開發(fā)新能源和三廢處理都是可持續(xù)發(fā)展的重要方面。
(1)由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)。如采取以CO和H2為原料合成乙醇,化學(xué)反應(yīng)方程式:2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g);若密閉容器中充有10 mol CO與20mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成乙醇:CO的轉(zhuǎn)化率(α)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。
①若A、B兩點(diǎn)表示在某時(shí)刻達(dá)到的平衡狀態(tài),此時(shí)在A點(diǎn)時(shí)容器的體積為10L,則該溫度下的平衡常數(shù):K=??????? ;
②若A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài),則自反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間tA???? tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③工業(yè)上還可以采取以CO2和H2為原料合成乙醇,并且更被化學(xué)工作者推崇,但是在相同條件下,由CO制取CH3CH2OH的平衡常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由CO2制取CH3CH2OH 的平衡常數(shù)。請(qǐng)推測(cè)化學(xué)工作者認(rèn)可由CO2制取CH3CH2OH的優(yōu)點(diǎn)主要是:???????????????????????????????????? 。
(2)目前工業(yè)上也可以用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。若將6mol CO2和8 mol H2充入2L的密閉容器中,測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如右圖所示(實(shí)線)。
①請(qǐng)?jiān)诖痤}卷圖中繪出甲醇的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化曲線。
②僅改變某一實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn),測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示,曲線I對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是????????? ? ,曲線Ⅱ?qū)?yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是??????? 。
(3)Hg是水體污染的重金屬元素之一。水溶液中二價(jià)汞的主要存在形態(tài)與Clˉ、OHˉ的濃度關(guān)系如右圖所示[圖中的物質(zhì)或粒子只有Hg(OH)2為難溶物;pCl=-1gc(Clˉ)]
①下列說法中正確的是????? 。
A.為了防止Hg2+水解,配制Hg(NO3)2溶液時(shí)應(yīng)將Hg(NO3)2固體溶于濃硝酸后再稀釋
B.當(dāng)c(C1ˉ) =10ˉ1 mol·Lˉ1時(shí),汞元素一定全部以HgCl42ˉ形式存在
C.HgCl2是一種弱電解質(zhì),其電離方程式是:HgCl2=HgCl+ + C1ˉ
D.當(dāng)溶液pH保持在4,pCl由2改變至6時(shí),可使HgCl2轉(zhuǎn)化為Hg(OH)2
②HgCl2又稱“升汞”,熔點(diǎn)549K,加熱能升華,其晶體是????? (填晶體類型)。
(1)①K=0.25 (2分)?? ②大于(2分) ③原料易得、可以減輕溫室效應(yīng)等(2分)
(2)①(2分)
②? 升溫, 增壓(各1分)
(3)①AD??? ②分子晶體
【解析】
試題分析:(1)①????? 2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)
起始濃度(mol/L) 1????? 2???????????? 0?????????? 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)0.5??? 1.0??????????? 0.25?????? 0.25
平衡濃度(mol/L)0.5??? 1.0??????????? 0.25????? 0.25
根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值可知,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K==0.25。
②根據(jù)圖像可知,C點(diǎn)溫度和壓強(qiáng)均大于A點(diǎn)溫度和壓強(qiáng),所以C點(diǎn)反應(yīng)速率快,達(dá)到平衡的時(shí)間少。
③由于氮?dú)庵?/span>CO2的含量逐漸增大,所以該方法的優(yōu)點(diǎn)是原料易得、可以減輕溫室效應(yīng)。
(2)①根據(jù)圖像可知平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量是2mol,消耗氫氣的物質(zhì)的量是8mol-2mol=6mol,所以根據(jù)方程式可知平衡時(shí)生成甲醇的物質(zhì)的量是2mol,因此圖像可表示為見答案。
②曲線I與原曲線相比達(dá)到平衡的時(shí)間減少,說明反應(yīng)速率快。而平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量增加,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。由于正方應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng),所以改變的條件只能是升高溫度,即正方應(yīng)是放熱反應(yīng);曲線Ⅱ與原曲線相比達(dá)到平衡的時(shí)間減少,說明反應(yīng)速率快。而平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量減少,這說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。由于正方應(yīng)是體積減小的放熱的可逆反應(yīng),所以改變的條件只能是增大壓強(qiáng)。
(3)①A.Hg2+水解溶液顯酸性,所以為了防止Hg2+水解,配制Hg(NO3)2溶液時(shí)應(yīng)將Hg(NO3)2固體溶于濃硝酸后再稀釋,A正確;B.當(dāng)c(C1ˉ) =10ˉ1 mol·Lˉ1即pCl=1時(shí),汞元素主要是以HgCl42ˉ形式存在,B不正確;C.HgCl2是一種弱電解質(zhì),其電離方程式是:2HgCl2HgCl+ + HgCl3ˉ,C不正確;D.根據(jù)圖像可知當(dāng)溶液pH保持在4,pCl由2改變至6時(shí),可使HgCl2轉(zhuǎn)化為Hg(OH)2,D正確,答案選AD。
②HgCl2又稱“升汞”,熔點(diǎn)549K,加熱能升華,這說明晶體是分子晶體。
考點(diǎn):考查平衡常數(shù)的計(jì)算、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響以及溶解平衡的有關(guān)應(yīng)用與判斷
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