【題目】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).
(1)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)△H;若密閉容器中充有10molCO與20molH2 , 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)系如圖1所示.
已知:2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H1=﹣566kJmol﹣1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2=﹣572kJmol﹣1
CH3CH2OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)△H3=﹣1366kJmol﹣1
H2O(g)═H2O(l)△H4=﹣44kJmol﹣1
①△H=kJmol﹣1
②若A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài),則從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間tAtC(填“>”、“<”或“﹦”).
③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=;
④熔融碳酸鹽燃料電池(MCFS),是用煤氣(CO+H2)格負(fù)極燃?xì),空氣與CO2的混合氣為正極助燃?xì),用一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質(zhì),以金屬鎳(燃料極)為催化劑制成的.負(fù)極上CO反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 .
(2)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: .
(3)目前工業(yè)上也可以用CO2來(lái)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6molCO2和8molH2充入2L的密閉容器中,測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖2所示(實(shí)線).
①請(qǐng)?jiān)趫D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 .
(4)將標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CO2通入1L 0.3molL﹣1NaOH溶液中完全反應(yīng),所得溶液中微粒濃度關(guān)系正確的是 A.c(Na+)=c(HCO3﹣)+c(CO32﹣)+c(H2CO3)
B.c(OH﹣)+c(CO32﹣)=c(H2CO3)+c(H+)
C.c(Na+)+c(H+)=c(HCO3﹣)+2c(CO32﹣)+c(OH﹣)
D.2c(Na+)=3c(HCO3﹣)+3c(CO32﹣)+3c(H2CO3)
【答案】
(1)﹣300;>;0.25L4?mol﹣4;CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2
(2)原料易得、原料無(wú)污染、可以減輕溫室效應(yīng)
(3);升高溫度;增大壓強(qiáng)
(4)C、D
【解析】解:(1)①已知:2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H1=﹣566kJmol﹣12H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2=﹣572kJmol﹣1
CH3CH2OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)△H3=﹣1366kJmol﹣1
H2O(g)═H2O(l)△H4=﹣44kJmol﹣1
由蓋斯定律△H=△H1+△H2×2﹣△H3﹣4△H=﹣300kJmol﹣1;
所以答案是:﹣300;②A的溫度小于C點(diǎn),溫度越高,反應(yīng)速率越大,則反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間越短,所以tA大于tC;
所以答案是:>;
③
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= =0.25L4mol﹣4;
所以答案是:0.25L4mol﹣4
④CO在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2 , 電極反應(yīng)式為:CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2;
所以答案是:CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2(2)二氧化碳的含量較大且易獲取,二氧化碳減少能減輕溫室效應(yīng)等;
所以答案是:原料易得、原料無(wú)污染、可以減輕溫室效應(yīng)等;(3)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,平衡時(shí)生成甲醇的物質(zhì)的量是 ×6mol=2mol,因此圖像可表示為
所以答案是: ②根據(jù)圖像知,I反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間縮短,說(shuō)明反應(yīng)速率增大,但氫氣的轉(zhuǎn)化率減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則改變的條件是升高溫度;II反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間縮短,說(shuō)明反應(yīng)速率增大,且氫氣的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明改變條件促進(jìn)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則改變的條件是增大壓強(qiáng);
所以答案是:升高溫度,增大壓強(qiáng);(4)該溶液是0.2mol二氧化碳與0.3mol的氫氧化鈉反應(yīng),發(fā)生的反應(yīng)為CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,二氧化碳剩余,氫氧化鈉充分反應(yīng)生成0.15mol的碳酸鈉,剩余的0.05mol二氧化碳與碳酸鈉反應(yīng):Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 , 則Na2CO3剩余0.1mol,生成NaHCO30.1mol,即混合溶液為等量的碳酸鈉與碳酸氫鈉:
A、根據(jù)電荷守恒可知:C(Na+)+C(H+)=2C(CO32﹣)+C(HCO3﹣)+C(OH﹣),而C(H+)≤C(CO32﹣),故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)電荷守恒可知:C(Na+)+C(H+)=2C(CO32﹣)+C(HCO3﹣)+C(OH﹣),故B錯(cuò)誤;
C、根據(jù)電荷守恒可知:C(Na+)+C(H+)=2C(CO32﹣)+C(HCO3﹣)+C(OH﹣),故C正確;
D、電荷守恒可知:C(Na+)+C(H+)=2C(CO32﹣)+C(HCO3﹣)+C(OH﹣)…①,物料守恒可知:2C(Na+)=3[C(HCO3﹣)+C(CO32﹣)+C(H2CO3)…②,將①代入②得:C(CO32﹣)+2C(OH﹣)=3C(H2CO3)+C(HCO3﹣)+2C(H+),故D正確;
所以答案是:CD.
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),需要掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:“等”即 V正=V逆>0;“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡,平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行;“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變;“變”即條件改變,平衡被打破,并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡;與途徑無(wú)關(guān),外界條件不變,可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)開(kāi)始,都可建立同一平衡狀態(tài)(等效);反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%;產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%才能正確解答此題.
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列物質(zhì)中氧原子數(shù)目與6.8gH2O2中氧原子數(shù)目一定相等的是( )
A.6.72L CO
B.6.6gCO2
C.8gSO3
D.9.8gH2SO4
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】教材中給出了Na2O2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式,某學(xué)習(xí)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究Na2O2與水發(fā)反應(yīng)機(jī)理
操作 | 現(xiàn)象 |
Ⅰ.向盛有4.0gNa2O2的燒杯中加入50mL蒸餾水 | 劇烈反應(yīng),產(chǎn)生的氣體能使帶火星木條復(fù)燃,固體全部溶解后,得到的無(wú)色溶液a |
Ⅱ.向溶液a中滴入兩滴酚酞 | 溶液變紅,10分鐘后溶液顏色明顯變淺,稍后,溶液變?yōu)闊o(wú)色 |
Ⅲ.向溶液中加入少量MnO2粉末 | 又有大量氣泡產(chǎn)生,產(chǎn)生的氣體也能使帶火星木條復(fù)燃 |
(1)Na2O2的電子式為 , 很明顯,實(shí)驗(yàn)證實(shí)了溶液a中H2O2的存在,應(yīng)用同位素示蹤原理可以表示反應(yīng)的機(jī)理,寫(xiě)出Na218O2與H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式 .
