【題目】CO、CO2是含碳元素的常見氣體,也是參與碳循環(huán)的重要物質(zhì)。研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)具有重要的意義。
(1)CO可用于煉鐵,已知:
Fe2O3(s) + 3C(s)=2Fe(s) + 3CO(g) ΔH1=+489.0 kJ·mol-1;
C(s) +CO2(g)=2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1
則CO還原Fe2O3(s)的熱化學(xué)方程式為______________________________。
(2)甲醇是重要的化工原料,利用煤化工中生產(chǎn)的CO和H2可制取甲醇,發(fā)生的反應(yīng)為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。實(shí)驗(yàn)室中,在1L恒容的密閉容器中進(jìn)行模擬合成實(shí)驗(yàn)。將1 mol CO和2 mol H2通入容器中,分別恒溫在300℃和500℃反應(yīng),每隔一段時(shí)間測得容器內(nèi)CH3OH的濃度如下表所示:
10min | 20min | 30min | 40min | 50min | 60min | |
300 ℃ | 0.40 | 0.60 | 0.75 | 0.84 | 0.90 | 0.90 |
500 ℃ | 0.60 | 0.75 | 0.78 | 0.80 | 0.80 | 0.80 |
①300℃和500℃對應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K300℃_________K500℃(填“>”、“=”或“<”)。
②下列關(guān)于該反應(yīng)的說法正確的是______________(填選項(xiàng)字母,下同)
A.該反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行
B.升高溫度,正反應(yīng)速率減小,逆反應(yīng)速率增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
C.溫度一定時(shí),壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化可以說明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)
D.使用高效催化劑,ΔH會(huì)增大
③300 ℃時(shí),前10 min內(nèi),該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為v(H2)=___mol/(L·min)。
④下列措施能夠增大此反應(yīng)中CO的轉(zhuǎn)化率的是_________。
A. 充入CO氣體 B. 升高溫度
C. 使用優(yōu)質(zhì)催化劑 D. 往容器中再充入1 mol CO和2 mol H2
⑤500 ℃時(shí),保持反應(yīng)體系的溫度不變,60min時(shí)再向容器中充入CH3OH氣體和H2各0.4mol,反應(yīng)將向___(填“正反應(yīng)方向”、“逆反應(yīng)方向”或“不”)進(jìn)行。再次達(dá)到平衡時(shí)的平衡常數(shù)為____________L2/mol2。
(3)以TiO2/Cu2Al2O4為催化劑,可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關(guān)系見下圖。當(dāng)乙酸的生成速率主要取決于溫度時(shí),其影響范圍是__________________。
【答案】Fe2O3(s)+ 3CO(g)=2Fe(s)+ 3CO2(g) △H =-28.5kJ·mol—1 > C 0.08 D 正反應(yīng)方向 25 300℃~400℃
【解析】
根據(jù)蓋斯定律計(jì)算熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱。根據(jù)外界條件對反應(yīng)速率和平衡的影響分析一氧化碳的轉(zhuǎn)化率的變化。根據(jù)某時(shí)刻的濃度商和平衡常數(shù)的比較分析該時(shí)刻的進(jìn)行方向。
(1) ① Fe2O3(s) + 3C(s)=2Fe(s) + 3CO(g) ΔH1=+489.0 kJ·mol-1;②C(s) +CO2(g)=2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律分析,有①-②×3得熱化學(xué)方程式為: Fe2O3(s)+ 3CO(g)=2Fe(s)+ 3CO2(g) △H =+489.0kJ/mol-172.5kJ/mol×3=-28.5kJ·mol—1 。
(2) ①從表中數(shù)據(jù)分析,溫度升高,甲醇平衡物質(zhì)的量濃度減小,說明升溫平衡逆向移動(dòng),則平衡常數(shù)變小 ;
②A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),熵減,所以該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,故錯(cuò)誤;B.升高溫度,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),故錯(cuò)誤;C.溫度一定時(shí),壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化說明氣體總物質(zhì)的量不變,可以說明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài),故正確;D.使用高效催化劑,不影響反應(yīng)熱,故ΔH不會(huì)改變,故錯(cuò)誤。故選C;
③300 ℃時(shí),前10 min內(nèi),該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為v(CH3OH)=0.40mol/L/10min=0.04 mol/(L·min),根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)計(jì)算v(H2)=0.08 mol/(L·min)。
④A. 充入CO氣體,平衡正向移動(dòng),但一氧化氮的轉(zhuǎn)化率不能提高,故錯(cuò)誤;B. 升高溫度,平衡逆向移動(dòng),一氧化碳的轉(zhuǎn)化率不能提高,故錯(cuò)誤;C. 使用優(yōu)質(zhì)催化劑不影響平衡,故錯(cuò)誤;D. 往容器中再充入1 mol CO和2 mol H2,相當(dāng)于加壓,平衡正向移動(dòng),提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率,故正確。故選D。
⑤500 ℃時(shí),
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
起始濃度 1 2 0
改變濃度 0.8 1.6 0.8
平衡濃度 0.2 0.4 0.8
平衡常數(shù)= ,保持反應(yīng)體系的溫度不變,60min時(shí)再向容器中充入CH3OH氣體和H2各0.4mol,Qc= <K,則反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。再次達(dá)到平衡,平衡常數(shù)不變,為25。
(3)從圖分析,在 300℃~400℃,溫度升高,乙酸的生成速率加快,但催化劑的催化效率降低,說明此階段中乙酸的生成速率主要取決于溫度,故答案為300℃~400℃。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列關(guān)于硫的說法不正確的是( )
