【題目】甲醇是一種可再生能源,由CO2制備甲醇的過程可能涉及的反應(yīng)如下:

反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H1=-49.58 kJmol1

反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2

反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H3=-90.77 kJmol1

回答下列問題:

(1)反應(yīng)Ⅱ的△H2=_________,若反應(yīng)Ⅰ、、Ⅲ平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,則K2=________(K1、K3表示)。

(2)反應(yīng)Ⅲ自發(fā)進行條件是___________(較低溫度”、“較高溫度任何溫度”)。

(3)在一定條件下2 L恒容密閉容器中充入3 mol H21.5 mol CO2,僅發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,實驗測得不同反應(yīng)溫度與體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系,如下表所示。

溫度()

500

T

CO2的平衡轉(zhuǎn)化率

60℅

40℅

T______500(“>”、“<” 、“=”)。

②溫度為500℃時,該反應(yīng)10 min時達到平衡。用H2表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率v(H2)=______________;該溫度下,反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=______________L2/mol2

(4)CO2制備甲醇還需要氫氣。工業(yè)上用電解法制取Na2FeO4,同時獲得氫氣:Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2,工作原理如圖所示。電解一段時間后,c(OH)降低的區(qū)域在__________ (陰極室陽極室”)。該室發(fā)生的電極反應(yīng)式為:___________________________。

【答案】+41.19 kJmol1 K1/ K3 較低溫度 > 0.135 mol·L1·min1 200 陽極室 Fe - 6e+8OH = FeO42+4H2O

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律:Ⅱ=Ⅰ-Ⅲ,得反應(yīng)Ⅱ的△H2,反應(yīng)Ⅱ的為反應(yīng)Ⅰ和Ⅲ的差,所以反應(yīng)Ⅱ平衡常數(shù)為:K2=K1/K3;

(2)化學反應(yīng)能否自發(fā)進行,取決于焓變和熵變的綜合判據(jù),當△G= △H -T △S0時,反應(yīng)能自發(fā)進行,據(jù)此解答;

(3)①反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以升高溫度二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減。

②根據(jù)υ=計算化學反應(yīng)速率,平衡常數(shù)等于平衡時生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值;

(4)該裝置為電解池,陽極電極材料是Fe,鐵在陽極失去電子,陽極的電極反應(yīng)為:Fe - 6e+8OH= FeO42-+4H2O,陽極消耗了OH-。

(1)由題所給的反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58 kJmol-1

反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2

反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3=-90.77 kJmol-1

依據(jù)蓋斯定律可得:Ⅱ=Ⅰ-Ⅲ,H2=△H1- △H3=-49.58 kJmol-1+90.77 kJmol-1=+41.19 kJmol-1,反應(yīng)Ⅱ的為反應(yīng)Ⅰ和Ⅲ的差,所以反應(yīng)Ⅱ平衡常數(shù)為:K2=K1/K3

本題答案為:+41.19 kJmol-1,K2=K1/K3.

(2)當△G= △H -T △S0時,反應(yīng)能夠自發(fā)進行,該反應(yīng)的△S0、△H0,當溫度較低時,反應(yīng)Ⅲ能夠自發(fā)進行;

本題答案為:較低溫度。

(3)①反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以升高溫度二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小,則溫度越低轉(zhuǎn)化率越大,即T 高于500℃;

本題答案為:>。

②CO2的變化量為1.5mol×60%=0.9mol

CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)

初始量:1.5mol 3mol 0 0

變化量:0.9mol 2.7mol 0.9mol 0.9mol

平衡量:0.6mol 0.3mol 0.9mol 0.9mol

υ(H2)=(2.7mol÷2L)÷10min=0.135 mol/L-1min-1,K==200 L2/mol2

本題答案為:0.135molL-1min-1,200。

(4)該裝置為電解池,陽極電極材料是Fe,鐵在陽極失去電子,陽極的電極反應(yīng)為:Fe - 6e+8OH= FeO42-+4H2O,由于陽極消耗了OH-,所以隨著電解的進行c(OH)會逐漸降低;

