【題目】煤的氣化是對煤進(jìn)行深加工的重要方法,其主要反應(yīng)是碳和水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣。
(1)已知在101KPa、150℃時,各1mol的碳、一氧化碳和氫氣在足量的氧氣充分燃燒并恢復(fù)至原溫度,所放出的熱量分別為393.7kJ/mol、283.0kJ/mol、242.0 kJ/mol,請寫出煤的氣化反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________________;請從熱力學(xué)角度簡述該反應(yīng)在某條件下能夠正向進(jìn)行的原因是_______________。
(2)在恒容密閉容器里,按物質(zhì)的量比1:1加入一定量的碳和水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣。一定條件下達(dá)到平衡,當(dāng)改變反應(yīng)的某一條件時,下列變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動的是_________。(填序號)
A.正反應(yīng)速率先增大后減少 B.化學(xué)平衡常數(shù)K減少
C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減少 D.反應(yīng)物氣體體積分?jǐn)?shù)增大
(3)一定條件下煤的氣化產(chǎn)物還可以發(fā)生反應(yīng),700℃時,向容積為2L的密閉容器中充入一定量的CO和H2O,發(fā)生反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+ H2(g) 反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:
反應(yīng)時間/ min | n(CO)/ mol | n(H2O)/ mol |
0 | 1.20 | 0.60 |
5 | 0.80 | |
10 | 0.20 |
請根據(jù)表格回答下列問題:
①計(jì)算反應(yīng)在5min內(nèi)由氫氣表示的平均速率為:_____________。
②列式并計(jì)算該反應(yīng)在700℃時的化學(xué)平衡常數(shù)K=__________,如果溫度升至800℃,上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.64,則正反應(yīng)為___________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。
③將上表中達(dá)平衡后的混合氣體恢復(fù)至室溫,用200mL2mol/LNaOH溶液進(jìn)行吸收,充分反應(yīng)后假設(shè)溶液體積不變,下列說法不正確的是:(已知HCO3-電離常數(shù)約為410-11,CaCO3的溶度積常數(shù)約為310-9)___________
A.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
B.c(H2CO3)<c(CO32-)
C.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
D.向該溶液中加入等體積等濃度的CaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀
【答案】 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ/mol 該反應(yīng)的正向混亂度增大或正反應(yīng)是熵增的反應(yīng) AC v(H2)=0.04 mol·L-1·min-1 K=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)=1 放熱 B
【解析】(1)根據(jù)題意寫出熱化學(xué)方程式,①C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.7 kJ/mol,②CO(g)+ O2(g)=CO2(g)H=-283.0 kJ/mol,③H2(g)+ O2(g)=H2O(g)H=-242.0 kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,①-②-③得:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H=+131.5 kJ/mol,。因?yàn)樵摲磻?yīng)H>0、S>0,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù):HTS可得,在高溫下HTS可能小于0,能夠正向進(jìn)行。故答案為:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H=+131.5 kJ/mol;該反應(yīng)的正向混亂度增大或正反應(yīng)是熵增的反應(yīng) 。
(2)A項(xiàng),當(dāng)改變某一條件時,正反應(yīng)速率先增大后減小,說明開始時平衡逆向移動,后來平衡正向移動,反應(yīng)物濃度降低導(dǎo)致正反應(yīng)速率減小,故A項(xiàng)正確;B項(xiàng),化學(xué)平衡常數(shù)K減少,反應(yīng)程度減小,所以平衡逆向移動,故B項(xiàng)錯誤;C項(xiàng),正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減少說明氣體分子數(shù)增大,平衡正向移動,故C項(xiàng)正確;D項(xiàng),反應(yīng)物氣體體積分?jǐn)?shù)增大,說明平衡逆向移動,故D項(xiàng)錯誤。綜上所述,符合題意的選項(xiàng)為AC。
(3)①根據(jù)用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比=化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比,5min內(nèi)用氫氣表示的平均速率:v(H2)=v(CO)=(1.200.80)mol÷2L÷5min=0.04 mol·L-1·min-1 ;②由化學(xué)方程式,根據(jù)已知條件可得,5min時反應(yīng)已達(dá)平衡,列三段式:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+ H2(g)
