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9.甲醇是重要的化工原料,又是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應用前景.
(1)已知反應CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H=-99kJ.mol-1中的相關化學鍵鍵能如表:
化學鍵H-HC-OC≡CH-OC-H
E/(KJ.mol-1436343x465413
則x=1076.
(2)在一容積可變的密閉容器中,1molCO與2molH2發(fā)生反應:
CO(g)+2H2(g)$\stackrel{催化劑}{?}$CH3OH(g)△H1<0,
CO在不同溫度下的平衡轉化率(α)與壓強的關系如圖1所示.

①a、b兩點的反應速率:v(a)<v(b)(填“>”、“<”、“=”)
②T1<T2 (填“>”、“<”、“=”),原因是該反應是放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動,CO的平衡轉化率減小,故Tl<T2
③在c點條件下,下列敘述能說明上述反應能達到化學平衡狀態(tài)的是bc(填代號)
a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍     b.CH3OH的體積分數(shù)不再改變
c.混合氣體的密度不再改變        d.CO和CH3OH的物質的量之和保持不變
 ④計算圖中a點的平衡常數(shù)KP=1.6×10-7(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù)).
(3)利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)合成甲醇,發(fā)生主要反應如下:
 I:CO(g)+2H2(g)$\stackrel{催化劑}{?}$CH3OH(g)△H1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)$\stackrel{催化劑}{?}$CO(g)+H2O(g)△H2
Ⅲ:CO2(g)+3H2(g)$\stackrel{催化劑}{?}$CH3OH(g)+H2O(g)△H3
上述反應對應的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,它們隨溫度變化曲線如圖2所示.則△H1<△H3(填“>”、“<”、“=”),理由是由圖可知,隨著溫度升高,K2減小,則△H2>0,根據(jù)蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2,所以△H1<△H3

分析 (1)根據(jù)反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算;
(2)①壓強越大反應速率越快,所以a、b兩點的反應速率:v(a)<v(b);
 ②壓強相同時一氧化碳的轉化率高,所以平衡正向移動,而正反應是放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動,CO的平衡轉化率減小,故Tl<T2;
③根據(jù)化學平衡時正逆反應速率相等,各物質含量不再改變分析;
④結合化學平衡三行計算列式計算平衡物質的物質的量,用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù);
(3)反應1、2、3其對應的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,根據(jù)圖1它們隨溫度變化的曲線結合蓋斯定律進行分析解答.

解答 解:(1)反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能,則△H=2×436+x-343-413×3-465=-99,解得x=1076;
故答案為:1076;
(2)①壓強越大反應速率越快,所以a、b兩點的反應速率:v(a)<v(b);
故答案為:<;
②該反應是放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動,CO的平衡轉化率減小,故Tl<T2;
故答案為:<;該反應是放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動,CO的平衡轉化率減小,故Tl<T2;
③a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍均為正反應速率,不能說正逆反應速率相等,故a錯誤;     
b.CH3OH的體積分數(shù)隨著反應的進行增大,不再改變時化學平衡,故b正確;
c.混合氣體的總質量不變,容器可變,則混合氣體的體積減小,密度增大,不再改變時化學平衡,故c正確;                
d.CO和CH3OH的物質的量之和保持不變,不能說明化學平衡,故d錯誤;
故答案為:bc;
④a點的一氧化碳轉化率為50%,總壓為0.5MPa,
               CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol)    1      2          0
變化量(mol)   x       2x         x
平衡量(mol)  1-x     2-2x        x
而一氧化碳轉化率為50%,所以x=0.5mol,Kp=$\frac{\frac{0.5}{2}×0.5}{\frac{0.5}{2}×0.5×(\frac{1}{2}×0.5)^{2}}$=1.6×10-7
故答案為:1.6×10-7;
(3)由圖可知,隨著溫度升高,K2減小,則△H2>0,根據(jù)蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2,所以△H1<△H3.;
故答案為:<;由圖可知,隨著溫度升高,K2減小,則△H2>0,根據(jù)蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2,所以△H1<△H3

點評 本題考查熱化學方程式書寫、化學平衡圖象、影響化學平衡的因素、化學平衡常數(shù)等,難度中等,掌握利用“定一議二”原則分析和化學平衡常數(shù)的計算,注意對題目信息的讀。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

