【題目】Ⅰ.如何降低大氣中CO2的含量及有效利用CO2,目前已引起各國普遍重視。
(1)工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。為探究反應原理,現(xiàn)進行如下實驗,在體積為1L的密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,在500℃下發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。實驗測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖1所示。
①從反應開始到平衡,氫氣的平均反應速率v(H2)=__;
②圖2是改變溫度時H2的化學反應速率隨時間變化的示意圖,則該反應的正反應是__熱(填“吸”或“放”)反應。
③該反應的平衡常數(shù)K為__(保留兩位小數(shù))。若提高溫度到800℃進行,達平衡時,K值__(填“增大”、“減小”或“不變”),
④500℃達平衡時,CH3OH的體積分數(shù)ω為__。
Ⅱ.(2)工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(CO和H2)合成二甲醚(CH3OCH3),其三步反應如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=-90.8kJmol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-23.5kJmol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.3kJmol-1
總合成反應的熱化學方程式為__。
(3)一定條件下的密閉容器中,上述總反應達到平衡時,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是__(填字母代號)。
A.高溫高壓
B.加入催化劑
C.減少CO2的濃度
D.增加CO的濃度
E.分離出二甲醚
(4)已知反應②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在某溫度下的平衡常數(shù)K=400。此溫度下,在密閉容器中加入CH3OH,反應到某時刻測得各組分的濃度如下:
物質(zhì) | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
c/molL-1 | 0.44 | 0.60 | 0.60 |
此時,v(正)__v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】0.225 molL-1min-1 放 5.33 減小 30% 3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=-246.4kJ/mol CE >
【解析】
(1)①分析圖1,在10min時CO2、CH3OH的濃度不再發(fā)生變化,說明此時反應達到平衡狀態(tài),可先求出CO2的速率,根據(jù)同一反應中,各物質(zhì)的速率之比等于其化學計量數(shù)之比,求出H2的速率。
②分析圖2,在t2時,改變溫度,v'正、v'逆突然增大,且v'正<v'逆,可知改變的條件為升高溫度,此時反應向逆反應方向移動,據(jù)此分析反應是吸熱還是放熱反應。
(1)①由圖可知,10min到達平衡時二氧化碳的濃度變化量為1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,所以v(CO2)=,根據(jù)同一反應中,各物質(zhì)的速率之比等于其化學計量數(shù)之比,可知v(H2)=3v(CO2)=3×0.075molL-1min-1=0.225 molL-1min-1,故答案為:0.225 molL-1min-1;
②由圖2可知,正、逆反應速率都增大,為升高溫度,且逆反應速率增大更多,則反應向逆反應進行,故正反應為放熱反應,故答案為:放;
③平衡時二氧化碳的濃度為0.25mol/L,則:
故500℃平衡常數(shù)K=。
該反應正反應是放熱反應,若提高溫度,該反應向逆反應方向進行,達平衡時,K值減小。故答案為:5.33;減;
④由③中計算可知,平衡時CH3OH的體積分數(shù)ω=,故答案為:30%;
Ⅱ(2)由蓋斯定律可知,通過①×2+②+③可得3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),則△H=-90.8kJmol-1×2-23.5kJmol-1-41.3kJmol-1=-246.4kJmol-1,故總合成反應的熱化學方程式為:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.4kJ/mol,故答案為:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.4kJ/mol;
(3)A.由于反應放熱,升高溫度平衡向逆反應方向移動,CO轉(zhuǎn)化率減小,A項錯誤;
B.催化劑不影響平衡移動,CO轉(zhuǎn)化率不變,B項錯誤;
C.減少CO2的濃度,平衡向正反應方向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,C項正確;
D.增加CO的濃度,CO的轉(zhuǎn)化率反而減小,D項錯誤;
E.分離出二甲醚,平衡向正反應方向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,E項正確;
故答案為CE;
(4)濃度商Qc=,即Qc<K,故反應向正反應方向進行,則v(正)>v(逆)。故答案為:>。
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【題目】(1)亞鐵氰化鉀是食鹽中常用的抗結(jié)劑,其化學式為K4[Fe(CN)6]。
①CN-的電子式是__________;1 mol該配離子中含σ鍵數(shù)目為________。
②該配合物中存在的作用力類型有_________(填字母)。
A.金屬鍵 B.離子鍵 C.共價鍵 D.配位鍵 E.氫鍵 F.范德華力
(2)磷化硼(BP)是一種超硬耐磨涂層材料,如圖為其晶胞,晶胞邊長為a nm。則硼原子與磷原子最近的距離為__________。 用M g·mol-1表示磷化硼的摩爾質(zhì)量,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,則磷化硼晶體的密度為__________g·cm-3。
(3)以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子分數(shù)坐標,例如圖中3原子1的坐標為(1/2,1/2,0),則原子3的坐標分別為________________。
