【題目】全球變暖,冰川融化,降低大氣中CO2的含量顯得更加緊迫。

(1)我國儲氫碳納米管研究取得重大進展,碳納米管可用氧化法提純,請完成并配平下述化學(xué)方程式: ___C+___K2Cr2O7+____ ______=__CO2↑+___K2SO4+__Cr2(SO4)3+__H2O

(2)甲醇燃料電池即將從實驗室走向工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)上一般以COH2為原料合成甲醇,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1=-116kJ/mol

①下列措施中有利于增大該反應(yīng)的反應(yīng)速率的是___________(填字母代號)。

A.隨時將CH3OH與反應(yīng)混合物分離 B.降低反應(yīng)溫度

C.增大體系壓強 D.使用高效催化劑

②已知:CO(g)+O2(g)=CO2(g) H2=-283kJ/mol

H2(g)+O2(g)=H2O(g) H3=-242kJ/mol

則表示1 mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO2和水蒸氣時的熱化學(xué)方程式為__________________

③在容積為1L的恒容容器中,分別研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。下圖是上述三種溫度下不同的H2CO的起始組成比(起始時CO的物質(zhì)的量均為1 mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。

請回答:

i)在上述三種溫度中,曲線Z對應(yīng)的溫度是_____________。

ii)利用圖中a點對應(yīng)的數(shù)據(jù),計算出曲線Z在對應(yīng)溫度下,反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù)KZ=__________(計算出數(shù)值)。 此時KZ________KY(填“>”“<”“=”)。

(3)CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應(yīng),Ksp(CaCO3)=2.8×10-9CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的濃度為5.6×10-5 mol/ L,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為______________

【答案】3 2 8 H2SO4 3 2 2 8 CD CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(g) H=-651kJ/mol 270 < 4(L/mol)2 2×10-4mol/L

【解析】

(1)反應(yīng)中C元素的化合價由0升高為+4價,Cr元素的化合價由+6價降低為+3價,結(jié)合化合價升降總數(shù)相等以及質(zhì)量守恒定律配平;

(2)①根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素進行判斷,溫度升高,反應(yīng)速率加快,使用催化劑,反應(yīng)速率加快;

②根據(jù)蓋斯定律和題中所給熱化學(xué)方程式寫出甲醇完全燃燒生成二氧化碳的熱化學(xué)方程式;

i)合成甲醇的反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,轉(zhuǎn)化率降低;

ii)根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式和一氧化碳的轉(zhuǎn)化率求算,結(jié)合該反應(yīng)的熱效應(yīng)及溫度對平衡移動的影響判斷平衡常數(shù)的大小;

(3) Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)c(CO32-)=2.8×10-9,將c(CO32-)混合后的濃度帶入該式子,就可為得到最小的c(Ca2+)。

(1)反應(yīng)中C元素的化合價由0升高為+4價,一個碳化合價變化4,Cr元素的化合價由+6價降低為+3價,1K2Cr2O7化合價變化6,46的最小公倍數(shù)為12,由化合價升降總數(shù)相等可知,C的化學(xué)計量數(shù)為3,K2Cr2O7的化學(xué)計量數(shù)為2,最后由質(zhì)量守恒定律可知得化學(xué)反應(yīng)為3C+2K2Cr2O7+8H2SO4=3CO2↑+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+8H2O

(1)A.隨時將CH3OH與反應(yīng)混合物分離,CH3OH的濃度減小,反應(yīng)速率降低,A錯誤;

B.溫度降低,反應(yīng)速率變小,B錯誤;

C.壓強增大,反應(yīng)速率加快,C正確;

D.使用催化劑,反應(yīng)速率加快,D正確;

故合理選項是CD;

②已知CO(g)+ O2(g)=CO2(g) H2=-283kJ/mol

H2(g)+ O2(g)=H2O(g) H3=-242kJ/mol

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1=-116kJ/mol ③;

根據(jù)蓋斯定律:將①+×2-③,整理可得:CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g) H=-651kJ/mol

③根據(jù)反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1=-116kJ/mol可知:該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡逆向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低,所以曲線X對應(yīng)230℃,曲線Y對應(yīng)250℃,Z對應(yīng)的溫度是270℃;

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=,根據(jù)圖示可知n(H2)n(CO)=11.5,由于反應(yīng)開始時n(CO)=1mol、則n(H2)=1.5mol,在a點時,CO轉(zhuǎn)化率50%,反應(yīng)消耗了CO的物質(zhì)的量n(CO)=1mol×50%=0.5mol,則根據(jù)二者的反應(yīng)關(guān)系可知反應(yīng)消耗H2的物質(zhì)的量n(H2)=2×0.5mol=1mol,此時剩余CO的物質(zhì)的量是0.5mol,剩余H2的物質(zhì)的量是:1.5mol-1mol=0.5mol,生成甲醇的物質(zhì)的量是0.5mol,由于容器的容積為1L,所以c(CO)=0.5mol/Lc(H2)=0.5mol/L,c(CH3OH)=0.5mol/L將數(shù)據(jù)代入平衡常數(shù)表達(dá)式得:K=(L/mol)2

由于CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1=-116kJ/mol,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,所以化學(xué)平衡常數(shù)會減小,根據(jù)前面分析可知曲線Y對應(yīng)250℃,Z對應(yīng)的溫度是270℃,所以KZ<KY

(3)由于Ksp(CaCO3)=2.8×10-9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,若將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的濃度為5.6×10-5 mol/ L,剛混合時物質(zhì)的濃度是原來的一半,則c(CO32-)=5.6×10-5 mol/L=2.8×10-5 mol/L,則c(Ca2+)=Ksp÷c(CO32-)=2.8×10-9÷2.8×10-5= 1×10-4(mol/L),由于溶液等體積混合,則要形成CaCO3沉淀,混合前c(Ca2+)最小為2× 1×10-4(mol/L)= 2×10-4(mol/L)。

練習(xí)冊系列答案
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D. 若圖甲燃料電池消耗0.36g鎂產(chǎn)生的電量用以圖乙廢水處理,理論上可產(chǎn)生1.07g氫氧化鐵沉淀

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(1)堿式滴定管用蒸餾水潤洗后,未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗導(dǎo)致滴定結(jié)果______(偏大”、“偏小無影響,下同);若觀察堿式滴定管讀數(shù)時,滴定前仰視而滴定后俯視,則結(jié)果會導(dǎo)致測得的稀鹽酸溶液濃度值_________。

(2)用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定時,應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液注入下圖中的________(選填”);下圖在滴定操作時,排去堿式滴定管中氣泡的方法應(yīng)采用操作______(選填”、“”),然后輕輕擠壓玻璃球使尖嘴部分充滿堿液。

(3)配制100 mL一定濃度的稀鹽酸溶液,除使用量筒、燒杯、玻璃棒、和膠頭滴管外還需用到的儀器是______________,計算待測鹽酸(稀釋前的鹽酸)溶液的物質(zhì)的量濃度為_________________

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【題目】化學(xué)用語是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具,下列化學(xué)用語中正確的是( )

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同步練習(xí)冊答案
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