【題目】(1)2017年5月,我國在南海成功開采“可燃冰”(甲烷水合物),標(biāo)志著在技術(shù)方面取得了突破性進(jìn)展。甲烷是優(yōu)質(zhì)的清潔能源,綜合開發(fā)利用能有效緩解大氣污染問題。
已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g) +2H2O(g) ΔH =- 802 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH =-566kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) ΔH =- 44kJ·mol-1
則1mol CH4(g)不完全燃燒生成CO和H2O(l) 的熱化學(xué)方程式為:________________。
(2)甲烷轉(zhuǎn)化為CO和H2的反應(yīng)為:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH>0。
①一定條件下,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖1所示。則P1________P2(填“<”、“>”或“=”) ;A、B、C 三點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)(KA、KB、KC)由大到小的順序?yàn)?/span>___________________。
②將CH4和H2O(g)按等物質(zhì)的量混合,一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡,CH4轉(zhuǎn)化率為50%。則反應(yīng)前與平衡后,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量之比為________________。
(3)甲烷燃料電池工作原理如上圖2所示。a氣體是______________,b氣體通入電極的反應(yīng)式為__________。
【答案】CH4(g)+3/2O2(g)===CO(g)+2H2O(l) ΔH=-607 kJ/mol <KC>KB>KA3:2(或1.5)O2(或氧氣)CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+
【解析】
(1)由蓋斯定律計(jì)算可得CH4(g)不完全燃燒生成CO和H2O(l)的熱化學(xué)方程式;(2)該反應(yīng)是化學(xué)化學(xué)計(jì)量數(shù)增大的吸熱反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);由三段式計(jì)算得到平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量,結(jié)合質(zhì)量守恒定律求得平衡時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量,由此可得反應(yīng)前與平衡后混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量之比;(3)由H+或e—的移動(dòng)方向可知,a為正極、b為負(fù)極。
(1)給已知熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③,由蓋斯定律①—②×+③×2可得1mol CH4(g)不完全燃燒生成CO和H2O(l) 的熱化學(xué)方程式CH4(g)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l),則ΔH=ΔH1—ΔH2×+ΔH3×2=(-802kJ/mol)—(-566kJ·mol-1)×+(-44kJ·mol-1)×2=-607 kJ/mol;(2)①甲烷轉(zhuǎn)化為CO和H2的反應(yīng)為化學(xué)化學(xué)計(jì)量數(shù)增大的吸熱反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),由圖可知,相同溫度時(shí),CH4的平衡轉(zhuǎn)化率P1大于P2,則壓強(qiáng)大小為P1小于P2;由圖可知反應(yīng)溫度的大小順序?yàn)椋篊>B>A,則對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)由大到小的順序?yàn)镵C>KB>KA;②設(shè)起始CH4和H2O(g)的物質(zhì)的量均為1mol,由題給數(shù)據(jù)建立如下三段式:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
n起(mol) 1 1 0 0
Δn(mol) 1×50% 1×50% 1×50% 3×50%
n平(mol) 0.5 0.5 0.5 1.5
反應(yīng)前混合氣體的總物質(zhì)的量為2mol,總質(zhì)量為34g,平均相對(duì)分子質(zhì)量為;平衡后混合氣體的總物質(zhì)的量為3mol,總質(zhì)量為34g,平均相對(duì)分子質(zhì)量為,則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量之比為3:2;(3)由題給圖示H+或e—的移動(dòng)方向可知,燃料電池中a為正極、b為負(fù)極,則a氣體是O2,在正極放電發(fā)生還原反應(yīng),b氣體是CH4,在負(fù)極放電發(fā)生氧化反應(yīng),電極的反應(yīng)式為CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(題文)近年來,研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)。過程如下:
(1)反應(yīng)Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1
反應(yīng)Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式:________________。
(2)對(duì)反應(yīng)Ⅱ,在某一投料比時(shí),兩種壓強(qiáng)下,H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。
p2_______p 1(填“>”或“<”),得出該結(jié)論的理由是________________。
(3)I-可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑,可能的催化過程如下。將ii補(bǔ)充完整。
i.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2O
ii.I2+2H2O+__________________+_______+2 I-
