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11.二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀(jì)的新型燃料,未來可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用.
(1)工業(yè)上利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下:
①2H2(g)+CO(g)???CH3OH(g)△H=a kJ•mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=b kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=c kJ•mol-1
現(xiàn)在采用新工藝的總反應(yīng)為3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g),該反應(yīng)的△H=(2a+b+c)kJ•mol-1,平衡常數(shù)表達(dá)式K=cCH3OCH3cCO2c3COc3H2
(2)增大壓強(qiáng),CH3OCH3的產(chǎn)率增大(填“增大”“減小”或“不變”).
(3)原工藝中反應(yīng)①和反應(yīng)②分別在不同的反應(yīng)器中進(jìn)行,無反應(yīng)③發(fā)生.新工藝中反應(yīng)③的發(fā)生提高了CH3OCH3的產(chǎn)率,原因是反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O,使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),從而提高CH3OCH3的產(chǎn)率.
(4)為了尋找合適的反應(yīng)溫度,研究者進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)保持原料氣的組成、壓強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間等因素不變,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖.CO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的規(guī)律是溫度低于240℃時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而增大;溫度高于240℃時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而減小,其原因是在較低溫時(shí),各反應(yīng)體系均未達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)速率影響,隨著溫度的升高反應(yīng)速率增大,CO的轉(zhuǎn)化率也增大;在較高溫時(shí),各反應(yīng)體系均已達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)限度影響,隨著溫度的升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率減�。唬�

(5)已知反應(yīng)②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)某溫度下的平衡常數(shù)為400,此溫度下,在密閉容器中加入CH3OH,反應(yīng)到某時(shí)刻測得各組分的濃度如下:
物質(zhì)CH3OHCH3OCH3H2O
濃度/mol•L-10.640.500.50
①比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大�。簐(正)>(填“>”“<”或“=”)v(逆).
②若開始只加入CH3OH,經(jīng)10min后反應(yīng)達(dá)到平衡,平衡時(shí)CH3OH的轉(zhuǎn)化率α(CH3OH)=97.5%.

分析 (1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算△H;平衡常數(shù)指產(chǎn)物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值;
(2)反應(yīng)前后氣體的氣體減小,增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng);
(3)反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O,使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);
(4)由圖表可知,在較低溫時(shí),反應(yīng)體系均未達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)速率影響,隨著溫度的升高反應(yīng)速率增大,CO的轉(zhuǎn)化率也增大;在較高溫時(shí),反應(yīng)體系均已達(dá)到平衡,隨著溫度的升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率減小;
(5)①將各物質(zhì)的濃度帶入平衡常數(shù)表達(dá)式,將計(jì)算結(jié)果與平衡常數(shù)進(jìn)行比較,從而判斷平衡移動(dòng)方向;
②若開始只加入CH3OH,經(jīng)10min后反應(yīng)達(dá)到平衡,假設(shè)開始加入的甲醇為1mol,設(shè)轉(zhuǎn)化的甲醇為xmol,表示出平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量,反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變,可以用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù),根據(jù)平衡常數(shù)列方程計(jì)算解答.

解答 解:(1)已知①2H2(g)+CO(g)???CH3OH(g)△H=a kJ•mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=b kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=c kJ•mol-1
根據(jù)蓋斯定律,①×2+②+③得3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=(2a+b+c)kJ•mol-1
平衡常數(shù)指產(chǎn)物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值,所以K=cCH3OCH3cCO2c3COc3H2;
故答案為:(2a+b+c)kJ•mol-1;cCH3OCH3cCO2c3COc3H2;
(2)反應(yīng)前后氣體的氣體減小,增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng),即向正反應(yīng)方向移動(dòng),CH30CH3的產(chǎn)率增大;
故答案為:增大;
(3)反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O,使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),從而提高CH3OCH3的產(chǎn)率,
故答案為:反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O,使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),從而提高CH3OCH3的產(chǎn)率;
(4)由圖表可知,溫度低于240℃時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而增大;溫度高于240℃時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而減小,
在較低溫時(shí),各反應(yīng)體系均未達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)速率影響,隨著溫度的升高反應(yīng)速率增大,CO的轉(zhuǎn)化率也增大;在較高溫時(shí),各反應(yīng)體系均已達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)限度影響,隨著溫度的升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率減小,
故答案為:溫度低于240℃時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而增大;溫度高于240℃時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而減�。�
在較低溫時(shí),各反應(yīng)體系均未達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)速率影響,隨著溫度的升高反應(yīng)速率增大,CO的轉(zhuǎn)化率也增大;在較高溫時(shí),各反應(yīng)體系均已達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)限度影響,隨著溫度的升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率減�。�
(5)①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為:K=cCH3OCH3cH2Oc2CH3OH,將所給濃度帶入平衡常數(shù)表達(dá)式:0.5×0.50.442=1.29<400,故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率;
故答案為:>;
②若開始只加入CH3OH,經(jīng)10min后反應(yīng)達(dá)到平衡,假設(shè)開始加入的甲醇為1mol,設(shè)轉(zhuǎn)化的甲醇為xmol,則:
                       2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始量(mol):1                       0                      0
變化量(mol):x                      0.5x                 0.5x
平衡量(mol):1-x                     0.5x                   0.5x
反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變,可以用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù),則0.5x×0.5x1x2=400mol,解得x=0.975,故甲醇的轉(zhuǎn)化率為0.9751×100%=97.5%;
故答案為:97.5%.

