(14分)研究CO2與CH4的反應(yīng)使之轉(zhuǎn)化為CO和H2,對減緩燃料危機(jī),減少溫室效應(yīng)具有重要的意義。

(1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566 kJ·mol-1

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-484kJ·mol-1

③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-802kJ·mol-1

則CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=  kJ·mol-1

(2)在密閉容器中通入物質(zhì)的量濃度均為0.1mol·L-1的CH4與CO2,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。

?據(jù)圖可知,P1 、P2、 P3 、P4 由大到小的順序  。

?在壓強(qiáng)為P4、1100℃的條件下,該反應(yīng)5min時達(dá)到平衡點(diǎn)X,則用CO表示該反應(yīng)的速率為 。該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)為 !

(3)CO和H2在工業(yè)上還可以通過反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)來制取。

①在恒溫恒容下,如果從反應(yīng)物出發(fā)建立平衡,可認(rèn)定平衡已達(dá)到的是

A.體系壓強(qiáng)不再變化 B.H2與CO的物質(zhì)的量之比為1 :1

C.混合氣體的密度保持不變 D. 氣體平均相對分子質(zhì)量為15,且保持不變

② 在某密閉容器中同時投入四種物質(zhì),2min時達(dá)到平衡,測得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、

2.2molH2(g)和一定量的C(s),如果此時對體系加壓,平衡向 (填“正”或“逆”)反應(yīng)方向移動,第5min時達(dá)到新的平衡,請?jiān)谙聢D中畫出2~5min內(nèi)容器中氣體平均相對分子質(zhì)量的變化曲線。

 

 

(1)+248

(2)①P4> P3> P2> P1 ;②0.032mol?L-1?min-1 ; 1.64 ;(3)① AC ② 逆

【解析】

試題分析:(1)③-①-②,整理可得CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+248KJ/mol。(2)①據(jù)圖可知,甲烷在P1 、P2、 P3 、P4 的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系是P1 > P2> P3> P4。由于反應(yīng)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),根據(jù)平衡移動原理,減小壓強(qiáng),平衡向氣體體積增大的反應(yīng)方向即向正反應(yīng)方向移動。所以這幾種條件下的壓強(qiáng)由大到小的順序P4> P3> P2> P1。②在壓強(qiáng)為P4、1100℃的條件下,該反應(yīng)5min時達(dá)到平衡點(diǎn)X,此時甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%,所以c(CO)=2×0.08=0.16mol/L則v(CO)= 0.016mol/L÷5min=0.032mol/(L·min). 該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)為.(3) ① A.由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng),若反應(yīng)未達(dá)到平衡,則容器的壓強(qiáng)就要發(fā)生變化,所以體系壓強(qiáng)不再變化,能證明反應(yīng)達(dá)到平衡。正確。B.在任何時刻都存在關(guān)系:H2與CO的物質(zhì)的量之比為1 :1,因此不能作為判斷平衡的標(biāo)志。錯誤。C.由于反應(yīng)物有固體參加,若反應(yīng)未達(dá)到平衡,則氣體的密度就要增大或減小,若達(dá)到平衡,氣體的密度就不會發(fā)生變化。因此混合氣體的密度保持不變可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志。正確。D. 若氣體完全是CO與氫氣,由于生成的二者的物質(zhì)的量的比為1:1,氣體平均相對分子質(zhì)量為15,若氣體完全是水蒸氣,則氣體的相對分子質(zhì)量為18,由于可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時是三者的共同體,所以氣體的平均相對分子質(zhì)量應(yīng)該在15~18,且保持不變。錯誤。②對于C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g),若增大壓強(qiáng),根據(jù)平衡移動原理,應(yīng)該向氣體體積減小的方向就是向逆反應(yīng)方向移動。在第2分鐘時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為:。第5min時達(dá)到新的平衡,假如生成物完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則混合氣體的物質(zhì)的量減小1mol,質(zhì)量減輕12g,所以混合氣體的相對分子質(zhì)量不變,的平均相對分子質(zhì)量仍然是12。2~5min內(nèi)容器中氣體平均相對分子質(zhì)量的變化曲線如圖:

。

考點(diǎn):考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、影響化學(xué)平衡的因素、相對分子質(zhì)量與壓強(qiáng)的關(guān)系的知識。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014湖北省大冶市春季期末考試高二化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題

如圖所示,下列敘述正確的是( )