本題答案為:陽極室 、Fe - 6e+8OH= FeO42-+4H2O。

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相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】實驗室里需要純凈的NaCl溶液,但手邊只有混有Na2SO4、NaHCO3的NaCl。某學生設(shè)計了如圖所示方案提取純凈的NaCl溶液。

如果此方案正確,那么:

(1)操作④為________,操作①、④、⑤都用到的玻璃儀器有____________。

(2)操作②為什么不用硝酸鋇溶液,其理由是___________________________________。

(3)進行操作②后,如何判斷SO42-已除盡,方法是_______________________________。

(4)操作③的目的是____________,為什么不先過濾后加碳酸鈉溶液?理由是____________。

(5)操作⑤的目的是____________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】工業(yè)上消除氮氧化物的污染,可用如下反應(yīng):

CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=a kJ/mol

在溫度T1T2時,分別將0.50 mol CH41.2 mol NO2充入體積為1 L的密閉容器中,測得n(CH4)隨時間變化數(shù)據(jù)如下表:

溫度

時間/min

n/mol

0

10

20

40

50

T1

n(CH4)

0.50

0.35

0.25

0.10

0.10

T2

n(CH4)

0.50

0.30

0.18

……

0.15

下列說法不正確的是

A. 10 min內(nèi),T1v(CH4)T2時小 B. 溫度:T1<T2

C. ΔH:a < 0 D. 平衡常數(shù):K(T1)<K(T2)

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】利用下圖裝置測定中和熱的實驗步驟如下:

用量筒量取50mL 0.25mol/L硫酸倒入小燒杯中,測出硫酸溫度;

用另一量筒量取50mL 0.55mol/L NaOH溶液,并用另一溫度計測出其溫度;

NaOH溶液倒入小燒杯中,設(shè)法使之混合均勻,測出混合液的最高溫度。

回答下列問題:

(1)儀器A的名稱為_________________________。

(2)倒入NaOH溶液的正確操作是________

A.沿玻璃緩慢倒入 B.分三次少量倒入 C.一次迅速倒入

(3)使硫酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是________。

A.用溫度計小心攪拌 B.揭開硬紙片用玻璃棒攪拌

C.輕輕地振蕩燒杯 D.用套在溫度計上的環(huán)形玻璃棒輕輕地攪動

(4)實驗數(shù)據(jù)如下表:

請?zhí)顚懴卤碇械目瞻祝?/span>

溫度

實驗

次數(shù)

起始溫度t1/℃

終止

溫度

t2/℃

溫度差

平均值

(t2-t1)/℃

H2SO4

NaOH

平均值

1

26.2

26.0

26.1

29.5

_______

2

27.0

27.4

27.2

32.3

3

25.9

25.9

25.9

29.2

4

26.4

26.2

26.3

29.8

近似地認為0.55mol/L NaOH溶液和0.25mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm3,中和后生成溶液的比熱容c=4.18 J/(g·℃),則中和熱ΔH = ______ (取小數(shù)點后一位)。

中和熱測定實驗中,下列操作一定會降低實驗準確性的是________

A.用滴定管(精量儀器,讀數(shù)保留到0.01)取所用酸堿溶液的體積

B.NaOH溶液在倒入小燒杯時,有少量濺出

C.大、小燒杯體積相差較大,夾層間放的碎泡沫塑料較多

D.測量HCl溶液的溫度計用水洗凈后才用來測NaOH溶液的溫度

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】鋅錳干電池是很古老的一次性電池,它的生產(chǎn)原料主要有軟錳礦和閃鋅礦。已知閃鋅礦中含ZnS80%,F(xiàn)eS、CuS、SiO2共約7%,其余為水分;軟錳礦中含MnO2a%,SiO220%,Al2O34%,其余為水分?蒲腥藛T開發(fā)了綜合利用軟錳礦和閃鋅礦的同槽酸浸工藝,工藝流程如下圖所示。

請回答下列問題:

(1)反應(yīng)I需不斷攪拌,目的是____________________________。

(2)檢驗反應(yīng)I的濾液中含有Fe3+的試劑為____________;寫出反應(yīng)I中由FeS生成Fe3+的離子方程式____________________________________。

