【題目】能源是人類共同關(guān)注的重要問題。頁巖氣是從頁巖層中開采出來的一種非常重要的天然氣資源,頁巖氣的主要成分是甲烷,是公認(rèn)的潔凈能源。
(1)頁巖氣不僅能用作燃料,還可用于生產(chǎn)合成氣(CO和H2)。CH4與H2O(g)通入聚焦太陽能反應(yīng)器,發(fā)生反應(yīng) CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1
已知:①CH4、H2、CO 的燃燒熱(△H)分別為-a kJmol-1、-b kJmol-1、-c kJmol-1;
②H2O (l) =H2O(g); △H=+dkJmol-1
則△H1= ___________(用含字母a、b、c、d的代數(shù)式表示)kJmol-1。
(2)用合成氣生成甲醇的反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2,在10L恒容密閉容器中按物質(zhì)的量之比1∶2充入CO和H2,測(cè)得CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示,200℃時(shí)n(H2)隨時(shí)間的變化如下表所示:
t/min | 0 | 1 | 3 | 5 |
n(H2)/mol | 8.0 | 5.4 | 4.0 | 4.0 |
①△H2_________ (填“>”“<”或“ = ”)0。
②下列說法正確的是____________ (填標(biāo)號(hào))。
a.溫度越高,該反應(yīng)的平衡常數(shù)越大
b.達(dá)平衡后再充入稀有氣體,CO的轉(zhuǎn)化率提高
c.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí),反應(yīng)達(dá)到最大限度
d.圖中壓強(qiáng)p1<p2
③ 03 min內(nèi)用CH3OH表示的反應(yīng)速率v(CH3OH)=________mol L-1·min-1。
④ 200℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K =_______。向上述200℃達(dá)到平衡的恒容密閉容器中再加入2 mol CO、2 mol H2、2 mol CH3OH,保持溫度不變,則化學(xué)平衡____________(填“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng)。
(3)甲烷、氧氣和KOH溶液可組成燃料電池。標(biāo)準(zhǔn)狀況下通入5.6 L甲烷,測(cè)得電路中轉(zhuǎn)移1.2 mol電子,則甲烷的利用率為_________。
【答案】 -a+3b+c–d < cd (或0.067) 6.25 正向 60%
【解析】(1) CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1,已知:①CH4、H2、CO 的燃燒熱(△H)分別為-a kJmol-1、-b kJmol-1、-c kJmol-1;②H2O (l) =H2O(g); △H=+dkJmol-1,由蓋斯定律可知,②×3+③-①-④可知,則△H1=-a+3b+c–d kJmol-1。
(2)CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示,200℃時(shí)n(H2)隨時(shí)間的變化如下表所示:,①由圖示可知在恒壓條件下,隨著溫度的升高CO的轉(zhuǎn)化率降低,說明升高溫度平衡逆向移動(dòng),即正反應(yīng)為放熱反應(yīng),△H2<0。②a、正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,故a錯(cuò)誤;b.達(dá)平衡后再充入稀有氣體,壓強(qiáng)增大,但平衡不移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率不變,故b錯(cuò)誤;c.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g),達(dá)到平衡前氣體總物質(zhì)的量在不斷變化,當(dāng)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí),說明混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變,反應(yīng)達(dá)到平衡,即反應(yīng)達(dá)到最大限度,故c正確;d.、由圖示可知,在恒溫恒容的條件下,增大壓強(qiáng),平衡向正方向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率增大,即圖中壓強(qiáng)p1<p2,故d正確;故選cd;③由圖表可知,3min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始濃度(mol·L-1) 0.4 0.8 0
變化濃度(mol·L-1) 0.2 0.4 0.2
起始濃度(mol·L-1) 0.2 0.4 0.2
03 min內(nèi)用CH3OH表示的反應(yīng)速率v(CH3OH)=0.2mol·L-1/3min=1/15mol L-1·min-1。④ 200℃時(shí),200℃時(shí)平衡常數(shù)K=c(CH3OH)/(c(CO)×c2(H2))=0.2/(0.2×0.42)=6.25;向上述200℃達(dá)到平衡的恒容密閉容器中再加入2mol CO、2mol H2、2mol CH3OH,此時(shí)各物質(zhì)的濃度為c(CO)=0.4mol·L-1,c(H2)=0.6mol·L-1,c(CH3OH)=0.4mol·L-1,保持溫度不變,則此時(shí)Qc=c(CH3OH)/[c(CO)×c2(H2)]=0.4/(0.4×0.62)=2.78<6.25=K,則此時(shí)平衡應(yīng)向正方向移動(dòng);(3)甲烷、氧氣和KOH溶液可組成燃料電池,CH4完全氧化后的產(chǎn)物為K2CO3,1mol甲烷完全燃燒轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為[4-(-4)]mol=8mol。測(cè)得電路中轉(zhuǎn)移1.2 mol電子,可知參加反應(yīng)的甲烷為1.2mol/8mol ×1mol=0.15mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下通入5.6 L甲烷的物質(zhì)的量為5.6L/22.4L·mol-1=0.25mol,甲烷的利用率為0.15mol/0.25mol ×100%=60%。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化的須色變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用鐵屑和6mol/L的硫酸,其他試劑任選。完成下列問題:
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液,A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是_______________,A中發(fā)生反應(yīng)的目的是_____________________________。
(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)先將彈簧夾a________(填“打開”或“關(guān)閉”)。
(3)裝置B中生成Fe(OH)2的操作及觀察到的現(xiàn)象為_______________。
(4)實(shí)驗(yàn)完畢,打開b處彈簧夾,放入一部分空氣,此時(shí)B中發(fā)生的反應(yīng)為_________________________。
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【題目】在3Cl2+6KOHKClO3+5KCl+3H2O的反應(yīng)中,下列說法不正確的是 ( )
A. Cl2是氧化劑,KOH是還原劑
B. KCl是還原產(chǎn)物,KClO3是氧化產(chǎn)物
