【題目】當(dāng)溫度高于 500 K 時(shí),科學(xué)家成功利用二氧化碳和氫氣合成了乙醇,這在節(jié)能減排、降低碳排放方面具有重大意義。

(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________;其平衡常數(shù)表達(dá)式為K________。

(2)在恒容密閉容器中,判斷上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是________。

a.體系壓強(qiáng)不再改變 b.H2的濃度不再改變 c.氣體的密度不隨時(shí)間改變 d.單位時(shí)間內(nèi)消耗 H2 CO2的物質(zhì)的量之比為 31

(3)已知:1 g 氫氣完全燃燒生成液態(tài)水,放出 143 kJ 熱量;23 g 乙醇完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳,放出 650 kJ 熱量,則氫氣和乙醇的燃燒熱的比值為________。(要求計(jì)算出數(shù)值)

(4)在一定壓強(qiáng)下,測(cè)得由 CO2制取 CH3CH2OH 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中,起始投料比、溫度與 CO2的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖所示,根據(jù)圖中數(shù)據(jù)

①降低溫度,平衡向________方向移動(dòng)。

②在 700 K、起始投料比 n(H2)/n(CO2)=1.5 時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率為________

③在 500 K、起始投料比n(H2)/n(CO2)=2 時(shí), 達(dá)到平衡后 H2的濃度為a mol·L1,則達(dá)到平衡時(shí) CH3CH2OH 的濃度為________。

【答案】2CO2 +6H2C2H5OH+3H2O c(C2H5OH)·c3(H2O)/[c6(H2)·c2(CO2)] ab 0.22 正反應(yīng) 40% 1.5a mol/L

【解析】

(1)根據(jù)二氧化碳和氫氣在高于500K時(shí)合成了乙醇及原子守恒書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式,化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積與各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積的比值解題

(2)在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,各物質(zhì)的濃度不變,由此衍生的一些物理量也不變,所有物質(zhì)均為氣體,故在恒容狀態(tài)下氣體的密度恒為定值,根據(jù)化學(xué)方程式可知,任何單位時(shí)間內(nèi)消耗H2CO2的物質(zhì)的量之比均為3:1,以此分析;

(3)根據(jù)在25,101kPa時(shí),lmol某物質(zhì)完全燃燒時(shí)生成穩(wěn)定產(chǎn)物的反應(yīng)熱,稱為該物質(zhì)的燃燒熱,分別寫(xiě)出氫氣和乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式,并進(jìn)行計(jì)算;

(4)①由圖可知,橫坐標(biāo)為投料比,縱坐標(biāo)為CO2的轉(zhuǎn)化率,曲線為等溫線,則相同投料比時(shí)溫度低對(duì)應(yīng)的CO2的轉(zhuǎn)化率大,以此分析①;②由圖可知,在700K,起始投料比n(H2)/n(CO2)=1.5時(shí),二氧化碳轉(zhuǎn)化率為20%,令CO2、H2的起始物質(zhì)的量分別為1mol、1.5mol,轉(zhuǎn)化的二氧化碳為0.2mol,根據(jù)化學(xué)方程式可知轉(zhuǎn)化的氫氣為0.6mol,進(jìn)而計(jì)算H2的轉(zhuǎn)化率;設(shè)起始時(shí)c(CO2)=xmol·L-1,則起始時(shí)c(H2)=2xmol·L-1,利用三段式分析解答。

(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g);該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c(C2H5OH)·c3(H2O)/[c6(H2)·c2(CO2)];

(2)a、該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的化學(xué)反應(yīng),當(dāng)體系的壓強(qiáng)不再改變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故a符合題意;

b、H2的濃度不再改變,說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)b符合題意;

c、由于在500K時(shí),所有物質(zhì)均為氣體,故在恒容狀態(tài)下氣體的密度恒為定值,密度不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),c不符合題意;

d、根據(jù)化學(xué)方程式可知,任何單位時(shí)間內(nèi)消耗H2CO2的物質(zhì)的量之比均為3:1,故d不符合題意;

綜上所述,本題應(yīng)選ab;

(3)由題給信息可分別寫(xiě)出氫氣和乙醇燃燒熱表示的熱化學(xué)方程式:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H=-286kJ/mol、CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)H=-1300kJ/mol,從而可求得氫氣和乙醇的燃燒熱的比值為286kJ/mol:1300kJ/mol=0.22;

(4)①由圖可知,橫坐標(biāo)為投料比,縱坐標(biāo)為CO2的轉(zhuǎn)化率,曲線為等溫線,則相同投料比時(shí)溫度低對(duì)應(yīng)的CO2的轉(zhuǎn)化率大,即降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);

由圖可知,在700K,起始投料比n(H2)/n(CO2=1.5時(shí),二氧化碳轉(zhuǎn)化率為20%,令CO2、H2的起始物質(zhì)的量分別為1mol、1.5mol,轉(zhuǎn)化的二氧化碳為1mol×20%=0.2mol,根據(jù)化學(xué)方程式可知轉(zhuǎn)化的氫氣為0.2mol×3=0.6mol,H2的轉(zhuǎn)化率為0.6mol÷1.5mol×100%=40%;

