【題目】將生物質(zhì)氣(主要成分為CO、CO2和H2)甲烷化是改善燃氣質(zhì)量、改善燃氣熱值的有效手段之一。在催化劑的作用下,某密閉容器中,進行生物質(zhì)氣甲烷化時發(fā)生的主要反應(yīng)為
①CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H1;
②CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H2=-165.1kJ·mol-1;
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=-41.2kJ·mol-1。
請回答下列問題:
(1)△H1=___________,該反應(yīng)在___________(填“高溫”或“低溫”)條件下能夠自發(fā)進行。
(2)在合成氣投料比保持恒定時,體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強的關(guān)系如圖所示。α(CO)隨溫度升高而減小的原因是______________________。圖中的壓強由大到小的順序為___________。
(3)溫度為T1℃,在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng)CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g),該反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為v正=k正c(CO)c3(H2),逆反應(yīng)速率為v逆=k逆c(CH4)·c(H2O),k正、k逆為速率常數(shù),受溫度影響。在第I個容器中,3min反應(yīng)達到平衡時,CH4與CO的體積分數(shù)相同,則氫氣的速率v(H2)=___________;下列說法正確的是___________(填序號)。
A.當溫度改變?yōu)門2時,若k正=1.5k逆,則T2>T1
B.達平衡時,容器Ⅱ中H2的體積分數(shù)小于25%
C.達平衡時,容器Ⅲ與容器I中的總壓強之比小于19︰20
D.達平衡時,容器Ⅱ中α(CO)大于容器I中α(CO)
(4)甲烷可作燃料電池的原料,若電解質(zhì)為鹽酸,當外電路轉(zhuǎn)移16mol電子時(不考慮電子的損失),將負極產(chǎn)生的氣體全部通入到2L1.5mol/L的NaOH溶液中充分反應(yīng),則溶液中所有離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是______________________。
【答案】-206.3kJ·mol-1 低溫 反應(yīng)①與反應(yīng)③皆為放熱反應(yīng),溫廢升高,平衡向左移動,使得CO的轉(zhuǎn)化率減小 P3>P2>P1 v(H2)=1mol·L-1·min-1 C c(Na+)>c(HCO3-)> c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
【解析】
第(1)問從蓋斯定律和反應(yīng)能否自發(fā)進行角度分析,第(2)、(3)問從溫度、壓強對化學(xué)平衡的影響分析,第(4)問注意水解程度:CO32->HCO3-,即可比較離子濃度大小。
(1)由蓋斯定律,△H1=△H2+△H3=-165.1+(-41.2)=-206.3kJ·mol-1;反應(yīng)后氣體體積變小,是一個熵減的反應(yīng)(ΔS<0),由△H-T△S可知ΔH<0,ΔS<0在低溫下能自發(fā)進行;
(2)反應(yīng)①與反應(yīng)③皆為放熱反應(yīng),溫廢升高,平衡向左移動,使得CO的轉(zhuǎn)化率減。环磻(yīng)①正方向為體積減小的方向,增大壓強平衡正向移動,轉(zhuǎn)化率增大,P3的轉(zhuǎn)化率最大,則P3壓強最大;故P3>P2>P1;
(3)由題意列“三段式”,
CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)
起始量(mol):2 4 0 0
變化量(mol):x 3x x x
平衡量(mol):2-x 4-3x x x
反應(yīng)達到平衡時,CH4與CO的體積分數(shù)相同,則:2-x=x,x=1,故v(H2)=1mol·L-1·min-1。
溫度為T1時達到平衡狀態(tài)時K1=1,當溫度改變?yōu)?/span>T2時正逆反應(yīng)速率相等,k正c(CO)c3(H2) =k逆c(CH4)·c(H2O),又k正=1.5k逆,則K2=1.5, K2>K1,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),則T2<T1,故A錯誤;與I中H2的體積分數(shù)為25%相比,Ⅱ投料減半,相當于減小壓強,平衡逆向移動,H2的體積分數(shù)應(yīng)大于25%,故B錯誤;同時Ⅱ中α(CO)應(yīng)小于容器I中α(CO),故D錯誤;Ⅲ中開始時濃度商=,反應(yīng)正向進行,又該反應(yīng)為氣體體積減小反應(yīng),達平衡時總物質(zhì)的量小于1+1+0.6+1.2=3.8mol,I中平衡時總物質(zhì)的量為4mol,恒容恒溫時氣體壓強之比等于其物質(zhì)的量之比,故容器Ⅲ與容器I中的總壓強之比小于19︰20,C項正確;
(4)甲烷燃料電池負極反應(yīng)為CH4-8eˉ+ 2H2O ==CO2↑+8H+,轉(zhuǎn)移16mol電子時負極產(chǎn)生2molCO2,與3molNaOH反應(yīng)得1molNaHCO3和1molNa2CO3,由于水解程度:CO32->HCO3-,故離子濃度大小為c(Na+)>c(HCO3-)> c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列離子方程式表示的是鹽類的水解且正確的是( )
A. HS-+H2OH3O++S2-
B. HS-+H+===H2S
C. CO32-+2H2OH2CO3+2OH-
D. Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】甲、乙是元素周期表中同一周期IIA和IIIA的兩種元素,若甲的原子序數(shù)為X,則乙的原子序數(shù)不可能是( )
A. X+1B. X+13C. X+11D. X+25