C. 反應(yīng)中每消耗3 mol Cl2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為5NA
D. 被還原的氯氣的物質(zhì)的量是被氧化的氯氣的物質(zhì)的量的5倍
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氫氧燃料電池可以使用在航天飛機(jī)上,其反應(yīng)原理如圖所示。下列有關(guān)氫氧燃料電池的說法中不正確的是
A. 該電池中電極a是正極
B. 外電路中電子由電極b通過導(dǎo)線流向電極a
C. 該電池的正極反應(yīng)為O2+4H++4e- = 2H2O
D. 該電池的總反應(yīng):2H2+O2 = 2H2O
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】X、Y、Z 是中學(xué)化學(xué)中常見的三種物質(zhì),下表各組物質(zhì)之間通過一步反應(yīng)不能實(shí)現(xiàn)右圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系的是
X | Y | Z | 箭頭上所標(biāo)數(shù)字的反應(yīng)條件 | ||
A. | NO | NO2 | HNO3 | ①常溫遇氧氣 | |
B. | Cl2 | NaClO | HClO | ②通入CO2 | |
C. | Na2O2 | NaOH | NaCl | ③加入H2O2 | |
D. | Al2O3 | NaAlO2 | Al(OH)3 | ④加NaOH溶液 |
A. A B. B C. C D. D
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】X、Y、Z、R為前四周期原子序數(shù)依次增大的元素。X原子有3個(gè)能級(jí),且每個(gè)能級(jí)上的電子數(shù)相等;Z原子的不成對(duì)電子數(shù)在同周期中最多,且Z的氣態(tài)氫化物在同主族元素的氫化物中沸點(diǎn)最低;X、Y、R三元素在周期表中同族。
(1)R元素基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為_____________________________。
(2)下圖表示X、Y、Z的四級(jí)電離能變化趨勢(shì),其中表示Y的曲線是_________(填標(biāo)號(hào))。
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(3)化合物(XH2=X=O)分子中X原子雜化軌道類型分別是_____________,1mol (X2H5O)3Z=O分子中含有的σ鍵與π鍵的數(shù)目比為_______________。
(4)Z與氯氣反應(yīng)可生成一種各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的化合物,其分子的空間構(gòu)型為________________。
(5)某R的氧化物立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,該物質(zhì)的化學(xué)式為____________。(用元素符號(hào)表示),已知該晶體密度為ρg/cm3,距離最近的原子間距離為dpm,則R的相對(duì)原子質(zhì)量為____________。(阿伏加德羅常數(shù)為NA)
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【題目】某同學(xué)將反應(yīng)2Fe3++2I-=2Fe2++I2設(shè)計(jì)成下圖所示的原電池:
實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象如下:
①閉合開關(guān),指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),隨后電流計(jì)讀數(shù)逐漸變小,當(dāng)讀數(shù)變?yōu)榱銜r(shí),打開開關(guān);
②取少許甲燒杯中溶液,滴入3~4滴淀粉溶液,溶液顯藍(lán)色;
③取少許乙燒杯中溶液,滴入3~4滴KSCN溶液,溶液顯血紅色;
④向乙燒杯中加入少量FeCl2固體,再次閉合開關(guān),指針向左偏轉(zhuǎn)(最后讀數(shù)變?yōu)榱?。
【查閱資料】靈敏電流計(jì)指針總是偏向電源正極;原電池中存在內(nèi)阻,會(huì)影響反應(yīng)進(jìn)程。
請(qǐng)回答:
(1)步驟①中,開始時(shí)指針向_____(填“左"或“右”)偏轉(zhuǎn),甲燒杯中發(fā)生的電極反應(yīng)式____________________。
(2)經(jīng)步驟①后,乙燒杯溶液中新增金屬陽離子____________(填離子符號(hào))。
(3)步驟④中指針向左偏轉(zhuǎn),乙燒杯中發(fā)生的電極反應(yīng)式______________________。
(4)要證明2Fe3++2I-2Fe2++I2 為可逆反應(yīng),你認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)步驟不必做的是______________(填序號(hào))。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ/mol起始反應(yīng)物為N2和H2物質(zhì)的量之比為1:3,且總物質(zhì)的量不變,在不同壓強(qiáng)和濫度下,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)體系中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如下表:
溫度 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 壓強(qiáng) | 400℃ | 450℃ | 500℃ | 600℃ |
20MPa | 0.387 | 0.274 | 0.189 | 0.088 |
30MPa | 0.478 | 0.359 | 0.260 | 0.129 |
下列說法正確的是
A. 體系中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大,則正反應(yīng)速率越大
B. 反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),N2和H2的轉(zhuǎn)化率之比均為1
C. 反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),放出的熱量均為92.4kJ
D. 600℃,30MPa下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),生成NH3的物質(zhì)的量最多
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】現(xiàn)用金屬鈉和空氣制備純度較高的過氧化鈉,可利用的裝置如下圖所示。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)裝置Ⅳ中盛放的藥品是______________,其作用是______________。
(2)若規(guī)定氣體的氣流方向從左到右,則組合實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)各件儀器的正確連接順序?yàn)?/span>(按從左到右順序?qū)懨鲀x器的編號(hào)Ⅰ、Ⅱ……)______________,各儀器接口的標(biāo)號(hào)字母(a、b……)順序是空氣進(jìn)入__________,接__________,接__________,接__________。______________
(3)裝置Ⅱ的作用是______________________________________。
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