乙醇是重要的化工原料和液體燃料,可以在一定條件下利用CO2與H2反應(yīng)制得:
請(qǐng)回答:
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 。
(2)當(dāng)溫度T1>T2時(shí),化學(xué)平衡常數(shù)K1 K2(填“>”、“<”或“=”)。
(3)在恒溫、恒容的密閉容器中,下列描述能說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是 (填字母序號(hào))。
a.生成1molCH3CH2OH的同時(shí)生成3 mol H2O
b.容器中各組分濃度不隨時(shí)間而變化
c.容器中混合氣體的密度不隨時(shí)間而變化
d.容器中氣體的分子總數(shù)不隨時(shí)間而變化
(4)在工業(yè)生產(chǎn)中,可使H2的轉(zhuǎn)化率和化學(xué)反應(yīng)速率同時(shí)提高的措施有 (寫(xiě)出一條合理措施即可)。
(5)工業(yè)上,常以乙醇為原料生產(chǎn)乙醛。根據(jù)下圖所示信息,該反應(yīng)是 反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”),判斷依據(jù)是__________________。
(6)乙醇可以作為燃料電池的燃料。某乙醇燃料電池以乙醇為燃料,使用酸性電解質(zhì),該電池負(fù)極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 。
(1) (2)< (3)b d (4)增大CO2濃度(或增大壓強(qiáng))
(5)放熱 反應(yīng)物總能量大于生成物總能量 (6)CH3CH2OH – 12 e- + 3H2O =2CO2 + 12H+
解析試題分析:(1)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義,可知
(2)當(dāng)溫度T1>T2時(shí),由T1到T2,相當(dāng)于是降低溫度,降低溫度,化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)的方向進(jìn)行,△H<0,即平衡右移,產(chǎn)物增多,反應(yīng)物減少,因此,K1<K2。
(3)a.應(yīng)符合“異方向、量相當(dāng)”,生成1molCH3CH2OH的同時(shí)生成3 mol H2O,屬于同一方向的描述,錯(cuò)誤。
b.容器中各組分濃度不隨時(shí)間而變化,屬于化學(xué)平衡狀態(tài)的定義,也是宏觀判斷標(biāo)志,正確。
c.由于限定的條件是恒溫、恒容的密閉容器中,反應(yīng)前后質(zhì)量守恒,因此,密度在反應(yīng)的過(guò)程中未發(fā)生過(guò)變化,因此不能把容器中混合氣體的密度不隨時(shí)間而變化作為判斷標(biāo)志。 錯(cuò)誤。
d.從化學(xué)方程式可以看出,該可逆反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),當(dāng)容器中容器中氣體的分子總數(shù)不隨時(shí)間而變化時(shí),達(dá)到化學(xué)平衡,正確。
(4)根據(jù)可逆反應(yīng)中,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化特點(diǎn),當(dāng)增加反應(yīng)體系中另外一種物質(zhì)CO2時(shí),可使H2的轉(zhuǎn)化率和化學(xué)反應(yīng)速率同時(shí)提高,也可以增大壓強(qiáng)。
(5)從函數(shù)圖像可以看出,反應(yīng)物自身具有的總能量高于生物自身具有的總能量,即E(反)>E(生)。
(6)CH3CH2OH中碳元素的化合價(jià)為-2價(jià),在原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),碳元素被氧化為CO2,化合價(jià)升高6價(jià),CH3CH2OH中含有2個(gè)碳原子,1molCH3CH2OH被氧化,碳元素的化合價(jià)升高12價(jià),即轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為12e-,因此負(fù)極反應(yīng)式為:CH3CH2OH – 12 e- + 3H2O =2CO2 + 12H+,正極反應(yīng)式為: O2+4H++4e-=2H2O。
考點(diǎn):考查化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志、化學(xué)平衡移動(dòng)、化學(xué)能與熱能、原電池原理等知識(shí)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
能源是制約國(guó)家發(fā)展進(jìn)程的因素之一。甲醇、二甲醚等被稱(chēng)為2 1世紀(jì)的綠色能源,工業(yè)上利用天然氣為主要原料與二氧化碳、水蒸氣在一定條件下制備合成氣(CO、H2),再制成甲醇、二甲醚。
(1)工業(yè)上,可以分離合成氣中的氫氣,用于合成氨,常用醋酸二氨合亞銅
[Cu(NH3)2Ac]溶液(Ac=CH3COO-)(來(lái)吸收合成氣中的一氧化碳,其反虛原理為:
[Cu(NH3)2Ac](aq)+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac?CO(aq)(△H<0)
常壓下,將吸收一氧化碳的溶液處理重新獲得[Cu(NH3)2]AC溶液的措施是 ;
(2)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)a:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJ/mol
反應(yīng)b:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0
①對(duì)于反應(yīng)a,某溫度下,將4.0 mol CO2(g)和12.0 mol H2(g)充入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),測(cè)得甲醇蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為30%,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為 ;
②對(duì)于反應(yīng)b,某溫度下,將1.0mol CO(g)和2.0 mol H2(曲充入固定容積的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),改變溫度和壓強(qiáng),平衡體系中CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如圖所示,溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是 ;(填字母代號(hào))
A.p3>p2,T3>T2
B.p2>p4,T4>T2
C.p1>p3,T1>T3
D.p1>p4,T2>T3
(3)CO可以合成二甲醚,二甲醚可以作為燃料電池的原料,化學(xué)反應(yīng)原理為:
CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H<0
