【題目】甲醇在工業(yè)中有廣闊的用途
已知:①2CH3OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(l) △H=-a kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-b kJ·mol-1
(1)反應(yīng)2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1)的△H=___________。
(2)CH3OH不充分燃燒時(shí),生成C、CO和CO2以及氣態(tài)水,將所有的產(chǎn)物通入一個(gè)10L的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生可逆反應(yīng):
CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H>0
①有利于提高CO平衡轉(zhuǎn)化率的條件是___________。(填正確答案標(biāo)號(hào))
A.高溫 B.低溫 C.低壓 D.高壓
②下列事實(shí)能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是___________。(填正確答案標(biāo)號(hào))
A.體系中的顏色不發(fā)生變化 B. v正(CO)/v逆(H2)=1
C.c(CO)/c(H2)=1 D.CO2的濃度不再發(fā)生變化
③向該密閉容器中充入2 mol CO,4.8molH2O。在200℃下,20分鐘后達(dá)到平衡,測得CO的轉(zhuǎn)化率為60%,v(CO2)=___________;該溫度下的平衡常數(shù)是___________。
(3)在加熱條件下用甲醇?xì)庀喾ㄖ苽銫O和H2時(shí),常采用加NiO作催化劑。發(fā)生2CH3OH(l)2CO(g)+4H2(g) △H>0,日產(chǎn)量與溫度的關(guān)系如圖所示。
①保證較高日產(chǎn)量的適宜溫度是______________;
②310℃以后日產(chǎn)量下降的原因可能是___________。
(4)21世紀(jì)甲醇燃料電池是最佳動(dòng)力源之一。甲醇空氣電池成為了車載電池,該燃料電池工作時(shí)的電池反應(yīng):2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1)。原理如圖
①c處應(yīng)通入_________________________________;
②該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_________________________________。
【答案】—(a+b)kJ·mol-1 A BD 0.006mol/(L·min) 0.5 230~310℃ 催化劑活性降低或發(fā)生了副反應(yīng) 氧氣或空氣 CH3OH—6e—+H2O = CO2↑+6H+
【解析】
(1)由蓋斯定律計(jì)算可得;
(2)①該反應(yīng)為氣體體積不變的吸熱反應(yīng),改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);
②依據(jù)平衡時(shí)正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,各物質(zhì)濃度保持不變,以及衍生的物理量不變進(jìn)行分析判斷;
③依據(jù)題給數(shù)據(jù)建立三段式計(jì)算反應(yīng)速率和平衡常數(shù);
(4)由原理圖中陽離子移動(dòng)方向可知,左電極為負(fù)極,右電極為正極,酸性條件下,負(fù)極上CH3OH發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳,b處通入CH3OH,正極上氧氣發(fā)生還原反應(yīng)生成水,c處通入O2。
(1)由蓋斯定律可知①+②得反應(yīng)2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1),則△H=△H1—△H2=—(a+b)kJ·mol-1,故答案為:—(a+b)kJ·mol-1;
(2)①該反應(yīng)為氣體體積不變的吸熱反應(yīng),改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO平衡轉(zhuǎn)化率增大,故選A,故答案為:A;
②A、反應(yīng)物和生成物都是無色氣體,體系中的顏色不發(fā)生變化不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡,錯(cuò)誤;
B、v正(CO)/v逆(H2)=1說明正逆反應(yīng)速率相等,說明該反應(yīng)達(dá)到平衡,正確;
C、一定條件下可以達(dá)到c(CO)/c(H2)=1,但不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡,錯(cuò)誤;
D、達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),各物質(zhì)濃度保持不變,則CO2的濃度不再發(fā)生變化說明該反應(yīng)達(dá)到平衡,正確;
故選BD,故答案為:BD;
③20分鐘后達(dá)到平衡,測得CO的轉(zhuǎn)化率為60%,由題給數(shù)據(jù)建立如下三段式:
CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起(mol/L) 0.2 0.48 0 0
變(mol/L) 0.12 0.12 0.12 0.12
平(mol/L) 0.08 0.36 0.12 0.12
v(CO2)= 0.12mol/L/20min=0.006mol/(L·min);平衡常數(shù)K=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)= (0.12mol/L×0.12mol/L)/( 0.08mol/L×0.36mol/L)=0.5,故答案為:0.006mol/(L·min);0.5;
(3)①由圖可知230~310℃時(shí),日產(chǎn)量較高,故答案為:230~310℃