(4)探究i、ii反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)如下:分別將18 mL SO2飽和溶液加入到2 mL下列試劑中,密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序號(hào) | A | B | C | D |
試劑組成 | 0.4 mol·L-1 KI | a mol·L-1 KI 0.2 mol·L-1 H2SO4 | 0.2 mol·L-1 H2SO4 | 0.2 mol·L-1 KI 0.0002 mol I2 |
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 溶液變黃,一段時(shí)間后出現(xiàn)渾濁 | 溶液變黃,出現(xiàn)渾濁較A快 | 無明顯現(xiàn)象 | 溶液由棕褐色很快褪色,變成黃色,出現(xiàn)渾濁較A快 |
①B是A的對(duì)比實(shí)驗(yàn),則a=__________。
②比較A、B、C,可得出的結(jié)論是______________________。
③實(shí)驗(yàn)表明,SO2的歧化反應(yīng)速率D>A,結(jié)合i、ii反應(yīng)速率解釋原因:________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) ΔH
(1)判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是______(填序號(hào))。
a.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等 b.混合氣體的密度不變
c.混合氣體的總物質(zhì)的量不變 d.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
(2)CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1。
實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3ⅹ104 kPa左右,選擇此壓強(qiáng)的理由是______。
(3)右圖2表示在溫度分別為T1、T2時(shí),平衡體系中H2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線,A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率A______C(填“>”、“=”或“<”,下同),A、C兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)A______C,由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可采用______的方法(填“升溫”或“降溫”)。
(4)圖I是反應(yīng)時(shí)CO和CH3OH的濃度隨時(shí)間的變化情況,從反應(yīng)開始到平衡,用CO濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(CO)=______。
(5)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式______________________________
(6)當(dāng)溫度升高時(shí),該平衡常數(shù)K將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(7)恒容條件下,下列措施中能使增大的有______
A.升高溫度 B.充入He氣 C.再充入1molCO和2molH2 D.使用催化劑
(8)在恒溫條件下,保持CO濃度不變,擴(kuò)大容器體積,則平衡______(填“逆向移動(dòng)”、“正向移動(dòng)”、“不移動(dòng)”)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是( )
A.氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是元素化合價(jià)的升降
B.氯化鈉溶液在電流的作用下電離產(chǎn)生Na+、Cl-
C.發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)也可能同時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)
D.氧化反應(yīng)一定先于還原反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑,能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中,將CO和H2S混合加熱并達(dá)到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=1。反應(yīng)前CO物質(zhì)的量為1mol,平衡后CO物質(zhì)的量為0.8mol。下列說法正確的是
A. 羰基硫的電子式為: B. 通入CO后,正反應(yīng)速率逐漸增大
C. 再加入0.1molH2S和0.1molH2,平衡不移動(dòng) D. 反應(yīng)前H2S物質(zhì)的量為0.25mol
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象與圖形相符合的是( )
A. 稀硫酸滴加到 B a ( O H ) 2 溶液中(橫坐標(biāo)是稀硫酸的體積,縱坐標(biāo)為溶液的導(dǎo)電能力)
B. 鐵粉加到一定量 CuSO4 溶液中(橫坐標(biāo)是鐵粉的質(zhì)量,縱坐標(biāo)為沉淀質(zhì)量)
C. CO2 通入一定量 NaOH 溶液中(橫坐標(biāo)是 CO2 的體積,縱坐標(biāo)為溶液的導(dǎo)電能力)
D. 稀鹽酸滴加到一定量 NaOH 溶液中(橫坐標(biāo)是稀鹽酸的體積,縱坐標(biāo)為鈉離子物質(zhì)的量)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】N2F2分子中四個(gè)原子都在同一平面內(nèi),由于幾何形狀的不同,存在順式和反式兩種同分異構(gòu)體。據(jù)此判斷N2F2分子中兩個(gè)N原子之間化學(xué)鍵的組成為( )
A. 一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵B. 僅有一個(gè)σ鍵
C. 僅有一個(gè)π鍵D. 一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵
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