開始( mol·L-1) 0.60 0.30 0 0
轉(zhuǎn)化( mol·L-1) 0.20 0.20 0.20 0.20
平衡( mol·L-1) 0.40 0.10 0.20 0.20
K= ==1;因?yàn)闇囟壬?00℃,平衡常數(shù)為0.64<1,所以升溫,化學(xué)平衡逆向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。③由題意CO2為0.4mol,NaOH為0.4mol,所以恰好反應(yīng)生成0.4mol NaHCO3,根據(jù)電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),故A項(xiàng)正確;B項(xiàng),根據(jù)HCO3-水解常數(shù)Kh=Kw/Ka= >Ka,所以HCO3-水解程度大于電離程度,因此c(H2CO3)>c(CO32-),故B項(xiàng)錯誤;C項(xiàng),由物料守恒:c(Na+)=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)和電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)可得:c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3),故C項(xiàng)正確;D項(xiàng),由已知可得,向該溶液中加入等體積等濃度的CaCl2溶液時,c(Ca2+)=1 mol/L,c(HCO3-)=1mol/L,根據(jù)HCO3-H++CO32-,可得Ka(HCO3-)= ==4×10-11,因此c2(CO32-)=4×10-11,所以c(CO32-)×c(Ca2+)= >Ksp(CaCO3)=3×10-9,有白色沉淀析出,故D項(xiàng)正確。綜上所述,符合題意的選項(xiàng)為B。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】右下表為元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W為短周期元素,W元素的核電荷數(shù)為X元素的2倍。下列說法正確的是( )
A. X、W、Z元素的原子半徑及它們的氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性均依次遞增
B. Y、Z、W元素在自然界中均不能以游離態(tài)存在,它們的最高價氧化物的水化物的酸性依次遞增
C. 根據(jù)元素周期律,可以推測T元素的單質(zhì)具有半導(dǎo)體特性,T2X3具有氧化性和還原性
D. YX2晶體熔化、液態(tài)WX3氣化均需克服分子間作用力
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知有機(jī)物A. B之間存在轉(zhuǎn)化關(guān)系:A(C6H12O2) +H2OB+HCOOH(已配平)則符合該反應(yīng)條件的有機(jī)物B有(不含立體異構(gòu))
A. 6種 B. 7種 C. 8種 D. 9種
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】2016年12月1日,華為宣布:利用鋰離子能在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動的特性,開發(fā)出石墨烯電池,電池反應(yīng)式為LixC6+Li1-xCoO2 C6+LiCoO2,其工作原理如圖。下列關(guān)于該電池的說法正確的是
A. 該電池若用隔膜可選用質(zhì)子交換膜
B. 放電時,LiCoO2極發(fā)生的電極反應(yīng)為:LiCoO2-xe-= Li1-xCoO2+xLi+
C. 石墨烯電池的優(yōu)點(diǎn)是提高電池的儲鋰容量進(jìn)而提高能量密度
D. 廢舊的該電池進(jìn)行“放電處理”讓Li+嵌入石墨烯中而有利于回收
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列變化過程中,ΔS<0的是 ( )
A.氯化鈉溶于水中 B.NH3(g)和HCl(g)反應(yīng)生成NH4Cl(s)
C.干冰的升華 D.CaCO3(s)分解為CaO(s)和CO2(g)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】為了除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、SO42﹣及泥沙,可將粗鹽溶于水,然后進(jìn)行下列五項(xiàng)操作.其中正確的是①過濾 ②加過量的NaOH溶液 ③加適量鹽酸 ④加過量Na2CO3溶液 ⑤加過BaCl2溶液( )
A.①④②⑤③
B.④①②⑤③
C.②⑤④①③
D.②④①③⑤
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列敘述中正確的是( )
A.純堿(Na2CO3)從物質(zhì)的分類看不屬于堿
B.由一種元素組成的物質(zhì)一定是單質(zhì)
C.凡是能電離出H+的化合物均屬于酸
D.鹽類物質(zhì)一定含有金屬離子
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一定溫度下的密閉容器中存在如下反應(yīng):A(g)+B(g)C(g)+D(g),已知A和B的起始濃度均為3mol·L-1,經(jīng)測定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K=1,試判斷:
(1)達(dá)到平衡時,A的轉(zhuǎn)化率為多少?(3分)
(2)當(dāng)A的起始濃度仍為3mol·L-1,B的起始濃度為6mol·L-1,求:平衡時A的體積分?jǐn)?shù)?(3分)
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