③設(shè)起始時(shí)c(CO2)=xmol·L-1,則起始時(shí)c(H2)=2xmol·L-1,有

2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)

起始(mol/L) x 2x 0 0

轉(zhuǎn)化(mol/L) 0.6x 1.8x 0.3x 0.9x

平衡(mol/L) 0.4x 0.2x 0.3x 0.9x

0.2x=a,得x=5a,平衡時(shí)c(CH3CH2OH)=0.3xmol·L-1=1.5amol·L-1。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】(1)下圖中甲池的總反應(yīng)式為N2H4+O2===N2+2H2O。甲池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式為_________,乙池中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為_______________。甲池中每消耗0.1 mol N2H4,乙池電極上則會(huì)析出_________ g固體。

(2)鎂燃料電池在可移動(dòng)電子設(shè)備電源和備用電源等方面應(yīng)用前景廣闊。下圖為次氯酸鹽燃料電池原理示意圖,電極為鎂合金和鉑合金。E為該燃料電池的_______極(填負(fù)”)。F電極上的電極反應(yīng)式為______________。

(3)下圖為電化學(xué)法生產(chǎn)硫酸的工藝示意圖,電池以固體金屬氧化物作電解質(zhì),該電解質(zhì)能傳導(dǎo)O2-離子。S(g)在負(fù)極生成SO3的電極反應(yīng)式為____________________。已知S(g)在負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為可逆反應(yīng),為提高硫蒸氣的轉(zhuǎn)化率,該工藝采取的措施有____________任寫(xiě)一條)。

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【題目】常溫下,二甲胺[CH32NH·H2O]是一元弱堿,其電離常數(shù)Kb=1.6×104。10 mL c mol·L1二甲胺溶液中滴加0.1mo1·L1鹽酸,混合溶液的溫度與鹽酸體積的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法不正確的

A. 二甲胺溶液的濃度為0.2mol·L1

B. YZ點(diǎn)之間某點(diǎn)溶液pH=7

C. Y點(diǎn)存在:cCl>c[(CH32NH2+]>cH+>cOH

D. 常溫下,(CH32NH2Cl水解常數(shù)Kh≈5.0×1011

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【題目】一定條件下,在一個(gè)密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng):NO(g)CO(g) N2(g)CO2(g) ΔH=-373.2 kJ·mol1,達(dá)到平衡后,為提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的正確措施是

A. 加催化劑同時(shí)升高溫度 B. 加催化劑同時(shí)增大壓強(qiáng)

C. 升高溫度同時(shí)充入N2 D. 降低溫度同時(shí)增大壓強(qiáng)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】(1)某溫度時(shí),在 2 L 容器中 X、Y、Z 三種物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________

(2)甲烷作為能源燃燒放出大量的熱,已知①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)ΔH1=-1214kJ/mol,2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H2=-566 kJ/mol則表示甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式為__________________

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【題目】a mol H2和b mol C2H2在密閉容器中反應(yīng),當(dāng)其達(dá)到平衡時(shí),生成c mol C2H4,將平衡混合氣體完全燃燒生成CO2和H2O,所需氧氣的物質(zhì)的量為

A. ()mol B. (a+3b)mol

C. ()mol D. (a+3b+2c)mol

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】在兩份相同的Ba(OH)2溶液中,分別滴入物質(zhì)的量濃度相等的H2SO4、NaHSO4溶液,其導(dǎo)電能力隨滴入溶液體積變化的曲線如右圖所示。下列分析不正確的是(

A. ①代表滴加H2SO4溶液的變化曲線

B. b點(diǎn),溶液中大量存在的離子是Na+、OH

C. c點(diǎn),兩溶液中含有相同量的OH

D. a、d兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液均顯中性

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說(shuō)法正確的是

A. 氨氣極易溶于水,因此液氨可作制冷劑

B. 濃硝酸遇到鐵、鋁會(huì)鈍化,在任何情況下都不反應(yīng)

C. 稀硝酸和銅反應(yīng)需要加熱

D. 碳銨,指的是碳酸氫銨,受熱易分解

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】(1)已知: C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/mol

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ/mol

則反應(yīng)CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g),ΔH= _____________kJ/mol。

(2)在一恒容的密閉容器中,COH2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH

①下列情形不能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_________(填序號(hào))。

A.每消耗1 mol CO的同時(shí)生成2molH2

B.混合氣體總物質(zhì)的量不變

C.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等

D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化

CO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)K(A)_______K(B)(“>”、“=”“<”,下同);由圖判斷ΔH ______0。

③某溫度下,將2.0 mol CO6.0 molH2充入2 L的密閉容器中,充分反應(yīng)后,達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c(CO)=0.25 mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率=________,此溫度下的平衡常數(shù)K=_________(保留二位有效數(shù)字)。

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