點(diǎn)評 本題考查蓋斯定律、化學(xué)平衡計(jì)算、平衡常數(shù)應(yīng)用、注意理解掌握平衡常數(shù)的應(yīng)用,本題較為綜合,題量較大,注意“始、轉(zhuǎn)、平”是解決有關(guān)化學(xué)平衡的“三段論”解題法,難度中等.

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:解答題

8.(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對電子,次外層有2個(gè)電子,其元素符號(hào)為N.
(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子和C元素的正一價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同,B的元素符號(hào)為Cl,C的元素符號(hào)為K.
(3)M能層上有3個(gè)能級,有9個(gè)軌道,作為內(nèi)層最多可容納18個(gè)電子.
(4)D元素的正三價(jià)離子的3d能級為半充滿,D的元素符號(hào)為Fe,其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2
(5)某元素的基態(tài)原子最外層電子排布式為3s23p2,它的次外層上電子云形狀有2種,原子中所有電子占有8個(gè)軌道,核外共有14個(gè)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.現(xiàn)用18mol/L的濃H2SO4來配制100mL 3.6mol/L的稀硫酸.可供選擇的儀器有:①玻璃棒 ②燒瓶 ③燒杯 ④膠頭滴管 ⑤量筒 ⑥托盤天平.請回答下列問題:
(1)上述儀器中,在配制稀H2SO4時(shí)不需要使用的有②⑥(填代號(hào)),還缺少的儀器是100ml容量瓶.
(2)經(jīng)計(jì)算,需量取濃H2SO4的體積為19.6 mL.
(3)配制步驟:量取濃硫酸,小心地倒入盛有少量蒸餾水的燒杯中,攪拌均勻,待冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中,用少量的蒸餾水將燒杯等儀器洗滌2~3次,每次洗滌液也轉(zhuǎn)移到容量瓶中,然后小心地向容量瓶中加入蒸餾水至刻度線,定容,塞好瓶塞,反復(fù)上下顛倒搖勻.
①定容的正確操作是繼續(xù)加蒸餾水至離刻度線下1-2cm時(shí),改用膠頭滴管加水至凹液面最低處與刻度線相切.
②用膠頭滴管往容量瓶中加水時(shí),不小心液面超過了刻度,處理的方法是重新配制(填序號(hào)).
A.吸出多余液體,使凹液面與刻度線相切
B.小心加熱容量瓶,經(jīng)蒸發(fā)后,使凹液面與刻度線相切
C.經(jīng)計(jì)算加入一定量的濃硫酸       
D.重新配制
(4)配制時(shí)下列操作會(huì)導(dǎo)致所配溶液濃度偏高的是be.
a.轉(zhuǎn)移時(shí)有少量溶液濺出      b.定容時(shí)俯視刻度線
c.容量瓶用蒸餾水洗凈后未干燥   d.用量筒量取濃硫酸時(shí),俯視刻度線
e.稀釋后未經(jīng)冷卻就轉(zhuǎn)移定容
(5)圖是該同學(xué)轉(zhuǎn)移溶液的示意圖,其中的錯(cuò)誤是沒有用玻璃棒引流.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

6.Fe(OH)3膠體的說法,正確的是( �。�
A.用丁達(dá)爾效應(yīng)分離Fe(OH)3膠體和FeCl3溶液
B.Fe(OH)3膠體的膠粒帶正電荷,通電時(shí)膠粒向直流電源的負(fù)極移動(dòng),這種現(xiàn)象稱為電泳
C.向沸騰蒸餾水逐滴加飽和FeCl3溶液,至液體呈透明紅褐色時(shí)即得到Fe(OH)3膠體
D.向沸騰的NaOH稀溶液中邊滴加FeCl3飽和溶液,邊用玻璃棒攪動(dòng),然后繼續(xù)煮沸,制備Fe(OH)3膠體