8.煤炭燃燒中會產生大量煙氣容易透成污染,用下圖所示的電解池在較高溫度下反應,可以凈化煙氣,月下列列斷不正確的是( 。
A.據(jù)圖可知,陽極反應式為SO42--2e-=SO2↑+O2
B.SO2在陰極與O2反應生成硫酸根,則方程式為SO2+O2+2e-=SO42-
C.陽極失去2mol電子時,理論上可以得到標準狀況下11.2L氧氣
D.CO2不參與電極反應,凈化器中CO2濃度升高

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

9.NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值.下列敘述正確的是( 。
A.常溫常壓下,2.24 LSO2中所含氧原子數(shù)為0.2NA
B.將1 mol Cl2通入水中,HC1O、Cl-、ClO-粒子數(shù)之和為2NA
C.1 mol NO2與足量H2O反應,轉移的電子數(shù)為NA
D.0.1 mol熔融的NaHSO4中陽離子數(shù)目為0.lNA

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

6.磷化鋁(AlP)和磷化氫(PH3)都是糧食儲備常用的高效熏蒸殺蟲劑.
(1)磷元素位于元素周期表第周期族.AlP遇水蒸氣會發(fā)生反應放出PH3氣體,該反應的另一種產物的化學式為Al(OH)3
(2)PH3具有強還原性,能與CuSO4溶液反應,配平該反應的化學方程式:□CuSO4+□PH3+□H2O═□Cu3P↓+□H3PO4+□H2SO4
(3)工業(yè)制備PH3的流程如圖所示.

①黃磷和燒堿溶液反應的化學方程式為P4+3NaOH+3H2O=PH3↑+3NaH2PO2,次磷酸屬于一(填“一”“二”或“三”)元酸.
②若起始時有1molP4參加反應,則整個工業(yè)流程中共生成2.5mol PH3.(不考慮產物的損失)

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

4.聯(lián)氨(N2H4)及其衍生物是一類重要的火箭燃料.N2H4與N2O4反應能放出大量的熱.
(1)已知:2NO2(g)?N2O4(g),N2O4為無色氣體.
①在上述條件下反應能夠自發(fā)進行,則反應的△H<0(填寫“>”、“<”、“=”)
②一定溫度下,在密閉容器中反應2NO2(g)═N2O4(g)達到平衡,達到平衡狀態(tài)的標志BDE.
A用NO2、N2O4的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為2:1的狀態(tài)
B單位時間內生成n mol N2O4的同時生成2nmolNO2
C 混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)
D混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)
E混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態(tài)
③其他條件不變時,下列措施能提高NO2轉化率的是BC(填字母)
A 減小NO2的濃度    B 降低溫度    C 增大壓強   D 升高溫度
(2)25℃時,0.1molN2H4(l)與足量N2O4(l)完全反應生成N2(g)和H2O(l),放出61.25kJ的熱量.請寫出該反應的熱化學方程式:2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)△H=-1225kJ/mol.
(3)17℃、1.01×105Pa,往10L密閉容器中充入NO2,達到平衡時,n(NO2)=2.0mol,
n(N2O4)=1.6mol.則反應初始時,充入NO2的物質的量濃度為0.52mol/L;NO2的轉化率為61.5%;該溫度下該反應的平衡常數(shù)K為4;該溫度下反應N2O4(g)?2NO2(g)的平衡常數(shù)K為0.25.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

