【題目】CO和H2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 B.v正(CO)=3v逆(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)將1 mol CH4(g)和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正=k正×p(CH4)×p(H2O),逆反應(yīng)速率v逆=k逆×p(CO)×p3(H2),其中k正、k逆為速率常數(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=___(以k正、k逆表示)。若該條件下k正=4.4×104kPa-1·s-1,當(dāng)CH4分解20%時(shí),v正=__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正= v逆計(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正(CO)=v正(H2),若v正(CO)=3v逆(H2),則v正(H2)=9v逆(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)II:CO(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正=k正×p(CH4)×p(H2O),v逆=k逆×p(CO)×p3(H2),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),v正= v逆,則k正×p(CH4)×p(H2O)=k逆×p(CO)×p3(H2),,該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp==;
將1 mol CH4(g)和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 mol,n(H2)=0.6 mol,氣體總物質(zhì)的量為n(總)=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正=4.4×104kPa-1·s-1,則該條件下正反應(yīng)速率v正=k正×p(CH4)×p(H2O)=4.4×104 kPa-1·s-1×(×100 kPa)×(×100 kPa)= 4.9×107 kPa·s-1。
年級 | 高中課程 | 年級 | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
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NaOH、NaClO、鹽酸等
②除去粗鹽中的SO42-、Ca2+、Mg2+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·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1。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.Z為0.4mol·L-1
B.X2為0.2 mol·L-1
C.Y2為0.4 mol·L-1
D.Z為0.3 mol·L-1
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 | 白 | 淺黃 | 紅 |
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Cl-和CrO42-的物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L的溶液中,滴入少量0.1mol/L的AgNO3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)K=2.0×1012
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.b→a過程中,水的電離程度逐漸增大
C.Ka (CH3COOH) =10-8/(X-0.1)
D.b→c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 | 向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+與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)始=0.4mol/L,c(O2)始=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%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8.5、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)為1:3或1:4,CH4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T1的T2的大小關(guān)系,并說明理由:__________。
(2)CH4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Fe3O4和CaCO3
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,a2>a1,故a2表示的是1:4時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率,故答案為:1:4;
②. 因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H2將Fe3O4還原為Fe,反應(yīng)方程式為:4H2+Fe3O4 3Fe+4H2O,故答案為:4H2+Fe3O4 3Fe+4H2O;
③. 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II中Fe3O4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。
【題型】綜合題
【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__________。
(2)將KNO3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__________。
②t2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>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com