【題目】COH2在工業(yè)上常作為重要的化工原料,其混合氣稱為合成氣。工業(yè)上CH4—H2O催化重整是目前大規(guī)模制取合成氣的重要方法,其原理為:

反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+210 kJ/mol

反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=41 kJ/mol

(1)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H3=____ kJ/mol。

(2)反應(yīng)Ⅰ達(dá)到平衡的標(biāo)志是_____

A.恒溫恒容情況下,壓強(qiáng)不再改變  Bv(CO)=3v(H2)

C.平均相對分子質(zhì)量不再改變    D.恒溫恒容情況下,氣體密度不再改變

(3)若容器容積不變,不考慮反應(yīng)Ⅰ,對反應(yīng)Ⅱ下列措施可增加CO轉(zhuǎn)化率的是____。

A.升高溫度             B.將CO2從體系分離

C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大     D.按原投料比加倍投料

(4)1 mol CH4(g)1 mol H2O(g)加入恒溫恒壓的密閉容器中(溫度298 K、壓強(qiáng)100 kPa),發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,不考慮反應(yīng)Ⅱ的發(fā)生,該反應(yīng)中,正反應(yīng)速率v=k×p(CH4)×p(H2O),逆反應(yīng)速率v=k×p(CO)×p3(H2),其中k、k為速率常數(shù),p為分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)),則該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=___(k、k表示)。若該條件下k=4.4×104kPa-1·s-1,當(dāng)CH4分解20%時(shí),v=__kPa·s-1(保留兩位有效數(shù)字)。

【答案】+169 AC B 4.9×107

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律,將已知熱化學(xué)方程式疊加,可得待求反應(yīng)的熱化學(xué)方程式;

(2)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),任何一種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、密度等保持不變,據(jù)此判斷;

(3)若提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率,則應(yīng)該使化學(xué)平衡正向移動(dòng);

(4)根據(jù)平衡時(shí)v= v計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù);根據(jù)CH4分解20%計(jì)算平衡時(shí)各種氣體的物質(zhì)的量得到氣體的分壓,帶入速率公式計(jì)算。

(1)已知:反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+210 kJ/mol

反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=41 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律,將I+II,整理可得:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H3=+169 kJ/mol

(2)對于反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+210 kJ/mol,該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)。

A.恒溫恒容情況下,若壓強(qiáng)不再改變,說明氣體的物質(zhì)的量不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A正確;

B.在任何條件下,3v(CO)=v(H2),若v(CO)=3v(H2),則v(H2)=9v(H2),反應(yīng)正向進(jìn)行,未達(dá)到平衡狀態(tài),B錯(cuò)誤;

C.反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變,若平均相對分子質(zhì)量不再改變,說明氣體的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化,反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài),C正確;

D.反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變,容器的容積不變,則氣體密度始終不變,因此不能據(jù)此判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤;

故合理選項(xiàng)是AC;

(3)對于反應(yīng)IICO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=41 kJ/mol,該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積不變的放熱反應(yīng)

A.升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率降低,A不符合題意;

B.將CO2從體系分離,即減小生成物濃度,平衡正向移動(dòng),達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率提高,B符合題意;

C.充入He,反應(yīng)體系總壓強(qiáng)增大,由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),因此增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡不移動(dòng),CO轉(zhuǎn)化率不變,C不符合題意;

D.按原投料比加倍投料,即增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡不移動(dòng),物質(zhì)轉(zhuǎn)化率不變,D不符合題意;

故合理選項(xiàng)是B

(4)對于反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),由于v=k×p(CH4)×p(H2O)v=k×p(CO)×p3(H2),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),v= v,則k×p(CH4)×p(H2O)=k×p(CO)×p3(H2),,該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp==;

1 mol CH4(g)1 mol H2O(g)加入恒溫恒壓的密閉容器中,發(fā)生該反應(yīng),若CH4分解20%,此時(shí)各種氣體的物質(zhì)的量為n(CH4)=n(H2O)=(1-20%)mol=0.8 mol,n(CO)=0.2 moln(H2)=0.6 mol,氣體總物質(zhì)的量為n()=0.8 mol+0.8 mol+0.2 mol+0.6 mol=2.8 mol。在恒溫恒壓下,氣體的物質(zhì)的量比等于氣體的壓強(qiáng)之比,所以平衡時(shí)各種氣體所占分壓:p(CH4)=p(H2O)=p(CO)=;p(H2)=,氣體總壓強(qiáng)為100 kPa,根據(jù)此時(shí)k=4.4×104kPa-1·s-1,則該條件下正反應(yīng)速率v=k×p(CH4)×p(H2O)=4.4×104 kPa-1·s-1×(×100 kPa)×(×100 kPa)= 4.9×107 kPa·s-1。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】海水中蘊(yùn)藏著豐富的資源,海水綜合利用的示意圖如下,下列說法正確的是(  )