A.隔膜左側(cè)溶液的質(zhì)量增加,隔膜右側(cè)溶液的液面升高

B.ZnSO4溶液與CuSO4溶液可以互換

C.X與濾紙接觸處有氧氣生成

D.Y與濾紙接觸處有氣泡產(chǎn)生,溶液逐漸變紅

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014?谑械诙䦟W(xué)期高二化學(xué)期中考試(B卷)試卷(解析版) 題型:選擇題

鑒別CH3OCH3和CH3CH2OH可采用化學(xué)方法和物理方法,下列方法不能對二者進(jìn)行鑒別的是

A.利用金屬鈉或金屬鉀 B.利用質(zhì)譜法

C.利用紅外光譜 D.利用核磁共振氫譜

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014浙江省高三下學(xué)期聯(lián)考理綜化學(xué)試卷(解析版) 題型:實(shí)驗(yàn)題

(14分)高錳酸鉀廣泛用作氧化劑、防腐劑、消毒劑、除臭劑及解毒劑。常見的制備流程如下:

已知:a.3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O B.3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3

請回答下列問題:

(1)步驟①中反應(yīng)所選用的坩堝不能用 。

A.石英坩堝 B.鐵坩堝 C.瓷坩堝 D.石墨坩堝

(2)步驟③通CO2的目的是為了調(diào)節(jié)溶液的pH,能否改用氯化氫 (填“能”或“否”),原因是 。

(3)步驟④中抽濾得到的固體是 。

(4)抽濾裝置主要由 、安全瓶、抽氣泵和布氏漏斗四部分組成,該實(shí)驗(yàn)中抽濾時能否用濾紙?______(填“能”或“不能”), 理由是_____。

(5)從濾液⑤得到高錳酸鉀的后續(xù)操作步驟是____。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014浙江省高三下學(xué)期聯(lián)考理綜化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題

五種短周期元素的某些信息如表所示:

元素

有關(guān)信息

X

最高價氧化物對應(yīng)的水化物能與其氣態(tài)氫化物反應(yīng)生成鹽

Y

M層上有3個電子

Z

短周期元素中原子半徑最大的主族元素

W

其單質(zhì)是淡黃色固體

Q

最高正價與最低負(fù)價代數(shù)和為6

 

 

 

 

 

 

 

下列說法正確的是

A.簡單離子的半徑大小順序?yàn)椋篧>Q>Z>Y

B.Z單質(zhì)在氧氣中燃燒后的產(chǎn)物不能使品紅溶液褪色

C.單質(zhì)熔點(diǎn)高低的順序?yàn)椋篫>Y>X

D.Z與W元素只能形成原子個數(shù)比為2:1的化合物

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014浙江省湖州市高三二模理綜化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題

下列說法不正確的是

A.纖維素和乙酸酐作用可生成纖維素三乙酸酯和乙酸

B.環(huán)戊二烯()分子中所有碳原子共平面

C.七葉內(nèi)酯()和東莨菪內(nèi)酯()都是某些中草藥中的成分,它們具有相同的官能團(tuán),互為同系物

D.該有機(jī)物屬于單糖,在一定條件下能發(fā)生取代、消去、加成、氧化、還原等反應(yīng)

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014浙江省溫州市業(yè)水平考試適應(yīng)性測試化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

(4分)拆開1mol氣態(tài)物質(zhì)中某種共價鍵需要吸收的能量,就是該共價鍵的鍵能。下表是某些共價鍵的鍵能:

共價鍵

H-H

O=O

H-O

鍵能/kJ ·mol-1

436

498

X

根據(jù)下圖中能量變化圖,回答下列問題:

(1) 圖中:a=___________。

(2) 表格中:X= 。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014浙江省溫州市業(yè)水平考試適應(yīng)性測試化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題

下列物質(zhì)的水溶液中,呈堿性的是

A.Na2CO3 B. Na2SO4 C.NH4Cl D. KAl (SO4) 2

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014浙江省高一下學(xué)期期中化學(xué)試卷(解析版) 題型:簡答題

(12分)如圖所示,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關(guān)問題:

(1)甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式是 ;

(2)石墨(C)極的電極反應(yīng)式為 ;

(3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,有2.24 L氧氣參加反應(yīng),則乙裝置中鐵極上生成 的氣體體積為________L ,丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為________g ;

(4)某同學(xué)利用甲烷燃料電池設(shè)計(jì)電解法制取漂白液或Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)。

若用于制漂白液,a為電池的________極,電解質(zhì)溶液最好用________;若用于制Fe(OH)2,使用硫酸鈉作電解質(zhì)溶液,陽極選用________作電極。

 

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