①在恒容密閉容器里按體積比為1:4充入一氧化碳和氫氣,一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)條件后,下列變化能說(shuō)明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是 ;
A.逆反應(yīng)速率先增大后減小
B.正反應(yīng)速率先增大后減小
C.反應(yīng)物的體積百分含量減小
D.化學(xué)平衡常數(shù)K值增大
②寫(xiě)出二甲醚堿性燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式 ;
③己知參與電極反應(yīng)的電極材料單位質(zhì)量放出電能的大小稱(chēng)為該電池的比能量。關(guān)于二甲醚堿性燃料電池與乙醇?jí)A性燃料電池,下列說(shuō)法正確的是 (填字母)
A.兩種燃料互為同分異構(gòu)體,分子式和摩爾質(zhì)量相同,比能量相同
B.兩種燃料所含共價(jià)鍵數(shù)目相同,斷鍵時(shí)所需能量相同,比能量相同
C.兩種燃料所含共價(jià)鍵類(lèi)型不同,斷鍵時(shí)所需能量不同,比能量不同
(4)已知l g二甲醚氣體完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量為31.63 kJ,請(qǐng)寫(xiě)出表示二甲醚燃燒熱的熱化學(xué)方程式 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
“富煤、貧油、少氣”是我國(guó)能源發(fā)展面臨的現(xiàn)狀。隨著能源的日益緊張,發(fā)展“煤化工”對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整具有重要意義。下圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈之一。
“潔凈煤技術(shù)”研究在世界上相當(dāng)普遍,科研人員通過(guò)向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法,連續(xù)產(chǎn)出熱值很高的煤炭合成氣,其主要成分是CO和H2。CO和H2可作為能源和化工原料,應(yīng)用十分廣泛。
(1)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol–1 ①
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ·mol–1 ②
則反應(yīng)CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g),ΔH= _________kJ·mol–1。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,33.6 L的煤炭合成氣(設(shè)全部為CO和H2)與氧氣完全反應(yīng)生成CO2和H2O,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移______mole-。
(2)在一恒容的密閉容器中,由CO和H2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
①下列情形能說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______
a.體系壓強(qiáng)保持不變
b.密閉容器中CO、H2、CH3OH(g)3種氣體共存
c.CH3OH與H2物質(zhì)的量之比為1:2
d.每消耗1 mol CO的同時(shí)生成2molH2
②CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。
A、B兩點(diǎn)的平衡常數(shù)_____(填“前者”、“后者”或“一樣”)大;達(dá)到A、C兩點(diǎn)的平衡狀態(tài)所需的時(shí)間tA tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。
在不改變反應(yīng)物用量的情況下,為提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是_____________(答出兩點(diǎn)即可)。
(3)工作溫度650℃的熔融鹽燃料電池,是用煤炭氣(CO、H2)作負(fù)極燃?xì)猓諝馀cCO2的混合氣體為正極燃?xì),用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔點(diǎn)混合物做電解質(zhì),以金屬鎳(燃料極)為催化劑制成的。負(fù)極的電極反應(yīng)式為:CO + H2-4e- + 2CO32-= 3CO2+H2O;則該電池的正極反應(yīng)式為_(kāi)___________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
生物質(zhì)能是一種潔凈、可再生能源。生物質(zhì)氣(主要成分為 CO、CO2、H2等)與H2混合,催化合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及許多烴類(lèi)物質(zhì)等,是生物質(zhì)能利用的方法之一.
(1)已知碳的氣化反應(yīng)在不同溫度下平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值(lgK)如下表:
反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),該反應(yīng)的△H________0(選填:“>”、“<”、“=”);在900K時(shí),該反應(yīng)平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值(lgK)=_____________.
(2)甲醇是一種重要的能源和化工原料,工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)為:CO+2H2?CH3OH.現(xiàn)已知:H2(g)、CO(g)、CH3OH(l)的燃燒熱ΔH分別為-285.8KJ/mol、-283.0KJ/mol和-726.5KJ/mol。則:CH3OH不完全燃燒生成CO和液態(tài)H2O的熱化學(xué)反應(yīng)方程式 .
(3)在一定溫度、壓強(qiáng)和催化條件下,工業(yè)上用CO和H2反應(yīng)生成二甲醚,同時(shí)產(chǎn)生一種參與大氣循環(huán)的無(wú)機(jī)物。則該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為: .
(4)下圖左為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖.a(chǎn)電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 .
(5)連接下圖右裝置的電源為(4)問(wèn)中的二甲醚燃料電池。接通電源一段時(shí)間后,觀察到裝置中電解質(zhì)溶液顏色由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色,并逐漸加深。則該裝置中的Cu電極應(yīng)與二甲醚燃料電池中 電極(填a或b)相連。通電時(shí)發(fā)生反應(yīng)的總的離子反應(yīng)方程式為: .
