【題目】工業(yè)上常利用CO2為初始反應(yīng)物,合成一系列重要的化工原料。

1)以CO2NH3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(yīng)可表示如下:

反應(yīng)Ⅰ:2NH3g)+CO2g=NH2COONH4sΔH1

反應(yīng)Ⅱ:NH2COONH4s=CONH22s)+H2Og) ΔH2=+72.49 kJ·mol1

總反應(yīng):2NH3g)+CO2g=CONH22s)+H2Og) ΔH3=-86.98 kJ·mol1

請(qǐng)回答下列問題:

①反應(yīng)Ⅰ的ΔH1______________

②在________(填高溫低溫)情況下有利于反應(yīng)Ⅱ的自發(fā)進(jìn)行。

③一定溫度下,在體積固定的密閉容器中按nNH3)∶nCO2)=21 進(jìn)行反應(yīng)Ⅰ。下列能說明反應(yīng)Ⅰ達(dá)到了平衡狀態(tài)的是____________(填字母代號(hào))。

A 混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

B 容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化

C NH3CO2的轉(zhuǎn)化率相等

D 容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化

2)將CO2H2按質(zhì)量比253充入一定體積的密閉容器中,在不同溫度下發(fā)生反應(yīng)CO2g)+3H2g=CH3OHg)+H2Og)。測(cè)得CH3OHg)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如下圖所示。

①曲線Ⅰ、Ⅱ?qū)?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K(Ⅰ)______(填“>”“<”K(Ⅱ)。

②欲提高CH3OHg)的平衡產(chǎn)率,可采取的措施除改變溫度外,還有__________(任寫兩種)。

③一定溫度下,在容積均為2 L的兩個(gè)恒容密閉容器中,按如下方式加入反應(yīng)物,一段時(shí)間后反應(yīng)達(dá)到平衡。

容器

反應(yīng)物起

始投入量

1 mol CO2、

3 mol H2

a mol CO2

b mol H2

c mol CH3OHg

c mol H2Og

ab,c均不為0

若甲容器中反應(yīng)達(dá)平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始時(shí)的,則該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)為______;要使反應(yīng)達(dá)平衡后乙容器與甲容器中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,且起始時(shí)維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則乙容器中c的取值范圍為_______________。

【答案】159.47 kJ·mol1 高溫 BD > 增大壓強(qiáng)或增加CO2用量或及時(shí)分離出產(chǎn)物(任寫兩種) <c<1

【解析】

(1)①根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行分析計(jì)算;

②反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S<0;

③可逆反應(yīng)2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)為氣體體積縮小的反應(yīng),該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,各物質(zhì)的濃度、百分含量不再發(fā)生變化,由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化,以此進(jìn)行判斷;

(2)①圖象分析可知先拐先平溫度高,溫度越高甲醇物質(zhì)的量越小,結(jié)合平衡常數(shù)K= 分析;

②欲提高CH3OH的平衡產(chǎn)率,可采取的措施除改變溫度外,其他措施保證平衡正向進(jìn)行分析判斷;

③結(jié)合平衡時(shí)三段式計(jì)算求出甲中平衡時(shí)各氣體的物質(zhì)的量,平衡常數(shù)K=,然后根據(jù)平衡后乙與甲中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,且起始時(shí)維持反應(yīng)逆向進(jìn)行來判斷范圍。

(1)①根據(jù)蓋斯定律,由總反應(yīng)-反應(yīng)Ⅱ可得反應(yīng)Ⅰ為2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(s)ΔH1=-159.47 kJ·mol-1;

②反應(yīng)Ⅱ的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),ΔS>0,由焓變分析可知其是吸熱反應(yīng),ΔH>0,所以依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)ΔH-TΔS<0可知,在高溫情況下有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行;

③A.反應(yīng)Ⅰ中反應(yīng)物全部為氣體,生成物為固體,且反應(yīng)按反應(yīng)物的系數(shù)比投料,所以在反應(yīng)前后,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終保持不變,其不能作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志,A項(xiàng)錯(cuò)誤;

B.恒溫恒容條件下,反應(yīng)Ⅰ未達(dá)平衡前,氣體的物質(zhì)的量減小,所以容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)減小,所以當(dāng)容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化時(shí),說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài),B項(xiàng)正確;

C.NH3CO2的轉(zhuǎn)化率始終相等,不能說明反應(yīng)Ⅰ達(dá)到了平衡狀態(tài),C項(xiàng)錯(cuò)誤;

D.反應(yīng)Ⅰ未達(dá)平衡前,容器體積不變,氣體質(zhì)量減小,所以當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化時(shí),說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài),D項(xiàng)正確;

故答案選BD;

2)①Ⅱ平衡時(shí)間小于Ⅰ,說明Ⅱ反應(yīng)速率大于Ⅰ,且平衡時(shí)Ⅱ中CH3OH的物質(zhì)的量小于Ⅰ,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則只能是升高溫度,即Ⅱ的溫度大于Ⅰ,溫度越高,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),導(dǎo)致化學(xué)平衡常數(shù)越小,所以KK

②欲提高CH3OH的平衡產(chǎn)率,則使平衡正向移動(dòng),可采取的措施除改變溫度外,還有增大壓強(qiáng)或增加CO2用量或及時(shí)分離出產(chǎn)物;

③設(shè)二氧化碳的反應(yīng)量為x,根據(jù)三段式法進(jìn)行計(jì)算:

甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始時(shí)的倍,即,解得xmol,反應(yīng)的平衡常數(shù)為;依題意可知甲、乙為等效平衡,且起始時(shí)維持反應(yīng)逆向進(jìn)行,所以全部由生成物投料,c的物質(zhì)的量為1 mol,c的物質(zhì)的量不能低于平衡時(shí)的物質(zhì)的量mol,所以c的物質(zhì)的量為c1。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多,某課外興趣小組用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探究。

