【題目】CH4、H2、C都是優(yōu)質(zhì)的能源物質(zhì),它們?nèi)紵臒峄瘜W(xué)方程式為:
①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣890.3kJmol﹣1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣571.6kJmol﹣1
③C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=﹣393.5kJmol﹣1
(1)在深海中存在一種甲烷細(xì)菌,它們依靠酶使甲烷與O2作用產(chǎn)生的能量存活,甲烷細(xì)菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水,放出的能量(填“>”“<”或“=”)890.3kJ.
(2)甲烷與CO2可用于合成合成氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2═2CO+2H2 , 1g CH4完全反應(yīng)可釋放15.46kJ的熱量,則:
①能表示該反應(yīng)過程中能量變化的是(圖1)(填字母).

②若將物質(zhì)的量均為1mol的CH4與CO2充入某恒容密閉容器中,體系放出的熱量隨著時間的變化如圖2所示,則CH4的轉(zhuǎn)化率為

(3)C(s)與H2(g)不反應(yīng),所以C(s)+2H2(g)═CH4(g)的反應(yīng)熱無法直接測量,但通過上述反應(yīng)可求出C(s)+2H2(g)═CH4(g)的反應(yīng)熱△H=
(4)目前對于上述三種物質(zhì)的研究是燃料研究的重點,下列關(guān)于上述三種物質(zhì)的研究方向中可行的是(填字母).
A.尋找優(yōu)質(zhì)催化劑,使CO2與H2O反應(yīng)生成CH4與O2 , 并放出熱量
B.尋找優(yōu)質(zhì)催化劑,在常溫常壓下使CO2分解生成碳與O2
C.尋找優(yōu)質(zhì)催化劑,利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2
D.將固態(tài)碳合成為C60 , 以C60作為燃料
(5)工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=﹣90.8kJmol﹣1 , 若在溫度相同、容積均為2L的3個容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測得反應(yīng)達到平衡時如表:

容器

反應(yīng)物投入量

1molCO、2mol H2

1mol CH3OH

2mol CO、4mol H2

CH3OH的濃度(mol/L)

c1=0.25

c2

c3

反應(yīng)的能量變化

放出Q1 kJ

吸收Q2 kJ

放出Q3 kJ

平衡常數(shù)

K1

K2

K3

反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率

α1

α2

α3

①下列不能說明該反應(yīng)在恒溫恒容條件下已達化學(xué)平衡狀態(tài)的是
A.v(H2)=2v(CH3OH) B.n(CO)﹕n(H2)﹕n(CH3OH)=1﹕2:1
C.混合氣體的密度不變 D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變 E.容器的壓強不變
②下列說法正確的是
A.c1=c2 B.Q1=Q2 C.K1=K2 D.α23<100%
③如圖表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率v和時間t的關(guān)系圖(圖3):

各階段的平衡常數(shù)如表所示:

t2~t3

t4~t5

t5~t6

t7~t8

K4

K5

K6

K7

K4、K5、K6、K7之間的關(guān)系為(填“>”、“<”或“=”).反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大的一段時間是

【答案】
(1)=
(2)D,63%
(3)﹣74.8kJ?mol﹣1
(4)C
(5)BC,AC,K4>K5=K6=K7,t2~t3
【解析】解:(1)CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣890.3kJmol﹣1,得到甲烷細(xì)菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水放出的熱量等于890.3kJmol﹣1,

所以答案是:=;(2)①甲烷與CO2可用于合成合成氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2═2CO+2H2,1g CH4完全反應(yīng)可釋放15.46kJ的熱量,計算1mol甲烷完全反應(yīng)放出的熱量=15.46KJ×16=247.36KJ,反應(yīng)焓變△H=﹣247.36KJ/mol,反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)物能量高于生成物,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g),△H=﹣247.36KJ/mol,符合能量變化的圖象只有D符合,

所以答案是:D;

②反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g),△H=﹣247.36KJ/mol,圖象可知反應(yīng)達到平衡狀態(tài)放出熱量155.80KJ,則反應(yīng)的甲烷物質(zhì)的量= =0.63mol,甲烷轉(zhuǎn)化率為63%,

所以答案是:63%;(3)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H1=﹣890.3kJ/mol;

②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣571.6kJmol﹣1

③C(s)+O2(g)=CO2(g);△H2=﹣393.5kJ/mol

蓋斯定律計算,②+③﹣①得到,反應(yīng)C(石墨,s)+2H2(g)=CH4(g)△H=﹣74.8 kJmol﹣1

所以答案是:﹣74.8 kJmol﹣1;(4)A.甲烷與氧氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng),可知CO2與H2O反應(yīng)生成CH4和O2為吸熱反應(yīng),故A錯誤;