②該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),理論上,升高溫度,平衡右移,日產(chǎn)量增大,由圖可知,溫度升高,日產(chǎn)量下降,可能是催化劑活性降低或發(fā)生了副反應(yīng),故答案為:催化劑活性降低或發(fā)生了副反應(yīng);
(4)由原理圖中陽離子移動(dòng)方向可知,左電極為負(fù)極,右電極為正極,酸性條件下,負(fù)極上CH3OH發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳,b處通入CH3OH,正極上氧氣發(fā)生還原反應(yīng)生成水,c處通入O2。
①由圖可知,b處通入CH3OH,c處應(yīng)通入O2,故答案為:氧氣或空氣;
②左電極為負(fù)極,負(fù)極上CH3OH發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳,電極反應(yīng)式為CH3OH—6e—+H2O = CO2↑+6H+,故答案為:CH3OH—6e—+H2O = CO2↑+6H+。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氮族元素在化學(xué)領(lǐng)域具有重要的地位。請回答下列問題:
(1)基態(tài)氮原子的價(jià)電子軌道表示式為___________;第二周期的元素中,第一電離能介于B和N之間的元素有___________種。
(2)雌黃的分子式為As2S3,其分子結(jié)構(gòu)如圖所示:As原子的雜化類型為___________。
(3)①向CuSO4溶液中加入少量氨水生成藍(lán)色沉淀,繼續(xù)加入氨水沉淀溶解,得到深藍(lán)色透明溶液,向該溶液中加入一定量的乙醇,析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O固體。SO42-的空間構(gòu)型為___________;[Cu(NH3)4]SO4·H2O固體中含有的化學(xué)鍵有___________(填標(biāo)號(hào))。
A.離子鍵 B.共價(jià)鍵 C.氫鍵 D.金屬鍵 E.配位鍵
若要確定[Cu(NH3)4]SO4·H2O是晶體還是非晶體,最科學(xué)的方法是進(jìn)行___________實(shí)驗(yàn)。
②已知NF3與NH3分子的空間構(gòu)型都是三角錐形,但NF3不易與Cu2+形成配離子,原因是___________。
(4)大π鍵可用表示,其中n、m分別代表參與形成大π鍵的原子個(gè)數(shù)和電子數(shù),如苯分子中大π鍵表示為。N2O分子中的大π鍵表示為_________________。
(5)立方氮化硼晶胞如圖,其密度為ρg/cm3,氮化硼的摩爾質(zhì)量為Mg/mol,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,硼原子的半徑為r cm,則硼原子的空間占有率為____________________(用含有ρ、M、NA、r的代數(shù)式表示)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空恒容容器中(固體試樣體積忽略不計(jì)),在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡: ,。然后在恒定溫度下縮小容器體積,重新達(dá)到平衡。下列分析正確的是
A. 若,則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B. 兩次平衡時(shí),后一次平衡時(shí)的濃度大
C. 重新達(dá)到平衡,密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變
D. 若開始時(shí)向容器中加人2molNH3和1molCO2,則達(dá)到平衡時(shí)放出akJ熱量
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下圖兩個(gè)裝置中,液體體積均為200ml,開始時(shí)電解質(zhì)溶液的濃度均為 0.1mol/L,工作一段時(shí)間后,測得導(dǎo)線上都通過了0.02mol電子,若不考慮溶液體積的變化,下列敘述正確的是( )
A. 產(chǎn)生氣體體積①=②
B. 電極上析出固體質(zhì)量①<②
C. 溶液的pH變化:①減小②增大
D. 電極反應(yīng)式:①中陽極Cu2++2e-=Cu,②中負(fù)極Zn-2e-=Zn2+
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:
注:SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。
(1)“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_____________________。
(2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_________ (填“增大”、“不變”或“減小”)。
(3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因是___________。
(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_____________________,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為____________。
(5)鋁粉在1000℃時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合,有利于AlN的制備,其主要原因是_____________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)2是一種重要的化學(xué)試劑,F(xiàn)有甲乙兩個(gè)化學(xué)學(xué)習(xí)小組做了如下實(shí)驗(yàn)
Ⅰ.甲學(xué)習(xí)小組用圖甲所示裝置制備硫酸亞鐵銨,所用藥品有鐵屑、稀硫酸、(NH4)2SO4溶液。
(1)裝置C的名稱是___________,(NH4)2SO4溶液在___________裝置中(填“A”或“B”)。