(2)操作Ⅱ中紅色褪去的可能原因是 .
(3)用反應(yīng)2MnO4﹣+5H2O2+6H+=2Mn2++502↑+8H2O測(cè)定溶液a中H2O2含量.取20.00mL溶液a,用稀(填化學(xué)式)酸化,用0.002molL﹣1KMnO4溶液滴定,至終點(diǎn)時(shí)平均消耗10.00mLKMnO4溶液.滴定時(shí)KMnO4溶液應(yīng)裝在(填酸或堿)式滴定管中,終點(diǎn)確定的方法是 , 經(jīng)計(jì)算溶液a中c(H2O2)=molL﹣1
(4)向溶液a中滴加FeSO4溶液,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 .
(5)向FeSO4溶液中加入一定量Na202固體,并以物質(zhì)的量為2:1發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)中無(wú)氣體生成,寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式 .
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法,即保持污水的pH在5.0~6.0之間,通過(guò)電解生成Fe(OH)3膠體,F(xiàn)e(OH)3膠體具有吸附作用,可吸附水中的污物而使其沉淀下來(lái),起到凈水的作用,其原理如圖所示.下列說(shuō)法正確的是( )
A.石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B.根據(jù)圖示,物質(zhì)A為CO2
C.為增強(qiáng)污水的導(dǎo)電能力,可向污水中加入適量乙醇
D.甲烷燃料電池中CO32﹣向空氣一極移動(dòng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某學(xué)生準(zhǔn)備用18.4mol/L的濃硫酸配制0.4mol/L的稀硫酸250mL,試回答下列問(wèn)題:
(1)通過(guò)計(jì)算求出濃硫酸所需體積并用量筒量取,讀取的數(shù)值為V=______mL。(計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位)
(2)下列配制溶液的操作中,正確的順序是________。(填序號(hào))
①將濃硫酸轉(zhuǎn)移至含有少量蒸餾水的燒杯中,并用玻璃棒攪拌
②冷卻后,將稀釋好的溶液轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中
③用量筒量取V mL濃硫酸
④蓋好瓶塞,反復(fù)上下顛倒,搖勻
⑤小心地往250mL容量瓶中加蒸餾水至距離刻度線1-2cm處
⑥用膠頭滴管滴加蒸餾水至液面與刻度線相切
⑦用少量蒸餾水洗滌燒杯2-3次,將洗滌液轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中,輕輕搖動(dòng)容量瓶,使溶液混合均勻
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】工業(yè)上以鉻鐵礦(主要成份為FeO.Cr2O3 , 還含有Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為主要原料生產(chǎn)紅礬鈉晶體(Na2Cr2O7 . 2H2O),其主要工藝流程如圖:
已知:NaBiO3在堿性條件下能將Cr3+氧化為CrO42﹣ .
(1)固體A為
(2)實(shí)驗(yàn)室中操作①②的名稱(chēng)為
(3)固體C中含有的物質(zhì)是Al( OH)3和Fe(OH)3 , 則H2 O2的作用是 .
已知:KsP[Fe(OH)3]=3.0×10﹣39 , KsP[Al(OH)3]=1×10﹣33 , 當(dāng)pH=5.6時(shí)Cr(OH)3開(kāi)始沉淀.室溫下,Ⅱ中需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為(雜質(zhì)離子濃度小于1×10﹣6mol/L視為沉淀完全).
(4)寫(xiě)出Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 .
(5)Ⅳ中酸化是用硫酸而不用鹽酸酸化,理由是(結(jié)合化學(xué)方程式回答);工業(yè)上也可設(shè)計(jì)如圖示裝置,用鋰離子電池(LixC+Li1﹣xCoO2 C+LioO2 , LixC為難電離鋰碳化合物)為電源,電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7 , 該裝置工作時(shí)E電極的名稱(chēng)是極;電源的A極的電極反應(yīng)式為 . 當(dāng)電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了0.5mol電子時(shí),理論上右側(cè)溶液的質(zhì)量減少 g.
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】將ag鐵和氧化鐵的混合物加入800mL0.1mol/L 的鹽酸中充分反應(yīng)后,鹽酸全部消耗,放出標(biāo)準(zhǔn)狀兄下氣體0.224L。則下列判斷中正確的是 ( )
A. 原混合物中n (Fe) :n (Fe2O3) =2: 1 B. 向溶液中滴入KSCN 溶液,顯血紅色
C. 無(wú)法計(jì)算出原混合物的質(zhì)量 D. 此混合物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68.6%
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列各組物質(zhì)中,關(guān)系不正確的是( )
A.C3H8與C2H6互為同系物
B. 與 互為同系物
C. 和 是同一種物質(zhì)
D.化學(xué)式為C5H10的有機(jī)物不一定能使溴的四氯化碳溶液褪色
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列說(shuō)法不正確的是( )
A.用灼燒的方法鑒別羊毛線和棉線
B.分餾石油時(shí),溫度計(jì)的水銀球必須插入液面下
C.做銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)后,試管壁上的銀鏡用硝酸洗滌
D.沾附在試管內(nèi)壁上的油脂,用熱堿液洗滌
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