①通過氯堿工業(yè)可生產(chǎn)的產(chǎn)品有NaOHNaClO、鹽酸等

②除去粗鹽中的SO42-、Ca2Mg2等雜質(zhì),加入試劑及相關(guān)操作順序可以是:NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液過濾鹽酸

③可將MgCl2·6H2O晶體在空氣中直接加熱脫水得到較純凈的無水MgCl2

④電解MgCl2溶液可制取金屬鎂

A.①③B.②④C.③④D.①②

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知:X2(g)+Y2(g)2Z(g)X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1mol·L1、0.3 mol·L10.2 mol·L1。在一定條件下,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的濃度可能是

A.Z0.4mol·L1

B.X20.2 mol·L1

C.Y20.4 mol·L1

D.Z0.3 mol·L1

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知:pAg-lgc(Ag+)pX-lg c(Xn-)。298K時(shí),幾種物質(zhì)的Ksp如下表:

化學(xué)式

AgCl

AgSCN

Ag2CrO4

顏色

淺黃

Ksp

1.8×1010

1.0×1012

2.0×1012

AgCl、AgSCN、Ag2CrO4的飽和溶液中,陽離子和陰離子的濃度關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是

A.圖中x代表AgCl曲線,z代表AgSCN曲線

B.298K時(shí),在ClCrO42的物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L的溶液中,滴入少量0.1mol/LAgNO3溶液,首先產(chǎn)生的是紅色沉淀

C.298K時(shí)若增大p點(diǎn)的陰離子濃度,則y上的點(diǎn)沿曲線向上移動(dòng)

D.298K時(shí)Ag2CrO4(s)2SCN(aq) 2AgSCN(s)CrO42- (aq)的平衡常數(shù)K2.0×1012

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】常溫下,將1.0L X mol/L CH3COOH溶液與0.1mol NaOH固體混合充分反應(yīng),再向該混合溶液中通人HCl氣體或加入NaOH固體(忽略體積和溫度變化),溶液pH隨通入(或加入)物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化如圖所示。下列說法正確的是

A.X<0.1

B.ba過程中,水的電離程度逐漸增大

C.Ka (CH3COOH) =10-8/(X-0.1)

D.bc過程中,c(CH3COOH)/c(CH3COO) 逐漸變小

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作,現(xiàn)象和解釋或結(jié)論都正確的是

操作

現(xiàn)象

解釋或結(jié)論

A

向某溶液中通入Cl2,再加入CCl4、振蕩,靜置

溶液分層,上層呈紫色

說明溶液中含有I

B

Fe(NO3)2溶液加入鹽酸酸化的KSCN溶液

溶液變成血紅色

Fe(NO3)2已經(jīng)變質(zhì)

C

FeCl3溶液加入過量的KI溶液,再加入KSCN溶液

溶液變成血紅色

Fe3+I反應(yīng)為可逆反應(yīng)

D

向玻璃片上分別滴幾滴氫氟酸和NaOH溶液

玻璃片慢慢被腐蝕

SiO2是兩性氧化物能與酸、堿反應(yīng)

A.AB.BC.CD.D

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(要求寫出計(jì)算過程)現(xiàn)有一定溫度下的密閉容器中存在如下反應(yīng):2SO2(g) + O2(g)2SO3(g),已知c(SO2)=0.4mol/Lc(O2)=1mol/L,經(jīng)測定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K≈19,試判斷:

1)當(dāng)SO2轉(zhuǎn)化率為50%時(shí),該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)?________,若未達(dá)到,哪個(gè)方向進(jìn)行?__________

2)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí), SO2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)為________?