A.試管內(nèi)壁附著的硫可用二硫化碳溶解除去
B.游離態(tài)的硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層里
C.單質(zhì)硫既有氧化性,又有還原性
D.硫在空氣中的燃燒產(chǎn)物是二氧化硫,在過量純氧中的燃燒產(chǎn)物是三氧化硫
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在一定條件下,對于A2(g)+3B2(g)2AB3(g)反應(yīng)來說,以下化學(xué)反應(yīng)速率的表示中,化學(xué)反應(yīng)速率最快的是
A. v(A2)=0.8 mol·L-1·s-1 B. v(A2)=30 mol·L-1·min-1
C. v(AB3)=1.0 mol·L-1·s-1 D. v(B2)=1.2 mol·L-1·s-1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列物質(zhì)在一定條件下可與CH4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是( )
A. 氯氣 B. 鹽酸 C. 氫氧化鈉 D. 酸性KMnO4溶液
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí),尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層?茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,化學(xué)方程式如下:2NO+2CO2CO2+N2。為了測定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率,在某溫度下用氣體傳感器測得不同時(shí)間的NO和CO濃度如表:
時(shí)間/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO)/(10-4mol·L-1) | 10 | 4.5 | 2.5 | 1.5 | 1.0 | 1.0 |
c(CO)/(10-3mol·L-1) | 36.0 | 30.5 | 28.5 | 27.5 | 27.0 | 27.0 |
請回答下列問題(均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響):
(1) 已知該反應(yīng)ΔS<0,在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,則反應(yīng)的ΔH________0(填寫“>”“<”或“=”)。
(2)前2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=________。
(3)在該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=________。
(4)假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高NO轉(zhuǎn)化率的是________。
A.選用更有效的催化劑 B.升高反應(yīng)體系的溫度
C.降低反應(yīng)體系的溫度 D.縮小容器的體積
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】亞硝酰氯(NOCl,熔點(diǎn):-64.5 ℃,沸點(diǎn):-5.5 ℃)是一種黃色氣體,遇水易反應(yīng)生成一種無氧酸和兩種氮的常見氧化物。亞硝酰氯應(yīng)用廣泛,可用于合成清潔劑、觸媒劑及中間體等。實(shí)驗(yàn)室可由氯氣與一氧化氮在常溫常壓下合成。
(1)甲組同學(xué)擬制備原料氣NO和Cl2,制備裝置如圖所示,為制備純凈干燥的氣體,補(bǔ)充右表中缺少的藥品。
裝置Ⅰ | 裝置Ⅱ | ||
蒸餾燒瓶中 | A儀器中 | ||
制備純凈的Cl2 | MnO2 | ①______ | ②______ |
制備純凈的NO | Cu | ③______ | ④______ |
(2)乙組同學(xué)對甲組同學(xué)制取NO的裝置略加改良,結(jié)合甲組制得的Cl2共同制備NOCl,裝置如圖所示:
①儀器b的名稱為________________。
②組裝好實(shí)驗(yàn)裝置后應(yīng)先______________,然后依次裝入藥品。此實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵操作有兩點(diǎn):一是將Cl2充滿D裝置的三頸瓶中;二是A中反應(yīng)開始時(shí)要先關(guān)閉K2,打開K1,待NO充滿裝置后再關(guān)閉K1,打開K2。這兩步操作中充滿的目的都是__________________________________________________。
③若C裝置中壓強(qiáng)過大,可以觀察到的現(xiàn)象是_________________________。
④裝置D中冰鹽水的作用是__________________。
(3)亞硝酰氯(NOCl)純度的測定:將所得亞硝酰氯(NOCl)產(chǎn)品13.10g溶于水,配制成250mL溶液;取出25.00mL,以K2CrO4溶液為指示劑,用0.8mol·L-1AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為 22.50mL。(已知:Ag2CrO4為磚紅色固體)
①亞硝酰氯(NOCl)與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________。
②亞硝酰氯(NOCl)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一定條件下,在體積為3 L的密閉容器中反應(yīng)CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。
(1)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=_____________;根據(jù)下圖,升高溫度,K值將__________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(2)500℃時(shí),從反應(yīng)開始到達(dá)到化學(xué)平衡,以H2的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是__________(用nB、tB表示)。
(3)判斷該可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是____________ (填字母)。
a.v生成(CH3OH)= v消耗(CO)
b.混合氣體的密度不再改變
c.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
d.CO、H2、CH3OH的濃度均不再變化
(4)300℃時(shí),將容器的容積壓縮到原來的1/2,在其他條件不變的情況下,對平衡體系產(chǎn)生的影響是(填字母)___________________。
a.c(H2)減少 b.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢
c.CH3OH 的物質(zhì)的量增加 d.重新平衡時(shí)c(H2)/ c(CH3OH)減小
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