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【題目】甲醇是一種可再生能源,由CO2制備甲醇的過程可能涉及的反應如下:

反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H1=-49.58kJ·mol-1

反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2

反應Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H3=-90.77kJ·mol-1

回答下列問題:

(1)反應Ⅱ的△H2=_________________。

(2)反應Ⅲ能夠自發(fā)進行的條件是_______________(較低溫度” “較高溫度任何溫度” )

(3)恒溫,恒容密閉容器中,對于反應Ⅰ,下列說法中能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是______

A.混合氣體的密度不再變化 B.混合氣體的平均相對分子質量不再變化

CCO2、H2CH3OH、H2O的物質的量之比為1311

D.甲醇的百分含量不再變化

(4)對于反應Ⅰ,不同溫度對CO2的轉化率及催化劑的效率影響如圖所示,下列有關說法不正確的是__________

A.其他條件不變,若不使用催化劑,則250℃時CO2的平衡轉化率可能位于M1

B.溫度低于250 ℃時,隨溫度升高甲醇的產率增大

CM 點時平衡常數比N點時平衡常數大

D.實際反應應盡可能在較低的溫度下進行,以提高CO2的轉化率

(5)已知下列物質在20℃下的Ksp如下,試回答下列問題:

化學式

AgCl

AgBr

AgI

Ag2S

Ag2CrO4

顏色

白色

淺黃色

貨色

黑色

紅色

Ksp

1.8×10-10

5.4×10-13

8.3×10-17

6.3×10-50

2.0×10-12

20℃時,上述五種銀鹽飽和溶液中,Ag+物質的量濃由大到小的順序是____________。

②向BaCl2溶液中加入AgNO3KBr,當兩種沉淀共存時c(Br-)/c(Cl-)=________________。

測定水體中氯化物的含量,常用標準硝酸銀法進行滴定,滴定時,應加入的指示劑是____。

A.KBr BKI CK2S DK2CrO4

(6)已知25℃時Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.1×10-33

①在25℃下,向濃度均為0.1 mol·L-1AlCl3CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成______________沉淀(填化學式)。

②溶液中某離子物質的量濃度低于1.0×10-5 mol·L-1時,可認為已沉淀完全,F向一定濃度的AlCl3FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水,當Fe3+剛好完全沉淀時,測定c(Al3+)=0.2mol·L-1。此時所得沉淀中___________(還含有不含有”)Al(OH)3,并請寫出計算過程。

【答案】+41.19kJmol1 較低溫度 BD ABD Ag2CrO4AgClAgBrAgIAg2S 3×10-3 D Al(OH)3; 不含有

【解析】

(1)反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=49.58kJmol1,反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2,反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H3=90.77kJmol1,根據蓋斯定律:Ⅱ=ⅠⅢ得反應△H2=+41.19kJmol1;

故答案為:+41.19kJmol1;

(2)△G=△HT△S<0時,反應能夠自發(fā)進行,該反應的△S<0、△H<0,當溫度較低時,反應能夠自發(fā)進行,

故答案為:較低溫度;

(3)A.由于氣體的質量、體積不變,則無論是否達到平衡狀態(tài),混合氣體的密度都不變化,不能作為判斷是否平衡的依據,故A錯誤;

B. 反應前后氣體的物質的量不等,混合氣體的平均相對分子質量不再變化,可說明氣體的物質的量不再變化,說明達到平衡狀態(tài),故B正確;

C. 平衡常數未知,CO2、H2、CH3OH、H2O的物質的量之比為1:3:1:1,不能判斷是否達到平衡狀態(tài),故C錯誤;

D. 甲醇的百分含量不再變化,可說明達到平衡狀態(tài),故D正確。

故答案為:BD;

(4)A.化學反應速率隨溫度的升高而加快,催化劑的催化效率降低,所以v(M)有可能小于v(N),故A錯誤;

B. 溫度低于250℃時,隨溫度升高平衡逆向進行,甲醇的產率減小,故B錯誤;

C. 升高溫度二氧化碳的平衡轉化率減小,則升溫平衡逆向移動,所以M化學平衡常數大于N,故C正確;

D. 為提高CO2的轉化率,平衡正向進行,反應是放熱反應,低的溫度下進行反應,平衡正向進行,但催化劑的活性、反應速率減小,故D錯誤;

故答案為:ABD;

(5) ① 20℃時,上述五種銀鹽飽和溶液中,Ag+物質的量濃度可以計算得到:

Ksp(AgCl)=c(Ag+)×c(Cl-)=2.0×10-10,c(Ag+)=≈1.34×10-5mol/L,

Ksp(AgBr)=c(Ag+)×c(Br-)=5.4×10-13,c(Ag+)=≈7.3×10-7mol/L,

Ksp(AgI)=c(Ag+)×c(I-)=8.3×10-17c(Ag+)=≈9.1×10-9mol/L,

Ksp(Ag2S)=c(Ag+)2×c(S2-)=c(Ag+)2×0.5×c(Ag+)=0.5×c(Ag+)3=6.3×10-50,c(Ag+)=≈5.01×10-17mol/L;

Ksp(Ag2CrO4)=c(Ag+)2×c(CrO42-)=c(Ag+)2×12×c(Ag+)=12×c(Ag+)3=2.0×10-12c(Ag+)=≈1.59×10-4mol/L;

所以三種銀鹽的飽和溶液中,Ag+物質的量濃度由大到小的順序是:Ag2CrO4AgClAgBrAgIAg2S;

故答案為:Ag2CrO4AgClAgBrAgIAg2S;

BaCl2溶液中加入AgNO3KBr,當兩種沉淀共存時,依據溶度積常數判斷AgBr的溶解度小于AgCl溶解度,AgCl+Br-=AgBr+Cl-=3×10-3,

故答案為:3×10-3;

指示劑的作用是為了準確表示反應達到了終點,所以需要現象明顯,同時不能影響反應的正常進行,根據數據可知,飽和時只有Ag2CrO4中的c(Ag+)AgCl中的c(Ag+)大,說明在AgCl沉淀完全后再產生Ag2CrO4沉淀,其他均在AgCl之前產生沉淀,不能作為指示劑,故選D,

故答案為:D;

(6)①根據Al(OH)3、Cu(OH)2的溶度積常數,在25℃下,向濃度均為0.1molL1AlCl3CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水, ,加入相同的濃度的氨水,則Al(OH)3最先析出,

故答案為:Al(OH)3;

②Fe3+完全沉淀時,c(OH)3==4.0×10-33c(Al3+)c(OH-)3=0.2×4.0×10-33=8×10-34<Ksp[Al(OH)3],所以沒有生成Al(OH)3沉淀,故答案為:不含有。

練習冊系列答案
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