(1)取等物質(zhì)的量濃度、等體積的H2O2溶液分別進(jìn)行H2O2的分解實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)報(bào)告如下表所示(現(xiàn)象和結(jié)論略)。

①實(shí)驗(yàn)1、2研究的是__________對(duì)H2O2分解速率的影響。

②實(shí)驗(yàn)2、3的目的是_______________對(duì)H2O2分解速率的影響。

(2)查文獻(xiàn)可知,Cu2對(duì)H2O2分解也有催化作用,為比較Fe3、Cu2對(duì)H2O2分解的催化效果,該小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)。回答相關(guān)問題:

①定性如圖甲可通過觀察_______,定性比較得出結(jié)論。有同學(xué)提出將CuSO4溶液改為CuCl2溶液更合理,其理由是_________。

②定量如圖乙所示,實(shí)驗(yàn)時(shí)以收集到40 mL氣體為準(zhǔn),忽略其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素,實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是__________。

(3)酸性高錳酸鉀溶液和草酸溶液可發(fā)生反應(yīng):2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO48H2O10CO2,實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)開始反應(yīng)速率較慢,溶液褪色不明顯,但一段時(shí)間后突然褪色,反應(yīng)速率明顯加快。對(duì)此展開討論:

①某同學(xué)認(rèn)為KMnO4H2C2O4的反應(yīng)是______熱反應(yīng),導(dǎo)致_______________;

②從影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素看,你認(rèn)為還可能是________的影響。要證明你的猜想,實(shí)驗(yàn)方案是________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列有關(guān)熱化學(xué)方程式的敘述正確的是

A. 已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-483.6kJ/mol,則氫氣的燃燒熱為241.8 kJ/mol

B. 已知C(石墨,s)=C(金剛石,s) H>0,則金剛石比石墨穩(wěn)定

C. 已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) H1; 2C(s)+O2(g)=2CO(g) H2;,則H1H2

D. 20.0gNaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和,放出28.7kJ的熱量,則該反應(yīng)中和熱的熱方程式為NaOH(aq)+ HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) H=一57.4kJ/mol

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在一定溫度下,改變反應(yīng)物中n(SO2),對(duì)反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0的影響如圖所示,下列說法正確的是(

A.反應(yīng)bc點(diǎn)均為平衡點(diǎn),a點(diǎn)未達(dá)到平衡且向正反應(yīng)方向進(jìn)行

B.abc三點(diǎn)的平衡常數(shù)Kb>Kc>Ka

C.上述圖象可以得出SO2的含量越高得到的混合氣體中SO3的體積分?jǐn)?shù)越高

D.abc三點(diǎn)中,a點(diǎn)時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率最高

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在混合導(dǎo)體透氧膜反應(yīng)器中一步同時(shí)制備氨合成氣(N2、H2)和液體燃料合成氣(CO、H2),其工作原理如圖所示,下列說法錯(cuò)誤的是

A. I側(cè)反應(yīng)為: H2O+2e-=H2+O2- O2+4e-=2O2-

B. II側(cè)相當(dāng)于原電池的負(fù)極

C. II側(cè)發(fā)生的反應(yīng)為:CH4+O2--2e-=2H2+CO

D. II側(cè)每消耗1molCH4,膜I側(cè)一定生成1mol H2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)在用稀硫酸與過量的鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請(qǐng)回答下列問題:

(1)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是___________________;并用簡單的裝置圖來表明你所闡述的理由______________________________

(2)要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生的速率,還可采取的措施有_______________

(3)下列物質(zhì)的加入能減慢氫氣生成速率但不影響生成氫氣的體積的是_____

A.加入碳酸鈉溶液 B.加入硫酸鈉溶液

C.加入硝酸鈉溶液 D.加入醋酸鈉溶液

(4)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響,該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到 6 個(gè)盛有過量 Zn 粒的反應(yīng)瓶中,收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)間。

混合溶液實(shí)驗(yàn)

1

2

3

4

5

6

4mol·mol-1H2SO4/mL

40

V1

V2

V3

V4

V5

飽和 CuSO4 溶液/mL

0

0.5

2.5

5

V6

20

H2O/mL

V7

V8

V9

V10

10

0

①請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其中:V6、V8 分別是_____________

②該同學(xué)最后得出的結(jié)論為:當(dāng)加入少量 CuSO4 溶液時(shí),生成氫氣的速率會(huì)大大提高,隨著加入的 CuSO4 溶液增多時(shí),生成氫氣的速率會(huì)______(填加快、減慢或不變)。理由___________________。

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【題目】乙酸橙花酯是一種食用香料,其結(jié)構(gòu)簡式如圖,關(guān)于該有機(jī)物的敘述中正確的是( )

①1mol該有機(jī)物可消耗3molH2;②不能發(fā)生銀鏡反應(yīng);③分子式為C12H20O2;④它的同分異構(gòu)體中可能有酚類;⑤1mol該有機(jī)物水解時(shí)只能消耗1molNaOH

A. ②③⑤ B. ①④⑤ C. ①②③ D. ②③④

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】t℃時(shí),已知0.1molL1HCl溶液中c(OH)=1×1011molL1,現(xiàn)將0.2molL1的硫酸氫鈉和等濃度的氫氧化鋇溶液等體積混合,充分反應(yīng)后溶液的pH=________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】化學(xué)與生活密切相關(guān)。下列說法正確的是

A. 垃圾分類中可回收物標(biāo)志:

B. 農(nóng)諺“雷雨肥莊稼”中固氮過程屬于人工固氮

C. 綠色化學(xué)要求從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染

D. 燃煤中加入CaO可以減少酸雨的形成及溫室氣體的排放

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