(3)反應(yīng)Ⅱ加入適量鋅的作用是__________________;反應(yīng)IIIMnO2的作用是________________

(4)已知ZnCO3、MnCO3Ksp分別為1.4×10-10、2.2×10-11;要使反應(yīng)IV之后的溶液中Zn2+、Mn2+濃度均降到1.0×10-6mol/L,則溶液中殘留的CO32-濃度至少為__________mol/L。

(5)圖是Na2SO4Na2SO410H2O的溶解 度曲線(g/100g),則Ⅳ中得到Na2SO4固體的操作是:將分離出MnCO3ZnCO3后的濾液__________________用乙醇洗滌干燥。用乙醇洗滌而不用水洗的原因是_________________________________________

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】合成氨技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的重要途徑,其研究來自正確的理論指導,合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K值和溫度的關(guān)系如下:

溫度(℃)

360

440

520

K

0.036

0.010

0.0038

1)①寫出工業(yè)合成氨的化學方程式_________。

②由上表數(shù)據(jù)可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng),理由是_________。

③理論上,為了增大平衡時H2的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是_________。(填序號)

a. 增大壓強 b. 使用合適的催化劑

c. 升高溫度 d. 及時分離出產(chǎn)物中的NH3

2)原料氣H2可通過反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)獲取,已知該反應(yīng)中,當初始混合氣中的恒定時,溫度、壓強對平衡混合氣CH4含量的影響如下圖所示:

圖中,兩條曲線表示壓強的關(guān)系是:P1_____P2(填、“=”)。

②該反應(yīng)為________反應(yīng)(填吸熱放熱)。

3)原料氣H2還可通過反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)獲取。T℃時,向容積固定為5L的容器中充入1mol水蒸氣和1mol CO,反應(yīng)達平衡后,測得CO的濃度為0.08 mol·L-1

①平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為_________

②該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為_________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】關(guān)于元素周期表的說法正確的是

A. 元素周期表有7個主族B. A族的元素全部是金屬元素

C. 元素周期表有7個周期D. 短周期是指第一、二周期

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】合成氨工業(yè)涉及固體燃料的氣化,需要研究CO2CO之間的轉(zhuǎn)化。為了弄清其規(guī)律,讓一定量的CO2與足量碳在體積可變的密閉容器中反應(yīng):C(s)CO2(g)2CO(g) H,測得壓強、溫度對CO、CO2的平衡組成的影響如圖所示:

回答下列問題:

1p1、p2、p3的大小關(guān)系是______________,欲提高CCO2反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,應(yīng)采取的措施為 。圖中a、b、c三點對應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系是____________。

2900 、1.013 MPa時,1 mol CO2與足量反應(yīng)達平衡后容器的體積為VCO2的轉(zhuǎn)化率為_________,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K

32中平衡體系溫度降至640 ,壓強降至0.1013 MPa,重新達到平衡后CO2的體積分數(shù)為50%。條件改變時,正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率如何變化?_______,二者之間有何關(guān)系?____________________。

4一定條件下,在CO2與足量碳反應(yīng)所得平衡體系中加入H2和適當催化劑,有下列反應(yīng)發(fā)生:CO(g)3H2(g)CH4(g)H2O(g) H1-206.2 kJ/mol

CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) H2-41.2 kJ/mol

則二氧化碳與氫氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲烷和水蒸氣的熱化學方程式是_________________

已知298 K相關(guān)化學鍵鍵能數(shù)據(jù)為:

化學鍵

H—H

O—H

C—H

E/(kJ·mol-1)

436

465

413

1076

則根據(jù)鍵能計算,H1 ,它與上述實測值差異較大的原因可能是

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】常溫下,Cl2緩慢通入100mL水中至飽和,然后向所得飽和氯水中逐滴加入0.1mol/L NaOH溶液,整個過程中pH的變化如圖所示。下列有關(guān)敘述中正確的是

A. 曲線③④段有離子反應(yīng):HClO+OH-=ClO-+H2O

B. 可依據(jù)②處數(shù)據(jù)計算所溶解的n(Cl2)

C. ③處表示氯水與氫氧化鈉溶液恰好反應(yīng)完全

D. ①處c(H+)約為②處c(H+)的兩倍

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