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【題目】下列敘述正確的是( )
①裝置甲可防止鐵釘生銹
②裝置乙可除去乙烯中混有的乙炔
③裝置丙可驗證HCl氣體在水中的溶解性
④裝置丁可用于實驗室制取乙酸乙酯
⑤裝置戊可用于收集H2、CO2、Cl2、HCl、NO2等氣體
A.①⑤B.②④C.③④D.③⑤
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【題目】下列反應屬于氧化還原反應的是
A. Na2CO3+2HCl=Na2CO3+CO2↑+H2O B. H2O+CO2=H2CO3
C. 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ D. 2Al(OH)3Al2O3+3H2O
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【題目】某烴類化合物A的質(zhì)譜圖表明其相對分子質(zhì)量為84,紅外光譜表明分子中含有碳碳雙鍵,核磁共振氫譜表明分子中只有一種類型的氫。
(1)A的結(jié)構(gòu)簡式為________________________________;
(2)A中的碳原子是否都處于同一平面__________________(填“是”或“不是”);
(3)在下圖中,D1、D2互為同分異構(gòu)體,E1、E2互為同分異構(gòu)體。
①反應②的化學方程式為____________________________________
②E2的結(jié)構(gòu)簡式是________________________________;
③反應④、反應⑥的反應類型依次是_________________,____________________。
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【題目】實驗室欲探究CO還原CuO,設(shè)計如圖所示裝置(夾持裝置略去)。下列說法正確的是
A. ②、④中均可盛裝堿石灰
B. 加熱的順序為③、①、⑤
C. ①、③、⑤中均發(fā)生氧化還原反應
D. 可將尾氣用導管通入到⑤的酒精燈處灼燒
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【題目】a-Fe(III)晶面鐵原子簇是合成氨工業(yè)的一種新型高效催化劑,N2和H2在其表面首先變?yōu)榛罨肿,反應機理為①H2 (g)=2H(g) △H1,②N2(g)+2H(g)2(NH)(g) △H2, ③(NH)(g)+H(g)(NH2)(g) △H3, ④(NH2)(g)+H(g) NH3 (g) △H4,總反應為N2 (g)+3H2(g)2NH3 (g) △H。下列說法正確的是
A. 催化劑能夠有效降低反應的活化能和改變反應的焓變
B. 增大壓強和使用高效催化劑均有利于提高總反應的平衡轉(zhuǎn)化率
C. 反應①和總反應均為放熱反應
D. △H=3△H1+△H2+2△H3+2△H4
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【題目】按要求回答下列問題:
(1)以CO2和NH3為原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應可表示如下:
反應Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) △H1
反應Ⅱ:NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2= +72.49kJ/mol
總反應:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3= -86.98kJ/mol
①反應Ⅰ的△H1=______________。
②一定溫度下,在體積固定的密閉容器中按 n(NH3):n(CO2)=2:1 進行反應Ⅰ,下列能說明反應Ⅰ達到了平衡狀態(tài)的是_______(填序號)。
A 容器內(nèi)氣體總壓強不再變化
B NH3與CO2的轉(zhuǎn)化率相等
C 容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化
(2)在一定體積的密閉容器中進行如下化學反應:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化學平衡常數(shù)(K)和溫度(t)的關(guān)系如下表所示:
t/℃ | 700 | 800 | 830 | 1 000 | 1 200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
回答下列問題:
①該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=___________。
②該反應為____________(填“吸熱”或“放熱”)反應。
③某溫度下,平衡濃度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),試判斷此時的溫度為________℃。
④在800 ℃時,發(fā)生上述反應,某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2 mol·L-1,c(H2)為1.5 mol·L-1,c(CO)為1 mol·L-1,c(H2O)為3 mol·L-1,此時反應向________(填“正向”或“逆向”)進行。
(3)工業(yè)上從廢鉛蓄電池廢液回收鉛的過程中,常用純堿溶液與處理后的鉛膏(主要含PbSO4)發(fā)生反應:PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)。已知溶度積常數(shù):Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14,則該反應的化學平衡常數(shù)K =____。
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【題目】下列說法正確的是
A.酸堿中和滴定時,滴定管和錐形瓶在使用前均需用待裝液潤洗
B.清洗碘升華實驗所用試管,先用稀鹽酸清洗,再用水清洗
C.實驗室從海帶提取單質(zhì)碘的方法是:取樣灼燒溶解過濾萃取
D.配制溶液時未恢復至室溫就轉(zhuǎn)移并定容,所得溶液濃度偏小
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