B.使CO2分解生成碳與O2的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),常溫下不能發(fā)生,故B項不正確;

C.大氣中的CO2和海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2),具有可行性,利用優(yōu)質(zhì)催化劑、太陽能實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,故C正確;

D.將固態(tài)碳合成C60,以C60作燃料,產(chǎn)物相同,研究方向不可行,故D錯誤;

所以答案是:C;(5)①A.v(H2)=2v(CH3OH),表示的是正逆反應(yīng)速率,且滿足二者計算量關(guān)系,說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故A錯誤;

B.n(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1,物質(zhì)的量之比,無法判斷正逆反應(yīng)速率是否相等,無法判斷是否達到平衡狀態(tài),故B正確;

C.混合氣體的密度不變,反應(yīng)前后都是氣體,容器的容積不變,所以氣體的密度始終不變,密度不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù),故C正確;

D.該反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng),反應(yīng)過程中氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化,混合氣體的平均分子量發(fā)生變化,若混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變,說明達到了平衡狀態(tài),故D錯誤;

E.該反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng),氣體的物質(zhì)的量在反應(yīng)中發(fā)生變化,若容器的壓強不變,說明正逆反應(yīng)速率相等,達到了平衡狀態(tài),故E錯誤;

所以答案是:BC;

②A、恒溫恒容條件下,甲加入1molCO、2molH2與乙中1molCH3OH為等效平衡,則達到平衡時各組分的濃度都相等,所以c1=c2,故A正確;

B、由于甲和乙是從不同方向進行的反應(yīng),則甲放出的熱量與乙吸收的熱量不一定相等,故B錯誤;

C、由于甲和乙為從不同的方向進行的可逆反應(yīng),兩個反應(yīng)中溫度相同,則平衡常數(shù)不變,所以K1=K2,故C正確;

D、甲和乙為等效平衡,反應(yīng)的方向完全不同,所以a1=a2,用于丙中濃度為甲的2倍,相當(dāng)于增大了壓強,丙中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率大于甲,即a3>a1,所以a2+a3>100%,故D錯誤;

所以答案是:AC;

③t3時刻,正逆反應(yīng)速率都增大,且逆反應(yīng)速率變化大,平衡向逆反應(yīng)移動,應(yīng)為升高溫度,所以K4>K5;

t6時刻,正逆反應(yīng)速率都減小,且正反應(yīng)速率變化大,平衡向逆反應(yīng)移動;應(yīng)為降低壓強,所以K6=K7

t5~t6正逆速率都增大,平衡不移動,應(yīng)是使用催化劑,K不變,所以K5=K6,所以K4>K5=K6=K7,

根據(jù)t3時刻升高了溫度,平衡向著逆向移動,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減;t4﹣t5時使用催化劑,轉(zhuǎn)化率不變;t6時減小了壓強,平衡向著逆向移動,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小,所以t2~t3段A的轉(zhuǎn)化率最高,

所以答案是:K4>K5=K6=K7; t2~t3

【考點精析】根據(jù)題目的已知條件,利用反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征的相關(guān)知識可以得到問題的答案,需要掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量,通常叫反應(yīng)熱;化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:“等”即 V正=V逆>0;“動”即是動態(tài)平衡,平衡時反應(yīng)仍在進行;“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變;“變”即條件改變,平衡被打破,并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡;與途徑無關(guān),外界條件不變,可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,都可建立同一平衡狀態(tài)(等效).

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列實驗中,對應(yīng)的現(xiàn)象和結(jié)論都正確,且兩者具有因果關(guān)系的是

選項

實驗

現(xiàn)象

結(jié)論

A

常溫下,質(zhì)量和形狀相同的Al片分別和等體積稀HNO3和濃HNO3反應(yīng)

前者產(chǎn)生無色氣體,后者產(chǎn)生紅棕色氣體,且后者反應(yīng)更加劇烈

其他條件相同時,反應(yīng)物濃度越大,反應(yīng)速率越快

B

某食鹽溶液中加入淀粉溶液

溶液不變藍(lán)