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重,國(guó)家擬于“十二五”期間,將二氧化硫(SO2)排放量減少8%,氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前,消除大氣污染有多種方法。
(1)處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol—1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol—1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程為 。
(2)降低汽車(chē)尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化 轉(zhuǎn)化器,發(fā)生如下反應(yīng):
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0。
若在一定溫度下,將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中,反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的濃度變化如圖所示,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K= 。
若保持溫度不變,20min時(shí)再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡將 移動(dòng)(填“向左”、 “向右”或“不”)。
20min時(shí),若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致N2濃度發(fā)生如上圖所示的變化,則改變的條件可能是 (填序號(hào))。
①加入催化劑 ②降低溫度 ③縮小容器體積 ④增加CO2的量
(3)肼(N2H4)用亞硝酸(HNO2)氧化可生成氮的另一種氫化物,該氫化物的相對(duì)分子質(zhì)量為43.0,其中氮原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.977。寫(xiě)出肼與亞硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
常溫常壓下,斷裂1mol(理想)氣體分子化學(xué)鍵所吸收的能量或形成1mol(理想)氣體分子化學(xué)鍵所放出的能量稱(chēng)為鍵能(單位為kJ.mol-1)下表是一些鍵能數(shù)據(jù)(kJ·mol-1)
化學(xué)鍵 | 鍵能 | 化學(xué)鍵 | 鍵能 | 化學(xué)鍵 | 鍵能 |
C-F | 427 | C-Cl | 330 | C-I | 218 |
H-H | 436 | S=S | 255 | H-S | 339 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
甲烷是天然氣的主要成分,是生產(chǎn)生活中應(yīng)用非常廣泛的一種化學(xué)物質(zhì)。
(1)一定條件下,用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知:
①CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g); △H1
②CH4(g) + 4NO2(g) =" 4NO(g)" + CO2(g) + 2H2O(g);△H2
現(xiàn)有一份在相同條件下對(duì)H2的相對(duì)密度為17的NO與NO2的混合氣體,用16g甲烷氣體催化還原該混合氣體,恰好生成氮?dú)、二氧化碳(xì)怏w和水蒸氣,共放出1042.8kJ熱量。
①該混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的量之比為
②已知上述熱化學(xué)方程式中△H1=—1160kJ/mol,則△H2=
③在一定條件下NO氣體可以分解為NO2氣體和N2氣體,寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。
(2)以甲烷為燃料的新型電池,其成本大大低于以氫為燃料的傳統(tǒng)燃料電池,目前得到廣泛的研究,下圖是目前研究較多的一類(lèi)固體氧化物燃料電池工作原理示意圖。回答下列問(wèn)題:
④B極為電池 極,電極反應(yīng)式為
⑤若用該燃料電池做電源,用石墨做電極電解100mL 1mol/L的硫酸銅溶液,寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式 ,當(dāng)兩極收集到的氣體體積相等時(shí),理論上消耗的甲烷的體積為 (標(biāo)況下),實(shí)際上消耗的甲烷體積(折算到標(biāo)況)比理論上大,可能原因?yàn)?u> .
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
化學(xué)反應(yīng)中一定伴隨著能量的變化,化學(xué)能在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。
(1)利用氫氣可以制取工業(yè)原料乙酸。已知:
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1 = -870.3kJ/mo1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H 2= -393.5kJ/mo1
③H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(l) △H 3= -285.8kJ/mo1
試?yán)蒙鲜鲂畔⒂?jì)算下述反應(yīng)的反應(yīng)熱:
2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) △H= 。
(2)科學(xué)家可用焓變和熵變來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向,下列都是能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),其中是吸熱反應(yīng)且反應(yīng)后熵增的為 (填字母)。
A.2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ | B.3Fe+2O2=Fe3O4 |
C.(NH4)2CO3=NH4HCO3+NH3↑ | D.NaOH+HCl=NaCl+H2O |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(1)臭氧可用于凈化空氣、飲用水消毒、處理工業(yè)廢物和作為漂白劑。
①臭氧幾乎可與除鉑、金、銥、氟以外的所有單質(zhì)反應(yīng)。如:
6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s);△H=-235.8 kJ/mol。
己知:2 Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g);△H=+62.2kJ/mol,則O3轉(zhuǎn)化為O2的熱化學(xué)方程式為 ;②科學(xué)家P.Tatapudi等人首先使用在酸性條件下電解水的方法制得臭氧。臭氧在陽(yáng)極周?chē)乃挟a(chǎn)生,陰極附近的氧氣則生成過(guò)氧化氫,陰極電極反應(yīng)式為 。
時(shí)間/min濃度(mol/L) | NO | N2 | CO2 |
0 | 1.00 | 0 | 0 |
10 | 0.58 | 0.21 | 0.21 |
20 | 0.40 | 0·30 | 0.30 |
30 | 0.40 | 0.30 | 0.30 |
40 | 0.32 | 0.34 | 0.17 |
50 | 0.32 | 0.34 | 0.l7 |
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