(2)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。
(3)將B中的液體倒入蒸發(fā)皿蒸干時(shí),往往先加入一定量的硫酸。其作用是在酸性條件下不易被氧化和___________。
(4)為防止B中制得的(NH4)2Fe(SO4)2被氧化變質(zhì),實(shí)驗(yàn)操作是___________。
Ⅱ.乙學(xué)習(xí)小組為了探究硫酸亞鐵銨分解產(chǎn)物,査閱資料發(fā)現(xiàn):硫酸亞鐵銨隔絕空氣加熱到110℃左右完全分解。氣體產(chǎn)物有N2、H2O、NH3和另一氣體產(chǎn)物Ⅹ。該學(xué)習(xí)小組檢驗(yàn)X氣體的組成。
(5)該學(xué)習(xí)小組猜想X氣體只有三種可能。分別是:i.SO2,ii.SO3,ⅲ.___________。
(6)該小組利用圖乙裝置進(jìn)行檢驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是B中未出現(xiàn)沉淀,C中溶液變渾濁。得出的結(jié)論是___________,C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】“綠色化學(xué)”是當(dāng)今社會(huì)提出的一個(gè)新概念。在“綠色化學(xué)”工藝中,理想狀態(tài)是反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制的產(chǎn)物,即原子利用率為100%。下列反應(yīng)最符合綠色化學(xué)中“原子經(jīng)濟(jì)”要求的是
A. nCH2=CH2
B. CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl
C. Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
D. 3NO2+H2O===2HNO3+NO
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】Ⅰ.用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反應(yīng)研究影響反應(yīng)速率的因素,離子方程式為2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。一實(shí)驗(yàn)小組欲通過測定單位時(shí)間內(nèi)生成CO2的速率,探究某種影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下(KMnO4溶液已酸化):
實(shí)驗(yàn)序號(hào) | A溶液 | B溶液 |
① | 20mL 0.1mol·L-1H2C2O4溶液 | 30mL 0.1 mol·L-1KMnO4溶液 |
② | 20mL 0.2mol·L-1H2C2O4溶液 | 30mL 0.1mol·L-1KMnO4溶液 |
(1)該實(shí)驗(yàn)探究的是____因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。如圖一,相同時(shí)間內(nèi)針筒中所得的CO2體積大小關(guān)系是___(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))。
(2)若實(shí)驗(yàn)①在2min末收集了2.24mLCO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則在2min末,c(MnO4-)___ mol·L-1(假設(shè)混合液體積為50mL)。
(3)除通過測定一定時(shí)間內(nèi)CO2的體積來比較反應(yīng)速率外,本實(shí)驗(yàn)還可通過測定___來比較化學(xué)反應(yīng)速率。
(4)小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率總是如圖二,其中t1~t2時(shí)間內(nèi)速率變快的主要原因可能是①產(chǎn)物MnSO4是該反應(yīng)的催化劑、②_____。
Ⅱ.一定溫度下,將一定量的N2和H2充入固定體積的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
(1)下列描述能說明該可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的有___。
A.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變
B.容器內(nèi)氣體的密度不變
C.相同時(shí)間內(nèi)有3mol H-H鍵斷裂,有6mol N-H鍵形成
D.c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
E.NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再改變
(2)若起始時(shí)向容器中充入10mol ·L-1的N2和15mol ·L-1的H2,10min時(shí)測得容器內(nèi)NH3的濃度為1.5mol ·L-1。10min內(nèi)用N2表示的反應(yīng)速率為___;此時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為___。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法中不正確的是
A.若某共價(jià)化合物分子中只含C、N、H三種元素,且以n(C)和n(N)分別表示C和N的原子數(shù)目,則H原子數(shù)目最多為2n(C)+n(N)+2個(gè)
B.若某共價(jià)化合物分子中只含C、N、H、O四種元素,且以n(C)、n(N)和n(O)分別表示C、N和O的原子數(shù)目,則H原子數(shù)目最多等于2n(C)+ n(O)+n(N)+2個(gè)
C.在某有機(jī)物分子中含n個(gè)—CH2—,m個(gè) ,a個(gè)—CH3,其余為羥基,則含羥基的個(gè)數(shù)最多為m—a+2
D.在有機(jī)物()分子中處于同一平面內(nèi)的碳原子數(shù)最多有13個(gè)
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