該食鹽樣品中一定不含KIO3

C

SO2通入BaCl2 溶液,然后滴入稀硝酸

有白色沉淀產(chǎn)生,加入稀硝酸后沉淀不溶解

所得沉淀為BaSO3,后轉(zhuǎn)化為BaSO4

D

將少量大理石粉未加入1.0mol/L的NH4Cl 溶液中

產(chǎn)生氣體,粉末溶解

NH4Cl水解使溶液呈酸性

A. A B. B C. C D. D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】兩種氣態(tài)烴組成的混合氣體,完全燃燒后得到CO2和H2O的物質(zhì)的量隨著混合烴物質(zhì)的量的變化如圖所示,則下列對混合烴的判斷正確的是 ( 。
①可能有C2H2
②一定有CH4
③一定有C3H8
④一定沒有C4H6
⑤可能有C2H6

A.②⑤
B.②④
C.③④
D.②③

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】銅、鐵、硒、鈷、磷及其化合物在工業(yè)上有重要用途,回答下列問題:

(1)鐵離子(Fe3+)最外層電子排布式為______,其核外共有______種不同運動狀態(tài)的電子。Fe3+比Fe2+更穩(wěn)定的原因是____________________________________。

(2)硒為第四周期元素,相鄰的元素有砷和溴,則三種元素的電負(fù)性從大到小的順序為________(用元素符號表示)。

(3)Na3[Co(NO2)6]常用作檢驗K+的試劑,Na3[Co(NO2)6]中存在的化學(xué)鍵有__________。

(4)常溫下PCl5是一種白色晶體,其立方晶系晶體結(jié)構(gòu)模型如下左圖所示,由A、B兩種微粒構(gòu)成。將其加熱至148℃熔化,形成一種能導(dǎo)電的熔體。已知A、B兩種微粒分別與CCl4、SF6互為等電子體,則A為______,其中心原子雜化軌道類型為__________,B為________。

(5)磷化鋁晶胞如圖所示,A1原子的配位數(shù)為________,若兩個鋁原子之間的最近距離為d pm,NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值, 則磷化鋁晶體的密度ρ=_________g/cm3。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于有機物的說法正確的是

A. 某有機物的分子式為C4H8,能使溴的CCl4溶液褪色,則它在一定條件下與水反應(yīng)時最多可生成的有機物(不考慮立體異構(gòu))4

B. 香葉醇()能發(fā)生加成反應(yīng)不能發(fā)生取代反應(yīng)

C. 青蒿素()的一氯代物有5(不含立體異構(gòu))

D. 苯佐卡因()是局部麻醉藥,分子中含有2種官能團,分子式為C9H10NO2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】甲烷、乙烯和苯屬于不同類型的有機化合物,但它們之間也有共性。下列關(guān)于它們之間共同特點的說法正確的有

A. 都由CH兩種元素組成 B. 都能使酸性KMnO4溶液褪色

C. 都能發(fā)生加成反應(yīng)和取代反應(yīng) D. 在氧氣中完全燃燒后都生成CO2H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某化學(xué)興趣小組為研究生鐵(含碳)與濃硫酸的反應(yīng)情況及產(chǎn)物的性質(zhì),設(shè)計如下實驗。請回答下列問題:

(1)裝置b的名稱______________;按如圖所示裝置進行實驗(夾持裝置及尾氣處理裝置未畫出)。實驗過程中,裝置B中觀察到的現(xiàn)象是________________;裝置C中有白色沉淀生成,該沉淀是____(填化學(xué)式)。

(2)裝置A中還會產(chǎn)生CO2氣體,請寫出產(chǎn)生CO2的化學(xué)方程式:_______________________________

(3)為了驗證裝置A中產(chǎn)生的氣體中含有CO2,應(yīng)先從下列①~④中選出必要的裝置(最簡單)連接A裝置中c處管口,從左到右的順序為_____________________(填序號);然后再進行的操作是從a處多次鼓入N2,其目的是_____________________________

堿石灰① 品紅溶液② 高錳酸鉀溶液③ 澄清石灰水④

(4)某同學(xué)通過驗證實驗后期裝置A中產(chǎn)生的氣體中還含有H2,理由是____________(用離子方程式表示)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】用NA代表阿伏伽德羅常數(shù),下列說法正確的是( 。
A.物質(zhì)的量濃度為0.5mol/L的MgCl2溶液中,含有Cl 個數(shù)為1 NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,11.2 L H2O 所含的分子數(shù)為0.5NA
C.常溫常壓下,1.06g Na2CO3含有的Na+離子數(shù)為0.02 NA
D.18g H2O 和H2O2 的混合物含有的分子數(shù)為1NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列分子或離子中,能提供孤對電子與某些金屬離子形成配位鍵的是( )

①H2O ②NH3 ③Cl ④CN ⑤CO

A. ①② B. ①②③ C. ①②④ D. ①②③④⑤

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