14.二氧化碳是引起“溫室效應”的主要物質,節(jié)能減排,高效利用能源,能夠減少二氧化碳的排放.
(1)在一定溫度下的2L固定容積的密閉容器中,通入2mol CO2和3mol H2,發(fā)生的反應為:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),△H=-a kJ•mol-1(a>0),測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖1所示.
①能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是AB.(選填編號)
A.CO2的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變
B.混合氣體的壓強不隨時間的變化而變化
C.單位時間內每消耗1.2mol H2,同時生成0.4molH2O
D.該體系中H2O與CH3OH的物質的量濃度之比為1:1,且保持不變
②計算該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=0.20.(保留兩位有效數(shù)字).若改變條件C(填選項),可使K=1.
A.增大壓強   B.增大反應物濃度   C.降低溫度
D.升高溫度   E.加入催化劑
(2)直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于其結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注.DMFC的工作原理如圖2所示:
①通入a氣體的電極是電池的負(填“正”或“負”)極,其電極反應式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
②常溫下,用此電池以惰性電極電解0.5L飽和食鹽水(足量),若兩極共生成氣體1.12L(已折算為標準狀況下的體積),則電解后溶液的pH為13(忽略溶液的體積變化)
(3)有一種用CO2生產甲醇燃料的方法:
已知:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ•mol-1
CH3OH(g)=CH3OH(l)△H=-b kJ•mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-c kJ•mol-1
H2O(g)=H2O(l)△H=-d kJ•mol-1,
則表示CH3OH(l)燃燒熱的熱化學方程式為:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-($\frac{3}{2}$c+2d-a-b)kJ•mol-1

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

1.氮的氫化物NH3、N2H4等在工農業(yè)生產、航空航天等領域有廣泛應用.
(1)液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視.它在安全性、價格等方較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢.氨的燃燒實驗涉及下列兩個相關的反應:
①4NH3(g)+5O2 (g)=4NO (g)+6H2O (L)△H1
②4NH3(g)+6NO(g)=5N2 (g)+6H2O (L)△H2
則反應 4NH3(g)+3O2(g)=2N2 (g)+6H2O (L)△H=$\frac{3△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{5}$(請用含有△H1、△H2的式子表示)
(2)合成氨實驗中,在體積為3L的恒容密閉容器中,投入4mol N2和9mol N2 在一定條件下合成氮,平衡時僅改變溫度測得的數(shù)據(jù)如下表所示:
溫度(K)平衡時NH3的物質的量(mol)
T12.4
T22.0
已知:破壞1mol N2(g)和3mol H2(g)中的化學鍵消耗的總能量小于破壞2mol NH3(g)中的化學鍵消耗的能量.
①則 T1、<T2(填“>”、“<”或“=”)
②T2K下,經過10min達到化學平衡狀態(tài),則o~10min內H2的平均速率v(H2)=0.1mol•L-1•min-1
③下列圖象分別代表焓變(△H),混合氣體平均相對分子質量($\overline{M}$)、N2體積分數(shù)φ(N2)和氣體密度(ρ)與反應時間的關系,其中正確且能表明該可逆反應達到平衡狀態(tài)是BC.

(3)電化學降解治理水中硝酸鹽污染,在酸性條件下,電化學降解NO3-的原理如圖1,陰極反應式為2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O.

(4)通過控制溶液的pH對工業(yè)廢水中的金屬離子進行分離.圖2是某些金屬氫氧化物在不同濃度和pH的沉淀--溶解圖象,圖中直線上的點表示平衡狀態(tài).當溶液中的離子濃度小于1×10-5mol•L-1時,認為該離子沉淀完全.
由圖可知Cu(OH)2的濃度積的值為1×10-21.8

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科目:高中化學 來源: 題型:多選題

18.A、B、C、D、E均為短周期主族元素,B、C、D在周期表中的位置關系如圖所示.A是短周期中原子半徑最小的元素,A、B、C三種元素的原子序數(shù)之和等于D元素的原子序數(shù),E是短周期中最活潑的金屬元素.下列說法錯誤的是( 。
BC
D
A.簡單離子的半徑大小關系:C>E
B.D元素的氣態(tài)氫化物比C元素的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定
C.由A、B、C三種元素組成的離子化合物中,陰、陽離子個數(shù)比為1:1
D.由C、D、E三種元素組成的化合物只有一種

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

19.下列化學用語的理解或表示正確的為( 。
①CSO的電子式 
②次氯酸結構簡式:H-Cl-0
③離子結構示意圖:,可以表示35Cl-,也可以表示37Cl-
④比例模型:可以表示甲烷分子,也可以表示四氯化碳分子
⑤對硝基苯酚的結構簡式
⑥葡萄糖的實驗式:CH2O.
A.①③⑥B.②③④⑥C.①②④⑥D.全部正確

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