO的轉化率降低,平衡向逆反應方向移動,故正反應為放熱反應;
③溫度越高、壓強越大,反應速率越大;
④根據平衡常數表達式和該點所示的有關數據進行計算;A、B溫度相同,B的壓強比A高,CO轉化率更高,平衡時混合氣體的物質的量比A小,結合pV=nRT判斷體積關系;
(2)①有催化劑時,轉化所需時間短,反應速率快;使催化劑平衡不移動,所以HCHO產率不變;
②根據圖表可知2HCHO(g)+O2(g)═2CO(g)+2H2O(l)中反應物能量高,生成物能量低,該反應為放熱反應,然后依據圖中給出數據解答.

解答 解:(1)①A.CO的質量分數保持不變,說明各組分的量不變,正逆反應速率相等,達平衡狀態(tài),故正確;
B.平衡時CH3OH濃度與CO濃度可能相等,也可能不等,與始起的投料量與轉化率有關,故錯誤;
C.2v生成(CH3OH)=v消耗(H2),都反映是正反應方向,未體現(xiàn)正與逆的關系,所以不能作平衡狀態(tài)的標志,故錯誤;
D.在體積可變的容器中混合氣體的密度保持不變,說明氣體的相對分子量不變,說明達平衡狀態(tài),故正確;
故選AD;
②由圖可知,壓強一定時,升高溫度,平衡時CO的轉化率降低,平衡向逆反應方向移動,故正反應為放熱反應,故△H<0,故答案為:<;
③C點溫度、壓強比A的高,溫度越高、壓強越大,反應速率增大,反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間要少,所以反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間tA>tC,
故答案為:>;
④從圖中看出A點時,CO的轉化率為0.5,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),CO的初始濃度為1010=1mol/l,氫氣的初始濃度為2010=2mol/l,則CO變化濃度為0.5mol/l,氫氣減少的濃度為1mol/l,故平衡時CO、H2、甲醇的濃度分別為0.5mol/l、1mol/l、0.5mol/l,K=cCH3OHcCO×c2H2=0.50.5×12=1(mol/l)-2,A、B溫度相同,B的壓強比A高,CO轉化率更高,平衡時混合氣體的物質的量比A小,由pV=nRT可知,B點時容器的體積VB<10 L;
故答案為:1(mol/l)-2;<10 L;
(2)①有催化劑時,轉化所需時間短,反應速率快;使催化劑平衡不移動,所以HCHO產率不變,故答案為:增大;不變;
②2HCHO(g)+O2(g)═2CO(g)+2H2O(l)該反應為放熱反應,△H=-2(676-158-283)=-470KJ•mol-1,故答案為:2HCHO(g)+O2(g)═2CO(g)+2H2O(l),△H=-470KJ•mol-1

點評 本題考查了化學平衡狀態(tài)和化學反應中的能量變化,側重于圖象的分析和反應熱的計算的考查,題目難度不大.

練習冊系列答案
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(1)用雙線橋法標出電子轉移的方向和數目
3Cu2S+22HNO3=6Cu(NO32+3H2SO4+10NO↑+8H2O
(2)當產生0.1mol NO時,轉移電子總數為0.3×6.02×1023,被還原的物質為0.1mol,共耗HNO30.22mol.
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7.下列說法錯誤的是( �。�
A.實驗室制快速氨氣可用濃氨水滴加到固體NaOH中
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14.某探究小組利用反應CH3COCH3+I2HCl_CH3COCH2I+HI,研究反應物濃度與反應速率的關系,通過測定I2顏色消失所需的時間來確定v(I2).在一定溫度下,測得反應物不同起始濃度下的v(I2)如表:
實驗編號1234
c(CH3COCH3)/mol•L-12.5002.5001.2502.500
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v(I2)/10-6 mol•L-1•s-11.5003.0001.4983.000
下列說法正確的是( �。�
A.I2的起始濃度越大,反應速率越大
B.該反應中HCl是催化劑,c(HCl)的改變不會影響反應速率
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4.圖表法、圖象法是常用的科學研究方法.請回答以下問題
(1)第一電離能I1是指氣態(tài)原子X(g)失去一個電子成為氣態(tài)陽離子X+(g)所需的能量.如圖是部分元素原子的第一電離能I1隨原子序數變化的曲線圖.

①將Na-Ar之間六種元素用短線連接起來(不必寫在答題卷上),構成完整的圖象.從上圖分析可知,同一主族元素原子的第一電離能I1變化規(guī)律是從上到下依次減小
②上圖折線中數字5代表元素在周期表中的位置是第三周期ⅤA族;
(2)已知元素的某種性質“X”和原子半徑、金屬性、非金屬性等一樣,也是元素的一種基本性質.下面給出13種元素的X的數值:試結合元素周期律知識完成下列問題:
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①經驗規(guī)律告訴我們:當形成化學鍵的兩原子相應元素的X差值大于1.7時,所形成的一般為離子鍵;當小于1.7時,一般為共價鍵.試推斷AlBr3中的化學鍵類型是共價鍵(填離子鍵或共價鍵).
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(3)已知:波長為300nm的紫外光的光子所具有的能量約為399kJ/mol.根據下表有關蛋白質分子中重要化學鍵的信息,說明人體長時間照射紫外光后皮膚易受傷害的原因:紫外光具有的能量比蛋白質分子中重要的化學鍵C-C、C-N和C-S的鍵能都大,紫外光的能量足以使這些化學鍵斷裂,從而破壞蛋白質分子.
C--CC--NC--S
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11.A、X、Y、Z和W是原子序數依次增大的五種短周期元素.A和X可組成兩種常溫下為液態(tài)的化合物A2X、A2X2,X和Y也可組成兩種常溫下為固態(tài)的化合物Y2X、Y2X2,且Y2X、Y2X2的焰色反應均為黃色,在元素周期表中,A與Y同主族,X與Z相鄰,Z與W相鄰.請回答:
(1)A2X2的結構式H-O-O-H,Y2X2的電子式
(2)X、Z兩種元素的氫化物中穩(wěn)定性較高的是H2O(填化學式,下同);Z、W兩種元素的最高價氧化物對應的水化物中酸性較強的是HClO4;
(3)W元素在周期表中的位置為第三周期ⅦA族;
(4)將W的單質與ZX2同時通入水中,生成兩種強酸,請寫出其反應的化學方程式:Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4

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8.在氣相中,關于BeF2和SF2的說法錯誤的是( �。�
A.BeF2分子中,中心原子Be的價層電子對數等于2,其空間排布為直線,成鍵電子對數也等于2
B.BeF2分子的立體結構為直線形
C.SF2分子中,中心原子S的價層電子對數等于4,其空間排布為四面體,成鍵電子對數等于2,沒有孤對電子
D.在氣相中,BeF2是直線形而SF2是V形

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9.下列說法中正確的是(  )
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B.在晶體中,1個Si原子和2個O原子形成2個共價鍵?
C.NCl3和 BCl3分子中,中心原子都采用sp3 雜化
D.在“冰→水→水蒸氣→氧氣和氫氣”的變化過程中,各階段被破壞的粒子間主要的相互作用依次是氫鍵、分子間作用力、極性鍵

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