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某電路板生產(chǎn)企業(yè)的水質(zhì)情況及國家允許排放的污水標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。為研究廢水中Cu2+處理的最佳pH,取5份等量的廢水,分別用30%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH8.5、9、9.5、10、11,靜置后,分析上層清液中銅元素的含量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。查閱資料:

平衡Ⅰ:

平衡Ⅱ:

項(xiàng)目

廢水水質(zhì)

排放標(biāo)準(zhǔn)

pH

1.0

6~9

Cu2+/mgL-1

72

0.5

NH4+/mgL-1

2632

15

下列說法錯(cuò)誤的是(

A.a~b段發(fā)生的反應(yīng)為:

B.b~c段:隨pH升高,Cu(OH)2的量增加,導(dǎo)致平衡Ⅰ正向移動(dòng),銅元素含量上升

C.c~d段:隨pH升高,c(OH-)增加,平衡Ⅰ逆向移動(dòng),銅元素含量下降

D.d點(diǎn)以后,隨c(OH-)增加,銅元素含量可能上升

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】CH4超干重整CO2技術(shù)可得到富含CO的氣體,用于生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品。該技術(shù)中的化學(xué)反應(yīng)為:CH4(g)+3CO2(g) 2H2O(g)+4CO(g) ΔH=+330kJ/mol

1下圖表示初始投料比n(CH4):n(CO2)1:31:4CH4的轉(zhuǎn)化率在不同溫度(T1、T2)下與壓強(qiáng)的關(guān)系。[注:投料比用a1、a2表示]

①a2=__________。

②判斷T1T2的大小關(guān)系,并說明理由:__________。

2CH4超干重整CO2的催化轉(zhuǎn)化原理示意圖如下:

①過程Ⅰ,生成1mol H2時(shí)吸收123.5kJ熱量,其熱化學(xué)方程式是__________。

②過程Ⅱ,實(shí)現(xiàn)了含氫物種與含碳物種的分離。生成H2O(g)的化學(xué)方程式是__________。

③假設(shè)過程Ⅰ和過程Ⅱ中的各步均轉(zhuǎn)化完全,下列說法正確的是__________。(填序號)

a.過程Ⅰ和過程Ⅱ中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)

b.過程Ⅱ中使用的催化劑為Fe3O4CaCO3

c.若過程Ⅰ投料,可導(dǎo)致過程Ⅱ中催化劑失效

【答案】 1:4 T2>T1 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率增大 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247kJ/mol 4H2+Fe3O43Fe+4H2O ac

【解析】(1). ①.在相同條件下,投料比越小甲烷的轉(zhuǎn)化率越大,據(jù)圖可知,a2a1,故a2表示的是1:4時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率故答案為:1:4;

②. CH4(g)+3CO2(g)2H2O(g)+4CO(g)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高時(shí)平衡正向移動(dòng),甲烷的轉(zhuǎn)化率增大,則T2>T1,故答案為:T2>T1正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率增大;

(2). ①.在過程I中,生成1mol H2時(shí)吸收123.5kJ熱量,據(jù)圖可知其熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247kJ/mol,故答案為:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247kJ/mol;

②. 由過程II的轉(zhuǎn)化關(guān)系來看,混合氣體中的H2Fe3O4還原為Fe,反應(yīng)方程式為:4H2+Fe3O4 3Fe+4H2O,故答案為:4H2+Fe3O4 3Fe+4H2O;

. a. 兩個(gè)過程都有元素化合價(jià)的改變,都發(fā)生了氧化還原反應(yīng),故a正確;b. 過程IIFe3O4最終被還原為Fe,Fe3O4不是催化劑,故b錯(cuò)誤;c. 若初始投料比時(shí),二者恰好按照題給方程式反應(yīng),無CO2生成,導(dǎo)致CaCO3無法參加反應(yīng),使催化劑中毒失效,故c正確;答案選ac

型】
結(jié)束】
17

【題目】工、農(nóng)業(yè)廢水以及生活污水中濃度較高的會造成氮污染。工業(yè)上處理水體中的一種方法是零價(jià)鐵化學(xué)還原法。某化學(xué)小組用廢鐵屑和硝酸鹽溶液模擬此過程,實(shí)驗(yàn)如下。

1先用稀硫酸洗去廢鐵屑表面的鐵銹,然后用蒸餾水將鐵屑洗凈。

①除銹反應(yīng)的離子反程式是__________。

②判斷鐵屑洗凈的方法是__________。

2KNO3溶液的pH調(diào)至2.5。從氧化還原的角度分析調(diào)低溶液pH的原因是__________。

3將上述處理過的足量鐵屑投入(2)的溶液中。如圖表示該反應(yīng)過程中,體系內(nèi)相關(guān)離子濃度、pH隨時(shí)間變化的關(guān)系。請根據(jù)圖中信息回答:

①t1時(shí)刻前該反應(yīng)的離子方程式是__________

t2時(shí)刻后,該反應(yīng)仍在進(jìn)行,溶液中的濃度在增大,Fe2+的濃度卻沒有增大,可能的原因是__________。

4鐵屑與KNO3溶液反應(yīng)過程中向溶液中加入炭粉,可以增大該反應(yīng)的速率,提高的去除效果,其原因是__________

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案