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鋰離子電池應(yīng)用十分廣泛,從廢舊鉆酸鋰(LiCoO2)鋰離子電池中回收鋁、鐵、鈷、鋰等元素成了重要的研究課題,F(xiàn)欲利用圖19所示的工藝流程回收廢舊電池中的某些金屬資源(部分條件未給出);卮鹣铝袉栴}:
已知:①濾液1中陽離子有H+、Co2+、Fe2+、Al3+、Li+等;
②兩種物質(zhì)不同溫度下的溶解度如下表所示:
(1)鈷酸鋰( LiCoO2)鈷元素的化合價為___________。
(2)浸泡時加入Na2SO3的主要目的是______________________;可用鹽酸代替H2SO4和Na2SO3的混合液,但缺點是______________________。
(3)濾液1中加入NaClO3的主要目的是______________________(用離子方程式表示)。
(4)為了使Fe3+、Al3+沉淀完全(通常認為金屬離子濃度小于或等于10-5mo·L-1時已沉淀完全)加入氨水調(diào)節(jié)pH的最小值是___________。(已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34,1g3=0.52)
(5)濾液3中加入飽和Na2CO3溶液,過濾后,需要用“熱水洗滌”的原因是___________。
(6)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備,利用如圖所示的裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為___________(填化學(xué)式)溶液;陽極電極反應(yīng)式為______________________;電解過程中Li+向___________(填“A”或“B”)電極遷移。
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】金屬鈦性能優(yōu)越,被譽為繼Fe、Al后應(yīng)用廣泛的“第三金屬”"
(1)Ti位于周期表的___________(填“s”“p”“d"或“ds")區(qū),寫出基態(tài)Ti的外圍電子排布式:___________。
(2)月球巖石——玄武巖的主要成分為鈦酸亞鐵( FeTiO3)。FeTiO3與80%的硫酸反應(yīng)可生成TiOSO4。其中SO42-的 VSEPR模型為___________。
(3)TiCl2可用作烯烴定向聚合的催化劑,例如丙烯用三乙基鋁和三氯化鈦作催化劑時,可以發(fā)生下列聚合反應(yīng):nCH3CH=CH2 ,該反應(yīng)中涉及的物質(zhì)中碳原子的雜化軌道類型有___________:反應(yīng)中涉及的元素中電負性最大的是___________。
(4)羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑、汽油抗爆劑等。1mol Fe(CO)5分子中含___________molσ鍵,與CO互為等電子體的離子是___________(填化學(xué)式,寫一種)。
(5)金屬鈦有兩種同素異形體,常溫下是六方堆積,高溫下是體心立方堆積。如圖所示是鈦晶體的一種晶胞,該六棱柱底邊邊長為c cm,高為a cm,則:
①該晶胞中Ti的配位數(shù)為___________。
②該鈦晶體的密度為______________________g·cm-3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,列出計算式即可)。
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】我國早期科技叢書《物理小識·金石類》寫到:“青礬廠氣熏人,衣服當之易爛,載木不盛,惟烏柏樹不畏其氣”,“青礬”則是綠礬,強熱時發(fā)生如下反應(yīng):
2FeSO4·7H2O→Fe2O3+SO3+SO2+7H2O
回答下列問題:
(1)基態(tài)硫原子的價層電子排布式___________,其最高能級上電子云形狀是___________,上述四種元素電負性由大到小的順序是___________,從結(jié)構(gòu)的角度解釋Fe3+穩(wěn)定性強于Fe2+的原因是__________。
(2)氧、硫能形成許多化合物,如:H2O、SO2、SO3、SO42-,這些物質(zhì)的中心原子雜化軌道類型為SP2的是___________,空間構(gòu)型是V形的分子是___________,屬于非極性分子的是___________。
(3)已知Fe2O3熔點為1565℃,在熔化狀態(tài)下液體中存在兩種粒子,則其晶體類型最可能是___________,若FeO與Fe2O3晶體類型相同,則二者熔點較高的物質(zhì)是___________。
(4)鐵的某種氧化物晶胞如圖所示(實心球為鐵原子);
①該氧化物的化學(xué)式為___________。
②氧、鐵的原子半徑分別為rO pm、rFe pm,晶體密度為ρg·cm-3,阿伏伽德羅常數(shù)的值為NA,該晶胞的空間利用率為___________(用含π的式子表示)
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】具有抗菌作用的白頭翁素衍生物M的合成路線如下圖所示:
已知:ⅰ.RCH2BrR—HC=CH—R'
ⅱ.R—HC=CH—R'
ⅲ.R—HC=CH—R'(以上R、R'、R″代表氫、烷基或芳基等)
(1)D中官能團名稱為_____,A的化學(xué)名稱為_____。
(2)F的結(jié)構(gòu)簡式為_____,則與F具有相同官能團的同分異構(gòu)體共_____種(考慮順反異構(gòu),不包含F)。
(3)由G生成H的化學(xué)方程式為_____,反應(yīng)類型為_____。
(4)下列說法不正確的是_____(選填字母序號)。
a.可用硝酸銀溶液鑒別B、C兩種物質(zhì)
b.由H生成M的反應(yīng)是加成反應(yīng)
c.1 mol E最多可以與4 mol H2發(fā)生加成反應(yīng)
d.1 mol M與足量NaOH溶液反應(yīng),消耗4 mol NaOH
(5)以乙烯為起始原料,結(jié)合已知信息選用必要的無機試劑,寫出合成的路線(用結(jié)構(gòu)簡式表示有機物,用箭頭表示轉(zhuǎn)化關(guān)系,箭頭上注明試劑和反應(yīng)條件)。__________
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com