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

6.研究氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子的相互作用時(shí),涉及如下反應(yīng):
2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g) K1△H1<0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g) K2△H2<0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)
請回答下列問題:
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)
的 平 衡 常 數(shù)K=K12K2(用 K 1、K 2 表示).
(2 )若反應(yīng)Ⅰ在絕熱密閉容器中進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)測得NO2( g )的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的示意圖如圖所示,t3 4 時(shí)刻,NO2(g)的轉(zhuǎn)化率 (NO2%)降低的原因是因反應(yīng)為放熱反應(yīng)且反應(yīng)容器為絕熱容器,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,體系的溫度會(huì)升高,故再次達(dá)平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率會(huì)降低.
(3 )若反應(yīng)Ⅱ在恒溫、恒容條件下進(jìn)行,下列能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是AD.
A.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化
B.n ( ClNO )=n ( NO )
C.混合氣體密度不變
D.υ 正 ( NO )=υ 逆 ( ClNO )
(4 )在一定溫度和壓強(qiáng)下,反應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡,當(dāng) NO和 Cl2 的比例不同時(shí),對 Cl 2的轉(zhuǎn)化率及平衡混合物中 ClNO 的體積分?jǐn)?shù)都有影響.設(shè) NO 和 Cl2 起始物質(zhì)的量之比為 x,平衡時(shí) Cl2 的轉(zhuǎn)化率為 a,平衡混合物中 ClNO 的體積分?jǐn)?shù)為y,判斷 a、x、y 三者的相互關(guān)系,用 a 和 x 的代數(shù)式表示 y,y=2ax+1a
(5)實(shí) 驗(yàn) 室 可 用 NaOH 溶 液 吸 收 NO2,反 應(yīng) 為2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O.含 0.2molNaOH 的水溶液與 0.2molNO2 恰好完全反應(yīng)得1L溶液 A,溶液B為 0.1mol•L-1 的CH 3 COONa 溶液,則兩溶液中 c(NO3 - )、c( NO2- )、c ( CH3COO- )由大到小的順序c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-)(已知 HNO 2 的電離常數(shù) K 3=7.1×10-4 mol•L -1,CH3 COOH 的電離常數(shù)K4=1.7×10-5 mol•L-1 ).常溫下,向溶液 B 中加水稀釋過程中,下列比值變大的是a、b、c.
a.c(H+)/c(OH-
b.(OH-)/c( CH3COO-
c.c(Na+)/c( CH3COO-
d.c( CH3COO- )•c(H+)/c(CH3COOH)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

16.肌紅蛋白(Mb)與血紅蛋白(Hb)的主要功能為輸送氧氣與排出二氧化碳.肌紅蛋白(Mb)可以與小分子X(如氧氣或一氧化碳)結(jié)合.反應(yīng)方程式:Mb(aq)+X(g)?MbX(aq)
(1)在常溫下,肌紅蛋白與CO 結(jié)合反應(yīng)的平衡常數(shù)K(CO)遠(yuǎn)大于與O2結(jié)合的平衡常數(shù)K(O2),下列哪個(gè)圖最能代表結(jié)合率(f)與此兩種氣體壓力(p)的關(guān)系c.

(2)①通常用p 表示分子X 的壓力,p0表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)大氣壓.若X 分子的平衡濃度為pp0,上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為K,請用p、p0和K 表示吸附小分子的肌紅蛋白(MbX)占總肌紅蛋白的比例pKpK+p0
②下圖表示37℃下反應(yīng)“Mb(aq)+O2(g)?MbO2(aq)”肌紅蛋白與氧氣的結(jié)合度(α)與氧分壓p(O2)的關(guān)系,p0取101kPa.據(jù)圖可以計(jì)算出37℃時(shí)上述反應(yīng)的正反應(yīng)平衡常數(shù)Kp=2.00.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

3.(1)氨是最重要的氮肥,是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一.其合成原理為:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1.,
在定容2升密閉容器中,使2mol N2和6mol H2混合發(fā)生反應(yīng),平衡時(shí)N2轉(zhuǎn)化率為20%:
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),H2的濃度是2.4mol/L
(2)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇.為探究該反應(yīng)原理,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):在容積為1L的密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,在500℃下發(fā)生發(fā)應(yīng),
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
實(shí)驗(yàn)測得CO2和CH3OH(g)的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間變化如圖1所示:

從反應(yīng)開始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=0.225mol/(L•min)
500℃達(dá)平衡時(shí),CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)為30%.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.常溫下,下列金屬能溶解在濃硫酸中的是( �。�
A.CuB.FeC.AlD.Mg

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.與純水的電離相似,液氨中也存在著微弱的電離:2NH3?NH4++NH2-.據(jù)此判斷,以下敘述錯(cuò)誤的是( �。�
A.一定溫度下液氨中c(NH4+)•c(NH2-)是一個(gè)常數(shù)
B.液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等粒子
C.只要不加入其他物質(zhì),液氨中c(NH4+)=c(NH2-
D.液氨達(dá)到電離平衡時(shí)c(NH3)=c(NH4+)=c(NH2-

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